Muuntajan menetykset ja tehokkuus

 

Määritelmä tappio

• Muuntajan häviö viittaa sähköenergian muuttamiseen muihin energiamuotoihin (pääasiassa lämpö) muuntajan toiminnan aikana.

• Tappio on tärkeä indikaattori muuntajan suorituskyvyn arvioinnista, mikä vaikuttaa suoraan muuntajan tehokkuuteen ja talouteen.

 

Menetyksen koostumus

 

 

Määritelmä kuormituksen menetys

Kuormitushäviö viittaa muuntajan tehon menetykseen, kun ensisijainen puoli yhdistetään nimellisjännitteeseen ilman kuormitusta (ts. Toissijainen puoli on auki). Kuormitushäviö sisältää pääasiassa raudan menetystä ja pienen määrän muita tappioita, kuten dielektriset menetykset ja viritysvirtahäviöt. Se heijastaa muuntajan energian menetystä kuormittamattomissa olosuhteissa.

 

Kuormituksen menetyksen koostumus

 

Kuormitushäviö koostuu 1- ytimen menetyksestä

Rautahäviö, joka tunnetaan myös ytimen menetys tai ydinhäviö, on energian menetys, jonka aiheuttaa ydinmateriaalin vuorotteleva magneettikenttä muuntajan toiminnan aikana. Raudan menetys sisältää pääasiassa kaksi osaa: hystereesin menetys ja pyörrevirran menetys.

Hystereesin menetys:

Hystereesin menetys on energian menetys ydinmateriaalin magnetointiprosessissa vuorottelevan magneettikentän alla. Kun magneettikentän suunta muuttuu, ydinmateriaalin magneettiset domeenit on järjestettävä uudelleen, ja tässä prosessissa on energiahäviö. Hystereesin menetys liittyy ydinmateriaalin hystereesisilmukan, käyttötaajuuden ja magneettisen vuon tiheyden alueelle

Eddy Nykyinen tappio:

Eddy -virranhäviö on lämmönhäviö, joka syntyy, kun rautaydinmateriaalin indusoima virta (pyörrvirta) virtaa raudan ytimen sisällä vuorottelevan magneettikentän alla. Vaihtoehtoinen magneettikenttä indusoi pyörrevirran rautaydin, joka muodostaa silmukan rautaydinmateriaaliin ja tuottaa lämpöä, mikä johtaa energian menetykseen. Eddy -virranhäviö liittyy rautaydinmateriaalin resistiivisyyteen, laminaatin paksuuteen ja työtiheyteen.

 

Kuormitushäviö koostuu 2- dielektrisestä menetyksestä

Dielektriset häviöt ovat energiahäviöitä, jotka aiheutuvat muuntajan eristävästä materiaalista vuorottelevan sähkökentän vaikutuksesta. Muuntajien eristysmateriaaleja käytetään usein johtavien osien eristämiseen oikosulkujen ja muiden sähkövirheiden estämiseksi. Dielektrinen häviö tapahtuu pääasiassa eristysmateriaalin sisällä materiaalin dielektristen ominaisuuksien ja vuorottelevan sähkökentän vuoksi.

Eristyshäviö:

Tämä on suurin osa dielektristä menetystä. Eristysmateriaaleja käytetään muuntajissa käämien, raudan ytimien ja muiden johtavien osien eristämiseksi. Eristysmateriaalin sisällä oleva vuorotteleva sähkökenttä aiheuttaa dielektrisen ja nykyisen vuodon polarisaation, ja nämä prosessit johtavat energian menetykseen. Yleisiä eristysmateriaaleja ovat muuntajaöljy, paperi ja hartsi.

Kapasitanssivaikutus:

Muuntajan käämitys- ja eristysrakenne voi muodostaa loiskapasitanssin. Vaihtoehtoisen sähkökentän puitteissa näiden kondensaattoreiden lataus- ja purkamisprosessi aiheuttaa myös energian menetystä.

