Gerçekçi olalım-transformatörler, tüm giriş gücünü sihirli bir şekilde yararlı çıkışa dönüştürmez. Elbette oldukça verimliler, ancak her zaman "emilen" ve ısıya dönüşen bir miktar enerji vardır. Bu ısı esas olarak iki büyük kayıptan kaynaklanıyor:
Çekirdek kayıpları (demir kayıpları)
Bakır kayıpları (sargı kayıpları)
Bu kayıpları anlarsanız, çok daha iyisini yapabilirsiniz.yeterlik, termal tasarım, Veişletme maliyetleri. Ve dürüst olmak gerekirse, transformatör kayıpları yalnızca teorik bir şey değildir-bu kayıplar, ne kadar ödeyeceğinizi ve ekipmanın ne kadar süre sağlıklı kalacağını doğrudan etkiler.
Trafo Kayıp Çeşitleri
Çekirdek Kayıpları (-Yük Kaybı Yok)
Transformatör ağır şekilde yüklenmediğinde bile çekirdek kayıpları çoğunlukla mevcuttur. Bu yüzden sık sık çağrılırlar-yük kaybı yok-kalıyorlaroldukça sabityük ile.
Çekirdek kayıpları genellikle şunları içerir:
Histerezis kaybı: çekirdek malzemedeki manyetik alanları döndürmeye devam etmek için kullanılan enerji
Girdap akımı kaybı: Laminasyonlarda indüklenen ve aynı zamanda ısıya dönüşen akımlar
Çekirdek kayıpları nasıl ölçülür?
kullanılarak ölçülürler.Açık Devre (OC) testi:
Nominal gerilim primere uygulanır
İkincil kaldıaçık-devreli
Wattmetre okuması size genellikle şu şekilde yazılan çekirdek kaybını verir:
Yaklaşık temel-kayıp ilişkileri
Mühendisler genellikle bunun gibi basitleştirilmiş formüller kullanırlar (gerçek transformatörler hiçbir zaman "mükemmel" olmasa da trendleri anlamak için iyidir):
Nerede:
Bakır Kayıpları (Yük Kayıpları)
Bakır kayıpları, akımın sargılardan geçmesi nedeniyle meydana gelir. Akım dirençten geçtiğinde ısıtma-klasiği elde edilir
.
Anahtar nokta:bakır kayıpları yük akımının karesiyle artarBu, transformatör daha ağır yüklendiğinde hızlı bir şekilde yükselebilecekleri anlamına gelir.
Bakır kayıpları nasıl ölçülür?
Şunu kullanarak bulunurlar:Kısa Devre (SC) testi:
Bir sargı kısa devre yapmış
Nominal akım dolaşana kadar gerilim diğer sargıya kademeli olarak uygulanır.
Wattmetre okumasıtam-yükte bakır kaybı, sıklıkla denir
Her yük seviyesinde bakır kaybı
Yük akımı ise
ve nominal akım
o zaman:
Yani evet-transformatörü %50'ye yüklerseniz bakır kayıpları yarıya inmez; yaklaşık dörtte bire düşüyorlar. İşte "kare" etkisi işini yapıyor.
Trafo Verimi Hesabı
Transformatör verimliliği, kayıplar dahil harcadığınız miktarla karşılaştırıldığında gerçekte ne kadar faydalı güç elde ettiğinizi gösterir:
Daha pratik bir yol (kVA, PF ve yük oranını kullanarak)
Gerçek-dünya hesaplamalarında kVA değerinin ve güç faktörünün (PF) kullanılması yaygındır. Pratik bir form şudur:
Verimlilik ne zaman zirveye ulaşır?
En yüksek verimlilik genellikle şu durumlarda gerçekleşir:
Ve birçok dağıtım transformatöründe bu "etkili nokta" sıklıkla ortaya çıkarTam yükün %50-70'i. (Doğanın bir kanunu değil ama yaygın bir kalıptır.)
