Teljesítményveszteségek a transzformátorban
A transzformátor fő jellemzői elsősorban a tekercsfeszültség és a transzformátor által továbbított teljesítmény. A teljesítmény átvitele egyik tekercsről a másikra elektromágnesesen történik, miközben a transzformátornak a hálózati tápegységről betáplált teljesítmény egy része elveszik a transzformátorban. Az erő elveszett részét veszteségeknek nevezzük.
Amikor a teljesítményt transzformátoron keresztül továbbítják, a szekunder tekercseken lévő feszültség a terhelés változásával változik a transzformátor feszültségesése miatt, amelyet a rövidzárlati ellenállás határoz meg. A transzformátor teljesítményvesztesége és a rövidzárlati feszültség szintén fontos jellemzők. Meghatározzák a transzformátor hatásfokát és az elektromos hálózat működési módját.
A transzformátor teljesítményvesztesége a transzformátor tervezésének gazdaságosságának egyik fő jellemzője. Az összes normalizált veszteség üresjárati veszteségekből (XX) és rövidzárlati veszteségekből (SC) áll.Üres állapotban (nincs terhelés csatlakoztatva), amikor az áram csak az áramforráshoz csatlakoztatott tekercsen keresztül folyik, és a többi tekercsben nincs áram, a hálózat által fogyasztott energiát üresjárati mágneses fluxus létrehozására fordítják. terhelés, azaz transzformátoracél lemezekből álló mágneses áramkör mágnesezésére. Olyan mértékben, hogy a váltakozó áram irányt változtat, akkor a mágneses fluxus iránya is megváltozik. Ez azt jelenti, hogy az acél felváltva mágnesezett és lemágnesezett. Amikor az áramerősség maximumról nullára változik, az acél demagnetizálódik, a mágneses indukció csökken, de némi késéssel, pl. a lemágnesezés lelassul (amikor az áram eléri a nullát, az induktivitás nem nulla pont n). A mágnesezettség megfordításának késleltetése annak a következménye, hogy az acél ellenáll az elemi mágnesek átorientációjának.
A mágnesezési görbe az áram irányának megfordításánál az ún hiszterézis áramkör, amely acélminőségenként eltérő, és a maximális mágneses indukciótól függ, Wmax. A hurok által lefedett terület a mágnesezésre fordított teljesítménynek felel meg. Ahogy az acél felmelegszik a mágnesezettség megfordítása során, a transzformátorba juttatott elektromos energia hővé alakul, és a környező térbe disszipálódik, azaz. helyrehozhatatlanul elveszett. Ez fizikailag a mágnesezés megfordításához szükséges teljesítmény elvesztése.
A hiszterézisveszteségek mellett, amikor a mágneses fluxus átáramlik a mágneses áramkörön, örvényáram veszteségek… Mint ismeretes, a mágneses fluxus elektromotoros erőt (EMF) indukál, amely nemcsak a mágneses áramkör magján található tekercsben hoz létre áramot, hanem magában a fémben is. Az örvényáramok zárt hurokban (örvénymozgásban) áramlanak az acél helyén a mágneses fluxus irányára merőleges irányban. Az örvényáramok csökkentése érdekében a mágneses áramkört különálló szigetelt acéllemezekből állítják össze. Ebben az esetben minél vékonyabb a lap, minél kisebb az elemi EMF, annál kisebb az általa keltett örvényáram, pl. kisebb teljesítményveszteség az örvényáramok miatt. Ezek a veszteségek a mágneses áramkört is felmelegítik. Az örvényáramok, a veszteségek és a fűtés csökkentése érdekében növelje elektromos ellenállás acélt adalékanyagok fémbe juttatásával.
Minden transzformátornál az anyagfelhasználásnak optimálisnak kell lennie, adott indukcióhoz a mágneses körben annak mérete határozza meg a transzformátor teljesítményét. Így arra törekednek, hogy a mágneses áramkör magszakaszában minél több acél legyen, pl. a kiválasztott külső mérettel a kz kitöltési tényezőnek a legnagyobbnak kell lennie. Ezt úgy érik el, hogy az acéllemezek között a legvékonyabb szigetelőréteget alkalmazzák. Jelenleg az acélt vékony hőálló bevonattal használják az acélgyártási folyamatban, és lehetővé teszik a kz = 0,950,96 elérését.
A transzformátor gyártása során az acéllal végzett különféle technológiai műveletek következtében a kész szerkezetben bizonyos mértékig romlik a minősége, és a szerkezetben keletkező veszteségek kb. 2550%-kal nagyobbak, mint a feldolgozás előtti eredeti acélban (amikor tekercselt acél felhasználásával és a mágneses lánc csapok nélküli préselésével).