Transformatorda energiya yo'qotishlarining har xil turlari
Sovuq kunda qo'llaringizni bir-biriga ishqalaganingizda qanday isinishini bilasizmi? Bu ishqalanish harakatni issiqlikka aylantiradi. Transformator ichida juda o'xshash narsa sodir bo'ladi. Elektr toki o'sha mis g'altaklar orqali o'tishi kerak va u elektr ishqalanish kabi qarshilikka- duch keladi. Bu issiqlikni chiqarib yuboradi va bum - bu sizning chiroqlaringizga yoki jihozlaringizga hech qachon etib bormaydigan energiya. Muhandislar buni shunchaki chaqirishadimis yo'qotilishi(asosan, chunki, ha, simlar odatda mis).
Va bu barqaror emas. Transformatorning amalda qancha ishlashiga qarab u tezlashadi. Telefoningiz zaryadlovchi qurilmasi hech narsa qilmasa ham, tez zaryadlanganda ham, u rozetkaga ulanganda ham sezilarli darajada qizib ketishini his qilganmisiz? Xuddi shu narsa-yuqori oqim ko'proq "ishqalanish" va ko'proq isrof qilingan issiqlikni anglatadi. Xulosa: talabni oshiring va bu o'rashlar tez qiziydi.
Dizaynerlar juda aniq tuzatish bilan kurashadilar: qalinroq simlar. Buni yo'lni kengaytirish deb o'ylab ko'ring, shunda tirbandlik paydo bo'lmaydi. Albatta, bu transformatorni kattaroq va qimmatroq qiladi, lekin raqamlar shuni ko'rsatadiki, sovuqroq ishlaydigan, uzoqroq ishlaydigan va kamroq isrof qiladigan narsa uchun bunga arziydi. Rostini aytsam, bu bizning energiya tizimimiz nima uchun 100% mukammal emasligini tushunish uchun boshlang'ich nuqtadir.
Fondagi drenaj: Temir yo'qotishlari (aka asosiy yo'qotishlar)
Misning yo'qotilishi foydalanish bilan birga keladi va ketadi, lekin boshqa yo'qotishlar ham borki, u hech narsa rozetkaga ulanmagan bo'lsa ham, doimo o'tib ketadi. Avtomobilni qizil chiroqda o'tirgan, dvigatel bo'sh turgan va gaz gazi yonayotganini tasavvur qiling. Transformatorlar ham xuddi shunday qiladilar-ular "hushyor" va tayyor turish uchun ozgina quvvat yutadi. Biz buni chaqiramizyuk yo'qolmaydi.-yokitemir yo'qotish(chunki bu simlarda emas, yadroda sodir bo'ladi).
Yadro asosan magnit maydonni boshqaradigan maxsus po'latdan yasalgan katta to'plamdir. Ammo bu maydon metall ichida ham aylanib, issiqlik hosil qiladi. Transformator tarmoqqa ulangan bo'lsa, u doimo yoniq bo'ladi, shuning uchun uyingiz ozgina sharbat yoki tonna tortmasin-bo'lishidan qat'i nazar, yo'qotish doimiy bo'lib qoladi.
Bu barqaror fon isishiga aslida nima sabab bo'ladi? Ikki katta aybdor.
O'sha zerikarli kichik aylanmalar: Eddy Current Yo'qotishlar
O'zgaruvchan magnit maydon yadrodan muloyimlik bilan-o'tibgina qolmay, u metall ichida aylanib yuradigan mayda elektr halqalarini qo'zg'atadi.girdobli oqimlar. Ular aylana va aylana borib, zilch foydali qiladi, shunchaki mini qisqa tutashuvlar kabi narsalarni isitadi.
