การสูญเสียและประสิทธิภาพของหม้อแปลง

 

ความหมายของการสูญเสีย

•การสูญเสียของหม้อแปลงหมายถึงกระบวนการแปลงพลังงานไฟฟ้าเป็นพลังงานรูปแบบอื่น ๆ (ส่วนใหญ่เป็นความร้อน) ในระหว่างการทำงานของหม้อแปลง

•การสูญเสียเป็นตัวบ่งชี้ที่สำคัญของการประเมินประสิทธิภาพของหม้อแปลงซึ่งส่งผลโดยตรงต่อประสิทธิภาพและเศรษฐกิจของหม้อแปลง

 

องค์ประกอบของการสูญเสีย

 

 

คำจำกัดความของการสูญเสียที่ไม่มีโหลด

ไม่มีการสูญเสียโหลดหมายถึงการสูญเสียพลังงานของหม้อแปลงเมื่อด้านหลักรวมกับแรงดันไฟฟ้าที่ได้รับการจัดอันดับภายใต้เงื่อนไขของการไม่โหลด (นั่นคือด้านรองเปิดอยู่) ไม่มีการสูญเสียโหลดส่วนใหญ่รวมถึงการสูญเสียธาตุเหล็กและการสูญเสียอื่น ๆ เล็กน้อยเช่นการสูญเสียอิเล็กทริกและการสูญเสียกระแสไฟฟ้ากระตุ้น มันสะท้อนให้เห็นถึงการสูญเสียพลังงานของหม้อแปลงภายใต้เงื่อนไขที่ไม่มีโหลด

 

องค์ประกอบของการสูญเสียที่ไม่มีโหลด

 

ไม่มีการสูญเสียโหลดประกอบด้วย 1- การสูญเสียหลัก

การสูญเสียธาตุเหล็กหรือที่เรียกว่าการสูญเสียหลักหรือการสูญเสียหลักคือการสูญเสียพลังงานที่เกิดจากสนามแม่เหล็กสลับในวัสดุหลักในระหว่างการทำงานของหม้อแปลง การสูญเสียธาตุเหล็กส่วนใหญ่ประกอบด้วยสองส่วน: การสูญเสีย hysteresis และการสูญเสียกระแสไหล่วน

การสูญเสีย Hysteresis:

การสูญเสีย Hysteresis คือการสูญเสียพลังงานในกระบวนการของการดึงดูดและการล้างอำนาจแม่เหล็กของวัสดุหลักภายใต้สนามแม่เหล็กสลับ เมื่อทิศทางของสนามแม่เหล็กเปลี่ยนแปลงโดเมนแม่เหล็กในวัสดุหลักจะต้องจัดเรียงใหม่และจะมีการสูญเสียพลังงานในกระบวนการนี้ การสูญเสีย hysteresis เกี่ยวข้องกับพื้นที่ของห่วง hysteresis ของวัสดุหลักความถี่ในการทำงานและความหนาแน่นฟลักซ์แม่เหล็ก

การสูญเสียปัจจุบันของ Eddy:

การสูญเสียกระแสไฟฟ้าวนคือการสูญเสียความร้อนที่เกิดขึ้นเมื่อกระแสไฟฟ้า (กระแสวน) ที่เกิดจากวัสดุแกนเหล็กไหลอยู่ภายในแกนเหล็กภายใต้สนามแม่เหล็กสลับกัน สนามแม่เหล็กแบบสลับกันทำให้เกิดกระแสวนในแกนเหล็กซึ่งก่อให้เกิดห่วงในวัสดุแกนเหล็กและสร้างความร้อนส่งผลให้พลังงานสูญเสีย การสูญเสียกระแสไฟฟ้าวนเกี่ยวข้องกับความต้านทานของวัสดุแกนเหล็กความหนาของลามิเนตและความถี่ในการทำงาน

 

