Histerezė Eddy Current Iron arba Core Loss ir vario nuostoliai transformatoriuje
Nuostoliai transformatoriuje
Kadangi elektros transformatorius yra statinis įtaisas, mechaninis transformatoriaus praradimas paprastai nepatenka į vaizdą. Mes paprastai laikome tik elektros energiją transformatoriaus nuostoliai. Nuostoliai bet kurioje mašinoje yra plačiai apibrėžti kaipskirtumas tarp įėjimo galios ir išėjimo galios. Kai įvesties galia tiekiama į pagrindinį transformatorių, tam tikra šio maitinimo dalis naudojama kompensuoti pagrindiniai nuostoliai transformatoriuje t.y. Histerezės praradimas transformatoriuje ir Sūkurinės srovės netekimas transformatoriuje šerdis ir dalis įvesties galios prarandama kaip I2R praradimas ir išsklaidymas kaip šiluma pirminiuose ir antriniuose apvijuose, nes šie apvijos turi vidinį atsparumą jose. Pirmasis vadinamas pagrindiniu nuostoliu arba geležies nuostoliai transformatoriuje ir vėlesnis yra žinomas kaip Ohmic loss arba vario nuostoliai transformatoriuje. Dar vienas nuostolis atsiranda transformatoriuje, vadinamame „Stray Loss“, dėl „Stray fluxes“ ryšio su mechanine struktūra ir apvijų laidais.
Vario nuostoliai transformatoriuje
Vario nuostoliai yra I2R praradimas, pirminėje pusėje - aš12R1 ir antrinėje pusėje jis yra aš22R2 nuostoliai, kur aš1 ir aš2 yra transformatoriaus pirminė ir antrinė srovė ir R1 ir R2 yra pirminių ir antrinių apvijų atsparumas. Kadangi tiek pirminės, tiek antrinės srovės priklauso nuo transformatoriaus apkrovos, vario nuostoliai transformatoriuje priklauso nuo apkrovos.
Pagrindiniai nuostoliai transformatoriuje
Histerezės nuostoliai ir sūkurinės srovės praradimas priklauso nuo medžiagų, naudojamų transformatoriaus šerdies ir jos konstrukcijos, magnetinių savybių. Taigi šie transformatoriaus nuostoliai yra fiksuotos ir nepriklauso nuo apkrovos srovės. Taigi pagrindiniai nuostoliai transformatoriuje kuris taip pat žinomas kaip geležies nuostoliai transformatoriuje gali būti laikomas pastoviu visam apkrovos diapazonui.
Histerezės praradimas transformatoriuje žymimas kaip,
Sūkurinės srovės netekimas transformatoriuje žymimas kaip,
Kur, Kh = Histerezė pastovi.
Ke = Sūkurinė srovė pastovi.
Kf = forma pastovi.
Vario nuostoliai gali būti tiesiog žymimi kaip,
Kur ašL = I2 = transformatoriaus apkrova ir R2′ Yra antraeilio transformatoriaus atsparumas.
Dabar mes šiek tiek daugiau aptarsime histerezės praradimą ir sūkurinių srovių nuostolius, kad geriau suprastume transformatorių nuostolių temą.
Histerezės praradimas transformatoriuje
Histerezės nuostolius transformatoriuose galima paaiškinti įvairiais būdais. Mes aptarsime du iš jų, vienas - fizinis paaiškinimas, kitas - matematinis paaiškinimas.
