O que causa perda de energia em um transformador?

Todos sabemos que os transformadores são uma parte importante do sistema elétrico. Podemos ver transformadores nos postes ao lado da estrada em nossa vida diária (Clique para saber o que são transformadores em pólos). Sua função é transmitir energia entre os circuitos, aumentando a tensão e depois descendo a tensão para distribuição. No entanto, devido a razões práticas (materiais, design, ambiente etc.), sua eficiência de conversão de energia não é perfeita como a maioria dos dispositivos. Portanto, entender as causas da perda de energia do transformador é de significância vital de referência para melhorar a eficiência do transformador e otimizar seu desempenho.

Neste artigo, apresentarei os principais fatores que causam perda de energia do transformador e discutirei métodos específicos para reduzir essas perdas. Existem muitos fatores que podem afetar a eficiência operacional do transformador, incluindo principalmente o design do transformador, os materiais utilizados e as condições de trabalho. Abaixo, analisarei esses fatores para determinar as principais fontes de perda de energia do transformador.

1. O design e a construção do transformador desempenham um papel fundamental em sua eficiência.Comparado com outros transformadores, os transformadores com geometria ideal e lacuna de núcleo mínima podem reduzir significativamente as perdas de energia. Um transformador projetado de - bem garante fluxo mínimo de vazamento e acoplamento magnético ideal, minimizando o desperdício de energia e melhorando a eficiência da conversão de energia. (Transformador Yaweitem os designers técnicos mais profissionais e fornecerá o design de transformador mais profissional)

2. O material usado para fazer o transformador afetará diretamente seu desempenho.Como a alta -} aço de silício é feita de silicato e fosfato de magnésio e é conhecida por sua baixa perda de histerese, esse aço de silício com maior teor de silício é geralmente selecionado como material para fazer com que o núcleo minimize a perda do núcleo. Pelo mesmo motivo, cobre ou alumínio altamente condutor é selecionado como material de enrolamento para reduzir a perda de cobre do transformador.

3. As condições operacionais, como nível de carga e temperatura, também afetam a eficiência do transformador.Os transformadores que operam na carga nominal ou próximos são geralmente mais eficientes. Além disso, se o ambiente operacional do transformador estiver mal ventilado ou a temperatura ambiente for muito alta devido à baixa ventilação, o transformador superaquecerá, o que aumentará a resistência do enrolamento dentro do transformador e levará a uma maior perda de cobre (perda de calor).

A perda de energia do transformador pode ser dividida aproximadamente em duas categorias: perda de núcleo e perda de cobre. Compreender essas perdas é essencial para melhorar o desempenho do transformador. Aqui estão maneiras de reduzir essas duas grandes perdas:

1. Reduza a perda de cobre

Use materiais altamente condutores:Escolha alta - cobre ou alumínio de qualidade como materiais de enrolamento para reduzir a resistência. Por que reduzir a resistência reduz as perdas? Como a resistência atua como um obstáculo na transmissão de energia, a perda de calor desnecessária será gerada devido à existência de resistência quando a corrente passar, a redução da resistência reduzirá a perda de energia e alcançará economia de energia.

Otimize o design do enrolamento:Use bobinas mais espessas para reduzir a resistência dos enrolamentos e projetar um layout de enrolamento razoável para reduzir o caminho atual. A perda de cobre é o calor gerado pela resistência da corrente que passa pelo condutor. Quando a bobina é mais espessa, a área seccional cruzada - do condutor aumenta e a resistência diminui de acordo. Isso significa que, quando a mesma passagem passada, a bobina mais espessa produzirá menos perda de calor. Ao mesmo tempo, as bobinas grossas podem tornar a corrente distribuída mais uniformemente no condutor que pode reduzir o aquecimento local causado pela densidade excessiva de corrente. Isso ajuda a reduzir a perda geral de calor. Além disso, bobinas mais espessas podem dissipar o calor de maneira mais eficaz, reduzindo perdas adicionais causadas pelo aumento da temperatura. O bom desempenho de dissipação de calor ajuda a manter o condutor trabalhando a uma temperatura mais baixa, melhorando assim a eficiência. O último ponto é reduzir o efeito da pele: sob alta operação de frequência -, a corrente tende a se concentrar na superfície do condutor, que é chamado de efeito da pele. Bobinas mais espessas fornecem uma área de superfície maior, reduzindo o impacto do efeito da pele na distribuição atual e reduzindo, assim, as perdas.

