Galios nuostoliai transformatoriuje
Pagrindinės transformatoriaus charakteristikos visų pirma yra apvijos įtampa ir transformatoriaus perduodama galia. Energijos perdavimas iš vienos apvijos į kitą vyksta elektromagnetiniu būdu, o dalis transformatoriui tiekiamos iš maitinimo tinklo galios transformatoriuje prarandama. Prarasta galios dalis vadinama nuostoliais.
Kai energija perduodama per transformatorių, antrinių apvijų įtampa keičiasi keičiantis apkrovai dėl transformatoriaus įtampos kritimo, kurį lemia trumpojo jungimo varža. Galios praradimas transformatoriuje ir trumpojo jungimo įtampa taip pat yra svarbios charakteristikos. Jie nustato transformatoriaus efektyvumą ir elektros tinklo veikimo režimą.
Galios praradimas transformatoriuje yra viena iš pagrindinių transformatoriaus konstrukcijos ekonomiškumo charakteristikų. Visus normalizuotus nuostolius sudaro tuščiosios eigos nuostoliai (XX) ir trumpojo jungimo nuostoliai (SC).Esant tuščiai apkrovai (neprijungta apkrova), kai srovė teka tik per ritę, prijungtą prie maitinimo šaltinio, o kitose ritėse nėra srovės, tinklo sunaudota galia išleidžiama magnetiniam srautui sukurti tuščiąja eiga. apkrova, t.y. magnetinei grandinei, sudarytai iš transformatorinio plieno lakštų, įmagnetinti. Iki to, kad kintamoji srovė keičia kryptį, tada keičiasi ir magnetinio srauto kryptis. Tai reiškia, kad plienas pakaitomis įmagnetinamas ir išmagnetinamas. Srovei pasikeitus nuo maksimumo iki nulio, plienas išmagnetinamas, magnetinė indukcija mažėja, tačiau su tam tikru vėlavimu, t.y. išmagnetinimas sulėtėja (srovei pasiekus nulį, induktyvumas nėra nulinis taškas n). Įmagnetinimo apsisukimo sulėtėjimas yra plieno atsparumo elementarių magnetų perorientavimui pasekmė.
Įmagnetinimo kreivė keičiant srovės kryptį sudaro vadinamąją histerezės grandinė, kuris skiriasi kiekvienai plieno rūšiai ir priklauso nuo didžiausios magnetinės indukcijos Wmax. Plotas, kurį dengia kilpa, atitinka įmagnetinimui sunaudotą galią. Įmagnetinimo atbulinės eigos metu plienui įkaistant į transformatorių tiekiama elektros energija paverčiama šiluma ir išsisklaido į aplinkinę erdvę, t.y. yra negrįžtamai prarastas. Tai fiziškai yra energijos praradimas norint pakeisti įmagnetinimą.
Be histerezės nuostolių, kai magnetinis srautas teka per magnetinę grandinę, sūkurinių srovių nuostoliai… Kaip žinote, magnetinis srautas sukelia elektrovaros jėgą (EMF), kuri sukuria srovę ne tik ritėje, esančioje ant magnetinės grandinės šerdies, bet ir pačiame metale. Sūkurinės srovės teka uždara kilpa (sūkurinis judėjimas) plieno vietoje statmena magnetinio srauto krypčiai. Siekiant sumažinti sūkurines sroves, magnetinė grandinė surenkama iš atskirų izoliuotų plieno lakštų. Šiuo atveju kuo plonesnis lapas, tuo mažesnis elementarus EMF, tuo mažesnė jo sukuriama sūkurinė srovė, t.y. mažesni galios nuostoliai dėl sūkurinių srovių. Šie nuostoliai taip pat įkaitina magnetinę grandinę. Norėdami sumažinti sūkurines sroves, nuostolius ir šildymą, padidinkite elektrinė varža plieną įdedant į metalą priedų.
Kiekvienam transformatoriui medžiagų sąnaudos turi būti optimalios.Duotai indukcijai magnetinėje grandinėje jos dydis lemia transformatoriaus galią. Taigi jie stengiasi, kad magnetinės grandinės šerdies dalyje būtų kuo daugiau plieno, t. su pasirinktu išoriniu matmeniu užpildymo koeficientas kz turi būti didžiausias. Tai pasiekiama naudojant ploniausią izoliacijos sluoksnį tarp plieno lakštų. Šiuo metu plienas naudojamas su plona karščiui atsparia danga, padengta plieno gamybos procese ir leidžianti gauti kz = 0,950,96.
Gaminant transformatorių, dėl įvairių technologinių operacijų su plienu, jo kokybė baigtoje konstrukcijoje tam tikru mastu pablogėja, o nuostoliai konstrukcijoje gaunami apie 2550% daugiau nei originaliame pliene iki jo apdirbimo (kai naudojant suvyniotą plieną ir presuojant magnetinę grandinę be smeigių).