Wat zijn de verliezen van de transformator?

Het verlies in een transformator bestaat voornamelijk uit koperverlies en ijzerverlies. Dit komt doordat alle elektrische apparatuur tijdens langdurig gebruik verliezen vertoont, en transformatoren vormen daarop geen uitzondering.

Wat is ijzerschade?

In tegenstelling tot koperverlies is ijzerverlies in een transformator onafhankelijk van factoren zoals wikkelingsdikte en stroomsterkte. Zoals de naam al doet vermoeden, wordt ijzerverlies veroorzaakt door de ijzerkern. Het ijzerverlies van een transformator wordt ook wel "nullastverlies" genoemd, omdat het altijd aanwezig is in de transformator, ongeacht of deze volbelast of onbelast is. Het is een vast verlies van de transformator. Tijdens het belasten neemt het vermogensverlies echter af naarmate de elektrische veldsterkte afneemt.

Classificatie van transformatorijzerverlies

Het ijzerverlies van de transformator is onderverdeeld in hysteresisverlies en wervelstroomverlies.

Hystereseverlies

Het werkingsprincipe van een transformator is gebaseerd op elektromagnetische inductie, waardoor spanningsstijgingen en -dalingen en stroomveranderingen optreden. De magnetische flux in de transformator stroomt door de ijzeren kern. De ijzeren kern biedt magnetische weerstand aan de magnetische flux, net zoals een geleider weerstand biedt aan stroom. Hierdoor ontstaat warmte, en dit verlies wordt "hysteresisverlies" genoemd.

wervelstroomverlies

Wanneer er stroom wordt aangelegd op de primaire wikkeling van de transformator, stroomt de magnetische flux die door de spoel wordt opgewekt door de ijzeren kern. Omdat de kern zelf een geleider is, wordt er een elektrisch potentiaalverschil geïnduceerd in een vlak loodrecht op de magnetische veldlijnen. Dit potentiaalverschil creëert een gesloten lus in de dwarsdoorsnede van de kern, wat op zijn beurt een elektrische stroom opwekt. Deze stroom werkt als een roterende wervelstroom, vandaar de naam "wervelstroom". Het verlies dat wordt veroorzaakt door wervelstromen wordt "wervelstroomverlies" genoemd. Omdat de kern wervelstromen genereert, is deze gemaakt van een dunne plaat. Hoe dunner de kern, hoe hoger de weerstand en hoe lager de stroomsterkte.

Factoren die van invloed zijn op het ijzerverlies in transformatoren

• Bedrijfsspanning en -frequentie: IJzerverliezen zijn gerelateerd aan de bedrijfsspanning en -frequentie van de transformator, omdat deze factoren de magnetische veldsterkte en hysteresis in de kern beïnvloeden.
• Kernmateriaal: De hysterese-eigenschappen van het kernmateriaal beïnvloeden de omvang van het ijzerverlies. Als het kernmateriaal niet goed gekozen is, zal het hysterese-verlies toenemen.
• Productieproces: Het productieproces van de transformator heeft ook een zekere invloed op het ijzerverlies. Zo beïnvloeden bijvoorbeeld de methode voor het lamineren van de kern en de isolatiebehandeling de omvang van het ijzerverlies.

Hoe kan ik het ijzerverlies in een transformator verminderen?

• Kies voor hoogwaardig ijzerkernmateriaal: Door ijzerkernmateriaal met een lage hysteresis te selecteren, kan het ijzerverlies van de transformator worden verminderd.
• Optimaliseer het productieproces: verminder ijzerverlies door de kernlamineringsmethode, de isolatiebehandeling en andere productieprocessen te verbeteren.
• Verstandig ontwerp: In de ontwerpfase van de transformator worden ijzerverliezen verminderd door optimalisatie van het structurele ontwerp en de parameterselectie.

Koperverlies

Koper speelt een belangrijke rol in transformatoren. Koperdraden worden doorgaans gebruikt in de wikkelingen van transformatoren. Het "koperverlies" in de transformator is het verlies dat wordt veroorzaakt door de koperdraden. Dit "koperverlies" wordt ook wel belastingsverlies genoemd. Het zogenaamde belastingsverlies is een variabel verlies en verandert.

Het koperverlies (belastingsverlies) verandert met de stroomsterkte, het is een variabel verlies en tevens het belangrijkste verlies bij de werking van een transformator.

Factoren die van invloed zijn op het koperverlies in transformatoren

• Stroomsterkte: Zoals hierboven vermeld, is het koperverlies evenredig met het kwadraat van de stroomsterkte. De stroomsterkte is daarom de belangrijkste factor die het koperverlies beïnvloedt.
• Wikkelweerstand: De weerstand van de wikkeling heeft direct invloed op het koperverlies. Hoe hoger de weerstand, hoe hoger het koperverlies.
• Aantal spoellagen: Hoe meer spoellagen er zijn, hoe langer het pad dat de stroom in de wikkeling moet afleggen, en hoe hoger de weerstand, wat resulteert in een groter koperverlies.
• Schakelfrequentie: Het effect van de schakelfrequentie op het koperverlies in een transformator is rechtstreeks gerelateerd aan de distributieparameters en de belastingseigenschappen van de transformator. Wanneer de belastingseigenschappen en distributieparameters inductief zijn, neemt het koperverlies af naarmate de schakelfrequentie toeneemt; wanneer ze capacitief zijn, neemt het koperverlies toe naarmate de schakelfrequentie toeneemt.
• Temperatuurinvloed: Het belastingsverlies wordt ook beïnvloed door de temperatuur van de transformator. Tegelijkertijd veroorzaakt de lekstroom die door de belastingsstroom wordt veroorzaakt wervelstroomverliezen in de wikkeling en strooiverliezen in de metalen onderdelen buiten de wikkeling.

Hoe kan ik het koperverlies in een transformator verminderen?

• Vergroot de dwarsdoorsnede van de wikkelingen van de transformator: verlaag de weerstand van de geleiders, waardoor het koperverlies van de transformator effectief wordt verminderd.
• Gebruik hoogwaardige geleidermaterialen, zoals koperfolie of aluminiumfolie, om de wikkelweerstand te verlagen.
• Verminder de bedrijfsduur van de transformator bij lage belasting: Door het aandeel van de bedrijfsduur van de transformator bij lage belasting te beperken, wordt het koperverlies van de transformator verminderd.