Idealno transformator je vrlo učinkovit pa nemaju gubitaka energije, što znači da snaga koja se dovodi na ulazni terminal transformatora mora biti jednaka snazi koja se isporučuje na izlaznom terminalu transformatora. Dakle ulazna snaga i izlaz vlast u idealnom transformatoru jednaki su, uključujući nulte gubitke energije. Ali u praksi, ulazna i izlazna snaga transformatora neće biti jednake zbog električnih gubitaka u transformatoru. To je statički uređaj jer nema pokretnih dijelova, pa ne možemo promatrati mehaničke gubitke, ali električni će se gubici pojaviti poput bakra i željeza. Ovaj članak razmatra pregled različitih vrsta gubitaka u transformatoru.
Vrste gubitaka u transformatoru
Postoje različite vrste gubitaka koji će se dogoditi u transformatoru, poput željeza, bakra, histereze, vrtloga, zalutalih i dielektrika. Gubitak bakra uglavnom nastaje zbog otpor u namotu transformatora, dok će uslijed promjene magnetizacije unutar jezgre doći do gubitaka u histerezi.
Vrste gubitaka u transformatoru
Gubici željeza u transformatoru
Gubici željeza uglavnom se javljaju izmjeničnim tokom unutar jezgre transformatora. Jednom kada se taj gubitak dogodi unutar jezgre, tada se naziva jezgrom. Ova vrsta gubitka uglavnom ovisi o materijalu magnetski svojstva unutar jezgre transformatora. Jezgra u transformatoru može se napraviti željezom, pa se to nazivaju gubici željeza. Ova vrsta gubitka može se kategorizirati u dvije vrste poput histereze i vrtložne struje.
Gubitak histereze
Ova vrsta gubitka uglavnom se događa kada naizmjenična struja primjenjuje se na jezgru transformatora tada će magnetsko polje biti obrnuto. Ovaj gubitak uglavnom ovisi o materijalu jezgre koji se koristi u transformatoru. Da bi se smanjio taj gubitak, može se koristiti visokokvalitetni materijal jezgre. CRGO - Silikonski čelik usmjeren na hladno valjano zrno može se često koristiti poput jezgre transformatora tako da se gubici histereze mogu smanjiti. Taj se gubitak može prikazati pomoću sljedeće jednadžbe.
Ph = Khf Bx m
Gdje
‘Kh’ je konstanta koja ovisi o kvaliteti i volumenu materijala jezgre u transformatoru
‘Bm’ je najveća gustoća protoka unutar jezgre
„F“ je izmjenična frekvencija fluksa koja inače dolazi
'X' je konstanta Steinmetza i vrijednost te konstante uglavnom se mijenja od 1,5 do 2,5.
Vrtložni gubitak
Jednom kad je tok spojen na zatvoreni krug, tada se unutar kruga može inducirati e.m.f i postoji a Opskrba u krugu. Protok trenutne vrijednosti uglavnom ovisi o zbroju amf i otpora u području kruga.
Jezgra transformatora može biti izvedena s provodnim materijalom. Protok struje u emf može se dovoditi unutar tijela materijala. Taj je tok struje poznat pod nazivom vrtložna struja. Ova će se struja pojaviti kad vodič provodi promjenjivo magnetsko polje.
Kada te struje nisu odgovorne za obavljanje bilo kakvog funkcionalnog zadatka, to generira gubitak unutar magnetskog materijala. Dakle, naziva se vrtložnim gubicima. Taj se gubitak može smanjiti projektiranjem jezgre pomoću laganih slojeva. Jednadžba vrtložne struje može se izvesti pomoću sljedeće jednadžbe.
Pe = KeBm2t2f2V vati
Gdje,
‘Ke’ je koeficijent vrtložne struje. Ova vrijednost uglavnom ovisi o prirodi magnetskog materijala poput otpora i volumena materijala jezgre i širine slojeva
‘Bm’ je najveća brzina gustoće protoka u wb / m2
‘T’ je širina laminiranja unutar metara
‘F’ je frekvencija reverza magnetskog polja izmjerena u Hz
‘V’ je količina magnetskog materijala u m3
Gubitak bakra
Gubici bakra nastaju zbog omskog otpora u namotima transformatora. Ako su primarni i sekundarni namoti transformatora I1 i I2, tada je otpor tih namota R1 i R2. Dakle, gubici bakra koji su se dogodili u namotima su I12R1 odnosno I22R2. Dakle, cijeli gubitak bakra bit će
Pc = I12R1 + I22R2
Ti se gubici nazivaju i promjenjivim ili omskim gubicima, jer će se ti gubici mijenjati na temelju opterećenja.
Zalutali gubitak
Ove vrste gubitaka u transformatoru mogu nastati zbog pojave polja propuštanja. U usporedbi s gubicima bakra i željeza, postotak zalutalih gubitaka je manji, pa se ti gubici mogu zanemariti.
Dielektrični gubici
Taj se gubitak uglavnom događa unutar ulja transformatora. Ovdje je ulje izolacijski materijal. Jednom kad se ulje u transformatoru pogorša, u protivnom kad se kvaliteta ulja smanji, to će utjecati na učinkovitost transformatora.
Učinkovitost transformatora
Definicija učinkovitosti slična je električnom stroju. To je omjer izlazne snage i ulazne snage. Učinkovitost se može izračunati prema sljedećoj formuli.
Učinkovitost = Izlazna snaga / Ulazna snaga.
Transformator je visoko učinkovit uređaj i učinkovitost opterećenja tih uređaja uglavnom se kreće između 95% - 98,5%. Kada je transformator visoko učinkovit, tada njegov ulaz i izlaz imaju gotovo jednaku vrijednost, pa stoga nije praktično izračunati učinkovitost transformatora pomoću gornje formule. Ali da biste pronašli njegovu učinkovitost, bolje je koristiti sljedeću formulu
Učinkovitost = (Ulaz - Gubici) / Ulaz => 1 - (Gubici / Ulaz).
Neka je gubitak bakra I2R1, dok je gubitak željeza Wi
Učinkovitost = 1-gubici / ulaz
= 1-I12R1 + Wi / V1I1CosΦ1
Ƞ = 1- (I1R1 / V1CosΦ1) Wi / V1I1CosΦ1
Diferencirati gornju jednadžbu s obzirom na 'I1'
d Ƞ / dI1 = 0- (R1 / V1CosΦ1) + Wi / V1I12 CosΦ1
‘Ƞ’ je maksimum pri d Ƞ / dI1 = 0
Stoga će učinkovitost 'Ƞ' biti maksimalna pri
R1 / V1CosΦ1 = Wi / V1I12 CosΦ1
I12R1 / V1I12 CosΦ1 = Wi / V1I12 CosΦ1
I12R1 = Wi
Stoga, učinkovitost transformatora može biti najveća kada su gubici željeza i bakra jednaki.
Dakle, gubitak bakra = gubitak željeza.
Dakle, ovdje se radi o pregled vrsta gubitaka u transformatoru . U transformatoru se gubitak energije može dogoditi iz nekoliko razloga. Tako će se učinkovitost transformatora smanjiti. Glavni razlozi različitih vrsta gubitaka u transformatoru su zbog utjecaja topline u zavojnici, propuštanja magnetskog toka, magnetizacije i demagnetizacije jezgre. Evo pitanja za vas, koje su različite vrste transformatora dostupne na tržištu?
