Leistungsverluste im Transformator
Die Hauptmerkmale eines Transformators sind in erster Linie die Wicklungsspannung und die vom Transformator übertragene Leistung. Die Energieübertragung von einer Wicklung zur anderen erfolgt elektromagnetisch, während ein Teil der vom Netz an den Transformator gelieferten Energie im Transformator verloren geht. Der verlorene Teil der Leistung wird Verluste genannt.
Bei der Stromübertragung über einen Transformator ändert sich die Spannung an den Sekundärwicklungen bei einer Laständerung aufgrund des Spannungsabfalls am Transformator, der durch den Kurzschlusswiderstand bestimmt wird. Auch Verlustleistung im Transformator und Kurzschlussspannung sind wichtige Kenngrößen. Sie bestimmen den Wirkungsgrad des Transformators und die Funktionsweise des Stromnetzes.
Die Verlustleistung im Transformator ist eines der Hauptmerkmale der Wirtschaftlichkeit der Transformatorkonstruktion. Die gesamten normalisierten Verluste bestehen aus Leerlaufverlusten (XX) und Kurzschlussverlusten (SC).Im Leerlauf (keine Last angeschlossen), wenn der Strom nur durch die an die Stromquelle angeschlossene Spule fließt und in den anderen Spulen kein Strom vorhanden ist, wird die vom Netzwerk verbrauchte Energie zur Erzeugung eines magnetischen Flusses im Leerlauf verwendet. laden, d.h. zum Magnetisieren eines Magnetkreises bestehend aus Transformatorstahlblechen. In dem Maße, dass Wechselstrom ändert seine Richtung, dann ändert sich auch die Richtung des magnetischen Flusses. Das bedeutet, dass der Stahl abwechselnd magnetisiert und entmagnetisiert wird. Wenn der Strom von einem Maximum auf Null wechselt, wird der Stahl entmagnetisiert, die magnetische Induktion nimmt ab, jedoch mit einer gewissen Verzögerung, d. h. Die Entmagnetisierung verlangsamt sich (wenn der Strom Null erreicht, ist die Induktivität nicht Nullpunkt n). Die Verzögerung der Magnetisierungsumkehr ist eine Folge des Widerstands von Stahl gegenüber der Neuausrichtung von Elementarmagneten.
Die Magnetisierungskurve bildet bei Umkehr der Stromrichtung die sogenannte Hystereseschaltung, die für jede Stahlsorte unterschiedlich ist und von der maximalen magnetischen Induktion Wmax abhängt. Die von der Schleife abgedeckte Fläche entspricht der für die Magnetisierung aufgewendeten Leistung. Durch die Erwärmung des Stahls bei der Ummagnetisierung wird die dem Transformator zugeführte elektrische Energie in Wärme umgewandelt und an den umgebenden Raum, d. h. ist unwiederbringlich verloren. Dies ist physikalisch der Verlust der Kraft, die Magnetisierung umzukehren.
Zusätzlich zu den Hystereseverlusten, wenn der Magnetfluss durch den Magnetkreis fließt, Wirbelstromverluste… Wie Sie wissen, induziert der magnetische Fluss eine elektromotorische Kraft (EMF), die nicht nur in der Spule im Kern des Magnetkreises, sondern auch im Metall selbst einen Strom erzeugt. Wirbelströme fließen in einer geschlossenen Schleife (Wirbelbewegung) an der Stelle des Stahls in einer Richtung senkrecht zur Richtung des magnetischen Flusses. Um Wirbelströme zu reduzieren, ist der Magnetkreis aus separaten isolierten Stahlblechen aufgebaut. In diesem Fall gilt: Je dünner das Blech, desto kleiner die Elementar-EMK, desto kleiner ist der von ihm erzeugte Wirbelstrom, d.h. weniger Leistungsverlust durch Wirbelströme. Diese Verluste erwärmen auch den Magnetkreis. Um Wirbelströme, Verluste und Erwärmung zu reduzieren, erhöhen elektrischer Wiederstand Stahl durch Einbringen von Zusatzstoffen in das Metall.
Für jeden Transformator muss der Materialverbrauch optimal sein. Bei einer gegebenen Induktion im Magnetkreis bestimmt deren Größe die Leistung des Transformators. Deshalb versuchen sie, so viel Stahl wie möglich im Kernbereich des Magnetkreises zu haben, d. h. Bei der gewählten Außenabmessung muss der Füllfaktor kz am größten sein. Dies wird dadurch erreicht, dass zwischen den Stahlblechen eine möglichst dünne Dämmschicht angebracht wird. Derzeit wird Stahl mit einer dünnen hitzebeständigen Beschichtung verwendet, die im Stahlproduktionsprozess aufgetragen wird und es ermöglicht, kz = 0,950,96 zu erreichen.
Bei der Herstellung eines Transformators verschlechtert sich aufgrund verschiedener technologischer Vorgänge mit Stahl seine Qualität in der fertigen Struktur bis zu einem gewissen Grad, und die Verluste in der Struktur sind um etwa 2550 % höher als im ursprünglichen Stahl vor seiner Verarbeitung (wenn). Verwendung von gewickeltem Stahl und Anpressen der Magnetkette ohne Bolzen).