ไม่มีการสูญเสียโหลดประกอบด้วย 2- การสูญเสียอิเล็กทริก

การสูญเสียอิเล็กทริกคือการสูญเสียพลังงานที่เกิดจากวัสดุฉนวนในหม้อแปลงภายใต้การกระทำของสนามไฟฟ้าสลับกัน วัสดุฉนวนในหม้อแปลงมักจะใช้เพื่อแยกชิ้นส่วนนำไฟฟ้าเพื่อป้องกันการลัดวงจรและความล้มเหลวทางไฟฟ้าอื่น ๆ การสูญเสียอิเล็กทริกส่วนใหญ่เกิดขึ้นภายในวัสดุฉนวนเนื่องจากคุณสมบัติอิเล็กทริกของวัสดุและสนามไฟฟ้าสลับกัน

การสูญเสียฉนวน:

นี่คือส่วนหลักของการสูญเสียอิเล็กทริก วัสดุฉนวนใช้ในหม้อแปลงเพื่อแยกขดลวดแกนเหล็กและชิ้นส่วนนำไฟฟ้าอื่น ๆ สนามไฟฟ้าสลับภายในวัสดุฉนวนจะทำให้โพลาไรเซชันของอิเล็กทริกและการรั่วไหลในปัจจุบันและกระบวนการเหล่านี้จะนำไปสู่การสูญเสียพลังงาน วัสดุฉนวนทั่วไป ได้แก่ น้ำมันหม้อแปลงกระดาษและเรซิน

การสูญเสียผลของความจุ:

โครงสร้างที่คดเคี้ยวและฉนวนกันความร้อนของหม้อแปลงอาจสร้างความจุกาฝาก ภายใต้สนามไฟฟ้าสลับกระบวนการชาร์จและการปลดปล่อยของตัวเก็บประจุเหล่านี้จะทำให้สูญเสียพลังงาน

การปล่อยบางส่วนที่แรงดันสูง

ภายใต้สภาวะแรงดันสูงการปล่อยบางส่วนอาจเกิดขึ้นภายในหรือบนพื้นผิวของวัสดุฉนวนซึ่งเป็นปรากฏการณ์การสลายทางไฟฟ้าในท้องถิ่นที่นำไปสู่การสูญเสียพลังงานและการเสื่อมสภาพของวัสดุฉนวนกันความร้อนอย่างค่อยเป็นค่อยไป

การสูญเสียอิเล็กทริกมักจะมีขนาดเล็ก แต่อาจมีความสำคัญในหม้อแปลงไฟฟ้าแรงสูง การสูญเสียนั้นเกี่ยวข้องกับค่าคงที่ไดอิเล็กตริกของวัสดุฉนวนแทนเจนต์ของมุมการสูญเสีย (tanΔ) และแรงดันไฟฟ้าและความถี่ของหม้อแปลง

การสูญเสียอิเล็กทริกในการสูญเสียที่ไม่มีการโหลดของหม้อแปลงมีขนาดค่อนข้างเล็กมักจะอยู่ระหว่าง 0. 5% และ 2% แต่ในหม้อแปลงไฟฟ้าแรงสูงต้องการความสนใจและการควบคุมเป็นพิเศษ

 

ไม่มีการสูญเสียโหลดประกอบด้วย 3- การกระตุ้นการสูญเสียปัจจุบัน

การสูญเสียกระแสไฟฟ้ากระตุ้นเกิดจากการสูญเสียI²Rในการคดเคี้ยวหลักที่เกิดจากกระแสการกระตุ้นที่จำเป็นในการสร้างสนามแม่เหล็กในแกนกลาง แม้ว่าจะไม่มีภาระ แต่ด้านหลักยังคงต้องการกระแสบางอย่างเพื่อรักษาแม่เหล็กของแกนและส่วนนี้ของกระแสไฟฟ้าทำให้สูญเสียความร้อนในความต้านทานที่คดเคี้ยว

 

ไม่มีการสูญเสียโหลดประกอบด้วย 4- การสูญเสียเร่ร่อน

การสูญเสียจรจัดคือการสูญเสียในหม้อแปลงที่เกิดจากฟลักซ์การรั่วไหล ฟลักซ์การรั่วไหลหมายถึงสิ่งที่ไม่รั่วไหลจากส่วนกลางผ่านแกนหม้อแปลง แต่ผ่านเส้นทางอื่น ๆ (เช่นส่วนประกอบโครงสร้างของหม้อแปลงคลิปผนังถัง ฯลฯ ) เนื่องจากฟลักซ์การรั่วไหลเหล่านี้ทำให้เกิดกระแสน้ำวนในวัสดุนำไฟฟ้าทำให้การสูญเสียพลังงานเกิดขึ้นและส่วนนี้ของการสูญเสียนี้เรียกว่าการสูญเสียเร่ร่อน

