Потери в стали и меди трансформатора

Любое электрооборудование подвержено потерям при длительной эксплуатации, и силовые трансформаторы не исключение. Потери силовых трансформаторов в основном делятся на потери в меди и потери в стали.

Определение и принцип

Медь играет важную роль в трансформаторах. Медные провода обычно используются в обмотках трансформаторов. «Потери в меди» в трансформаторе — это потери, вызванные медными проводами. «Потери в меди» трансформатора также называются потерями нагрузки. Так называемые потери нагрузки — это переменные потери, которые изменяются. Когда трансформатор работает под нагрузкой, при прохождении тока через провод возникает сопротивление, что приводит к потерям на сопротивление. Согласно закону Джоуля, это сопротивление будет генерировать тепло Джоуля при прохождении через него тока, и чем больше ток, тем больше потери мощности. Поэтому потери на сопротивление пропорциональны квадрату тока и не зависят от напряжения. Именно потому, что они изменяются с током, потери в меди (потери нагрузки) являются переменными потерями, и они также являются основными потерями при работе трансформатора.

Влияющие факторы

Величина тока: Как упоминалось выше, потери в меди пропорциональны квадрату тока, поэтому величина тока является ключевым фактором, влияющим на потери в меди.
Сопротивление обмотки: Сопротивление обмотки напрямую влияет на потери в меди. Чем больше сопротивление, тем выше потери в меди. Количество слоев катушки: Чем больше слоев катушки, тем длиннее путь для протекания тока в обмотке, и сопротивление соответственно увеличится, что приведет к увеличению потерь в меди. Частота переключения: Влияние частоты переключения на потери в меди трансформатора напрямую связано с распределенными параметрами и характеристиками нагрузки трансформатора. Когда характеристики нагрузки и распределенные параметры индуктивны, потери в меди уменьшаются с увеличением частоты переключения; когда они емкостные, потери в меди увеличиваются с увеличением частоты переключения. Влияние температуры: Потери нагрузки также зависят от температуры трансформатора. В то же время поток утечки, вызванный током нагрузки, будет генерировать потери на вихревые токи в обмотке и блуждающие потери в металлической части за пределами обмотки.

Метод расчета

Существует две формулы расчета
1. Формула, основанная на номинальном токе и сопротивлении:
Потери в меди (единица измерения: кВт) = I² × Rc × Δt
Где I — номинальный ток трансформатора, Rc — сопротивление медного проводника, а Δt — время работы трансформатора.
2. Формула, основанная на номинальном токе и общем сопротивлении меди: Потери в меди = I² × R
Где I представляет собой номинальный ток трансформатора, а R представляет собой общее сопротивление меди трансформатора. Общее сопротивление меди R трансформатора можно рассчитать по следующей формуле:

R = (R1 + R2) / 2
Где R1 представляет собой первичное сопротивление меди трансформатора, а R2 представляет собой вторичное сопротивление меди трансформатора.

Способы уменьшения потерь в меди

Увеличение площади поперечного сечения обмотки трансформатора: уменьшение сопротивления проводника, тем самым эффективное уменьшение потерь в меди трансформатора. Использование высококачественных материалов проводников: таких как медная фольга или алюминиевая фольга для уменьшения сопротивления обмотки. Уменьшение времени работы трансформатора при легкой нагрузке: ограничение доли времени, когда трансформатор работает с легкой нагрузкой, что способствует уменьшению потерь в меди трансформатора.