Một ý tưởng máy biến áp rất hiệu quả, do đó chúng không bị tổn thất năng lượng, có nghĩa là công suất cung cấp cho đầu vào của máy biến áp phải tương đương với công suất được cung cấp cho đầu ra của máy biến áp. Vì vậy, công suất đầu vào và đầu ra quyền lực trong một máy biến áp lý tưởng là bằng nhau kể cả tổn thất năng lượng bằng không. Nhưng trong thực tế, cả công suất đầu vào và đầu ra của máy biến áp sẽ không bằng nhau do tổn thất điện trong máy biến áp. Đây là một thiết bị tĩnh vì nó không có bất kỳ bộ phận chuyển động nào, vì vậy chúng ta không thể quan sát được tổn thất cơ học nhưng tổn thất điện sẽ xảy ra như đồng và sắt. Bài viết này thảo luận tổng quan về các dạng tổn thất khác nhau trong máy biến áp.
Các loại tổn thất trong máy biến áp
Có các loại tổn thất khác nhau sẽ xảy ra trong máy biến áp như sắt, đồng, từ trễ, xoáy, lạc & điện môi. Sự mất mát đồng chủ yếu xảy ra do sự ngăn trở trong cuộn dây máy biến áp trong khi tổn hao do trễ sẽ xảy ra do sự thay đổi từ hóa trong lõi.
Các loại tổn thất trong máy biến áp
Tổn thất sắt trong máy biến áp
Tổn thất sắt chủ yếu xảy ra thông qua từ thông xoay chiều trong lõi của máy biến áp. Một khi sự mất mát này xảy ra trong lõi thì nó được gọi là tổn thất lõi. Loại mất mát này chủ yếu phụ thuộc vào vật liệu từ tính đặc tính bên trong lõi của máy biến áp. Lõi trong máy biến áp có thể được làm bằng sắt, vì vậy chúng được gọi là tổn hao sắt. Loại tổn thất này có thể được phân loại thành hai loại như từ trễ và dòng xoáy.
Mất trễ
Loại mất mát này chủ yếu xảy ra khi Dòng điện xoay chiều được đặt vào lõi của máy biến áp sau đó từ trường sẽ được đảo ngược. Tổn thất này chủ yếu phụ thuộc vào vật liệu lõi được sử dụng trong máy biến áp. Để giảm tổn thất này, vật liệu lõi cao cấp có thể được sử dụng. CRGO- Thép Si định hướng thớ cán nguội có thể được sử dụng phổ biến như lõi của máy biến áp để giảm tổn thất trễ. Sự mất mát này có thể được biểu diễn bằng cách sử dụng phương trình sau.
Ph = Khf Bx m
Ở đâu
‘Kh’ là hằng số phụ thuộc vào chất lượng và khối lượng của vật liệu lõi trong máy biến áp
‘Bm’ là mật độ thông lượng cao nhất trong lõi
‘F’ là tần số thông lượng xoay chiều nếu không cung cấp
‘X’ là hằng số Steinmetz và giá trị của hằng số này chủ yếu thay đổi từ 1,5 đến 2,5.
Mất mát dòng điện xoáy
Khi từ thông được nối với một mạch kín, thì một e.m.f có thể được cảm ứng trong mạch và có cung cấp trong mạch. Giá trị dòng điện chủ yếu phụ thuộc vào tổng e.m.f và điện trở trong vùng của mạch.
Lõi của máy biến áp có thể được thiết kế bằng vật liệu dẫn điện. Dòng điện trong emf có thể được cung cấp trong phần thân của vật liệu. Dòng điện này được gọi là dòng điện xoáy. Dòng điện này sẽ xuất hiện khi vật dẫn trải qua một từ trường thay đổi.
Khi các dòng điện này không chịu trách nhiệm thực hiện bất kỳ nhiệm vụ chức năng nào, thì nó sẽ tạo ra tổn thất trong vật liệu từ tính. Vì vậy nó được gọi là Tổn thất dòng điện xoáy. Sự mất mát này có thể được giảm bớt bằng cách thiết kế lõi bằng cách sử dụng các lớp mỏng nhẹ. Phương trình dòng điện xoáy có thể được suy ra bằng cách sử dụng phương trình sau.
