Các tổn thất của máy biến áp là gì?

Tổn thất của máy biến áp chủ yếu bao gồm tổn thất đồng và tổn thất sắt. Điều này là do bất kỳ thiết bị điện nào cũng sẽ phát sinh tổn thất trong quá trình vận hành lâu dài, và máy biến áp cũng không ngoại lệ.

Sắt gây ra hư hại là gì?

Khác với tổn hao đồng, tổn hao sắt của máy biến áp không phụ thuộc vào các yếu tố như cuộn dây và cường độ dòng điện. Về mặt tên gọi, tổn hao sắt có liên quan mật thiết đến sắt, nó được tạo ra bởi lõi sắt. Tổn hao sắt của máy biến áp còn được gọi là "tổn hao không tải", bởi vì tổn hao sắt luôn tồn tại trong máy biến áp, dù là tải đầy đủ hay không tải, và thuộc loại tổn hao cố định của máy biến áp. Tuy nhiên, trong quá trình hoạt động có tải, tổn hao điện năng sẽ giảm khi cường độ điện trường giảm.

Phân loại tổn hao sắt của máy biến áp

Tổn thất sắt của máy biến áp được chia thành tổn thất từ ​​trễ và tổn thất dòng điện xoáy.

Tổn thất trễ

Nguyên lý hoạt động của máy biến áp dựa trên nguyên lý cảm ứng điện từ để tạo ra sự tăng giảm điện áp và thay đổi dòng điện. Từ thông trong máy biến áp chạy trên lõi sắt. Lõi sắt có điện trở từ đối với từ thông, giống như dây dẫn có điện trở đối với dòng điện. Tương tự, nhiệt cũng sẽ được sinh ra, và tổn thất này được gọi là "tổn thất từ ​​trễ".

Tổn thất dòng điện xoáy

Khi dòng điện được cấp vào cuộn dây sơ cấp của máy biến áp, từ thông do cuộn dây tạo ra sẽ chảy trong lõi sắt. Vì bản thân lõi là một chất dẫn điện, nên một điện thế được cảm ứng trong mặt phẳng vuông góc với đường sức từ. Điện thế này tạo ra một vòng kín trong tiết diện ngang của lõi, từ đó tạo ra dòng điện. Dòng điện này hoạt động như một dòng xoáy, do đó có tên gọi là "vortex" (dòng xoáy). Tổn thất do dòng điện xoáy gây ra được gọi là "tổn thất dòng điện xoáy". Chính vì lõi tạo ra dòng điện xoáy nên nó được làm thành một tấm mỏng. Bởi vì lõi càng mỏng thì điện trở càng cao, dòng điện càng thấp.

Các yếu tố ảnh hưởng đến tổn thất sắt của máy biến áp

• Điện áp và tần số hoạt động: Tổn thất sắt từ liên quan đến điện áp và tần số hoạt động của máy biến áp vì các yếu tố này ảnh hưởng đến cường độ từ trường và hiện tượng trễ từ trong lõi.
• Vật liệu lõi: Tính chất trễ từ của vật liệu lõi sẽ ảnh hưởng đến mức độ tổn hao sắt. Nếu vật liệu lõi không được lựa chọn tốt, tổn hao do trễ từ sẽ tăng lên.
• Quy trình sản xuất: Quy trình sản xuất máy biến áp cũng có tác động nhất định đến tổn hao sắt. Ví dụ, phương pháp ghép lá lõi, xử lý cách điện, v.v. sẽ ảnh hưởng đến giá trị tổn hao sắt.

Làm thế nào để giảm tổn hao sắt trong máy biến áp?

• Chọn vật liệu lõi sắt chất lượng cao: Việc lựa chọn vật liệu lõi sắt có tổn hao trễ từ nhỏ có thể giảm tổn hao sắt của máy biến áp.
• Tối ưu hóa quy trình sản xuất: Giảm tổn thất sắt bằng cách cải tiến phương pháp cán mỏng lõi, xử lý cách điện và các quy trình sản xuất khác.
• Thiết kế hợp lý: Trong giai đoạn thiết kế máy biến áp, tổn thất sắt được giảm thiểu bằng cách tối ưu hóa thiết kế cấu trúc và lựa chọn thông số.

Mất đồng

Đồng đóng vai trò quan trọng trong máy biến áp. Dây đồng thường được sử dụng trong cuộn dây của máy biến áp. "Tổn thất đồng" trong máy biến áp là tổn thất do dây đồng gây ra. "Tổn thất đồng" của máy biến áp còn được gọi là tổn thất tải. Cái gọi là tổn thất tải là tổn thất thay đổi và biến thiên.

Nó thay đổi theo sự thay đổi của dòng điện, tổn hao đồng (tổn hao tải) là một loại tổn hao thay đổi và cũng là tổn hao chính trong hoạt động của máy biến áp.

Các yếu tố ảnh hưởng đến tổn thất đồng trong máy biến áp

• Cường độ dòng điện: Như đã đề cập ở trên, tổn hao đồng tỷ lệ thuận với bình phương cường độ dòng điện, do đó cường độ dòng điện là yếu tố chính ảnh hưởng đến tổn hao đồng.
• Điện trở cuộn dây: Điện trở của cuộn dây ảnh hưởng trực tiếp đến tổn hao đồng. Điện trở càng lớn, tổn hao đồng càng cao.
• Số lớp cuộn dây: Càng nhiều lớp cuộn dây, đường dẫn dòng điện trong cuộn dây càng dài, và điện trở sẽ tăng lên tương ứng, dẫn đến tổn thất đồng tăng lên.
• Tần số chuyển mạch: Ảnh hưởng của tần số chuyển mạch đến tổn hao đồng của máy biến áp liên quan trực tiếp đến các thông số phân bố và đặc tính tải của máy biến áp. Khi đặc tính tải và các thông số phân bố là cảm kháng, tổn hao đồng giảm khi tần số chuyển mạch tăng; khi chúng là dung kháng, tổn hao đồng tăng khi tần số chuyển mạch tăng.
• Ảnh hưởng của nhiệt độ: Tổn thất tải cũng bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ của máy biến áp. Đồng thời, từ thông rò rỉ do dòng điện tải gây ra sẽ tạo ra tổn thất dòng điện xoáy trong cuộn dây và tổn thất lạc trong các bộ phận kim loại bên ngoài cuộn dây.

Làm thế nào để giảm tổn hao đồng trong máy biến áp?

• Tăng diện tích tiết diện cuộn dây của máy biến áp: giảm điện trở dây dẫn, từ đó giảm thiểu hiệu quả tổn hao đồng của máy biến áp.
• Sử dụng vật liệu dẫn điện chất lượng cao: chẳng hạn như lá đồng hoặc lá nhôm để giảm điện trở cuộn dây.
• Giảm thời gian vận hành tải nhẹ của máy biến áp: Hạn chế tỷ lệ thời gian vận hành tải nhẹ của máy biến áp sẽ giúp giảm tổn hao đồng của máy biến áp.