تلفات آهن و تلفات مس ترانسفورماتور

هر تجهیزات الکتریکی در طول عملیات طولانی مدت دچار تلفات می شود و ترانسفورماتورهای قدرت نیز از این قاعده مستثنی نیستند. تلفات ترانسفورماتورهای قدرت عمدتاً به تلفات مسی و تلفات آهنی تقسیم می شوند.

تعریف و اصل

مس نقش مهمی در ترانسفورماتورها دارد. سیم های مسی معمولاً در سیم پیچ های ترانسفورماتور استفاده می شوند. "تلفات مسی" در ترانسفورماتور، تلفاتی است که توسط سیم های مسی ایجاد می شود. به "تلفات مسی" ترانسفورماتور، تلفات بار نیز گفته می شود. به اصطلاح تلفات بار، یک تلفات متغیر است که متغیر است. هنگامی که ترانسفورماتور تحت بار کار می کند، هنگام عبور جریان از سیم، مقاومت وجود خواهد داشت که منجر به تلفات مقاومتی می شود. طبق قانون ژول، این مقاومت هنگام عبور جریان از آن، گرمای ژول تولید می کند و هرچه جریان بیشتر باشد، تلفات توان بیشتر است. بنابراین، تلفات مقاومتی متناسب با مربع جریان است و هیچ ارتباطی با ولتاژ ندارد. دقیقاً به این دلیل که با جریان تغییر می کند، تلفات مسی (تلفات بار) یک تلفات متغیر است و همچنین تلفات اصلی در عملکرد ترانسفورماتور است.

عوامل موثر

اندازه جریان: همانطور که در بالا ذکر شد، تلفات مسی متناسب با مربع جریان است، بنابراین اندازه جریان عامل کلیدی است که بر تلفات مسی تأثیر می گذارد.
مقاومت سیم پیچ: مقاومت سیم پیچ مستقیماً بر تلفات مسی تأثیر می گذارد. هرچه مقاومت بیشتر باشد، تلفات مسی بیشتر است. تعداد لایه های سیم پیچ: هرچه لایه های سیم پیچ بیشتر باشد، مسیر عبور جریان در سیم پیچ طولانی تر می شود و مقاومت به تبع آن افزایش می یابد و در نتیجه تلفات مسی افزایش می یابد. فرکانس سوئیچینگ: تأثیر فرکانس سوئیچینگ بر تلفات مسی ترانسفورماتور مستقیماً با پارامترهای توزیع شده و ویژگی های بار ترانسفورماتور مرتبط است. هنگامی که ویژگی های بار و پارامترهای توزیع شده القایی هستند، تلفات مسی با افزایش فرکانس سوئیچینگ کاهش می یابد. هنگامی که خازنی هستند، تلفات مسی با افزایش فرکانس سوئیچینگ افزایش می یابد. تأثیر دما: تلفات بار نیز تحت تأثیر دمای ترانسفورماتور قرار دارد. در عین حال، شار نشتی ناشی از جریان بار، تلفات جریان گردابی را در سیم پیچ و تلفات سرگردان را در قسمت فلزی خارج از سیم پیچ ایجاد می کند.

روش محاسبه

دو فرمول محاسبه وجود دارد
1. فرمول بر اساس جریان نامی و مقاومت:
تلفات مسی (واحد: کیلووات) = I² × Rc × Δt
که در آن I جریان نامی ترانسفورماتور، Rc مقاومت هادی مسی و Δt زمان کارکرد ترانسفورماتور است.
2. فرمول بر اساس جریان نامی و مقاومت کل مس: تلفات مسی = I² × R
که در آن I نشان دهنده جریان نامی ترانسفورماتور و R نشان دهنده مقاومت کل مس ترانسفورماتور است. مقاومت کل مس R ترانسفورماتور را می توان با فرمول زیر محاسبه کرد:

R = (R1 + R2) / 2
که در آن R1 مقاومت مس اولیه ترانسفورماتور و R2 مقاومت مس ثانویه ترانسفورماتور را نشان می دهد.

روش های کاهش تلفات مسی

افزایش سطح مقطع سیم پیچ ترانسفورماتور: کاهش مقاومت هادی، در نتیجه کاهش موثر تلفات مسی ترانسفورماتور. استفاده از مواد هادی با کیفیت بالا: مانند فویل مسی یا فویل آلومینیومی برای کاهش مقاومت سیم پیچ. کاهش زمان عملکرد کم بار ترانسفورماتور: محدود کردن نسبت زمانی که ترانسفورماتور کم بار است، که برای کاهش تلفات مسی ترانسفورماتور مفید است.