Pratik Örnek (Çalışılmış Senaryo)
Diyelim ki elimizde bir500kVA, 11kV/415VÜretici test verilerine sahip dağıtım transformatörü:
Belirli bir yükte bakır kaybı
Yük ise
, Daha sonra:
Örneğin %50 yükte:
Bu, çekirdek kaybına (1,8 kW) oldukça yakın, bu da verimliliğin neden genellikle bu yükleme seviyesinde en yüksek olduğunu açıklıyor.
Farklı Yüklerde Kayıplar ve Verimlilik (Unity PF)
(Orijinal örneğinizde olduğu gibi birlik PF'yi kullanarak.)
| Yük (%) | Yük kVA | Bakır Kaybı (kW) | Toplam Kayıp (kW) | Çıkış (kW) | Yeterlik (%) |
|---|---|---|---|---|---|
| 25 | 125 | 0.39 | 2.19 | 125 | 98.27 |
| 50 | 250 | 1.55 | 3.35 | 250 | 98.68 |
| 75 | 375 | 3.49 | 5.29 | 375 | 98.61 |
| 100 | 500 | 6.20 | 8.00 | 500 | 98.43 |
Trafo Kayıplarını Etkileyen Faktörler
Kayıplar yalnızca "gerçekleşmez"-bir dizi tasarım ve işletme ayrıntısından etkilenirler, örneğin:
Çekirdek malzemesi
Daha iyi malzemeler (yüksek-kaliteli silikon çelik veya amorf alaşımlar gibi) genellikle histerezi azaltır.
Tasarım akı yoğunluğu
Daha düşük
çekirdek kayıplarına yardımcı olur-ancak daha fazla çekirdek boyutu gerektirebilir.
Sargı direnci
Daha kalın iletkenler / daha düşük direnç genellikle bakır kayıplarını azaltır.
Sıcaklık
Sıcaklık arttıkça direnç artar, dolayısıyla bakır kayıpları da artar. (IEC/IEEE kurallarına bağlı olarak genellikle 75 derece gibi bir standarda göre düzeltilir.)
Yükteki harmonikler
Doğrusal olmayan-yükler fazladan girdap akımları ve başıboş kayıplar ekleyebilir-bu nedenle, "gerçek kayıp" güzel, temiz bir sinüzoidal yük ile beklediğinizden daha kötü olabilir.
Tipik Kayıp Dağılımı (Temel Kural)
Farklı tip/boyuttaki transformatörler kayıpları farklı şekilde bölme eğilimindedir. Ortak bir kaba kılavuz:
Daha küçük dağıtım transformatörleri: çekirdek kaybı ~%25–40, bakır ~%60–75 olabilir
Güç (daha büyük) transformatörler: çekirdek kaybı ~%30–50, bakır ~%50–70
Yine tasarıma göre değişir-ama faydalı bir zihinsel resimdir.
Özet-Sonuç / Sonuç
Transformatör kayıplarını doğru hesaplarsanız aşağıdaki konularda daha akıllı kararlar verebilirsiniz:
trafo nasıl boyutlandırılır,
verimli bir şekilde nasıl yüklenir,
ve işler pahalıya gelmeden bakımın nasıl planlanacağı.
OC ve SC testleri sağlam gerçek-dünya verileri sağlar, ancak modern trafo mühendisliği, başıboş kayıplar ve sıcak-nokta sıcaklıkları (arıza risklerinin gizlenme eğiliminde olduğu yerler) gibi şeyleri tahmin etmek için-sonlu elemanlar analizini kullanarak genellikle bunun ötesine geçer.
Dünya çapında artan elektrik fiyatları ve daha güçlü verimlilik gereklilikleri (DOE/AB-tarzı girişimleri düşünün) göz önüne alındığında, kayıpları en aza indirmek artık sadece "sahip olmak güzel" değil-gerçek bir ekonomik ve çevresel önceliktir.
Sonuç olarak:her zaman isim plakası verilerini kontrol edin ve aşağıdaki gibi standartlara uyun:IEC 60076Sertifikalı kayıp değerlerine ihtiyacınız olduğunda.
