Втрати потужності в трансформаторі

Основними рисами трансформатора є спочатку напруга
обмоток і передана трансформатором потужність. Передача потужності від однієї
обмотки до іншої відбувається електричним методом, при цьому частина потужності,
що надходить до трансформатора з живильної електричної мережі, пропадає в
трансформаторі. Втрачену частину потужності називають втратами.

При передачі потужності через трансформатор напруга на вторинних обмотках
змінюється при зміні навантаження за рахунок падіння напруги в трансформаторі,
яке визначається опором короткого замикання. Втрати потужності в
трансформаторі і напруга короткого замикання також є необхідними
рисами. Вони визначають економічність роботи трасформатора і режим
роботи електронної мережі.

Втрати потужності в трансформаторі є однією з головних рис
економічності конструкції трансформатора. Повні нормовані втрати складаються з
втрат холостого ходу (XX) і втрат короткого замикання (КЗ). При холостому ході
(Навантаження не приєднана), коли струм протікає тільки по обмотці,
приєднаної до джерела живлення, а в інших обмотках струму немає, потужність,
споживана від мережі, витрачається на створення магнітного потоку холостого ходу,
тобто на намагнічування магнітопровода, що складається з листів трансформаторної
стали. Так як змінний струм змінює свій напрямок,
то напрямок магнітного потоку також змінюється. Це означає, що сталь
намагничивается і розмагнічується поперемінно. При зміні струму від максимуму
до нуля сталь розмагнічується, магнітна індукція зменшується, але з якимось
запізненням, тобто розмагнічування затримується (при досягненні нульового
значення струму індукція не дорівнює нулю точка N). затримування в
перемагничивании є наслідком опору стали переориентировке елементарних магнітів.

Крива намагнічування при зміні напрямку струму утворює так звану
петлю гістерезису, яка різна для кожного сорту стали і знаходиться в залежності від
найбільшою магнітної індукції Втах. Площа, охоплена петлею,
відповідає потужності, що витрачається на намагнічування. Тому що при
перемагничивании сталь гріється, електронна енергія, що підводиться до
трансформатору, перетворюється в теплову і розсіюється в навколишнє
місце, тобто безповоротно пропадає. У цьому на фізичному рівні і полягають втрати
потужності на перемагнічування.

Крім втрат на гістерезис при протіканні магнітного потоку по магнітопровода
з`являються втрати на вихрові струми. Як відомо, магнітний потік індукує
електрорушійну силу (ЕРС), що створює струм не тільки в обмотці, що знаходиться на
стрижні муздрамтеатру, та й в самому його металі. Вихрові струми протікають по
замкнутому контуру (вихровий рух) в місці стали в напрямку,
перпендикулярному напрямку магнітного потоку. Для зменшення вихрових струмів
муздрамтеатр збирають з окремих ізольованих листів стали. При цьому чим
тонше лист, тим менше проста ЕРС, менше зроблений нею вихровий струм, тобто
менше втрати потужності від вихрових струмів. Ці втрати теж нагрівають
муздрамтеатр. Для зменшення вихрових струмів, втрат і нагревов нарощують
електричний опір стали шляхом введення в метал присадок.

У будь-якому трансформаторі витрата матеріалів повинен бути хорошим. при
даної індукції в муздрамтеатрі його габарит визначає потужність
трансформатора. Тому намагаються, щоб в перерізі стержня муздрамтеатру було
якомога більше стали, тобто при обраному
зовнішньому розмірі коефіцієнт заповнення кз повинен бути великим. це
досягається застосуванням більш вузького прошарку ізоляції між листами стали. В
справжнє час застосовується сталь з вузьким жаростійким покриттям, що наноситься в
процесі виробництва сталі і дає можливість отримати кз =
0,950,96.

При виготовленні трансформатора внаслідок різних технологічних операцій
зі сталлю її якість в готової конструкції кілька посилюється і втрати в
конструкції виходять приблизно на 2550% більше, ніж в початковій стали до її
обробки (при застосуванні рулонної сталі і пресування муздрамтеатру без шпильок).