Gubici snage u transformatoru
Glavne karakteristike transformatora su prvenstveno napon namota i snaga koju transformator prenosi. Prijenos snage s jednog namota na drugi vrši se elektromagnetski, dok se dio energije dovedene transformatoru iz glavnog napajanja gubi u transformatoru. Izgubljeni dio snage naziva se gubicima.
Kada se snaga prenosi kroz transformator, napon na sekundarnim namotima mijenja se s promjenom opterećenja zbog pada napona na transformatoru, što je određeno otporom kratkog spoja. Gubitak snage u transformatoru i napon kratkog spoja također su važne karakteristike. Oni određuju učinkovitost transformatora i način rada električne mreže.
Gubitak snage u transformatoru jedna je od glavnih karakteristika ekonomičnosti konstrukcije transformatora. Ukupni normalizirani gubici sastoje se od gubitaka u praznom hodu (XX) i gubitaka u kratkom spoju (SC).U praznom hodu (bez spojenog opterećenja), kada struja teče samo kroz zavojnicu spojenu na izvor napajanja, a nema struje u ostalim zavojnicama, energija koju troši mreža troši se na stvaranje magnetskog toka u praznom hodu. opterećenje, tj. za magnetiziranje magnetskog kruga koji se sastoji od limova transformatorskog čelika. Utoliko što izmjenična struja mijenja smjer, tada se mijenja i smjer magnetskog toka. To znači da se čelik naizmjenično magnetizira i demagnetizira. Kada se struja promijeni od maksimuma do nule, čelik se demagnetizira, magnetska indukcija se smanjuje, ali s određenim kašnjenjem, tj. demagnetizacija se usporava (kada struja dosegne nulu, induktivitet nije nulta točka n). Usporenje preokreta magnetizacije posljedica je otpora čelika na preorijentaciju elementarnih magneta.
Krivulja magnetiziranja pri obrnutom smjeru struje tvori tzv krug histereze, koji je različit za svaku vrstu čelika i ovisi o maksimalnoj magnetskoj indukciji Wmax. Površina koju pokriva petlja odgovara snazi utrošenoj za magnetizaciju. Kako se čelik zagrijava tijekom preokreta magnetizacije, električna energija dovedena u transformator pretvara se u toplinu i rasipa u okolni prostor, tj. je nepovratno izgubljeno. To je fizički gubitak snage za preokret magnetizacije.
Uz gubitke histereze kada magnetski tok teče kroz magnetski krug, gubici vrtložnih struja… Kao što znate, magnetski tok inducira elektromotornu silu (EMF), koja stvara struju ne samo u zavojnici koja se nalazi na jezgri magnetskog kruga, već iu samom metalu. Vrtložne struje teku u zatvorenoj petlji (vrtložno gibanje) na mjestu čelika u smjeru okomitom na smjer magnetskog toka. Kako bi se smanjile vrtložne struje, magnetski krug je sastavljen od zasebnih izoliranih čeličnih ploča. U ovom slučaju, što je tanji lim, manji je elementarni EMF, manja je vrtložna struja koju stvara, tj. manji gubitak snage od vrtložnih struja. Ovi gubici također zagrijavaju magnetski krug. Da biste smanjili vrtložne struje, gubitke i zagrijavanje, povećajte električni otpor čelika unošenjem aditiva u metal.
Za svaki transformator utrošak materijala mora biti optimalan.Za zadanu indukciju u magnetskom krugu njezina veličina određuje snagu transformatora. Stoga pokušavaju imati što više čelika u dijelu jezgre magnetskog kruga, tj. uz odabranu vanjsku dimenziju faktor punjenja kz mora biti najveći. To se postiže nanošenjem najtanjeg sloja izolacije između čeličnih ploča. Trenutno se koristi čelik s tankim premazom otpornim na toplinu koji se nanosi u procesu proizvodnje čelika i omogućuje dobivanje kz = 0,950,96.
U proizvodnji transformatora, zbog različitih tehnoloških operacija s čelikom, njegova kvaliteta u gotovoj konstrukciji se u određenoj mjeri pogoršava, a gubici u konstrukciji su oko 2550% veći nego u izvornom čeliku prije njegove obrade (kada korištenjem namotanog čelika i prešanjem magnetskog lanca bez klinova).