Osittainen purkaus korkealla jännitteellä

Korkeissa jännitteen olosuhteissa osittainen purkaus voi tapahtua eristysmateriaalin sisällä tai pinnalla, joka on paikallinen sähköinen hajoamisilmiö, joka johtaa eristysmateriaalin energian menetykseen ja asteittaiseen heikkenemiseen.

Dielektriset häviöt ovat yleensä pieniä, mutta ne voivat vaikuttaa suhteellisen merkitseviltä korkeajännitemuuntajissa. Häviö liittyy eristysmateriaalin dielektriseen vakioon, häviökulman tangenttiin (TANA) ja muuntajan työjännitteeseen ja taajuuteen.

Muuntajan ei-kuormitushäviön dielektrinen menetys on suhteellisen pieni, yleensä välillä 0. 5% ja 2%, mutta korkeajännitteisessä muuntajassa vaatii erityistä huomiota ja hallintaa.

 

Kuormitushäviö koostuu 3- viritysvirtahäviöistä

Virhevirtahäviö johtuu primaarikäämityksen I²R -menetyksestä, joka johtuu ytimen magneettikentän määrittämisestä. Vaikka kuormitusta ei olisi, ensisijainen puoli tarvitsee silti tietyn virran ytimen magnetoinnin ylläpitämiseksi, ja tämä virran osa tuottaa lämmönhäviötä käämityskestävyydessä.

 

Kuormitushäviö koostuu 4- kulkeva menetys

Hajahäviöt ovat tappiot muuntajassa, jonka aiheuttavat vuotovirran. Vuotovirta viittaa niihin, jotka eivät vuoda keskitetysti muuntajan ytimen läpi, vaan muiden polkujen (kuten muuntajan rakenteellisten komponenttien, leikkeiden, säiliön seinämien jne. Kautta. Koska nämä vuotovirta indusoi pyörrevirtoja johtavassa materiaalissa, energian menetys aiheutuu ja tätä menetyksen osaa kutsutaan harhautumishäviöksi.

Tappiot: Eddy -virran tappiot, jotka ovat aiheuttaneet vuotovirta muuntajapidikkeissä (kuten ydinleikkeet, tukirakenteet).

Säiliön seinämiehet: Pyörrevirtahäviöt, jotka aiheutuvat muuntajan säiliöseinämän vuotovirta. Koska polttoainesäiliöt on yleensä valmistettu metallista, pyörrevirran häviöt voivat olla merkittäviä näissä metallirakenteissa.

Lyijy- ja loppukehyksen tappiot: Pyörrevirtahäviöt, jotka ovat aiheuttaneet vuotovirta muuntajajohdoissa, päätykehyksissä ja muissa metallirakenteissa.

Hajatappiot ovat yleensä pieni osa muuntajan kokonaishäviöstä, mutta niistä voi tulla merkittävää suuren kapasiteetin muuntajissa. Siksi muuntajan suunnittelussa on tärkeää vähentää vuotovirran vaikutusta ja optimoida ydin- ja rakenteellisten komponenttien suunnittelu kulku -menetyksen vähentämiseksi.

 

 

Määritelmä kuorman menetys

• Kuormitushäviö viittaa sähköenergian menetykseen, jonka aiheuttavat muuntajan käämin läpi kulkevan kuormitusvirran kuormitusolosuhteiden alla.

 

Kuormitushäviön koostumus

 

Kuormitushäviö koostuu 1- kuparin menetyksestä

Muuntajan kuparin menetys on muuntajan (kuparin tai alumiinin käämityksen vastusmenetys johtimen läpi virtaavan virran aiheuttamassa käämityksessä. Se on tärkeä komponentti kuormituksen menetyksestä ja kasvaa merkittävästi kuormitusvirran kasvaessa.

 

DC -vastushäviö

Käämityksen tasavirtavastuksen aiheuttama menetys. Kaava on 

Missä olen kuormavirta ja R on käämityskestävyys.

