Un ideal transformador es muy eficiente para que no tengan pérdidas de energía, lo que significa que la potencia suministrada al terminal de entrada del transformador debe ser equivalente a la potencia suministrada al terminal de salida del transformador. Entonces la potencia de entrada y la salida poder en un transformador ideal son iguales incluyendo cero pérdidas de energía. Pero en la práctica, las potencias de entrada y salida del transformador no serán iguales debido a las pérdidas eléctricas dentro del transformador. Es un dispositivo estático porque no tiene partes móviles, por lo que no podemos observar pérdidas mecánicas, pero se producirán pérdidas eléctricas como el cobre y el hierro. Este artículo analiza una descripción general de los diferentes tipos de pérdidas en un transformador.
Tipos de pérdidas en un transformador
Hay diferentes tipos de pérdidas que se producirán en el transformador, como hierro, cobre, histéresis, remolinos, parásitos y dieléctricos. La pérdida de cobre se produce principalmente debido a la resistencia en el devanado del transformador, mientras que las pérdidas por histéresis se producirán debido al cambio de magnetización dentro del núcleo.
Tipos de pérdidas en un transformador
Pérdidas de hierro en un transformador
Las pérdidas de hierro ocurren principalmente a través del flujo alterno dentro del núcleo del transformador. Una vez que esta pérdida ocurre dentro del núcleo, se denomina pérdida del núcleo. Este tipo de pérdida depende principalmente del material magnético propiedades dentro del núcleo del transformador. El núcleo del transformador se puede fabricar con hierro, por lo que se denominan pérdidas de hierro. Este tipo de pérdida se puede clasificar en dos tipos, como histéresis y corrientes parásitas.
Pérdida de histéresis
Este tipo de pérdida ocurre principalmente cuando el corriente alterna se aplica al núcleo del transformador, entonces el campo magnético se invertirá. Esta pérdida depende principalmente del material del núcleo utilizado en el transformador. Para reducir esta pérdida, se puede utilizar el material de núcleo de alta calidad. CRGO- El acero Si orientado grano laminado en frío se puede utilizar comúnmente como el núcleo del transformador para que se pueda reducir la pérdida de histéresis. Esta pérdida se puede representar mediante la siguiente ecuación.
Ph = Khf Bx m
Dónde
'Kh' es la constante que depende de la calidad y el volumen del material del núcleo en el transformador
'Bm' es la densidad de flujo más alta dentro del núcleo
'F' es la frecuencia de flujo alterno; de lo contrario, suministre
'X' es la constante de Steinmetz y el valor de esta constante cambia principalmente de 1,5 a 2,5.
Pérdida por corrientes de Foucault
Una vez que el flujo está conectado a un circuito cerrado, entonces se puede inducir una fem dentro del circuito y hay un suministro en el circuito. El flujo del valor actual depende principalmente de la suma de una fem y la resistencia en la región del circuito.
El núcleo del transformador se puede diseñar con un material conductor. El flujo de corriente en la fem se puede suministrar dentro del cuerpo del material. Este flujo de corriente se conoce como corriente parásita. Esta corriente ocurrirá una vez que el conductor experimente un campo magnético alterado.
Cuando estas corrientes no son responsables de realizar ninguna tarea funcional, se genera una pérdida dentro del material magnético. Por eso se llama pérdida por corrientes de Foucault. Esta pérdida se puede reducir diseñando el núcleo con ligeras laminaciones. La ecuación de las corrientes parásitas se puede derivar utilizando la siguiente ecuación.
Pe = KeBm2t2f2V vatios
Dónde,
'Ke' es el coeficiente de las corrientes parásitas. Este valor depende principalmente de la naturaleza del material magnético, como la resistividad y el volumen del material del núcleo y el ancho de las laminaciones.
'Bm' es la tasa más alta de densidad de flujo en wb / m2
'T' es el ancho de laminación en metros
'F' es la frecuencia inversa del campo magnético medida en Hz
'V' es la cantidad de material magnético en m3
Pérdida de cobre
Las pérdidas de cobre ocurren debido a la resistencia óhmica en los devanados del transformador. Si los devanados primario y secundario del transformador son I1 e I2, entonces la resistencia de estos devanados es R1 y R2. Entonces, las pérdidas de cobre que ocurrieron en los devanados son I12R1 e I22R2 respectivamente. Entonces, toda la pérdida de cobre será
PC = I12R1 + I22R2
Estas pérdidas también se denominan pérdidas variables u óhmicas porque estas pérdidas cambiarán según la carga.
Pérdida perdida
Estos tipos de pérdidas en un transformador pueden ocurrir debido a la aparición del campo de fuga. En comparación con las pérdidas de cobre y hierro, el porcentaje de pérdidas perdidas es menor, por lo que estas pérdidas pueden despreciarse.
Pérdida dieléctrica
Esta pérdida ocurre principalmente dentro del aceite del transformador. Aquí el aceite es un material aislante. Una vez que el aceite en el transformador se deteriora, de lo contrario, cuando la calidad del aceite disminuye, la eficiencia del transformador se verá afectada.
Eficiencia del transformador
La definición de eficiencia es similar a una máquina eléctrica. Es la relación entre la potencia de salida y la potencia de entrada. La eficiencia se puede calcular mediante la siguiente fórmula.
Eficiencia = potencia de salida / potencia de entrada.
El transformador es un dispositivo altamente eficiente y la eficiencia de carga de estos dispositivos varía principalmente entre el 95% y el 98,5%. Cuando un transformador es altamente eficiente, entonces su entrada y salida tienen casi el mismo valor y, por lo tanto, no es práctico calcular la eficiencia del transformador usando la fórmula anterior. Pero para encontrar su eficiencia, es mejor usar la siguiente fórmula
Eficiencia = (Entrada - Pérdidas) / Entrada => 1 - (Pérdidas / I entrada).
Deje que la pérdida de cobre es I2R1 mientras que la pérdida de hierro es Wi
Eficiencia = 1-Pérdidas / Entrada
= 1-I12R1 + Wi / V1I1CosΦ1
Ƞ = 1- (I1R1 / V1CosΦ1) Wi / V1I1CosΦ1
Diferenciar la ecuación anterior con respecto a 'I1'
d Ƞ / dI1 = 0- (R1 / V1CosΦ1) + Wi / V1I12 CosΦ1
'Ƞ' es máximo en d Ƞ / dI1 = 0
Por lo tanto, la eficiencia 'Ƞ' será máxima en
R1 / V1CosΦ1 = Wi / V1I12 CosΦ1
I12R1 / V1I12 CosΦ1 = Wi / V1I12 CosΦ1
I12R1 = Wi
Por lo tanto, la eficiencia del transformador puede ser más alta cuando las pérdidas de hierro y cobre son iguales.
Entonces, pérdida de cobre = pérdida de hierro.
Por lo tanto, se trata de una descripción general de los tipos de pérdidas en un transformador . En un transformador, la pérdida de energía puede ocurrir debido a varias razones. Entonces se reducirá la eficiencia del transformador. Las principales razones de los diferentes tipos de pérdidas en un transformador se deben al efecto del calor en la bobina, la fuga de flujo magnético, la magnetización y desmagnetización del núcleo. Aquí hay una pregunta para usted, ¿cuáles son los diferentes tipos de transformadores disponibles en el mercado?
