Vermogensverliezen in de transformator
De belangrijkste kenmerken van een transformator zijn voornamelijk de wikkelspanning en het vermogen dat door de transformator wordt overgedragen. De overdracht van vermogen van de ene wikkeling naar de andere gebeurt elektromagnetisch, terwijl een deel van de stroom die vanuit het lichtnet aan de transformator wordt geleverd, verloren gaat in de transformator. Het verloren deel van het vermogen wordt verliezen genoemd.
Wanneer vermogen wordt overgedragen via een transformator, verandert de spanning over de secundaire wikkelingen met een verandering in belasting als gevolg van de spanningsval over de transformator, die wordt bepaald door de kortsluitweerstand. Vermogensverlies in de transformator en kortsluitspanning zijn ook belangrijke kenmerken. Ze bepalen de efficiëntie van de transformator en de werking van het elektrische netwerk.
Het vermogensverlies in de transformator is een van de belangrijkste kenmerken van de economie van het transformatorontwerp. De totale genormaliseerde verliezen bestaan uit nullastverliezen (XX) en kortsluitverliezen (SC).Bij nullast (geen belasting aangesloten), wanneer de stroom alleen door de spoel stroomt die is aangesloten op de stroombron en er geen stroom is in de andere spoelen, wordt het door het netwerk verbruikte vermogen besteed aan het creëren van een magnetische flux op nul- laden, d.w.z. voor het magnetiseren van een magnetisch circuit bestaande uit platen transformatorstaal. Voorzover wisselstroom verandert van richting, dan verandert ook de richting van de magnetische flux. Dit betekent dat het staal afwisselend wordt gemagnetiseerd en gedemagnetiseerd. Wanneer de stroom verandert van een maximum naar nul, wordt het staal gedemagnetiseerd, de magnetische inductie neemt af, maar met enige vertraging, d.w.z. demagnetisatie vertraagt (wanneer de stroom nul bereikt, is de inductantie geen nulpunt n). De vertraging van de magnetisatie-omkering is een gevolg van de weerstand van staal tegen heroriëntatie van elementaire magneten.
De magnetisatiecurve bij het omkeren van de stroomrichting vormt de zgn hysterese circuit, die voor elke staalsoort anders is en afhangt van de maximale magnetische inductie Wmax. Het gebied dat door de lus wordt bedekt, komt overeen met het vermogen dat wordt verbruikt voor magnetisatie. Naarmate het staal opwarmt tijdens de omkering van de magnetisatie, wordt de elektrische energie die aan de transformator wordt geleverd, omgezet in warmte en afgevoerd naar de omringende ruimte, d.w.z. is onherstelbaar verloren. Dit is fysiek het verlies van vermogen om de magnetisatie om te keren.
Naast de hysteresisverliezen wanneer de magnetische flux door het magnetische circuit stroomt, wervelstroomverliezen… Zoals je weet, induceert de magnetische flux een elektromotorische kracht (EMF), die niet alleen een stroom creëert in de spoel in de kern van het magnetische circuit, maar ook in het metaal zelf. Wervelstromen stromen in een gesloten lus (wervelbeweging) ter plaatse van het staal in een richting loodrecht op de richting van de magnetische flux. Om wervelstromen te verminderen, is het magnetische circuit samengesteld uit afzonderlijke geïsoleerde staalplaten. In dit geval, hoe dunner het vel, hoe kleiner de elementaire EMF, hoe kleiner de wervelstroom die daardoor wordt gecreëerd, d.w.z. minder vermogensverlies door wervelstromen. Deze verliezen warmen ook het magnetische circuit op. Om wervelstromen, verliezen en opwarming te verminderen, verhogen elektrische weerstand staal door additieven in het metaal te brengen.
Voor elke transformator moet het verbruik van materialen optimaal zijn.Voor een gegeven inductie in het magnetische circuit bepaalt de grootte het vermogen van de transformator. Dus proberen ze zoveel mogelijk staal in het kerngedeelte van het magnetische circuit te hebben, dwz. met de geselecteerde buitenmaat moet vulfactor kz de grootste zijn. Dit wordt bereikt door de dunste laag isolatie tussen de staalplaten aan te brengen. Momenteel wordt in het staalproductieproces staal gebruikt met een dunne hittebestendige coating die het mogelijk maakt om kz = 0.950.96 te verkrijgen.
Bij de productie van een transformator, als gevolg van verschillende technologische bewerkingen met staal, verslechtert de kwaliteit ervan in de voltooide structuur tot op zekere hoogte, en de verliezen in de structuur worden verkregen met ongeveer 2550% meer dan in het originele staal vóór de verwerking (wanneer gebruik van opgerold staal en persen van de magnetische ketting zonder noppen).