Transformatorens tomgangstab i detaljer: definition, årsager og beregninger

Hvad er transformatorens tab ved tomgang?

En transformers tomgangstab refererer til den aktive effekt, der forbruges af transformatoren, når transformatorens sekundære vikling er åben, og den primære vikling anvender den nominelle frekvens og nominelle spænding. Det vil sige, i fravær af belastning, transformeren selv, når tabet fungerer. Tab uden belastning består hovedsageligt af jerntab og strømtab uden belastning.

Jerntab (kernetab))

Når transformerkernen er i det vekslende elektromagnetiske felt, vil kernematerialet være på grund af den vekslende magnetiske flux hvirvelstrøm og hystereseeffekt, hvilket resulterer i energitab. Denne del af tabet er relateret til transformatorens design, spændingsniveau og materialeegenskaber, som regel uundgåeligt.

Tab af strøm uden belastning

Når transformeren er i ubelastet tilstand, selvom der ikke er nogen belastning, men på grund af transformatorspolen stadig strømmer, kaldes denne del af strømmen, der genereres af kobbertabet, ubelastet strømtab. Det er relateret til transformatorens spole DC-modstand og nuværende størrelse.

Selvom tab i tomgang normalt udgør en lille procentdel af de samlede tab, kan de stadig påvirke transformatorens samlede effektivitet, især under langvarig drift.

Årsager til for store tab i transformatorens tomgang

Hvis transformatorens tomgangstab er for stort, tyder det normalt på, at der er problemer med konstruktionen eller driften, og hovedårsagerne er bl.a:

Dårlig kvalitet af kernematerialet

Kernens materiale påvirker direkte hysterese- og hvirvelstrømstabet. Hvis det anvendte kernemateriale, f.eks. siliciumstålplader, er af dårlig kvalitet, vil hysteresetabet og hvirvelstrømstabet stige, hvilket resulterer i en stigning i tomgangstabet.

Jernkernedesign er urimeligt

Jernkernens tværsnitsareal, form, forarbejdningsteknologi og andre faktorer vil påvirke transformatorens magnetiske fluxfordeling. Hvis designet ikke er passende, er jernkernen let mættet, hvilket igen øger tabet.

Spændingsudsvinget er for stort

Tomgangstab er relateret til den spænding, der tilføres transformatorens primærside. Når spændingsudsvinget er stort, vil den magnetiske fluxtæthed i jernkernen ændre sig, hvilket resulterer i øget jerntab. Hvis den faktiske spænding er højere end den nominelle spænding, vil tabet stige eksponentielt.

Problemer med kvaliteten af jernkerneforarbejdningen

Jernkerner i forarbejdningsprocessen, hvis der er unøjagtig skæring, dårlig isolering mellem lagene eller dårlig kontakt med jernspåner, vil øge hysteresetabet og hvirvelstrømstabet.

Ældning af transformator

Med stigende driftstid kan jernkernens isoleringsevne og magnetiske permeabilitet falde, hvilket resulterer i øget tab uden belastning.

Sådan beregner du transformatorens tomgangstab

Transformerens tab uden belastning består hovedsageligt af jerntab og strømtab uden belastning, hvoraf jerntab er den største del.

Formlen til beregning af tomgangstab er som følger.

tab ved tomgang = k × P × G

Blandt dem:

k: proceskoefficient for tab uden belastning, afhængigt af transformatorens design og fremstillingsproces;

P: enhedstab, normalt bestemt af materialets egenskaber;

G: jernkernens vægt, afhængigt af transformatorens volumen og materiale.

Detaljeret beregning af jerntab:

Jerntab består hovedsageligt af hysteresetab og hvirvelstrømstab, formlen er:

Blandt dem:

kn og kw: konstant;

f: frekvensen for transformatorens eksterne spænding;

Bm: maksimal fluxtæthed i jernkernen;

n: Shteinmetz-konstant, normalt 2,5 til 3,5.

Det betyder, at tomgangstabet er tæt forbundet med størrelsen på den påførte spænding, frekvensen og kernematerialets ydeevne. At opretholde spændingsstabilitet og vælge kernematerialer af høj kvalitet under drift er nøglen til at kontrollere tomgangstab.