2. Reduza a perda de ferro de um transformador

Use High - Materiais Core de Desempenho

LOW - Perda de lençóis de aço de silício:Podemos escolher baixas folhas de aço de silício - ou materiais de ferrita com alta permeabilidade magnética e baixas perdas de histerese. (Perda de histerese: a energia é consumida quando o material magnético é repetidamente magnetizado e desmagnetizado em um campo magnético)

Melhorando a composição da liga:Use materiais principais ligados para reduzir as perdas de corrente de Foucault. (Quando um campo magnético em mudança gera correntes de Foucault no núcleo, essas correntes de Foucault causam perda de energia. O uso de materiais como folhas de aço de silício pode reduzir as perdas de corrente de Foucault.)

Use núcleos laminados

Design laminado:Divida o material do núcleo em várias folhas finas, isole -se, reduza a formação de correntes de Foucault e, assim, reduza as perdas.

Otimize a forma do núcleo

Núcleo toroidal:Use um projeto de núcleo toroidal ou fechado para melhorar a eficiência do acoplamento do fluxo magnético e reduzir as perdas de vazamento. (Perda de vazamento: perda de energia causada pelo acoplamento incompleto do campo magnético. Esta parte da energia não é transferida para o enrolamento secundário.)

Aumente a frequência operacional

Em alguns casos, o aumento da frequência operacional do transformador pode reduzir a perda de ferro, porque em alta frequência, a área do loop de histerese se torna menor e a perda será reduzida de acordo.

Reduza a temperatura operacional

Através de um sistema de refrigeração eficaz, mantenha a temperatura operacional do transformador dentro de uma faixa adequada para reduzir a perda causada pelo aumento da temperatura.

Otimize a densidade do fluxo

Design razoável:De acordo com a aplicação do transformador, a densidade do fluxo do núcleo é razoavelmente projetada para evitar perdas adicionais causadas por densidade excessiva de fluxo.

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Em suma, o princípio de trabalho é"A eletricidade gera magnetismo, magnetismo gera eletricidade".Este princípio básico de trabalho determina que o transformador não produzirá muita perda sob a lei da conservação da energia. E agora, os transformadores modernos geralmente podem obter eficiências entre 95% e 99%, dependendo do design, dos materiais e das condições de operação. As eficiências podem ser ligeiramente menores, geralmente entre 95% e 98%. Para transformadores de qualidade mais antigos ou inferiores -, as eficiências podem ser inferiores a 95%.

O princípio de trabalho do transformador é a indução eletromagnética, mas estritamente falando, é por causa do fenômeno de indução mútua. A seguir, é apresentada uma explicação da lei de indução e do fenômeno de indução mútua:

Principle of electromagnetic induction: When the magnetic flux associated with the coil changes (or we can understand that the magnetic flux passing through or through the coil changes), the coil will induce an electromotive force (electromotive force is a physical quantity used to characterize the power supply, commonly known as current), and when the magnetic flux passing through the coil keeps changing continuously, this induced electromotive force (induced current) will be generated continuamente de acordo. Esta é a explicação mais intuitiva do "eletromagnetismo".

Especificamente, de acordo com o princípio da indução eletromagnética de Faraday, a amplitude da força eletromotiva induzida (corrente induzida) é proporcional à taxa de mudança do fluxo magnético que passa pela bobina. Podemos explicar essa afirmação mais intuitivamente de uma maneira matemática,, onde E é a força eletromotiva induzida, n é o número de voltas da bobina eé a taxa de mudança do fluxo magnético.

Vejamos a indutância mútua: a mudança de corrente alternada na bobina primária gera um campo magnético em mudança, e a mudança do campo magnético passa pela bobina secundária, o que induz uma força eletromotiva na bobina secundária, ou seja, uma corrente induzida: EMF. A indutância mútua é um resultado direto da lei de Faraday.

Os transformadores são o melhor exemplo de indutância mútua, e a definimos da seguinte forma: quando uma corrente de mudança em uma bobina induz uma força eletromotiva (corrente) em outra bobina adjacente, o fenômeno que ocorre é chamado de indutância mútua (que é que comumente chamamos de eletricidade gera magnnetismo, o magnetismo gera a eletricidade ".

Em detalhes, de acordo com a lei de Lenz, a corrente gerada pela indutância mútua entre duas bobinas é afetada pelo coeficiente de indutância mútuo (o coeficiente de indutância mútuo (m) quantifica o grau de indutância mútua entre as duas bobinas), que é medido em Henry (H) de acordo com os dados eletrônicos. A indutância mútua das duas bobinas é a mesma..

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