Потери трансформатора (тепло)
Тепловые характеристики трансформатора определяются следующими тремя факторами:
- Количество тепла, производимого в обмотках и соединениях.
- Количество тепла, производимого в железном сердечнике.
- Как эффективно тепло может быть удалено из трансформатора при достижении тепловой мощности трансформатора. На этом этапе выделяемое тепло должно равняться удалению или рассеиванию тепла - тепловому равновесию.
Трансформаторная тепловая, медная и железная потери (по фото любезно предоставлено Siemens: трансформатор Geafol-Cast-resin)
Эффективность силовых трансформаторов высока, особенно для больших трансформаторов при полной нагрузке. Однако потери присутствуют во всех трансформаторах. Эти потери могут быть классифицированы как потери меди или I 2 R и потери ядра или железа.
Потери меди (или обмотки)
Потери меди являются резистивными и пропорциональными току нагрузки и иногда называются « потерями нагрузки » или « I 2 R потерь ».
При загрузке трансформатора в первичных и вторичных обмотках и соединениях, связанных с I 2 R., вырабатывается тепло. При низких нагрузках количество выделяемого тепла будет небольшим, но при увеличении нагрузки количество выделяемого тепла становится значительным.
При полной нагрузке обмотки будут работать при или около их расчетной температуры. На рисунке 1 показана зависимость между током нагрузки и теплотой, создаваемой обмотками трансформаторов и соединениями.
Рисунок 1 - Связь между нагрузкой и теплом, производимым в обмотках трансформатора
Урон от железа (или ядра)
Потери железа связаны с блуждающими вихревыми токами, образованными в сердечнике трансформатора. Линии потока образуются вокруг токопроводящих проводников.
Большая часть потока, как показано на следующем рисунке 2, протекает вокруг ядра.
Рисунок 2 - Циркуляционный сердечник
Однако некоторые из потоков будут пытаться проходить под углами к сердечнику и будут создавать вихревые токи в самом ядре.
Термин вихрь используется, потому что он находится в стороне от основного потока. Для борьбы с этим эффектом сердцевина ламинируется, как показано на рисунке 3. Слои обеспечивают небольшие зазоры между пластинами. Поскольку магнитный поток легче проникать через железо, чем воздух или масло, минимизируется рассеянный поток, который может вызвать потери сердечника.
Рисунок 3 - Ламинирование трансформаторного ядра
Однако некоторые из потоков будут пытаться проходить под углами к сердечнику и будут создавать вихревые токи в самом ядре.
Термин вихрь используется, потому что он находится в стороне от основного потока. Для борьбы с этим эффектом сердцевина ламинируется, как показано на рисунке 3. Слои обеспечивают небольшие зазоры между пластинами.
Поскольку магнитный поток легче проникать через железо, чем воздух или масло, минимизируется рассеянный поток, который может вызвать потери сердечника.
Что такое вихревой ток? (ВИДЕО)
Ресурс: Основы науки и реакторов - Техническая группа CNSC