การสูญเสียการหนีบ: การสูญเสียกระแสไหล่ที่เกิดจากการรั่วไหลของฟลักซ์ในคลิปหม้อแปลง (เช่นคลิปแกน, โครงสร้างสนับสนุน)

การสูญเสียผนังถัง: การสูญเสียกระแสไหล่ที่เกิดจากฟลักซ์การรั่วไหลในผนังถังของหม้อแปลง เนื่องจากถังน้ำมันเชื้อเพลิงมักจะทำจากโลหะการสูญเสียกระแสไหลวนอาจมีความสำคัญในโครงสร้างโลหะเหล่านี้

การสูญเสียตะกั่วและปลายทาง: การสูญเสียกระแสไหล่ที่เกิดจากการรั่วไหลของฟลักซ์ในตะกั่วหม้อแปลงเฟรมปลายและโครงสร้างโลหะอื่น ๆ

การสูญเสียเร่ร่อนโดยทั่วไปจะเป็นส่วนเล็กน้อยของการสูญเสียทั้งหมดของหม้อแปลง แต่อาจมีความสำคัญในหม้อแปลงความจุสูง ดังนั้นในการออกแบบหม้อแปลงจึงเป็นสิ่งสำคัญที่จะลดอิทธิพลของฟลักซ์การรั่วไหลและเพิ่มประสิทธิภาพการออกแบบของแกนกลางและส่วนประกอบโครงสร้างเพื่อลดการสูญเสียการหลงทาง

 

 

คำจำกัดความของการสูญเสียโหลด

•การสูญเสียโหลดหมายถึงการสูญเสียพลังงานไฟฟ้าที่เกิดจากกระแสโหลดที่ผ่านหม้อแปลงที่คดเคี้ยวภายใต้เงื่อนไขการดำเนินการโหลด

 

องค์ประกอบของการสูญเสียโหลด

 

การสูญเสียโหลดประกอบด้วย 1- การสูญเสียทองแดง

การสูญเสียทองแดงของหม้อแปลงคือการสูญเสียความต้านทานในการขดลวดของหม้อแปลง (ทองแดงหรืออลูมิเนียม) เนื่องจากกระแสไหลผ่านตัวนำ มันเป็นองค์ประกอบสำคัญของการสูญเสียโหลดและเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญเมื่อกระแสโหลดเพิ่มขึ้น

 

การสูญเสียการต่อต้าน DC

การสูญเสียที่เกิดจากการต่อต้าน DC ของการคดเคี้ยว สูตรคือ 

ที่ฉันอยู่ในปัจจุบันโหลดและ r คือความต้านทานที่คดเคี้ยว

 

การสูญเสียโหลดประกอบด้วย 1- การสูญเสียเพิ่มเติม

•การสูญเสียแม่เหล็กรั่วไหล

การสูญเสียกระแสไฟฟ้าวนในส่วนประกอบโครงสร้าง (เช่นคลิปแผ่นเหล็กผนังกล่อง ฯลฯ ) เนื่องจากฟลักซ์การรั่วไหลของหม้อแปลง

•การสูญเสียทองแดงเพิ่มเติม

การสูญเสียเพิ่มเติมเนื่องจากการกระจายตัวที่ไม่สม่ำเสมอเนื่องจากผลกระทบของผิวหนังและผลกระทบที่ใกล้เคียง เอฟเฟกต์เหล่านี้เด่นชัดมากขึ้นที่โหลดหรือความถี่สูง

•การสูญเสียทางกล

การสูญเสียเนื่องจากการสั่นสะเทือนเชิงกลและเสียงรบกวนภายในหม้อแปลง ส่วนนี้ของการสูญเสียในการสูญเสียทั้งหมดคิดเป็นสัดส่วนเล็กน้อย

