Mất sắt và mất đồng của bộ biến áp

Bất kỳ thiết bị điện nào cũng sẽ bị tổn thất trong quá trình vận hành lâu dài và máy biến áp điện cũng không ngoại lệ. Tổn thất của máy biến áp điện chủ yếu được chia thành tổn thất đồng và tổn thất sắt.

Định nghĩa và Nguyên tắc

Đồng đóng một vai trò quan trọng trong máy biến áp. Dây đồng thường được sử dụng trong cuộn dây máy biến áp. "Tổn thất đồng" trong máy biến áp là tổn thất do dây đồng gây ra. "Tổn thất đồng" của máy biến áp còn được gọi là tổn thất tải. Cái gọi là tổn thất tải là một tổn thất biến đổi, tức là biến đổi. Khi máy biến áp đang chạy dưới tải, sẽ có điện trở khi dòng điện đi qua dây, dẫn đến tổn thất điện trở. Theo định luật Joule, điện trở này sẽ tạo ra nhiệt Joule khi dòng điện chạy qua nó và dòng điện càng lớn thì tổn thất công suất càng lớn. Do đó, tổn thất điện trở tỷ lệ với bình phương của dòng điện và không liên quan gì đến điện áp. Chính vì nó thay đổi theo dòng điện mà tổn thất đồng (tổn thất tải) là một tổn thất biến đổi và nó cũng là tổn thất chính trong quá trình vận hành của máy biến áp.

Các yếu tố ảnh hưởng

Kích thước dòng điện: Như đã đề cập ở trên, tổn thất đồng tỷ lệ với bình phương của dòng điện, vì vậy kích thước dòng điện là yếu tố chính ảnh hưởng đến tổn thất đồng.
Điện trở cuộn dây: Điện trở của cuộn dây ảnh hưởng trực tiếp đến tổn thất đồng. Điện trở càng lớn thì tổn thất đồng càng cao. Số lớp cuộn dây: Càng có nhiều lớp cuộn dây thì đường đi của dòng điện trong cuộn dây càng dài và điện trở sẽ tăng lên tương ứng, dẫn đến tăng tổn thất đồng. Tần số chuyển mạch: Ảnh hưởng của tần số chuyển mạch đến tổn thất đồng của máy biến áp liên quan trực tiếp đến các thông số phân bố và đặc tính tải của máy biến áp. Khi đặc tính tải và thông số phân bố mang tính cảm ứng, tổn thất đồng giảm khi tần số chuyển mạch tăng; khi chúng mang tính dung, tổn thất đồng tăng khi tần số chuyển mạch tăng. Ảnh hưởng của nhiệt độ: Tổn thất tải cũng bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ của máy biến áp. Đồng thời, từ thông rò rỉ do dòng tải gây ra sẽ tạo ra tổn thất dòng điện xoáy trong cuộn dây và tổn thất lạc trong phần kim loại bên ngoài cuộn dây.

Phương pháp tính toán

Có hai công thức tính toán
1. Công thức dựa trên dòng điện định mức và điện trở:
Tổn thất đồng (đơn vị: kW) = I² × Rc × Δt
Trong đó I là dòng điện định mức của máy biến áp, Rc là điện trở của dây dẫn đồng và Δt là thời gian hoạt động của máy biến áp.
2. Công thức dựa trên dòng điện định mức và tổng điện trở đồng: Tổn thất đồng = I² × R
Trong đó I biểu thị dòng điện định mức của máy biến áp và R biểu thị tổng điện trở đồng của máy biến áp. Tổng điện trở đồng R của máy biến áp có thể được tính bằng công thức sau:

R = (R1 + R2) / 2
Trong đó R1 biểu thị điện trở đồng sơ cấp của máy biến áp và R2 biểu thị điện trở đồng thứ cấp của máy biến áp.

Các phương pháp giảm tổn thất đồng

Tăng diện tích mặt cắt ngang của cuộn dây của máy biến áp: giảm điện trở dây dẫn, từ đó giảm hiệu quả tổn thất đồng của máy biến áp. Sử dụng vật liệu dây dẫn chất lượng cao: chẳng hạn như lá đồng hoặc lá nhôm để giảm điện trở cuộn dây. Giảm thời gian vận hành không tải của máy biến áp: hạn chế tỷ lệ thời gian máy biến áp chạy không tải, điều này có lợi cho việc giảm tổn thất đồng của máy biến áp.