Tổn thất điện năng trong máy biến áp
Các đặc điểm chính của máy biến áp chủ yếu là điện áp cuộn dây và công suất được truyền bởi máy biến áp. Việc truyền năng lượng từ cuộn dây này sang cuộn dây khác được thực hiện bằng điện từ, trong khi một phần năng lượng cung cấp cho máy biến áp từ nguồn điện lưới bị mất trong máy biến áp. Phần năng lượng bị mất được gọi là tổn thất.
Khi nguồn điện được truyền qua máy biến áp, điện áp trên các cuộn dây thứ cấp thay đổi theo sự thay đổi của tải do điện áp rơi trên máy biến áp, được xác định bởi điện trở ngắn mạch. Tổn thất điện năng trong máy biến áp và điện áp ngắn mạch cũng là những đặc điểm quan trọng. Chúng quyết định hiệu suất của máy biến áp và chế độ vận hành của mạng điện.
Tổn thất điện năng trong máy biến áp là một trong những đặc điểm chính của tính kinh tế của thiết kế máy biến áp. Tổng tổn thất chuẩn hóa bao gồm tổn thất không tải (XX) và tổn thất ngắn mạch (SC).Ở chế độ không tải (không kết nối tải), khi dòng điện chỉ chạy qua cuộn dây được kết nối với nguồn điện và không có dòng điện trong các cuộn dây khác, điện năng tiêu thụ của mạng được sử dụng để tạo ra từ thông không tải. tải, tức là để từ hóa một mạch từ bao gồm các tấm thép biến áp. Đến mức mà dòng điện xoay chiều đổi chiều, thì hướng của từ thông cũng thay đổi. Điều này có nghĩa là thép được từ hóa và khử từ luân phiên. Khi dòng điện thay đổi từ cực đại sang 0, thép bị khử từ, cảm ứng từ giảm, nhưng có độ trễ nhất định, tức là quá trình khử từ chậm lại (khi dòng điện về 0 thì điện cảm không bằng 0 điểm n). Sự chậm lại của sự đảo ngược từ hóa là hệ quả của việc thép chống lại sự định hướng lại của các nam châm cơ bản.
Đường cong từ hóa khi đổi chiều dòng điện tạo thành cái gọi là trễ mạch, khác nhau đối với từng mác thép và phụ thuộc vào cảm ứng từ cực đại Wmax. Khu vực được bao phủ bởi vòng lặp tương ứng với công suất tiêu hao cho quá trình từ hóa. Khi thép nóng lên trong quá trình đảo ngược từ hóa, năng lượng điện cung cấp cho máy biến áp được chuyển thành nhiệt và tiêu tán vào không gian xung quanh, tức là bị mất không thể cứu vãn được. Đây là sự mất mát về mặt vật lý để đảo ngược quá trình từ hóa.
Ngoài tổn thất từ trễ khi từ thông chạy qua mạch từ, tổn thất dòng điện xoáy… Như bạn đã biết, từ thông tạo ra một suất điện động (EMF), lực này tạo ra dòng điện không chỉ trong cuộn dây nằm trên lõi của mạch từ mà còn trong chính kim loại. Dòng điện xoáy chạy trong một vòng kín (chuyển động xoáy) tại vị trí của thép theo hướng vuông góc với hướng của từ thông. Để giảm dòng điện xoáy, mạch từ được ghép từ các lá thép cách điện riêng biệt. Trong trường hợp này, tấm càng mỏng, EMF cơ bản càng nhỏ, dòng điện xoáy do nó tạo ra càng nhỏ, tức là tổn thất điện năng ít hơn từ dòng điện xoáy. Những tổn thất này cũng làm nóng mạch từ. Để giảm dòng điện xoáy, tổn thất và sưởi ấm, tăng điện trở thép bằng cách đưa các chất phụ gia vào kim loại.
Đối với mỗi máy biến áp, mức tiêu thụ vật liệu phải tối ưu, đối với một cảm ứng nhất định trong mạch từ, kích thước của nó quyết định công suất của máy biến áp. Vì vậy, họ cố gắng có càng nhiều thép càng tốt trong phần lõi của mạch từ, tức là. với hệ số lấp đầy kích thước ngoài đã chọn kz phải lớn nhất. Điều này đạt được bằng cách áp dụng lớp cách nhiệt mỏng nhất giữa các tấm thép. Hiện nay thép được sử dụng một lớp sơn mỏng chịu nhiệt ứng dụng trong quá trình sản xuất thép và làm cho nó có được kz = 0,950,96.
Trong quá trình sản xuất máy biến áp, do các hoạt động công nghệ khác nhau với thép, chất lượng của nó trong cấu trúc hoàn thiện bị suy giảm ở một mức độ nhất định và tổn thất trong cấu trúc thu được nhiều hơn khoảng 2550% so với thép ban đầu trước khi gia công (khi sử dụng thép cuộn và ép chuỗi từ không có đinh tán).