Transformator nullastverliezen in detail: definitie, oorzaken en berekeningen

Wat is nullastverlies van transformator

Het nullastverlies van een transformator verwijst naar het actieve vermogen dat door de transformator wordt verbruikt wanneer de secundaire wikkeling van de transformator opengesloten is en de primaire wikkeling de nominale frequentie en nominale spanning toepast. Dat wil zeggen, in afwezigheid van belasting, de transformator zelf wanneer de werking van het verlies. Het verlies bij nullast bestaat voornamelijk uit ijzerverlies en verlies bij nullaststroom.

IJzerverlies (kernverlies)

Wanneer de transformatorkern zich in het wisselende elektromagnetische veld bevindt, zal het kernmateriaal te wijten zijn aan de wisselende magnetische flux wervelstroom en hysterese-effect, wat resulteert in energieverlies. Dit deel van het verlies is gerelateerd aan het ontwerp van de transformator, het spanningsniveau en de materiaaleigenschappen, meestal onvermijdelijk.

Stroomverlies bij nullast

Wanneer de transformator in de onbelaste toestand is, hoewel er geen belasting is, maar door de transformatiespoel nog steeds stroom vloeit, wordt dit deel van de stroom die door het koperverlies wordt gegenereerd onbelast stroomverlies genoemd. Het is gerelateerd aan de DC-weerstand van de transformatiespoel en de huidige grootte.

Hoewel nullastverliezen meestal slechts een klein percentage van de totale verliezen uitmaken, kunnen ze toch het totale rendement van de transformator beïnvloeden, vooral bij langdurig gebruik.

Redenen voor overmatige nullastverliezen van transformatoren

Als het verlies bij nullast van de transformator te groot is, betekent dit meestal dat er problemen zijn met het ontwerp of de werking:

Slechte kwaliteit van kernmateriaal

Het materiaal van de kern heeft een directe invloed op de hysterese- en wervelstroomverliezen. Als het gebruikte kernmateriaal zoals de kwaliteit van siliciumstaalplaat slecht is, zullen hysteresisverlies en wervelstroomverlies toenemen, wat resulteert in een stijging van het nullastverlies.

Ontwerp met ijzeren kern is onredelijk

De doorsnede van de ijzerkern, de vorm, de verwerkingstechnologie en andere factoren beïnvloeden de magnetische fluxdistributie van de transformator. Als het ontwerp niet geschikt is, raakt de ijzerkern gemakkelijk verzadigd, waardoor het verlies toeneemt.

De spanningsschommeling is te groot

Het nullastverlies is gerelateerd aan de spanning die op de primaire zijde van de transformator wordt gezet. Wanneer de spanningsschommeling groot is, zal de magnetische fluxdichtheid in de ijzeren kern veranderen, wat resulteert in grotere ijzerverliezen. Als de werkelijke spanning hoger is dan de nominale spanning, zal het verlies exponentieel toenemen.

Kwaliteitsproblemen met de verwerking van ijzerkernen

IJzerkern in het verwerkingsproces, als er onnauwkeurig snijden, slechte isolatie tussen lagen of slecht contact van ijzerspaanders is, zal het hysteresisverlies en wervelstroomverlies verhogen.

Veroudering transformator

Naarmate de transformator langer in bedrijf is, kunnen de isolatieprestaties en de magnetische permeabiliteit van de ijzeren kern afnemen, waardoor het verlies bij nullast toeneemt.

Hoe bereken ik het nullastverlies van de transformator?

Het nullastverlies van de transformator bestaat voornamelijk uit ijzerverlies en nullaststroomverlies, waarvan ijzerverlies het belangrijkste deel is.

De formule voor het berekenen van het nullastverlies is als volgt.

verlies bij nullast = k × P × G

Onder hen:

k: onbelast verlies procescoëfficiënt, afhankelijk van het ontwerp en fabricageproces van de transformator;

P: eenheidsverlies, meestal bepaald door de materiaaleigenschappen;

G: gewicht van de ijzeren kern, afhankelijk van het volume en materiaal van de transformator.

Gedetailleerde berekening van ijzerverlies:

IJzerverlies bestaat voornamelijk uit hysteresisverlies en wervelstroomverlies, de formule is:

Onder hen:

kn en kw: constant;

f: de frequentie van de externe spanning van de transformator;

Bm : maximale fluxdichtheid in de ijzeren kern;

n: Shteinmetz constante, meestal 2,5 tot 3,5.

Dit betekent dat het nullastverlies nauw samenhangt met de grootte van de toegepaste spanning, de frequentie en de prestaties van het kernmateriaal. Het handhaven van spanningsstabiliteit en het selecteren van kernmaterialen van hoge kwaliteit tijdens bedrijf is de sleutel tot het beheersen van nullastverliezen.