O'sha paytlarda qattiq temir yadro osonlikcha hosil bo'ladigan-bu katta energiyani behuda sarflab yuboradigan burmalar uchun dahshatli tush edi. Tuzatish? Yadroni o'ta yupqa po'lat plitalarga- bo'ling, ularning har biri izolyatsiya bilan qoplangan (masalan, lak). Ularni bitta qattiq g'isht o'rniga kartalar to'plami kabi to'plang. Ushbu izolyatsion qatlamlar katta halqalarning shakllanishiga to'sqinlik qiladi. Bu juda oddiy, aqlli hiyla-laminatsiyagirdab oqimining yo'qotishlarini kamaytiradi va hamma narsani sovuqroq qiladi.
Doimiy ag'darish: histerezisni yo'qotish (va siz eshitadigan g'uvullash)
Keyin yana bir g'alati narsa bor. Katta transformatorlar atrofida past shovqin-bu shunchaki tasodifiy shovqin emas; u tom ma'noda kichik darajada tebranuvchi yadro.
Po'latning ichida milliardlab mikroskopik magnit "domenlar" mavjud (o'ylab ko'ring, kichik chiziqli magnitlar). Transformator o'chirilgan bo'lsa, ularning barchasi har tomonga ishora qiladi. Ammo AC quvvatini ulang va maydon ularni bir yo'nalishga aylantiradi, so'ngra ikkinchisini soniyasiga 60 marta aylantiradi (yoki tarmoqqa qarab 50).
Bu aylantirish oson ish emas. Stressdan qizib ketguncha qog'oz qisqichini oldinga va orqaga egish kabi tortishish bor. Har bir burilish issiqlik sifatida energiyani yo'qotadi. Buhisterezisni yo'qotish. O'sha domenlarning ag'darilishining umumiy jiggligi siz g'o'ng'iroq sifatida eshitadigan narsadir.
Muhandislar buni oddiy temir oʻrniga kremniy poʻlatdan-koʻllash orqali hal qiladilar, chunki kremniy domenlarni osonroq aylantiradi, tortishish tezligini kamaytiradi, issiqlikni kamaytiradi va jimroq shovqin qiladi. Siz uni butunlay yo'q qila olmaysiz, lekin bu qotishma bir tonna yordam beradi.
Kichik qochqinlar: adashgan va dielektrik yo'qotishlar
Hatto yaxshi yadro ham magnit maydonning har bir qismini ushlab tura olmaydi. Ba'zi oqim yashirincha chiqib, tankga, murvatlarga yoki qisqichlarga tegib, u erda ko'proq girdobli oqimlarni keltirib chiqaradi. Buadashgan yo'qotish-kichik, lekin u yerda.
Izolyatsiya ham mukammal emas. Transformatorlar narsalarni qisqa tutmaslik uchun moy va maxsus qog'ozdan foydalanadilar. Kuchli elektr maydoni bu molekulalarni kuchaytiradi, xuddi plastikni qayta-qayta egiluvchan-bir oz isitadi. Budielektrik yo'qotish, odatda mayda.
Bu qo'shimchalar yadro va mis yo'qotishlariga nisbatan kichik kartoshkadir, lekin muhandislar har bir vattni terlaydilar, chunki millionlab transformatorlar bu tomchilarni qo'shishini anglatadi.
