Cada equipo eléctrico experimentará pérdidas durante la operación a largo plazo, yTransformadores de potenciano son excepción. En las pérdidas de transformadores de potencia, se dividen principalmente en dos partes: pérdidas de cobre y pérdidas de hierro.
Pérdida de cobre
Definición
El cobre juega un papel importante en los transformadores de potencia, y los cables de cobre generalmente se usan en los devanados de los transformadores. La "pérdida de cobre" en los transformadores se refiere a la pérdida causada por los cables de cobre. La "pérdida de cobre" de un transformador, también conocido como pérdida de carga, es una pérdida variable que varía. Cuando el transformador opera bajo carga, habrá resistencia cuando la corriente pase a través del cable, lo que resulta en pérdida de resistencia. Según la ley de Joule, la corriente que fluye a través de esta resistencia generará calor Joule, y cuanto mayor sea la corriente, mayor será la pérdida de potencia. Por lo tanto, la pérdida de resistencia es proporcional al cuadrado de la corriente e independiente del voltaje. Se debe precisamente a que cambia con la magnitud de la corriente de que la pérdida de cobre (pérdida de carga) es una pérdida variable y la pérdida principal durante la operación del transformador.
Factor de influencia
Magnitud actual:Como se mencionó anteriormente, la pérdida de cobre es directamente proporcional al cuadrado de la corriente, por lo que la magnitud de la corriente es un factor clave que afecta la pérdida de cobre.
Resistencia del devanado:La resistencia del devanado afecta directamente la pérdida de cobre. Cuanto mayor sea la resistencia, mayor será la pérdida de cobre.
Número de capas de bobina:Cuanto más capas de la bobina hay, más larga es la ruta para que la corriente fluya en el devanado y la resistencia correspondiente aumentará, lo que dará como resultado una mayor pérdida de cobre.
Frecuencia de conmutación:El impacto de la frecuencia de conmutación en la pérdida de cobre del transformador está directamente relacionado con los parámetros de distribución y las características de carga del transformador. Cuando las características de carga y los parámetros distribuidos exhiben características inductivas juntas, la pérdida de cobre disminuye con el aumento de la frecuencia de conmutación; Al exhibir características capacitivas juntas, la pérdida de cobre aumenta con el aumento de la frecuencia de conmutación.
Efecto de temperatura:Las pérdidas de carga también se ven afectadas por la temperatura del transformador, y el flujo de fugas causado por la corriente de carga generará pérdidas de corriente de Foucault dentro del devanado y pérdidas perdidas en las partes metálicas fuera del devanado.
Métodos para reducir la pérdida de cobre
Aumento del área de sección transversal de los devanados del transformador: reduciendo la resistencia del conductor, reduciendo así efectivamente las pérdidas de cobre en los transformadores.
Uso de materiales conductores de alta calidad, como papel de cobre o papel de aluminio para reducir la resistencia al devanado.
Reducir el tiempo de operación de carga de luz de los transformadores: limitar la proporción del tiempo de operación de carga de luz de los transformadores es beneficioso para reducir las pérdidas de cobre de los transformadores.
Pérdida de hierro
Definición
A diferencia de la pérdida de cobre, la pérdida de hierro en los transformadores no está relacionada con factores como el devanado y el tamaño de la corriente. Como su nombre indica, la pérdida de hierro está relacionada con el hierro y es generada por el núcleo de hierro. La pérdida de hierro de un transformador también se conoce como "pérdida sin carga" porque existe en estados de carga plena y de carga cero del transformador y es una pérdida fija deltransformador de alto voltaje. Sin embargo, en la carga, la pérdida de energía disminuirá a medida que disminuya la intensidad del campo eléctrico.
clasificación
La pérdida de hierro de los transformadores se divide enpérdida de histéresisyPérdida actual de Eddy.
El principio de funcionamiento del transformador de pérdida de histéresis se basa en el principio de inducción electromagnética para lograr el aumento de voltaje y el cambio de corriente. El flujo magnético dentro del transformador fluye en el núcleo de hierro, que tiene resistencia magnética al flujo magnético, al igual que un conductor tiene resistencia a la corriente y también genera calor. Este tipo de pérdida se llama "pérdida de histéresis"
Pérdida de corriente de remolino: cuando el devanado primario de un transformador está energizado, el flujo magnético generado por la bobina fluye a través del núcleo de hierro. Debido a que el núcleo de hierro en sí también es un conductor, se induce un potencial eléctrico en un plano perpendicular a las líneas de campo magnético. Este potencial eléctrico forma un circuito cerrado en la sección transversal del núcleo de hierro y genera corriente, como un vórtice, por lo que se llama "Corriente de Eddy". La pérdida generada por esta corriente de Eddy se llama "pérdida de corriente de Eddy". Se debe precisamente a que el núcleo de hierro genera corrientes remolinos que se convierte en una pieza delgada, porque cuanto más delgado sea, mayor es la resistencia y más pequeña es la corriente.
Factor de influencia
Voltaje y frecuencia de trabajo: la pérdida de hierro está relacionada con el voltaje de trabajo y la frecuencia de los transformadores, ya que estos factores pueden afectar la resistencia al campo magnético y al fenómeno de histéresis en el núcleo de hierro.
Material central: las propiedades de histéresis del material central pueden afectar la magnitud de la pérdida de hierro. Si el material del núcleo de hierro no se selecciona correctamente, la pérdida de histéresis aumentará.
Proceso de fabricación: el proceso de fabricación de transformadores también tiene un cierto impacto en la pérdida de hierro. Por ejemplo, el método de apilamiento y el tratamiento de aislamiento del núcleo de hierro pueden afectar el tamaño de la pérdida de hierro.
Métodos para reducir la pérdida de hierro
Elegir materiales de núcleo de hierro de alta calidad: elegir materiales del núcleo de hierro con baja pérdida de histéresis puede reducir la pérdida de transformadores de hierro.
Optimizar el proceso de fabricación: al mejorar el método de apilamiento y el tratamiento de aislamiento del núcleo de hierro, reduzca la pérdida de hierro.
Diseño razonable: durante la fase de diseño del transformador, optimice el diseño estructural y la selección de parámetros para reducir la pérdida de hierro.
