A vasveszteséget a transzformátor vasmagja által generált örvényáram-veszteség és hiszterézisveszteség okozza, amikor a mágneses fluxus megváltozik. A rézveszteségek a transzformátor tekercsein áthaladó áram miatti ellenállásos veszteségek.
A transzformátor veszteségértékét általában műszaki előírások vagy szabványok határozzák meg, például az IEC 60076 szabvány. A gyártók ezen előírások alapján határozzák meg a transzformátor veszteségértékét a transzformátor tervezése és gyártása során.
A transzformátor veszteségei főként két kategóriába sorolhatók: vasveszteség (más néven üresjárati veszteség) és rézveszteség (terhelési veszteségnek is nevezik). Ezek a veszteségek közvetlenül befolyásolják a transzformátor hatékonyságát és teljesítményét. Az alábbiakban részletesen ismertetem e két veszteség okait és számítási módjait.
1. Vasvesztés
A vasveszteség a transzformátor vasmagjában keletkezik, és főként két részből áll: a hiszterézis veszteségből és az örvényáram-veszteségből.
Hiszterézisveszteség: Amikor a vasmag anyagát váltakozó mágneses térben mágnesezzük és lemágnesezzük, energiaveszteség lép fel. Ezt a veszteséget hiszterézisveszteségnek nevezik. A hiszterézisveszteség az anyag hiszterézishurok területéhez, a mágneses tér frekvenciájához és a mágneses fluxussűrűség maximális értékéhez kapcsolódik.
Örvényáram-veszteség: A vasmagban lévő váltakozó mágneses mező örvényáramot generál a vasmag anyagában. Ezek az örvényáramok a vasmag anyagának ellenállása alatt hőenergiát termelnek, így veszteségeket okoznak. Az örvényáram-veszteségek arányosak az anyag ellenállásával, a mag vastagságával, a mágneses tér frekvenciájával és a mágneses fluxussűrűség négyzetével.
2. Rézveszteség
A transzformátorok tekercseiben rézveszteség keletkezik, főként a tekercsek ellenállása által okozott hőveszteségek miatt.
Terhelési veszteség: Amikor áram halad át a transzformátor tekercsén, a tekercs ellenállása energiaveszteséget okoz, amely a terhelőáram négyzetével arányosan nő. Ezért a transzformátor terhelésének növekedésével a rézveszteségek is növekednek.
Veszteségcsökkentés
E veszteségek csökkentése érdekében a gyártók különféle intézkedéseket hoztak:
- A vasveszteség csökkentése érdekében használjon nagy mágneses permeabilitású és alacsony hiszterézisveszteségű szilikon acéllemezeket.
- Az örvényáram-veszteségek csökkentése érdekében alkalmazzon felosztott vasmagos szerkezetet.
- Használjon nagy vezetőképességű anyagokat és optimalizált tekercselést a rézveszteségek csökkentése érdekében
Szabványok és előírások
A transzformátor veszteségértékének általában meg kell felelnie a Nemzetközi Elektrotechnikai Bizottság (IEC) vagy más vonatkozó szabványügyi testületek előírásainak. Például az IEC 60076 szabványsorozat részletezi a transzformátorok tervezésének, tesztelésének és veszteségértékelésének módszereit.
Ezekkel az intézkedésekkel és számításokkal a transzformátorgyártók olyan nagy hatásfokú transzformátorokat tervezhetnek, amelyek mind az ipari, mind a polgári alkalmazások igényeit kielégítik.
