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Transformator - Verluste und Effizienz

Verluste im Transformator

In jeder elektrischen Maschine kann "Verlust" als Differenz zwischen Eingangsleistung und Ausgangsleistung definiert werden. Ein elektrischer Transformator ist ein statisches Gerätdaher mechanische verluste (wie windage oderReibungsverluste) fehlen darin. Ein Transformator besteht nur aus elektrischen Verlusten (Eisenverluste und Kupferverluste). Transformatorverluste sind den Verlusten in einer Gleichstrommaschine ähnlich, außer dass Transformatoren keine mechanischen Verluste haben.
Verluste im Transformator werden unten erklärt -

(i) Kernverluste oder Eisenverluste

Wirbelstromverlust und Hystereseverluste hängen von den magnetischen Eigenschaften des Materials ab, das für die Kernkonstruktion verwendet wird. Daher sind diese Verluste auch als bekannt Kernverluste oder Eisenverluste.
  • Hystereseverlust im Transformator: Der Hystereseverlust ist auf die Umkehrung von zurückzuführenMagnetisierung im Transformatorkern. Dieser Verlust hängt von dem Volumen und dem Eisengehalt, der Häufigkeit der magnetischen Umkehrungen und dem Wert der Flussdichte ab. Es kann durch die Steinmetz-Formel gegeben werden:
    Wh= ηBmax1.6fV (Watt)
    wobei η = Steinmetz-Hysterese-Konstante
    V = Volumen des Kerns in m3
  • Wirbelstromverlust im Transformator: Im Transformator wird Wechselstrom mit Strom versorgtPrimärwicklung, die einen alternierenden Magnetisierungsfluss aufbaut. Wenn sich dieser Fluss mit der Sekundärwicklung verbindet, erzeugt er in ihm induzierte EMK. Ein Teil dieses Flusses wird jedoch auch mit anderen leitenden Teilen wie Stahlkern oder Eisenkörper oder dem Transformator verknüpft, was zu induzierten EMK in diesen Teilen führt und einen geringen Zirkulationsstrom in ihnen verursacht. Dieser Strom wird als Wirbelstrom bezeichnet. Durch diese Wirbelströme wird etwas Energie in Form von Wärme abgeführt.

(ii) Kupferverlust im Transformator

Der Kupferverlust ist auf den ohmschen Widerstand der Transformatorwicklungen zurückzuführen. Der Kupferverlust für die Primärwicklung beträgt I12R1 und für die Sekundärwicklung ist ich22R2. Wo ich1 und ich2 sind Strom in der Primär- bzw. Sekundärwicklung, R1 und R2 sind die Widerstände von primären und sekundärenjeweils Wicklung. Es ist klar, dass der Cu-Verlust proportional zum Quadrat des Stroms ist und der Strom von der Last abhängt. Daher variiert der Kupferverlust im Transformator mit der Last.

Effizienz des Transformators

Genau wie jede andere elektrische Maschine Wirkungsgrad eines Transformators kann als Ausgangsleistung geteilt durch die Eingangsleistung definiert werden. Das ist Effizienz = Ausgabe / Eingabe .
Transformatoren sind am effizientestenelektronische Geräte. Die meisten Transformatoren haben einen Wirkungsgrad zwischen 95% und 98,5%. Da ein Transformator sehr effizient ist, haben Ausgang und Eingang nahezu denselben Wert, und daher ist es nicht praktikabel, den Wirkungsgrad des Transformators unter Verwendung von Ausgang / Eingang zu messen. Eine bessere Methode zur Ermittlung der Effizienz eines Transformators ist die Verwendung von Effizienz = (Eingangsverluste) / Eingang = 1 - (Verluste / Eingang).

Voraussetzung für maximale Effizienz

Lassen,
Kupferverlust = I12R1
Eisenverlust = Wi
Wirkungsgrad des Transformators
Daher, Wirkungsgrad eines Transformators wird maximal sein, wenn Kupferverluste und Eisenverluste gleich sind.
Das ist Kupferverlust = Eisenverlust.

Der ganztägige Wirkungsgrad des Transformators

Wie wir oben gesehen haben, kann der normale oder kommerzielle Wirkungsgrad eines Transformators angegeben werden
Wirkungsgrad des Transformators
Aber in einigen Arten von Transformatoren, ihreDie Leistung kann anhand dieser Effizienz nicht beurteilt werden. Zum Beispiel werden Verteilerwandler ständig mit Strom versorgt. Ihre Sekundärteile liefern jedoch die meiste Zeit des Tages wenig Last (da der Stromverbrauch in Privathaushalten meistens abends bis Mitternacht beobachtet wird).
Das heißt, wenn sekundäre Transformatoren nicht sindWenn eine beliebige Last zugeführt wird (oder nur eine geringe Last), sind nur die Kernverluste des Transformators beträchtlich und die Kupferverluste fehlen (oder sehr wenig). Kupferverluste sind nur dann beträchtlich, wenn Transformatoren geladen werden. Daher sind Kupferverluste für solche Transformatoren relativ weniger wichtig. Die Leistung solcher Transformatoren wird anhand des Energieverbrauchs eines Tages verglichen.
Der ganztägige Wirkungsgrad eines Transformators ist immer weniger als gewöhnliche Effizienz davon.

Bemerkungen