Tehohäviöt muuntajassa
Muuntajan pääominaisuudet ovat ensisijaisesti käämin jännite ja muuntajan välittämä teho. Tehon siirto käämistä toiseen tapahtuu sähkömagneettisesti, kun taas osa muuntajalle verkkovirrasta syötetystä tehosta katoaa muuntajaan. Menetettyä osaa tehosta kutsutaan häviöiksi.
Kun tehoa siirretään muuntajan kautta, jännite toisiokäämien yli muuttuu kuormituksen muutoksen myötä muuntajan jännitehäviön vuoksi, jonka määrää oikosulkuvastus. Myös muuntajan tehohäviö ja oikosulkujännite ovat tärkeitä ominaisuuksia. Ne määrittävät muuntajan hyötysuhteen ja sähköverkon toimintatavan.
Muuntajan tehohäviö on yksi muuntajan suunnittelun taloudellisuuden pääpiirteistä. Normalisoidut kokonaishäviöt koostuvat tyhjäkäyntihäviöistä (XX) ja oikosulkuhäviöistä (SC).Tyhjänä (ei kuormaa kytkettynä), kun virta kulkee vain virtalähteeseen kytketyn kelan läpi, eikä muissa käämeissä ole virtaa, verkon kuluttama teho kuluu magneettivuon luomiseen tyhjäkäynnillä. kuorma, ts. muuntajateräslevyistä koostuvan magneettipiirin magnetointiin. Siinä määrin, että vaihtovirta muuttaa suuntaa, silloin myös magneettivuon suunta muuttuu. Tämä tarkoittaa, että teräs on vuorotellen magnetoitu ja demagnetoitu. Kun virta muuttuu maksimista nollaan, teräs demagnetoituu, magneettinen induktio pienenee, mutta tietyllä viiveellä, ts. demagnetointi hidastuu (kun virta saavuttaa nollan, induktanssi ei ole nollapiste n). Magnetoinnin suunnanvaihdon hidastuminen on seurausta teräksen vastustuskyvystä elementaaristen magneettien uudelleensuuntautumiselle.
Magnetointikäyrä käännettäessä virran suuntaa muodostaa ns hystereesipiiri, joka on erilainen jokaiselle teräslaadulle ja riippuu suurimmasta magneettisesta induktiosta Wmax. Silmukan peittämä alue vastaa magnetointiin käytettyä tehoa. Kun teräs kuumenee magnetoinnin käänteessä, muuntajaan syötetty sähköenergia muuttuu lämmöksi ja hajoaa ympäröivään tilaan, ts. on peruuttamattomasti menetetty. Tämä on fyysisesti tehon menetys magnetisoinnin kääntämiseksi.
Hystereesihäviöiden lisäksi, kun magneettivuo virtaa magneettipiirin läpi, pyörrevirtahäviöt… Kuten tiedätte, magneettivuo indusoi sähkömotorisen voiman (EMF), joka luo virran ei vain magneettipiirin ytimessä sijaitsevaan kelaan, vaan myös itse metalliin. Pyörrevirrat kulkevat suljetussa silmukassa (pyörreliike) teräksen kohdassa magneettivuon suuntaan nähden kohtisuorassa suunnassa. Pyörrevirtojen vähentämiseksi magneettipiiri kootaan erillisistä eristetyistä teräslevyistä. Tässä tapauksessa mitä ohuempi levy on, sitä pienempi alkeis-EMF, sitä pienempi on sen synnyttämä pyörrevirta, ts. pienempi tehohäviö pyörrevirroista. Nämä häviöt lämmittävät myös magneettipiiriä. Vähennä pyörrevirtoja, häviöitä ja kuumenemista lisäämällä sähköinen vastus terästä lisäämällä metalliin lisäaineita.
Jokaisen muuntajan materiaalien kulutuksen tulee olla optimaalinen. Tietylle magneettipiirin induktiolle sen koko määrää muuntajan tehon. Joten he yrittävät saada mahdollisimman paljon terästä magneettipiirin ydinosassa, ts. valitulla ulkomitalla täyttökertoimen kz on oltava suurin. Tämä saavutetaan levittämällä ohuin eristekerros teräslevyjen väliin. Tällä hetkellä terästä käytetään ohuella lämmönkestävällä pinnoitteella, joka levitetään teräksen tuotantoprosessissa ja mahdollistaa kz = 0,950,96.
Muuntajan valmistuksessa teräksen eri teknologisista toimenpiteistä johtuen sen laatu valmiissa rakenteessa huononee jossain määrin ja rakenteen häviöitä saadaan noin 2550 % enemmän kuin alkuperäisessä teräksessä ennen sen käsittelyä (kun käyttämällä kierrettyä terästä ja puristamalla magneettiketjua ilman nastoja).