•การสูญเสียอุปกรณ์ระบายความร้อน

ในหม้อแปลงไฟฟ้าที่ใช้น้ำมันพัดลมและปั๊มน้ำมันที่ใช้สำหรับการระบายความร้อนใช้พลังงานไฟฟ้าและอุปกรณ์เหล่านี้สร้างความสูญเสียระหว่างการทำงาน

 

 

ผลของอุณหภูมิต่อการสูญเสีย

•ไม่มีการสูญเสียโหลด

ผลกระทบของอุณหภูมิต่อการสูญเสียที่ไม่มีการโหลดมีขนาดเล็กส่วนใหญ่ส่งผลต่อความต้านทานของวัสดุหลัก แต่การเปลี่ยนแปลงนั้นน้อย การสูญเสียธาตุเหล็กส่วนประกอบหลัก (การสูญเสีย hysteresis และการสูญเสียกระแสไหลวน) ไม่ไวต่อการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ

•การสูญเสียโหลด

อุณหภูมิมีอิทธิพลอย่างมากต่อการสูญเสียโหลดส่วนใหญ่เป็นเพราะความต้านทานของตัวนำในการสูญเสียโหลดเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญเมื่อมีการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ เป็นผลให้ความต้านทานที่คดเคี้ยวเพิ่มขึ้นเมื่อการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิเพื่อให้การสูญเสียทองแดงที่เกิดจากกระแสผ่านการคดเคี้ยวเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ เนื่องจากการสูญเสียทองแดงเป็นองค์ประกอบหลักของการสูญเสียโหลดอิทธิพลของการเพิ่มอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นของการสูญเสียโหลดจึงชัดเจนยิ่งขึ้น

 

ที่ไหน,

ฉัน=โหลดปัจจุบัน

r=ความต้านทาน

ρ=ความต้านทาน

l=ความยาวของลวด

s=พื้นที่หน้าตัดของลวด

 

อุณหภูมิอ้างอิง

อุณหภูมิอ้างอิงมาตรฐานของการสูญเสียที่ไม่มีโหลดและการสูญเสียโหลดของหม้อแปลงคือเพื่อให้แน่ใจว่าความสอดคล้องของการทดสอบและการประเมินประสิทธิภาพ มาตรฐานระหว่างประเทศและระดับชาติมักจะระบุอุณหภูมิอ้างอิงสำหรับการทดสอบเหล่านี้

 

อุณหภูมิอ้างอิง	IEC	IEEE	CSA
ไม่มีการสูญเสียโหลด	ไม่จำเป็นต้องมีการสอบเทียบ	20 องศา	85 องศา
ในการสูญเสียโหลด	75 องศา	85 องศา	85 องศา

 

การแก้ไขการสูญเสีย

เหตุผลหลักในการแก้ไขการสูญเสียหม้อแปลงไปยังอุณหภูมิอ้างอิงมาตรฐานคือเพื่อให้แน่ใจว่าการเปรียบเทียบและความสอดคล้องของผลการทดสอบภายใต้เงื่อนไขที่แตกต่างกัน

ผลกระทบอุณหภูมิ

การสูญเสียของหม้อแปลงโดยเฉพาะการสูญเสียโหลดได้รับผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญจากอุณหภูมิ ความต้านทานที่คดเคี้ยวเพิ่มขึ้นเมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้นส่งผลให้การสูญเสียโหลดเพิ่มขึ้น โดยการแก้ไขค่าการสูญเสียที่อุณหภูมิอ้างอิงมาตรฐานผลของการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิสามารถกำจัดได้ทำให้ผลลัพธ์เปรียบได้ภายใต้เงื่อนไขการทดสอบที่แตกต่างกัน

มาตรฐาน

การใช้อุณหภูมิอ้างอิงที่สม่ำเสมอเช่น 75 หรือ 85 องศาทำให้มั่นใจได้ถึงความสอดคล้องและมาตรฐานของผลการทดสอบหม้อแปลงในผู้ผลิตรุ่นและเวลาทดสอบ

 

 

คำนิยาม

•ประสิทธิภาพของหม้อแปลงหมายถึงอัตราส่วนระหว่างพลังงานอินพุตและกำลังขับมักจะแสดงเป็นเปอร์เซ็นต์และสูตรความเข้าใจที่ง่ายขึ้นมีดังนี้