Οποιοδήποτε είδος ηλεκτρικού εξοπλισμού θα αντιμετωπίσει απώλειες κατά τη διάρκεια της μακροπρόθεσμης λειτουργίας και οι μετασχηματιστές ισχύος δεν αποτελούν εξαίρεση. Στις απώλειες των μετασχηματιστών ισχύος, χωρίζονται κυρίως σε δύο μέρη: απώλεια χαλκού και απώλεια σιδήρου.
Απώλεια χαλκού
Ορισμός και αρχή
Ο χαλκός διαδραματίζει σημαντικό ρόλο στους μετασχηματιστές. Οι περιελίξεις των μετασχηματιστών χρησιμοποιούν συνήθως καλώδια χαλκού και η "απώλεια χαλκού" στον μετασχηματιστή είναι η απώλεια που παράγεται από τα καλώδια χαλκού. Η "απώλεια χαλκού" ενός μετασχηματιστή είναι επίσης γνωστή ως απώλεια φορτίου. Η λεγόμενη απώλεια φορτίου είναι μια μεταβλητή απώλεια και αλλάζει. Όταν ο μετασχηματιστής λειτουργεί υπό φορτίο, υπάρχει αντίσταση όταν το ρεύμα διέρχεται από τα καλώδια, με αποτέλεσμα την απώλεια αντίστασης. Σύμφωνα με τον νόμο του Joule, όταν το ρεύμα περνάει από αυτή την αντίσταση, θα δημιουργηθεί η θερμότητα Joule και όσο μεγαλύτερο είναι το ρεύμα, τόσο μεγαλύτερη είναι η απώλεια ισχύος. Έτσι, η απώλεια αντίστασης είναι ανάλογη προς το τετράγωνο του ρεύματος και δεν έχει καμία σχέση με την τάση. Ακριβώς επειδή αλλάζει με το μέγεθος του ρεύματος, η απώλεια χαλκού (απώλεια φορτίου) είναι μια μεταβλητή απώλεια και είναι επίσης η κύρια απώλεια κατά τη λειτουργία του μετασχηματιστή.
Παράγοντες επιρροής
Τρέχον μέγεθος: Όπως αναφέρθηκε παραπάνω, η απώλεια χαλκού είναι ανάλογη προς το τετράγωνο του ρεύματος, οπότε το μέγεθος του ρεύματος είναι ένας βασικός παράγοντας που επηρεάζει την απώλεια χαλκού.
Αντίσταση περιέλιξης: Η αντίσταση της περιέλιξης επηρεάζει άμεσα την απώλεια χαλκού. Όσο μεγαλύτερη είναι η αντίσταση, τόσο υψηλότερη είναι η απώλεια χαλκού.
Αριθμός στρωμάτων πηνίων: Όσο περισσότερο ο αριθμός των στρωμάτων των πηνίων, τόσο μεγαλύτερη είναι η διαδρομή για το ρεύμα να ρέει στην περιέλιξη και η αντίσταση θα αυξηθεί ανάλογα, με αποτέλεσμα την αύξηση της απώλειας χαλκού.
Συχνότητα μεταγωγής: Η επίδραση της συχνότητας μεταγωγής στην απώλεια χαλκού του μετασχηματιστή σχετίζεται άμεσα με τις παραμέτρους διανομής του μετασχηματιστή και τα χαρακτηριστικά φορτίου. Όταν τα χαρακτηριστικά φορτίου και οι παράμετροι κατανομής εμφανίζουν μαζί ένα επαγωγικό χαρακτηριστικό, η απώλεια χαλκού μειώνεται καθώς αυξάνεται η συχνότητα μεταγωγής. Όταν μαζί παρουσιάζουν ένα χωρητικό χαρακτηριστικό, η απώλεια χαλκού αυξάνεται καθώς αυξάνεται η συχνότητα μεταγωγής.
Επίδραση θερμοκρασίας: Η απώλεια φορτίου επηρεάζεται επίσης από τη θερμοκρασία του μετασχηματιστή. Ταυτόχρονα, η μαγνητική ροή διαρροής που προκαλείται από το ρεύμα φορτίου θα δημιουργήσει απώλεια ρεύματος Eddy στην περιέλιξη και την αδέσποτη απώλεια στα μεταλλικά μέρη έξω από την περιέλιξη.
