ККД трансформатора

ККД трансформатора завжди буде менше 100%, тому що в кожному трансформаторі завжди є втрати електричної енергії, внаслідок чого з первинної обмотки у вторинну передається не вся енергія, а лише більша її частина.

Розрізняють два види втрат в трансформаторі:

  • втрати в міді (в дротах, якими він намотаний);
  • втрати в сталі (в осерді).

Втрати в міді обумовлюються наявністю в дротах обмоток трансформатора електричного опору. Струм, що протікає в обмотці, створює на такому провіднику падіння напруги. На обмотці розвивається деяка електрична потужність і частина енергії перетворюється в тепло, нагріває обмотку.

Втрати в сталі

Втрати в стали складаються з двох видів втрат:

  • втрати через вихрові струмені;
  • втрати на циклічне перемагнічування.

Виникнення вихрових струмів в осерді можна пояснити наступним чином. Сердечник, виготовлений зі сталі, являє собою металевий провідник, поміщений в змінне магнітне поле.

В осерді так само, як і в витках будь-якої обмотки, буде створюватися індуктована Е.Р.С., і по сердечнику буде протікати струм.

Так як перетин сердечника великий, то його електричний опір малий. Тому струми, що протікають в осерді, досягають великих величин. При цьому відбувається активне витрачання енергії і перетворення її в тепло, яке нагріває сердечник.

Величина втрат другого виду, тобто втрат, що виникають при циклічному перемагнічуванні, сильно залежать від матеріалу сердечника. Матеріал сердечника можна уявити як би складеним з великого числа елементарних магнітиків (магнітних диполів), які в звичайному стані розташовані хаотично.

При внесенні такого матеріалу в магнітне поле магнітні диполі починають повертатися в напрямку дії магнітного поля. Якщо магнітне поле змінне, то диполі будуть періодично повертатися спочатку в одну, а потім в іншу сторону з частотою зміни даного поля. При цьому виникають сили тертя і енергія магнітного поля також переходить в тепло, нагріває сердечник.

Для збільшення ККД трансформатора потрібно зменшити всі види втрат.

Втрати в міді можна зменшити шляхом збільшення перерізу дротів обмоток. Однак при цьому значно збільшаться розміри, вага і вартість трансформатора. Тому збільшення перерізу дроів проводиться лише до такої величини, при якій не спостерігається помітного нагрівання обмоток.

Втрати на перемагнічування значно зменшуються, якщо в якості матеріалу сердечника трансформаторів застосувати спеціальну магнітом’яку сталь, що має певний склад і структуру.

Нарешті, для зменшення втрат на вихрові струми сердечник збирається не з монолітних сталевих брусків, а з окремих ізольованих один від одного пластин товщиною в кілька десятих часток міліметра.

Крім того, до складу матеріалу сердечника вводиться в якості присадки кремній. І те й інше сприяє збільшенню електричного опору сердечника, який, в свою чергу, тягне за собою зменшення величини вихрових струмів.

В результаті всіх цих заходів ККД трансформатора зазвичай дорівнює 85-90%.

Посилання на основну публікацію