چگونه تلفات مس و تلفات آهن را در ترانسفورماتور قدرت محاسبه کنیم؟

سلام! به عنوان تامین کننده ترانسفورماتورهای قدرت، اغلب در مورد نحوه محاسبه تلفات مس و آهن در ترانسفورماتور قدرت از من سوال می شود. این دو نوع تلفات عوامل بسیار مهمی هستند که بر راندمان و عملکرد ترانسفورماتورها تأثیر می گذارند. بنابراین، بیایید مستقیماً وارد آن شویم و نحوه محاسبه آنها را توضیح دهیم.

آشنایی با ترانسفورماتورهای قدرت

اول از همه، اجازه دهید به سرعت به چیستی ترانسفورماتورهای قدرت بپردازیم. ترانسفورماتورهای قدرت از وسایل ضروری در سیستم برق هستند. آنها انرژی الکتریکی را از طریق القای الکترومغناطیسی بین مدارها منتقل می کنند. شما می توانید در مورد بیشتر بررسی کنیدترانسفورماتورهای قدرتدر وب سایت ما انواع مختلفی وجود دارد، مانندترانسفورماتور غوطه ور در روغنکه به دلیل خاصیت خنک کنندگی و عایق بودن بسیار مورد استفاده قرار می گیرند. شما همچنین می توانید در مورد ما بیاموزیدترانسفورماتور غوطه ور در روغنکارخانه و فرآیند تولید

تلفات مس و آهن چیست؟

قبل از اینکه وارد محاسبات شویم، مهم است که بفهمیم تلفات مس و آهن در واقع چیست.

از دست دادن مس

اتلاف مس، که به عنوان تلفات I²R نیز شناخته می شود، در سیم پیچ های ترانسفورماتور رخ می دهد. هنگامی که جریان از سیم پیچ های مسی عبور می کند، مقاومت در سیم وجود دارد. طبق قانون ژول، در اثر این مقاومت، توان به صورت گرما تلف می شود. مقدار تلفات مس به مجذور جریان عبوری از سیم پیچ ها و مقاومت سیم پیچ ها بستگی دارد.

از دست دادن آهن

از طرف دیگر اتلاف آهن در هسته ترانسفورماتور اتفاق می افتد. از دو جزء تشکیل شده است: افت هیسترزیس و افت جریان گردابی. با تغییر جهت جریان متناوب، از دست دادن پسماند ناشی از مغناطش و مغناطیس زدایی مکرر مواد هسته است. از دست دادن جریان گردابی به دلیل جریان های گردشی ناشی از تغییر میدان مغناطیسی در هسته است.

محاسبه تلفات مس

فرمول محاسبه تلفات مس بسیار ساده است. توسط:

[P_{cu}=I^{2}R]

کجا:

• (P_{cu}) تلفات مس بر حسب وات (W) است.
• (I) جریانی است که از سیم پیچ بر حسب آمپر (A) می گذرد.
• (R) مقاومت سیم پیچ بر حسب اهم است ((\Omega))

فرض کنید یک ترانسفورماتور با جریان سیم پیچ اولیه (I = 10) A داریم و مقاومت سیم پیچ اولیه (R = 2) (\Omega) است. برای یافتن تلفات مس در سیم پیچ اولیه، به سادگی این مقادیر را به فرمول متصل می کنیم:

[P_{cu}=(10)^{2}\times2 = 100\times2=200\ W]

در یک سناریوی واقعی، ترانسفورماتورها دارای سیم پیچ اولیه و ثانویه هستند. بنابراین، مجموع تلفات مس (P_{total - cu}) مجموع تلفات مس در سیم‌پیچ‌های اولیه و ثانویه است:

[P_{مجموع - cu}=P_{cu - اولیه}+P_{cu - ثانویه}]

برای محاسبه تلفات مس در بارهای مختلف، باید جریان بار را در نظر بگیریم. جریان بار مربوط به جریان نامی ترانسفورماتور است. اگر بار (x) برابر بار نامی باشد، جریان نیز (x) برابر جریان نامی است. بنابراین، تلفات مس در یک بار جزئی با مجذور ضریب بار متناسب است.

محاسبه تلفات آهن

محاسبه تلفات آهن کمی پیچیده تر است زیرا شامل دو جزء است: افت هیسترزیس و تلفات جریان گردابی.

