การสูญเสียเหล็กและทองแดงของหม้อแปลงไฟฟ้า

อุปกรณ์ไฟฟ้าใดๆ จะสูญเสียพลังงานในระหว่างการทำงานในระยะยาว และหม้อแปลงไฟฟ้าก็ไม่มีข้อยกเว้น การสูญเสียของหม้อแปลงไฟฟ้าส่วนใหญ่แบ่งออกเป็นการสูญเสียทองแดงและการสูญเสียเหล็ก

คำจำกัดความและหลักการ

ทองแดงมีบทบาทสำคัญในหม้อแปลงไฟฟ้า โดยทั่วไปจะใช้สายทองแดงในขดลวดหม้อแปลงไฟฟ้า “การสูญเสียทองแดง” ในหม้อแปลงไฟฟ้าคือการสูญเสียที่เกิดจากสายทองแดง “การสูญเสียทองแดง” ของหม้อแปลงไฟฟ้าเรียกว่าการสูญเสียโหลดด้วย การสูญเสียโหลดที่เรียกว่าคือการสูญเสียตัวแปร ซึ่งเป็นตัวแปร เมื่อหม้อแปลงไฟฟ้าทำงานภายใต้ภาระ จะมีความต้านทานเมื่อกระแสไฟฟ้าไหลผ่านสายไฟ ทำให้เกิดการสูญเสียความต้านทาน ตามกฎของจูล ความต้านทานนี้จะสร้างความร้อนจูลเมื่อกระแสไฟฟ้าไหลผ่าน และยิ่งกระแสไฟฟ้ามากเท่าใด การสูญเสียพลังงานก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น ดังนั้น การสูญเสียความต้านทานจึงแปรผันตามกำลังสองของกระแสไฟฟ้า และไม่มีส่วนเกี่ยวข้องกับแรงดันไฟฟ้า เป็นเพราะมันเปลี่ยนแปลงไปตามกระแสไฟฟ้าที่การสูญเสียทองแดง (การสูญเสียโหลด) เป็นการสูญเสียตัวแปร และยังเป็นการสูญเสียหลักในการทำงานของหม้อแปลงไฟฟ้าด้วย

ปัจจัยที่มีอิทธิพล

ขนาดกระแสไฟฟ้า: ดังที่กล่าวมาข้างต้น การสูญเสียทองแดงแปรผันตามกำลังสองของกระแสไฟฟ้า ดังนั้น ขนาดกระแสไฟฟ้าจึงเป็นปัจจัยสำคัญที่มีผลต่อการสูญเสียทองแดง
ความต้านทานของขดลวด: ความต้านทานของขดลวดมีผลโดยตรงต่อการสูญเสียทองแดง ยิ่งความต้านทานมากเท่าใด การสูญเสียทองแดงก็จะยิ่งสูงขึ้นเท่านั้น จำนวนชั้นของขดลวด: ยิ่งมีชั้นของขดลวดมากเท่าใด เส้นทางให้กระแสไฟฟ้าไหลในขดลวดก็จะยิ่งยาวขึ้น และความต้านทานก็จะเพิ่มขึ้นตามไปด้วย ทำให้การสูญเสียทองแดงเพิ่มขึ้น ความถี่ในการสลับ: ผลกระทบของความถี่ในการสลับต่อการสูญเสียทองแดงของหม้อแปลงไฟฟ้าเกี่ยวข้องโดยตรงกับพารามิเตอร์แบบกระจายและลักษณะเฉพาะของโหลดของหม้อแปลงไฟฟ้า เมื่อลักษณะเฉพาะของโหลดและพารามิเตอร์แบบกระจายเป็นแบบอุปนัย การสูญเสียทองแดงจะลดลงเมื่อความถี่ในการสลับเพิ่มขึ้น เมื่อเป็นแบบคาปาซิทีฟ การสูญเสียทองแดงจะเพิ่มขึ้นเมื่อความถี่ในการสลับเพิ่มขึ้น อิทธิพลของอุณหภูมิ: การสูญเสียโหลดได้รับผลกระทบจากอุณหภูมิของหม้อแปลงไฟฟ้าด้วย ในเวลาเดียวกัน ฟลักซ์รั่วที่เกิดจากกระแสโหลดจะสร้างการสูญเสียกระแสวนในขดลวดและการสูญเสียจรจัดในส่วนโลหะภายนอกขดลวด

วิธีการคำนวณ

มีสองสูตรการคำนวณ
1. สูตรตามกระแสไฟฟ้าพิกัดและความต้านทาน:
การสูญเสียทองแดง (หน่วย: กิโลวัตต์) = I² × Rc × Δt
โดยที่ I คือกระแสไฟฟ้าพิกัดของหม้อแปลงไฟฟ้า, Rc คือความต้านทานของตัวนำทองแดง และ Δt คือเวลาการทำงานของหม้อแปลงไฟฟ้า
2. สูตรตามกระแสไฟฟ้าพิกัดและความต้านทานทองแดงรวม: การสูญเสียทองแดง = I² × R
โดยที่ I แสดงถึงกระแสไฟฟ้าพิกัดของหม้อแปลงไฟฟ้า และ R แสดงถึงความต้านทานทองแดงรวมของหม้อแปลงไฟฟ้า สามารถคำนวณความต้านทานทองแดงรวม R ของหม้อแปลงไฟฟ้าได้จากสูตรต่อไปนี้:

R = (R1 + R2) / 2
โดยที่ R1 แสดงถึงความต้านทานทองแดงปฐมภูมิของหม้อแปลงไฟฟ้า และ R2 แสดงถึงความต้านทานทองแดงทุติยภูมิของหม้อแปลงไฟฟ้า

วิธีการลดการสูญเสียทองแดง

เพิ่มพื้นที่หน้าตัดของขดลวดของหม้อแปลงไฟฟ้า: ลดความต้านทานของตัวนำ ซึ่งจะช่วยลดการสูญเสียทองแดงของหม้อแปลงไฟฟ้าได้อย่างมีประสิทธิภาพ ใช้ วัสดุตัวนำคุณภาพสูง: เช่น แผ่นทองแดงหรือแผ่นอลูมิเนียม เพื่อลดความต้านทานของขดลวด ลดเวลาการทำงานของหม้อแปลงไฟฟ้าในสภาวะโหลดเบา: จำกัดสัดส่วนของเวลาที่หม้อแปลงไฟฟ้าอยู่ในสภาวะโหลดเบา ซึ่งเอื้อต่อการลดการสูญเสียทองแดงของหม้อแปลงไฟฟ้า