Quina és l'eficiència del transformador i la seva derivació

De manera similar a una màquina elèctrica, l’eficiència del transformador també es defineix com la proporció de potència de sortida i potència d’entrada (eficiència = sortida / entrada). Els dispositius elèctrics com els transformadors són dispositius d’alta eficiència. Sabem que n’hi ha diferents tipus de transformadors disponible al mercat segons l’aplicació on l’eficiència de càrrega completa d’aquests transformadors oscil·la entre el 95% i el 98,5%. Quan un transformador és altament eficient, l’entrada i la sortida tenen gairebé el mateix valor. Per tant, no és pràctic calcular l'eficiència del transformador mitjançant l'ús de sortida / entrada. Per tant, aquest article tracta una visió general de l’eficiència del transformador.

Quina és l'eficiència del transformador?

L'eficiència del transformador es pot definir com la intensitat o la quantitat de pèrdua de potència dins d'un transformador. Per tant, la proporció del secundari sinuós potència de sortida a l’entrada de potència del bobinatge primari. L'eficiència es pot escriure com la següent.

Eficiència del transformador

Eficiència (η) = (Potència de sortida / Potència d’entrada) X 100

En general, l’eficiència es pot denotar amb ‘η’. L'equació anterior és adequada per a un transformador ideal allà on no n'hi haurà pèrdues del transformador així com l'energia completa de l'entrada es trasllada a la sortida.

Per tant, si es consideren pèrdues del transformador i si el transformador l’eficiència s’analitza dins d’estats pràctics, principalment es considera la següent equació.

Eficiència = ((Potència O / P) / (Potència O / P + Pèrdues de coure + Pèrdues bàsiques)) × 100%

O bé es pot escriure com Eficiència = (Potència i / p - Pèrdues) / Potència i / p × 100

= 1− (Pèrdues / i / p de potència) × 100

Per tant, totes les entrades, o / p i pèrdues s’expressen principalment en termes de potència (watts).

Potència d’un transformador

Sempre que es considera un transformador ideal sense pèrdues, la potència del transformador serà estable perquè la tensió V es multiplica a través del corrent I és estable.

Per tant, la potència dins de la primària és equivalent a la potència dins de la secundària. Si augmenta la tensió del transformador, es reduirà el corrent. De la mateixa manera, si es redueix el voltatge, el corrent augmentarà de manera que la potència de sortida es pugui mantenir constant. Per tant, la potència primària és igual a la potència secundària.

Pàg_Primària= P_Secundària

V_PàgJo_Pàgcosϕ_Pàg= V_SJo_Scosϕ_S

On ∅_Pàg& ∅_ssón angles de fase primaris i secundaris

Determinació de l'eficiència del transformador

En general, l’eficiència d’un transformador normal és extremadament alta, que oscil·la entre el 96% i el 99%. Per tant, l’eficiència del transformador no es pot decidir mitjançant una alta precisió mesurant directament l’entrada i la sortida. La principal diferència entre les lectures d’entrada i sortida i entrada d’instruments és molt petita, ja que un error d’instrument provocarà un error del 15% d’ordres dins de les pèrdues del transformador.

A més, no és convenient i car incloure els dispositius de càrrega essencials de les qualificacions exactes de voltatge i factor de potència (PF) per carregar el transformador. També hi ha una gran quantitat de pèrdua d'energia i no es pot obtenir informació d'una prova sobre el nombre de pèrdues de transformadors com el ferro i el coure.

Les pèrdues del transformador es poden determinar mitjançant el mètode precís seria calcular les pèrdues de proves de curtcircuit i circuit obert, de manera que es pugui determinar l’eficiència

A partir d’una prova de circuit obert, es pot determinar la pèrdua de ferro com P1 = P0 o Wo

A partir de la prova de curtcircuit, es pot determinar la pèrdua de coure en càrregues completes com Pc = Ps o Wc

Pèrdua de coure en una càrrega x vegades plena = I2²R₀₂=> X²pc

Eficiència del transformador (η) = V₂Jo₂CosΦ / V₂Jo₂CosΦ + Pi + x²pc

En l'equació anterior, el resultat de les lectures dels instruments es pot restringir a les pèrdues simplement de manera que es pot aconseguir una eficiència general a partir d'ella, en comparació amb l'eficiència assolida mitjançant la càrrega directa.

Condició de màxima eficiència d’un transformador

Sabem que la pèrdua de coure = I12R1

Pèrdua de ferro = Wi

Eficiència = 1- Pèrdues / entrada

= 1- (I12R1 + Wi / V1 I1 CosΦ1)

= 1 - (I1 R1 / V1 I1 CosΦ1) - (Wi / V1 I1 CosΦ1)

Diferencia l’equació anterior respecte a I1

dη / dI1 = 0 - (R1 / V1CosΦ1) + (Wi / V1 I12 CosΦ1)

L'eficiència serà elevada a dη / dI1 = 0

Per tant, l'eficiència del transformador serà elevada a

R1 / V1CosΦ1 = Wi / V1 I12 CosΦ1

I12R1 / V1I12 CosΦ1 = Wi / V1 I12 CosΦ1

I12R1 = Wi

Per tant, l’eficiència del transformador serà elevada quan les pèrdues de coure i ferro siguin equivalents.

Eficiència durant tot el dia

Com hem comentat anteriorment, l'eficiència ordinària del transformador es pot donar com a

Eficiència ordinària del transformador = sortida (watts) / entrada (watts)

No obstant això, en alguns tipus de transformadors, el seu rendiment no pot dependre de la seva eficiència. Per exemple, en els transformadors de distribució, les seves primàries sempre van tenir energia. No obstant això, els seus bobinatges secundaris subministraran una lleugera càrrega la major part del temps al dia

Una vegada que el transformador secundari no subministrarà cap càrrega, després només les pèrdues del nucli del transformador seran importants i no hi haurà pèrdues de coure.

Les pèrdues de coure són importants només quan es carreguen els transformadors. Per tant, per a aquests transformadors, les pèrdues com el coure són majoritàriament menys importants. Per tant, el rendiment del transformador es pot comparar en funció de l’energia utilitzada en un sol dia.

L’eficiència durant tot el dia del transformador és sempre menor en comparació amb l’eficiència normal del transformador.

Factors que afecten l'eficiència d'un transformador inclou el següent

• L'efecte d'escalfament actual en una bobina
• Induït corrent de Foucault Efecte de calefacció
• La magnetització de Iron Core.
• Fuga de flux

Com millorar l’eficiència del transformador?

Hi ha diferents mètodes per millorar l'eficiència dels transformadors, com ara l'àrea del bucle, aïllament, resistència de les bobines i acoblament de flux.

Zona de bucle

Aïllament

L'aïllament entre les làmines del nucli ha de ser ideal per evitar corrents de Foucault.

Resistència de bobines primàries i secundàries

El material de les bobines primàries i secundàries ha de ser estable de manera que la seva resistència elèctrica sigui extremadament petita.

Acoblament de flux

Les dues bobines del transformador s’han d’enrotllar de manera que l’acoblament de flux entre les bobines sigui el màxim, ja que la transferència de potència d’una bobina a una altra es realitzarà durant els enllaços de flux.

Per tant, es tracta d’una visió general de l’eficiència de el transformador . Els transformadors són dispositius elèctrics d’alta eficiència. Per tant, la major part de l’eficiència del transformador oscil·larà entre el 95% i el 98,5%. Aquí teniu una pregunta, quins són els diferents tipus de transformadors disponibles al mercat?