Pe = KeBm2t2f2V watt
Ở đâu,
‘Ke’ là đồng hiệu quả của dòng điện xoáy. Giá trị này chủ yếu phụ thuộc vào bản chất của vật liệu từ tính như điện trở suất và thể tích của vật liệu lõi và chiều rộng của lớp phủ
‘Bm’ là tỷ lệ mật độ thông lượng cao nhất tính bằng wb / m2
‘T’ là chiều rộng của cán trong vòng mét
‘F’ là tần số đảo ngược của từ trường đo bằng Hz
‘V‘ là lượng vật liệu từ tính bằng m3
Mất đồng
Tổn thất đồng xảy ra do điện trở Ohmic trong các cuộn dây của máy biến áp. Nếu cuộn sơ cấp và cuộn thứ cấp của máy biến áp là I1 và I2 thì điện trở của hai cuộn dây này là R1 & R2. Vì vậy tổn thất đồng xảy ra trong cuộn dây lần lượt là I12R1 & I22R2. Vì vậy, toàn bộ tổn thất đồng sẽ là
Pc = I12R1 + I22R2
Những tổn thất này còn được gọi là tổn thất biến đổi hoặc tổn thất ohmic vì những tổn thất này sẽ thay đổi dựa trên tải.
Mất mát
Các loại tổn thất này trong máy biến áp có thể xảy ra do sự xuất hiện của trường rò rỉ. So với tổn thất đồng và sắt, tỷ lệ thất thoát do lạc ít hơn, vì vậy những tổn thất này có thể được bỏ qua.
Mất điện môi
Tổn thất này chủ yếu xảy ra trong dầu của máy biến áp. Ở đây dầu là vật liệu cách điện. Một khi dầu trong máy biến áp bị giảm chất lượng, nếu không khi chất lượng dầu giảm thì hiệu suất của máy biến áp sẽ bị ảnh hưởng.
Hiệu quả của máy biến áp
Định nghĩa về hiệu suất tương tự như máy điện. Nó là tỷ số giữa công suất đầu ra và công suất đầu vào. Hiệu suất có thể được tính theo công thức sau.
Hiệu quả = Công suất đầu ra / Công suất đầu vào.
Máy biến áp là một thiết bị có hiệu suất cao và hiệu suất tải của các thiết bị này chủ yếu dao động trong khoảng 95% - 98,5%. Khi một máy biến áp có hiệu suất cao, thì đầu vào và đầu ra của nó có giá trị gần như bằng nhau, và do đó không thực tế khi tính hiệu suất của máy biến áp bằng công thức trên. Nhưng để tìm thấy hiệu quả của nó, công thức sau đây tốt hơn nên sử dụng
Hiệu quả = (Đầu vào - Mất mát) / Đầu vào => 1 - (Lỗ / Đầu vào).
Suy ra đồng là I2R1 trong khi suy hao sắt là Wi
Hiệu quả = 1-Mất mát / Đầu vào
= 1-I12R1 + Wi / V1I1CosΦ1
Ƞ = 1- (I1R1 / V1CosΦ1) Wi / V1I1CosΦ1
Phân biệt phương trình trên với ‘I1’
d Ƞ / dI1 = 0- (R1 / V1CosΦ1) + Wi / V1I12 CosΦ1
‘Ƞ’ đạt cực đại tại d Ƞ / dI1 = 0
Do đó, hiệu suất ‘Ƞ’ sẽ đạt tối đa ở
R1 / V1CosΦ1 = Wi / V1I12 CosΦ1
I12R1 / V1I12 CosΦ1 = Wi / V1I12 CosΦ1
I12R1 = Wi
Do đó, hiệu suất của máy biến áp có thể cao nhất khi tổn hao sắt và đồng bằng nhau.
Vì vậy, Mất đồng = Mất sắt.
Vì vậy, đây là tất cả về một tổng quan về các dạng tổn thất trong máy biến áp . Trong máy biến áp, tổn thất năng lượng có thể xảy ra do một số nguyên nhân. Vì vậy hiệu suất của máy biến áp sẽ bị giảm. Nguyên nhân chính dẫn đến các dạng tổn hao khác nhau trong máy biến áp là do tác dụng của nhiệt trong cuộn dây, rò rỉ từ thông, từ hóa & khử từ của lõi. Đây là một câu hỏi dành cho bạn, đó là các loại máy biến áp hiện có trên thị trường là gì?