 

Kuormitushäviö koostuu 1- lisätappiosta

• Vuotomagneettiset menetykset

Eddy -virran häviö rakenteellisissa komponenteissa (kuten leikkeet, teräslevyt, laatikkoseinät jne.) Muuntajan vuotovirran vuoksi.

• Lisäkuparitappioita

Ylimääräinen häviö, joka johtuu epätasaisesta virranjakautumisesta ihovaikutuksista ja läheisyysvaikutuksista. Nämä vaikutukset ovat voimakkaampia suurilla kuormilla tai taajuuksilla.

• Mekaaniset menetykset

Mekaanisesta värähtelystä ja muuntajan sisällä olevasta melusta johtuva menetys. Tämän kokonaishäviön menetyksen osassa oli pieni osuus.

• Jäähdytysvälineiden menetykset

Öljy upotettuissa muuntajissa jäähdytykseen käytetyt puhaltimet ja öljypumput kuluttavat sähköenergiaa, ja nämä laitteet aiheuttavat häviöitä toiminnan aikana.

 

 

Lämpötilan vaikutus menetykseen

• Ei kuormitushäviötä

Lämpötilan vaikutus kuormituksen menetykseen on pieni, mikä vaikuttaa pääasiassa ydinmateriaalin resistiivisyyteen, mutta muutos on vähän. Pääkomponentin rautahäviö (hystereesin menetys ja pyörrevirran menetys) ei ole herkkä lämpötilan muutokselle.

• kuormitushäviö

Lämpötilalla on suuri vaikutus kuormitushäviöön, pääasiassa siksi, että johtimen resistiivisyys kuormituksen menetyksessä kasvaa merkittävästi lämpötilan muutoksen myötä. Seurauksena on, että käämityskestävyys kasvaa lämpötilan noustessa, joten virran aiheuttama kuparihäviö kasvaa merkittävästi. Koska kuparin menetys on kuormituksen menetyksen pääkomponentti, lämpötilan nousun vaikutus kuorman menetykseen on selvempi.

 

Jossa,

I=latausvirta

R=vastus

ρ=resistiivisyys

L=johdon pituus

S=johdin poikkileikkauspinta-ala

 

Vertailulämpötila

Muuntajan ei-kuormituksen menetyksen ja kuormituksen menetyksen vakiovertailemäärä on varmistaa testin ja suorituskyvyn arvioinnin johdonmukaisuus. Kansainväliset ja kansalliset standardit määrittelevät yleensä näiden testien viitelämpötilat.

 

Vertailulämpötila	IEC	IEEE	CSA
Ei kuormitushäviötä	Kalibrointia ei vaadita	20 aste	85 aste
Kuormituksen menetyksessä	75 aste	85 aste	85 aste

 

Tappionkorjaus

Tärkein syy muuntajan menetyksen korjaamiseen vakiovertailämpötilaan on varmistaa testitulosten vertailukelpoisuus ja konsistenssi eri olosuhteissa.

Lämpötilavaikutus

Lämpötila vaikuttaa merkittävästi muuntajahäviöihin, erityisesti kuormitushäviöihin. Käämityskestävyys kasvaa lämpötilan noustessa, mikä johtaa lisääntyneeseen kuormitushäviöön. Korjaamalla häviöarvo tavanomaiselle vertailulämpötilaan, lämpötilan muutosten vaikutus voidaan eliminoida, mikä tekee tuloksista vertailukelpoisia erilaisissa testiolosuhteissa

standardisointi

Käyttämällä tasaista vertailulämpötilaa, kuten 75 tai 85 astetta, varmistaa muuntajan testitulosten johdonmukaisuuden ja standardisoinnin valmistajien, mallejen ja testiaikojen välillä

 

 

Määritelmä

• Muuntajan tehokkuus viittaa syöttötehon ja lähtötehon väliseen suhteeseen, joka yleensä ilmaistaan ​​prosentteina, ja yksinkertaistettu ymmärryskaava on seuraava