انواع تلفات انرژی در ترانسفورماتورها توضیح داده شد

می‌دانید وقتی در یک روز سرد دست‌هایتان را به هم می‌مالید، چگونه گرم می‌شوند؟ این اصطکاک است که حرکت را به گرما تبدیل می کند. چیزی بسیار مشابه در داخل یک ترانسفورماتور اتفاق می افتد. الکتریسیته باید راه خود را از میان آن کویل های مسی عبور دهد و با مقاومتی مانند اصطکاک الکتریکی مواجه می شود. که گرما را بیرون می‌کشد و رونق می‌گیرد، این انرژی است که هرگز به چراغ‌ها یا وسایل شما نمی‌رسد. مهندسان فقط آن را صدا می کننداز دست دادن مس(بیشتر به این دلیل که، بله، سیم ها معمولا مسی هستند).

و این یکی ثابت نیست بسته به اینکه ترانسفورماتور واقعا چقدر کار می کند، افزایش می یابد. آیا تا به حال احساس کرده اید که چگونه شارژر تلفن شما با شارژ سریع در مقابل شارژ بدون هیچ کاری به طور قابل توجهی داغ تر می شود؟ همان معامله-جریان بالاتر به معنای "اصطکاک" بیشتر، گرمای تلف شده بسیار بیشتر است. خط آخر: تقاضا را افزایش دهید و این سیم پیچ ها به سرعت گرم می شوند.

طراحان با یک راه حل کاملا واضح مقابله می کنند: سیم های ضخیم تر. فکر کنید که جاده را تعریض می کنید تا ترافیک آنقدر زیاد نشود. مطمئناً، ترانسفورماتور را بزرگتر و گرانتر می کند، اما اعداد نشان می دهد که ارزش آن را برای چیزی که خنک تر کار می کند، بیشتر دوام می آورد و کمتر هدر می رود، دارد. این حقیقتاً نقطه شروعی است برای اینکه چرا کل سیستم قدرت ما 100٪ کامل نیست.

تلفات مس با مصرف می آید و می رود، اما این تلفات دیگر وجود دارد که همیشه از بین می رود، حتی زمانی که هیچ چیز به برق وصل نیست. ماشینی را تصور کنید که پشت چراغ قرمز نشسته است، موتور در حالت آرام است، همچنان گاز می جوشد. ترانسفورماتورها همین کار را انجام می‌دهند-که فقط برای اینکه "بیدار" و آماده بمانند، اندکی انرژی می‌خورند. ما به این می گوییمبدون -از دست دادن باریااز دست دادن آهن(از آنجایی که در هسته اتفاق می افتد، نه سیم).

هسته اساساً این پشته بزرگ از فولاد ویژه است که برای هدایت میدان مغناطیسی وجود دارد. اما این میدان در داخل فلز نیز می چرخد ​​و گرما ایجاد می کند. تا زمانی که ترانسفورماتور به شبکه متصل است همیشه روشن است، بنابراین تلفات تقریباً ثابت می ماند-بدون توجه به اینکه خانه شما کمی آب می کشد یا یک تن.

در واقع چه چیزی باعث این گرمای پس زمینه ثابت می شود؟ دو مقصر بزرگ

میدان مغناطیسی در حال تغییر فقط مودبانه از هسته عبور نمی‌کند-بلکه حلقه‌های چرخان کوچکی از الکتریسیته را در داخل فلز ایجاد می‌کند.جریان های گردابی. آن‌ها دور و بر می‌چرخند و کار مفیدی انجام می‌دهند، فقط چیزهایی مانند اتصال کوتاه کوتاه را گرم می‌کنند.

در آن روزها، یک هسته آهنی جامد برای این کابوس بود-گرداب های بزرگی که به راحتی شکل می گرفتند و انرژی زیادی را هدر می دادند. رفع؟ هسته را به ورقه های فولادی فوق العاده نازک- برش دهید که هر کدام با عایق (مانند لاک) پوشیده شده است. آنها را به جای یک آجر جامد مانند یک دسته کارت روی هم قرار دهید. این لایه های عایق مانع از تشکیل حلقه های بزرگ می شوند. این یک هک ساده و هوشمند است-لمینیتتلفات جریان گردابی را کاهش می دهد و همه چیز را خنک تر می کند.

سپس این یکی دیگر از عجیب و غریب وجود دارد. ممکن است متوجه یک وزوز کم در اطراف ترانسفورماتورهای بزرگ شوید-که فقط نویز تصادفی نیست. این هسته به معنای واقعی کلمه در یک سطح کوچک می لرزد.

در داخل فولاد، میلیاردها "دامنه" مغناطیسی میکروسکوپی وجود دارد (به آهنرباهای میله ای کوچک فکر کنید). وقتی ترانسفورماتور خاموش است، همه آنها به هر طرفی اشاره می کنند. اما برق متناوب را به برق وصل کنید، و میدان باعث می‌شود که در یک جهت بچرخند، سپس 60 بار در ثانیه (یا 50 بار، بسته به شبکه شما) آن‌ها را بچرخانند.

