Perdas no ferro e perdas no cobre do transformador

Qualquer equipamento elétrico sofrerá perdas durante a operação a longo prazo, e os transformadores de potência não são exceção. As perdas dos transformadores de potência são principalmente divididas em perdas no cobre e perdas no ferro.

Definição e Princípio

O cobre desempenha um papel importante nos transformadores. Fios de cobre são geralmente usados nas bobinas do transformador. A "perda no cobre" no transformador é a perda causada pelos fios de cobre. A "perda no cobre" do transformador também é chamada de perda de carga. A chamada perda de carga é uma perda variável, que é variável. Quando o transformador está operando sob carga, haverá resistência quando a corrente passar pelo fio, resultando em perda por resistência. De acordo com a lei de Joule, essa resistência gerará calor de Joule quando a corrente fluir através dela, e quanto maior a corrente, maior a perda de potência. Portanto, a perda por resistência é proporcional ao quadrado da corrente e não tem nada a ver com a tensão. É precisamente porque ela muda com a corrente que a perda no cobre (perda de carga) é uma perda variável, e também é a principal perda na operação do transformador.

Fatores de influência

Tamanho da corrente: Como mencionado acima, a perda no cobre é proporcional ao quadrado da corrente, portanto, o tamanho da corrente é o fator chave que afeta a perda no cobre.
Resistência da bobina: A resistência da bobina afeta diretamente a perda no cobre. Quanto maior a resistência, maior a perda no cobre. Número de camadas da bobina: Quanto mais camadas de bobina houver, mais longo será o caminho para a corrente fluir na bobina, e a resistência aumentará de acordo, resultando em aumento da perda no cobre. Frequência de comutação: O efeito da frequência de comutação na perda no cobre do transformador está diretamente relacionado aos parâmetros distribuídos e às características de carga do transformador. Quando as características de carga e os parâmetros distribuídos são indutivos, a perda no cobre diminui com o aumento da frequência de comutação; quando são capacitivos, a perda no cobre aumenta com o aumento da frequência de comutação. Influência da temperatura: A perda de carga também é afetada pela temperatura do transformador. Ao mesmo tempo, o fluxo de fuga causado pela corrente de carga gerará perda por corrente parasita na bobina e perda parasita na parte metálica fora da bobina.

Método de cálculo

Existem duas fórmulas de cálculo
1. Fórmula baseada na corrente nominal e resistência:
Perda no cobre (unidade: kW) = I² × Rc × Δt
Onde I é a corrente nominal do transformador, Rc é a resistência do condutor de cobre e Δt é o tempo de operação do transformador.
2. Fórmula baseada na corrente nominal e resistência total do cobre: Perda no cobre = I² × R
Onde I representa a corrente nominal do transformador, e R representa a resistência total do cobre do transformador. A resistência total do cobre R do transformador pode ser calculada pela seguinte fórmula:

R = (R1 + R2) / 2
Onde R1 representa a resistência primária do cobre do transformador, e R2 representa a resistência secundária do cobre do transformador.

Métodos para reduzir a perda no cobre

Aumentar a área da seção transversal da bobina do transformador: reduzir a resistência do condutor, reduzindo assim efetivamente a perda no cobre do transformador. Use materiais condutores de alta qualidade: como folha de cobre ou folha de alumínio para reduzir a resistência da bobina. Reduzir o tempo de operação com carga leve do transformador: limitar a proporção do tempo em que o transformador está com carga leve, o que é propício para reduzir a perda no cobre do transformador.