Μέθοδος υπολογισμού
Υπάρχουν δύο τύποι υπολογισμού:
Τύπος βασισμένη σε ονομαστικό ρεύμα και αντίσταση:
Απώλεια χαλκού (μονάδα: kw)=i² × rc × Δt
Όπου το I είναι το ονομαστικό ρεύμα του μετασχηματιστή, το RC είναι η αντίσταση του καλωδίου χαλκού και το ΔT είναι ο χρόνος λειτουργίας του μετασχηματιστή.
Φόρμουλα βασισμένη στην ονομαστική αντίσταση ρεύματος και συνολικής χαλκού: απώλεια χαλκού=i² × r
Όπου αντιπροσωπεύει το ονομαστικό ρεύμα του μετασχηματιστή και το R αντιπροσωπεύει τη συνολική αντίσταση του χαλκού του μετασχηματιστή. Η συνολική αντίσταση χαλκού R του μετασχηματιστή μπορεί να υπολογιστεί με τον ακόλουθο τύπο:
R = (R1 + R2) / 2
Όπου το R1 αντιπροσωπεύει την κύρια πλευρική αντίσταση του χαλκού του μετασχηματιστή και το R2 αντιπροσωπεύει τη δευτερογενή πλευρική αντίσταση του χαλκού του μετασχηματιστή.
Μέθοδοι για τη μείωση της απώλειας χαλκού
Αυξήστε την περιοχή εγκάρσιας τομής της περιέλιξης του μετασχηματιστή: μειώστε την αντίσταση του αγωγού, μειώνοντας έτσι αποτελεσματικά την απώλεια χαλκού του μετασχηματιστή.
Χρησιμοποιήστε υλικά αγωγού υψηλής ποιότητας: όπως το φύλλο χαλκού ή το αλουμινόχαρτο για να μειώσετε την αντοχή στην περιέλιξη.
Μειώστε τον χρόνο λειτουργίας του μετασχηματιστή: Περιορισμός του ποσοστού του χρόνου λειτουργίας του φορτίου φωτός του μετασχηματιστή είναι επωφελής για τη μείωση της απώλειας χαλκού του μετασχηματιστή.
Ζημιά σιδήρου
Ορισμός και αρχή
Διαφορετικά από την απώλεια χαλκού, η απώλεια σιδήρου του μετασχηματιστή δεν έχει καμία σχέση με παράγοντες όπως η περιέλιξη και το μέγεθος του ρεύματος. Όπως υποδηλώνει το όνομα, η απώλεια σιδήρου σχετίζεται με το σίδερο και παράγεται από τον πυρήνα σιδήρου. Η απώλεια σιδήρου του μετασχηματιστή είναι επίσης γνωστή ως "απώλεια μη φορτίου" επειδή υπάρχει τόσο στις καταστάσεις πλήρους φορτίου όσο και σε μηδενικό φορτίο του μετασχηματιστή και είναι σταθερή απώλεια του μετασχηματιστή. Ωστόσο, στο φορτίο, η απώλεια ισχύος θα μειωθεί καθώς μειώνεται η ισχύς του ηλεκτρικού πεδίου.
Ταξινόμηση
Η απώλεια σιδήρου του μετασχηματιστή χωρίζεται σε απώλεια υστέρησης και απώλεια ρεύματος Eddy.
● Απώλεια υστέρησης Η αρχή λειτουργίας του μετασχηματιστή βασίζεται στην αρχή της ηλεκτρομαγνητικής επαγωγής για την επίτευξη μετασχηματισμού τάσης και αλλαγής ρεύματος. Η μαγνητική ροή στον μετασχηματιστή ρέει στον πυρήνα του σιδήρου. Ο πυρήνας σιδήρου έχει μαγνητική αντίσταση στη μαγνητική ροή, ακριβώς όπως ένας αγωγός έχει αντίσταση στο ρεύμα και θα δημιουργηθεί θερμότητα. Μια τέτοια απώλεια ονομάζεται "απώλεια υστέρησης".