از دست دادن هیسترزیس

فرمول از دست دادن هیسترزیس به صورت زیر ارائه می شود:

[P_{h}=k_{h}fB_{m}^{n}V]

کجا:

• (P_{h}) از دست دادن پسماند بر حسب وات (W) است.
• (k_{h}) ثابت هیسترزیس است که به ماده هسته بستگی دارد
• (f) فرکانس جریان متناوب بر حسب هرتز (هرتز) است.
• (B_{m}) حداکثر چگالی شار در هسته در تسلا (T) است.
• (n) توان اشتاینمتز است که بسته به ماده هسته معمولاً بین 1.5 تا 2.5 است.
• (V) حجم هسته بر حسب متر مکعب است ((m^{3}))

از دست دادن جریان گردابی

فرمول تلفات جریان گردابی به صورت زیر است:

[P_{e}=k_{e}f^{2}B_{m}^{2}t^{2}V]

کجا:

• (P_{e}) تلفات جریان گردابی بر حسب وات (W) است.
• (k_{e}) ثابت جریان گردابی است که به ماده هسته بستگی دارد
• (t) ضخامت لایه لایه ها در هسته بر حسب متر است.

تلفات کل آهن (P_{i}) مجموع تلفات هیسترزیس و تلفات جریان گردابی است:

[P_{i}=P_{h}+P_{e}]

در عمل، تلفات آهن اغلب در محدوده وسیعی از بارها ثابت در نظر گرفته می شود، زیرا فرکانس و حداکثر چگالی شار در هسته در شرایط عملیاتی عادی نسبتاً ثابت می ماند.

چرا این ضررها را محاسبه کنیم؟

محاسبه تلفات مس و آهن به چند دلیل مهم است. در مرحله اول، به ما کمک می کند تا کارایی ترانسفورماتور را تعیین کنیم. بازده (\eta) یک ترانسفورماتور به صورت زیر بدست می آید:

[\eta=\frac{P_{out}}{P_{out}+P_{cu}+P_{i}}\times100%]

جایی که (P_{out}) توان خروجی ترانسفورماتور است. با به حداقل رساندن این تلفات، می توانیم بازده ترانسفورماتور را افزایش دهیم، یعنی انرژی کمتری به عنوان گرما هدر می رود و انرژی الکتریکی بیشتری به بار منتقل می شود.

ثانیا، درک این تلفات برای اندازه و انتخاب مناسب ترانسفورماتور بسیار مهم است. اگر بار مورد انتظار و تلفات را بدانیم، می‌توانیم ترانسفورماتوری را انتخاب کنیم که بتواند در آن شرایط کارآمد باشد.

نکاتی برای کاهش تلفات

اگر به دنبال کاهش تلفات مس و آهن در ترانسفورماتور خود هستید، در اینجا چند نکته وجود دارد:

• برای از دست دادن مس:
  • از سیم گیج بزرگتر برای سیم پیچ ها استفاده کنید تا مقاومت را کاهش دهید.
  • طراحی سیم پیچ ها را بهینه کنید تا طول سیم را به حداقل برسانید.
• برای از دست دادن آهن:
  • از مواد هسته با کیفیت بالا با هیسترزیس کم و تلفات جریان گردابی استفاده کنید.
  • ضخامت لایه های لایه را در هسته کاهش دهید تا تلفات جریان گردابی کاهش یابد.

نتیجه گیری

محاسبه تلفات مس و آهن در یک ترانسفورماتور قدرت برای اطمینان از عملکرد کارآمد آن ضروری است. با درک فرمول ها و عوامل مرتبط، می توانید تصمیمات آگاهانه ای در مورد انتخاب، اندازه و نگهداری ترانسفورماتور بگیرید.

اگر در بازار ترانسفورماتورهای قدرت هستید و می خواهید در مورد اینکه چگونه محصولات ما می توانند نیازهای شما را برآورده کنند بیشتر بدانید، با ما تماس بگیرید. ما اینجا هستیم تا به شما کمک کنیم ترانسفورماتور مناسب با تلفات کم و راندمان بالا را پیدا کنید. بیایید یک گفتگو در مورد نیازهای ترانسفورماتور قدرت شما شروع کنیم!

مراجع

• اصول ماشین آلات الکتریکی اثر استفن جی چاپمن
• تجزیه و تحلیل و طراحی سیستم قدرت توسط J. Duncan Glover، Mulukutla S. Sarma و Thomas J. Overbye