Fizinis histerezės praradimo paaiškinimas
Transformatoriaus magnetinė šerdis pagaminta iš ′Šaltojo valcavimo grūdų orientuotas silicio plienas′. Plienas yra labai gera feromagnetinė medžiaga. Ši medžiaga yra labai jautri, kad būtų magnetuojama. Tai reiškia, kad kai magnetinis srautas praeis, jis elgsis kaip magnetas. Ferromagnetinės medžiagos turi savo domenų skaičių. Domenai yra labai nedideli medžiagų struktūros regionai, kur visi dipoliai yra lygiagrečiai su ta pačia kryptimi. Kitaip tariant, domenai yra panašūs į mažus nuolatinius magnetus, esančius atsitiktinai medžiagos struktūroje. Šie domenai yra išdėstyti medžiagos struktūroje tokiu atsitiktiniu būdu, kad minėtos medžiagos grynasis magnetinis laukas yra nulis. Kai išorinei magnetinei laukai arba mmf yra priskiriami šiai medžiagai, šie atsitiktinai nukreipti domenai atsiduria lygiagrečiai taikomo mmf ašiai. Pašalinus šį išorinį mmf, maksimalus skaičius domenų vėl atsiduria atsitiktinėse pozicijose, tačiau kai kurie iš jų vis dar išlieka pakeistoje padėtyje. Dėl šių nepakeistų domenų cheminė medžiaga visam laikui tampa visai magnetizuota. Šis magnetizmas vadinamas „spontanišku magnetizmu“. Siekiant neutralizuoti šį magnetizmą, reikia taikyti kai kuriuos priešingus mmf. Transformatoriaus šerdyje esanti magnetinė jėga arba mmf kinta. Kiekvienam ciklui dėl šio domeno atšaukimo bus atliekamas papildomas darbas. Dėl šios priežasties bus suvartojama elektros energija, kuri vadinama transformatoriaus histerezės praradimu.
Matematinis histerezės praradimo transformatoriuje paaiškinimas
Histerezės praradimo nustatymas
Apsvarstykite žiedą, kuriame yra ferometrinis perimetras L metras, skerspjūvio plotas a m2 ir N izoliuoto laido posūkiai, kaip parodyta paveikslėlyje,
Apsvarstykime, srovė, tekanti per ritę, yra aš,
Magnetizavimo jėga,
Leiskite, kad srauto tankis šiuo momentu yra B,
Todėl bendras srautas per žiedą, Φ = BXa Wb
Kadangi srovė, tekanti per solenoidą, kinta, geležies žiede gaminamas srautas taip pat kinta, todėl sukeltas emf (e ′) bus išreikštas kaip,
Pagal Lenzo įstatymą, tai sukėlė emfpriešinasi srovės srautui, todėl norint išlaikyti srovę I ritėje, šaltinis turi pateikti vienodą ir priešingą emf. Todėl taikoma emf,
Trumpą laiką suvartota energija dt, per kurį pasikeitė srauto tankis,
Taigi, visas atliktas darbas arba sunaudota energija per vieną visą magnetizmo ciklą yra:
Dabar aL yra žiedo tūris, o H.dB yra B-H kreivės elementinės juostos plotas, pavaizduotas aukščiau esančiame paveiksle,
Todėl suvartojamos energijos per ciklą = žiedo × histerezės kilpos srities tūris.
Transformatoriaus atveju šis žiedas gali būtilaikoma transformatoriaus magnetine šerdimi. Taigi atliktas darbas yra tik elektros energijos nuostoliai transformatoriaus šerdyje ir tai vadinama transformatoriaus histerezės praradimu.
Kas yra Eddy Current Loss?
Transformatoriuje tiekiame kintamą srovępirminė, ši kintama srovė generuoja kintamąjį magnetizavimo srautą į šerdį ir, kadangi ši srauto sąsaja su antriniu apvija, atsiras įtampa antrinėje, todėl srovė teka per ją susijusią apkrovą. Kai kurie transformatoriaus srautai; taip pat gali susieti su kitomis laidžiosiomis dalimis, pvz., plieno šerdimi arba geležies transformatoriaus korpusu ir pan. Keičiant srauto jungtis su šiomis transformatoriaus dalimis, būtų vietinis sukeltas emf. Dėl šių emfų atsirastų srovių, kurios cirkuliuoja vietoje toje transformatoriaus dalyje. Šios cirkuliacinės srovės nepadidins transformatoriaus išėjimo ir išsklaidys šilumą. Šio tipo energijos nuostoliai vadinami sūkurinės srovės transformatoriaus praradimu. Tai buvo platus ir paprastas sūkurinių srovių nuostolių paaiškinimas. Išsamus šio nuostolio paaiškinimas šiame skyriuje nėra aptariamas.