● Απώλεια ρεύματος μετά την πρωταρχική περιέλιξη του μετασχηματιστή ενεργοποιείται, η μαγνητική ροή που παράγεται από το πηνίο ρέει στον πυρήνα του σιδήρου. Δεδομένου ότι ο ίδιος ο πυρήνας του σιδήρου είναι επίσης αγωγός, θα δημιουργηθεί μια επαγόμενη ηλεκτρομαγνητική δύναμη στο επίπεδο κάθετη στις γραμμές μαγνητικού πεδίου. Αυτή η ηλεκτρομαγνητική δύναμη σχηματίζει έναν κλειστό βρόχο στη διατομή του πυρήνα σιδήρου και παράγει ένα ρεύμα, το οποίο είναι σαν ένα δίνη, έτσι ονομάζεται "ρεύμα Eddy". Η απώλεια που δημιουργείται από αυτό το ρεύμα Eddy ονομάζεται "Eddy ρεύμα απώλεια". Είναι ακριβώς επειδή ο πυρήνας του σιδήρου θα δημιουργήσει ρεύματα με φρέσκα ρεύματα που γίνεται σε λεπτό φύλλο, επειδή τόσο πιο λεπτό είναι, τόσο μεγαλύτερη είναι η αντίσταση και όσο μικρότερη είναι το ρεύμα.
Παράγοντες επιρροής
Τάση και συχνότητα λειτουργίας: Η απώλεια σιδήρου σχετίζεται με την τάση λειτουργίας και τη συχνότητα του μετασχηματιστή επειδή αυτοί οι παράγοντες θα επηρεάσουν το φαινόμενο του μαγνητικού πεδίου και την υστέρηση στον πυρήνα του σιδήρου.
Υλικό πυρήνα σιδήρου: Οι ιδιότητες υστέρησης του υλικού πυρήνα σιδήρου θα επηρεάσουν το μέγεθος της απώλειας σιδήρου. Εάν το επιλεγμένο υλικό πυρήνα σιδήρου δεν είναι καλό, η απώλεια υστέρησης θα αυξηθεί.
Διαδικασία κατασκευής: Η διαδικασία κατασκευής του μετασχηματιστή έχει επίσης κάποια επιρροή στην απώλεια σιδήρου. Για παράδειγμα, η μέθοδος πλαστικοποίησης του πυρήνα σιδήρου, η θεραπεία μόνωσης κλπ. Θα επηρεάσουν όλα το μέγεθος της απώλειας σιδήρου.
Μέθοδος υπολογισμού
Τύπος βασισμένη σε ονομαστικά ρεύμα και υστέρηση και απώλειες αντίστασης:
Απώλεια σιδήρου (μονάδα: kva)=i² × (rm + ra)
Όπου το I είναι το ονομαστικό ρεύμα του μετασχηματιστή, το RM είναι η απώλεια υστέρησης του πυρήνα του σιδήρου και η RA είναι η απώλεια αντίστασης του πυρήνα του σιδήρου.
Τύπος βασισμένη σε σταθερή πυκνότητα μαγνητικής ροής και συχνότητα λειτουργίας:
P _ Σίδερο=kf × (bm)^2 × F
Όπου το P _ σίδηρος είναι η απώλεια σιδήρου, το KF είναι μια σταθερά, το BM είναι η πυκνότητα μαγνητικής ροής και F είναι η συχνότητα λειτουργίας του μετασχηματιστή.
Μέθοδοι για τη μείωση της απώλειας σιδήρου
Επιλέξτε Υλικά πυρήνα σιδήρου υψηλής ποιότητας: Επιλέξτε υλικά πυρήνα σιδήρου με μικρή απώλεια υστέρησης, η οποία μπορεί να μειώσει την απώλεια σιδήρου του μετασχηματιστή.
Βελτιστοποιήστε τη διαδικασία κατασκευής: Μειώστε την απώλεια σιδήρου βελτιώνοντας τη μέθοδο πλαστικοποίησης του πυρήνα σιδήρου, τη θεραπεία μόνωσης και άλλες διαδικασίες παραγωγής.
Λογικός σχεδιασμός: Κατά τη διάρκεια του σταδίου σχεδιασμού του μετασχηματιστή, μειώστε την απώλεια σιδήρου βελτιστοποιώντας το δομικό σχεδιασμό και την επιλογή παραμέτρων.
Τμήμα CTA (Βελτίωση του ρυθμού μετατροπής):
📞 Αποκτήστε τις αποκλειστικές λύσεις για τις αγορές της Νότιας Αμερικής και της Αφρικής
Email:jsm687254@gmail.com
Συμβουλευτείτε τους μηχανικούς μέσω του WhatsApp: +86 15706806907 (συνδεδεμένο με το εγχειρίδιο προϊόντος PDF)