Jedes elektrische Geräte wird während des langfristigen Betriebs Verluste erleiden, undKrafttransformatorensind keine Ausnahme. Bei den Verlusten von Krafttransformatoren sind sie hauptsächlich in zwei Teile unterteilt: Kupferverluste und Eisenverluste.
Kupferverlust
Definition
Kupfer spielt eine wichtige Rolle bei Krafttransformatoren, und Kupferdrähte werden normalerweise in den Wicklungen von Transformatoren verwendet. Der "Kupferverlust" in Transformatoren bezieht sich auf den durch Kupferdrähte verursachten Verlust. Der "Kupferverlust" eines Transformators, auch als Lastverlust bezeichnet, ist ein variabler Verlust, der variiert. Wenn der Transformator unter Last arbeitet, gibt es Widerstand, wenn der Strom durch den Draht führt, was zu einem Widerstandsverlust führt. Nach Jouleschen Gesetz erzeugt der Strom, der durch diesen Widerstand fließt, Joule Wärme und je größer der Strom ist, desto größer ist der Stromverlust. Daher ist der Widerstandsverlust proportional zum Quadrat des Stroms und unabhängig von der Spannung. Gerade weil es sich mit der Größe des Stroms ändert, ist Kupferverlust (Lastverlust) ein variabler Verlust und den Hauptverlust während des Transformatorbetriebs.
Einflussfaktor
Stromgröße:Wie oben erwähnt, ist der Kupferverlust direkt proportional zum Quadrat des Stroms, sodass die Größe des Stroms ein Schlüsselfaktor ist, der den Kupferverlust beeinflusst.
Wickelwiderstand:Der Widerstand der Wicklung wirkt sich direkt auf den Kupferverlust aus. Je höher der Widerstand ist, desto höher der Kupferverlust.
Anzahl der Spulenschichten:Je mehr Spulenschichten es gibt, desto länger wird der Weg für Strom in der Wicklung und der entsprechende Widerstand erhöht, was zu einem erhöhten Kupferverlust führt.
Schaltfrequenz:Der Einfluss der Schaltfrequenz auf den Kupferverlust des Transformators hängt direkt mit den Verteilungsparametern und Lasteigenschaften des Transformators zusammen. Wenn die Lasteigenschaften und verteilten Parameter zusammen induktive Eigenschaften aufweisen, nimmt der Kupferverlust mit zunehmender Schaltfrequenz ab. Bei gemeinsamen kapazitiven Eigenschaften steigt der Kupferverlust mit zunehmender Schaltfrequenz.
Temperatureffekt:Lastverluste werden auch durch die Temperatur des Transformators beeinflusst, und der durch Laststrom verursachte Leckfluss erzeugt Wirbelstromverluste innerhalb der Wickel- und Streating -Verluste in den Metallteilen außerhalb der Wicklung.
Methoden zur Reduzierung des Kupferverlusts
Erhöhung des Querschnittsbereichs von Transformatorwicklungen: Reduzierung der Leiterwiderstand, wodurch Kupferverluste bei Transformatoren wirksam reduziert werden.
Verwendung hochwertiger Leitermaterialien wie Kupferfolie oder Aluminiumfolie, um den Wickelwiderstand zu reduzieren.
Reduzierung der Lichtlastbetriebszeit von Transformatoren: Die Begrenzung des Anteils der Lichtlastbetriebszeit der Transformatoren ist vorteilhaft, um die Kupferverluste von Transformatoren zu reduzieren.
Eisenverlust
Definition
Im Gegensatz zum Kupferverlust hängt der Eisenverlust bei Transformatoren nicht mit Faktoren wie Wickeln und Stromgröße zusammen. Wie der Name schon sagt, hängt der Eisenverlust mit Eisen zusammen und wird vom Eisenkern erzeugt. Der Eisenverlust eines Transformators ist auch als "No-Lad-Verlust" bekanntHochspannungstransformator. Bei der Last nimmt der Stromverlust jedoch ab, wenn die elektrische Feldstärke abnimmt.
Einstufung
Der Eisenverlust von Transformatoren ist unterteilt inHystereseverlustUndWirbelstrahlungsverlust.
Das Arbeitsprinzip des Hystereseverlusttransformators basiert auf dem Prinzip der elektromagnetischen Induktion, um den Spannungsanstieg und die Stromveränderung zu erreichen. Der magnetische Fluss im Inneren des Transformators fließt am Eisenkern, der magnetische Widerstand gegen den magnetischen Fluss aufweist, genau wie ein Leiter einen Widerstand gegen Strom und erzeugt auch Wärme. Diese Art von Verlust wird als "Hystereseverlust" bezeichnet.
Wirbelstromverlust: Wenn die primäre Wicklung eines Transformators mit Energie versorgt wird, fließt der durch die Spulen erzeugte magnetische Fluss durch den Eisenkern. Da der Eisenkern selbst auch ein Leiter ist, wird in einer Ebene senkrecht zu den Magnetfeldleitungen ein elektrisches Potential induziert. Dieses elektrische Potential bildet eine geschlossene Schleife am Querschnitt des Eisenkerns und erzeugt Strom wie ein Wirbel, so dass es als "Wirbelstrom" bezeichnet wird. Der durch diesen Wirbelstrom erzeugte Verlust heißt "Wirbelstromverlust". Gerade weil der Eisenkern Wirbelströme erzeugt, wird er zu einem dünnen Stück, denn je dünner er ist, desto größer der Widerstand und je kleiner der Strom.
Einflussfaktor
Arbeitsspannung und Frequenz: Der Eisenverlust hängt mit der Arbeitsspannung und Frequenz von Transformatoren zusammen, da diese Faktoren die Magnetfeldstärke und Hysterese -Phänomen im Eisenkern beeinflussen können.
Kernmaterial: Die Hystereseeigenschaften des Kernmaterials können die Größe des Eisenverlusts beeinflussen. Wenn das Eisenkernmaterial nicht ordnungsgemäß ausgewählt wird, nimmt der Hystereseverlust zu.
Herstellungsprozess: Der Herstellungsprozess von Transformatoren hat auch einen gewissen Einfluss auf den Eisenverlust. Beispielsweise kann die Stapelmethode und die Isolationsbehandlung des Eisenkerns die Größe des Eisenverlusts beeinflussen.
Methoden zur Reduzierung des Eisenverlusts
Auswahl hochwertiger Eisenkernmaterialien: Die Auswahl von Eisenkernmaterialien mit geringem Hystereseverlust kann den Eisenverlust von Transformatoren verringern.
Optimieren Sie den Herstellungsprozess: Durch Verbesserung der Stapelmethode und der Isolationsbehandlung des Eisenkerns reduzieren Sie den Eisenverlust.
Angemessenes Design: Während der Transformator -Designphase optimieren Sie die strukturelle Konstruktion und Parameterauswahl, um den Eisenverlust zu verringern.