Tezkor taqqoslash jadvali: asosiy yo'qotish turlari
| Yo'qotish turi | Qayerda sodir bo'ladi | Doimiymi yoki o'zgaruvchanmi? | Bog'liq | Asosiy sabab | Uni qanday kamaytirish mumkin | Oddiy almashish |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Misni yo'qotish | Sariqlar (bobinlar) | O'zgaruvchan | Yuklash oqimi (I²R) | Mis simlardagi qarshilik | Qalinroq simlar, yaxshi o'tkazgichlar | To'liq yukda eng katta |
| Histerezni yo'qotish | Yadro | Doimiy | Voltaj, chastota, yadro materiali | Magnit domenlarning o'zgaruvchan kechikishi | Silikon po'lat, quyi oqim zichligi | Asosiy yo'qotishlarning bir qismi |
| Eddy oqimining yo'qolishi | Yadro | Doimiy | Voltaj, chastota, laminatsiya qalinligi | Induktsiyali aylanma oqimlar | Yupqa laminatsiya, yuqori-rezistentlikka ega po'lat | Asosiy yo'qotishlarning bir qismi |
| Adashgan yo'qotish | Tank, qisqichlar va boshqalar. | Ko'pincha doimiy | Oqish oqimi | Qochgan magnit maydon induktsiya oqimlari | Yaxshiroq ekranlash, dizayn oralig'i | Kichik |
| Dielektrik yo'qotish | Izolyatsiya (yog '/qog'oz) | Doimiy | Elektr maydon kuchi | Izolyatorlarda molekulyar kuchlanish | Yaxshiroq izolyatsiya materiallari | Juda kichik |
Doimiy va o'zgaruvchan: Nima uchun yuk samaradorlik uchun muhim
Bu yo'qotishlarning barchasi ikki chelakka tushadi:
Doimiy yo'qotishlar(asosan temir/yadroli narsalar)-har doim bor, masalan, ishlamay qolgan dvigatel narxi.
O'zgaruvchan yo'qotishlar(asosan mis)-ko'proq oqim/yuk bilan portlaydi, masalan, gaz pedalini polga qo'yish.
Mis yo'qotishlari tok (I²R) bilan kvadrat bo'lgani uchun ular tez ko'tariladi. Shunday qilib, transformator to'liq portlashda eng samarali emas. Eng yuqori samaradorlik odatda 50-75% yukni tashkil qiladi, bu erda sobit fon drenaji ko'tarilgan o'zgaruvchini yaxshi muvozanatlaydi.
Muhandislar aslida bu narsani qanday o'lchaydilar
Qanday qilib bu yashirin yo'qotishlarni taxmin qilmasdan aniqlay olasiz? Ikkita klassik test:
Ochiq-elektron sinovi: Birlamchi quvvatni yoqing, ikkinchisini uzilgan holda qoldiring. Sarg'ishlarda deyarli oqim yo'q → misning nolga yaqin yo'qolishi. Kirish quvvati asosan asosiy yo'qotishlarga teng (doimiy g'uvullash qismi).
Qisqa tutashuv sinovi-: Ikkilamchini qisqartiring, nominal oqimni surish uchun past kuchlanishni qo'llang. Yadro oqimi kichik → asosiy yo'qotishlar ahamiyatsiz. Kirish quvvati ≈ to'liq-yuklangan mis yo'qotishlari.
Ushbu ikkita raqam bilan siz har qanday yukda xatti-harakatni taxmin qilishingiz mumkin.
Nega hatto 1% ham haqiqiy dunyoda muhim
Siz o‘sha qutbli transformatorlar yoki yashil maydon{0}}o‘rnatish qutilari yonidan o‘tib, zo‘rg‘a payqagansiz. Endimi? Tushunyapsizmi,-ular qattiq mehnat qilishyapti, g‘uvullashmoqda va isinmoqdalar, chunki bir parcha energiya issiqlik bo‘lib o‘tib ketadi.
Albatta, zamonaviylari 99%+ samaradorlikka erishadi, ammo butun mamlakat bo'ylab 1% yo'qotish shunchaki chiqindi issiqlik hosil qilish uchun qo'shimcha elektr stansiyalarini quvvatlantirishga o'xshaydi. Har bir qonun loyihasi bu ko'rinmas samarasizlikning bir qismini jimgina qoplaydi.
Shuning uchun tarmoqni yangilash hech qachon to'xtamaydi. Keyingi safar yonib o‘tsangiz, bosh irg‘ab qo‘ying-bu isrofgarchilikka qarshi sokin kurashning bir qismi bo‘lib, chiroqlarimizni tozaroq tuting. Bu haqda o'ylaganingizda juda ajoyib.