این ورق زدن بی زحمت نیست. کشش وجود دارد، مانند خم کردن گیره کاغذ به جلو و عقب تا زمانی که از استرس گرم شود. هر تلنگر مقداری انرژی را به عنوان گرما از دست می دهد. یعنیاز دست دادن هیسترزیس. صدای تکان دادن همه آن دامنه ها همان چیزی است که شما به عنوان زمزمه می شنوید.

مهندسان با استفاده از فولاد سیلیکونی به جای آهن ساده این را رام می‌کنند-سیلیکون باعث می‌شود دامنه‌ها راحت‌تر چرخانده شوند، کشش کمتر، گرمای کمتر و زمزمه آرام‌تر انجام شود. شما نمی توانید آن را به طور کامل پاک کنید، اما این آلیاژ به یک تن کمک می کند.

حتی یک هسته خوب نمی تواند هر ذره میدان مغناطیسی را به دام بیندازد. مقداری شار به صورت مخفیانه بیرون می‌آید و به مخزن، پیچ‌ها یا گیره‌ها برخورد می‌کند و جریان‌های گردابی بیشتری را در آنجا بالا می‌برد. یعنیاز دست دادن سرگردان-کوچک است، اما وجود دارد.

عایق نیز کامل نیست. ترانسفورماتورها از روغن و کاغذ مخصوص برای جلوگیری از کوتاه شدن وسایل استفاده می کنند. میدان الکتریکی قوی به آن مولکول‌ها فشار می‌آورد، مانند خم شدن پلاستیک بارها و بارها-کمی گرم می‌شود. یعنیاز دست دادن دی الکتریک، معمولاً کوچک است.

این موارد اضافی در مقایسه با تلفات هسته و مس، سیب‌زمینی‌های کوچکی هستند، اما مهندسان به هر وات عرق می‌کنند، زیرا میلیون‌ها ترانسفورماتور به معنای جمع شدن این قطرات است.

همه این ضررها به دو سطل خلاصه می شود:

ضررهای مداوم(عمدتاً چیزهای آهنی/هسته ای)-همیشه وجود دارد، مانند هزینه موتور در حالت آرام.

تلفات متغیر(عمدتاً مسی)-با جریان/بار بیشتر منفجر می‌شوند، مانند کف پوش کردن پدال گاز.

از آنجایی که مس با جریان (I²R) مربع از دست می دهد، به سرعت بالا می روند. بنابراین ترانسفورماتور در حالت انفجار کامل کارآمد نیست. اوج راندمان معمولاً به حدود 50 تا 75 درصد بار می رسد، جایی که تخلیه پس زمینه ثابت متغیر بالارونده را به خوبی متعادل می کند.

چگونه این ضررهای پنهان را بدون حدس زدن مشخص می کنید؟ دو تست کلاسیک:

باز-تست مدار: اولیه را روشن کنید، ثانویه را قطع کنید. تقریباً بدون جریان در سیم پیچ ها → تلفات مس نزدیک به صفر. توان ورودی اساساً برابر با تلفات هسته (قسمت زمزمه ثابت) است.

تست اتصال کوتاه-: ثانویه را کوتاه کنید، ولتاژ پایین را برای فشار دادن جریان نامی اعمال کنید. شار هسته کوچک است → تلفات هسته ناچیز است. توان ورودی ≈ تلفات مس بار{2} کامل.

با این دو عدد می توانید رفتار را در هر باری پیش بینی کنید.

احتمالاً قبلاً از کنار آن ترانسفورماتورهای قطب یا جعبه‌های پایه سبز- رد می‌شوید و به سختی متوجه می‌شوید. حالا؟ متوجه شدید-آنها به سختی کار می‌کنند، زمزمه می‌کنند و گرم می‌شوند زیرا ذره‌ای از انرژی به عنوان گرما از بین می‌رود.

مطمئناً، راندمان مدرن‌ها به 99% + رسیده است، اما 1% از دست دادن در سراسر کشور مانند نیرو دادن به نیروگاه‌های اضافی فقط برای تولید گرمای اتلاف است. هر صورتحساب بی سر و صدا بخشی از آن ناکارآمدی نامرئی را پوشش می دهد.

به همین دلیل است که ارتقاء شبکه هرگز متوقف نمی شود. دفعه بعد که از یکی رد می‌شوید، شاید به آن اشاره کنید-این بخشی از این مبارزه عظیم و بی‌صدا با زباله‌ها است، که چراغ‌های ما را کمی تمیزتر روشن می‌کند. خیلی باحاله وقتی بهش فکر میکنی

اکنون تماس بگیرید