Pierderile în gol ale transformatorului în detaliu: definiție, cauze și calcule

Care este pierderea fără sarcină a transformatorului

Pierderea fără sarcină a unui transformator se referă la puterea activă consumată de transformator atunci când înfășurarea secundară a transformatorului este în circuit deschis și înfășurarea primară aplică frecvența nominală și tensiunea nominală. Adică, în absența sarcinii, transformatorul însuși atunci când funcționarea de pierdere. Pierderea fără sarcină este compusă în principal din pierderea de fier și pierderea de curent fără sarcină.

Pierderea fierului (pierderea miezului)

atunci când miezul transformatorului se află în câmpul electromagnetic alternativ, materialul miezului se va datora fluxului magnetic alternativ, curentului Foucault și efectului de histerezis, rezultând o pierdere de energie. Această parte a pierderii este legată de proiectarea transformatorului, nivelul de tensiune și proprietățile materialului, de obicei inevitabile.

Pierdere de curent fără sarcină

atunci când transformatorul este în stare fără sarcină, deși nu există sarcină, dar datorită bobinei transformatorului este încă un flux de curent, această parte a curentului generat de pierderea de cupru se numește pierdere de curent fără sarcină. Aceasta este legată de rezistența DC a bobinei transformatorului și de dimensiunea curentului.

Deși pierderile în gol reprezintă de obicei un procent mic din pierderile totale, acestea pot afecta în continuare eficiența generală a transformatorului, în special în timpul funcționării pe termen lung.

Motive pentru pierderi excesive în gol ale transformatorului

Pierderea fără sarcină a transformatorului este prea mare indică, de obicei, că există probleme în proiectare sau funcționare, principalele motive incluzând:

Calitatea slabă a materialului de bază

Materialul miezului afectează în mod direct pierderile de histerezis și de curent Foucault. În cazul în care materialul utilizat pentru miez, cum ar fi calitatea foii de oțel siliconic, este slabă, pierderea de histerezis și pierderea de curent Foucault vor crește, ducând la creșterea pierderii fără sarcină.

Designul miezului de fier este nerezonabil

Aria secțiunii transversale a miezului de fier, forma, tehnologia de prelucrare și alți factori vor afecta distribuția fluxului magnetic al transformatorului. Dacă proiectarea nu este adecvată, miezul de fier este ușor saturat, ceea ce, la rândul său, crește pierderea.

Fluctuația de tensiune este prea mare

Pierderea în gol este legată de tensiunea aplicată pe partea primară a transformatorului. Atunci când fluctuația tensiunii este mare, densitatea fluxului magnetic în miezul de fier se va modifica, ceea ce va duce la creșterea pierderilor de fier. Dacă tensiunea reală este mai mare decât tensiunea nominală, pierderea va crește exponențial.

Probleme legate de calitatea prelucrării miezului de fier

Miezul de fier în procesul de prelucrare, dacă există o tăiere inexactă, o izolare proastă între straturi sau un contact slab al așchiilor de fier, va crește pierderea de histerezis și pierderea de curent Foucault.

Îmbătrânirea transformatorului

Transformator cu creșterea timpului de funcționare, performanța de izolare și permeabilitatea magnetică a miezului de fier poate scădea, rezultând o creștere a pierderilor fără sarcină.

Cum se calculează pierderea în gol a transformatorului

Pierderile fără sarcină ale transformatorului sunt compuse în principal din pierderi de fier și pierderi de curent fără sarcină, din care pierderile de fier reprezintă partea principală.

Formula de calcul a pierderilor fără sarcină este următoarea.

pierderea în gol = k × P × G

Printre acestea se numără:

k: coeficientul procesului de pierdere fără sarcină, în funcție de proiectarea și procesul de fabricație a transformatorului;

P: pierderea unitară, determinată de obicei de proprietățile materialului;

G: greutatea miezului de fier, în funcție de volumul și materialul transformatorului.

Calculul detaliat al pierderilor de fier:

Pierderea de fier este compusă în principal din pierderea de histerezis și pierderea de curent Foucault, formula este:

Printre acestea se numără:

kn și kw: constante;

f: frecvența tensiunii externe a transformatorului;

Bm : densitatea maximă a fluxului în miezul de fier;

n: Constanta Shteinmetz, de obicei 2,5 până la 3,5.

Aceasta înseamnă că pierderea fără sarcină este strâns legată de mărimea tensiunii aplicate, de frecvență și de performanța materialului miezului. Menținerea stabilității tensiunii și selectarea unor materiale de înaltă calitate pentru miez în timpul funcționării reprezintă cheia pentru controlul pierderilor în gol.