変圧器での電力損失

変圧器の主な特性は、主に巻線電圧と変圧器によって伝送される電力です。ある巻線から別の巻線への電力の伝達は電磁的に行われますが、主電源から変圧器に供給された電力の一部は変圧器内で失われます。電力の失われた部分は損失と呼ばれます。

電力が変圧器を介して伝送されるとき、二次巻線の電圧は、変圧器の両端の電圧降下による負荷の変化に応じて変化します。この電圧降下は短絡抵抗によって決まります。変圧器での電力損失と短絡電圧も重要な特性です。それらは、変圧器の効率と電気ネットワークの動作モードを決定します。

変圧器での電力損失は、変圧器設計の経済性の主な特徴の 1 つです。正規化された損失の合計は、無負荷損失 (XX) と短絡損失 (SC) で構成されます。無負荷時（負荷が接続されていない状態）、電源に接続されたコイルのみに電流が流れ、他のコイルには電流が流れないとき、ネットワークで消費される電力は無負荷時の磁束の生成に費やされます。負荷、つまり変圧器鋼板からなる磁気回路を磁化するために使用されます。その程度まで 交流は方向を変えるそうすると磁束の方向も変わります。これは、鋼が磁化と消磁を交互に繰り返すことを意味します。電流が最大値からゼロに変化すると、鋼は消磁され、磁気誘導は減少しますが、ある程度の遅れがあります。減磁が遅くなります（電流がゼロに達すると、インダクタンスはゼロ点nではなくなります）。磁化反転の遅延は、基本磁石の再配向に対する鋼の抵抗の結果です。

電流の方向を反転したときの磁化曲線は、いわゆる ヒステリシス回路これは鋼のグレードごとに異なり、最大磁気誘導 Wmax によって異なります。ループによってカバーされる領域は、磁化に費やされる電力に対応します。磁化反転中に鋼が加熱されると、変圧器に供給された電気エネルギーが熱に変換され、周囲の空間、つまり、空間に放散されます。取り返しのつかないほど失われます。これは物理的に磁化を反転する力の損失です。

磁気回路に磁束が流れる際のヒステリシス損失に加え、 渦電流損失… ご存知のとおり、磁束は起電力 (EMF) を誘導し、磁気回路のコアにあるコイルだけでなく金属自体にも電流を生成します。渦電流は、鋼の部位で磁束の方向に垂直な方向に閉ループ (渦運動) を流れます。渦電流を低減するために、磁気回路は別々の絶縁鋼板から組み立てられています。この場合、シートが薄ければ薄いほど、基本起電力は小さくなり、それによって生成される渦電流も小さくなります。渦電流による電力損失が少なくなります。これらの損失も磁気回路を加熱します。渦電流、損失、発熱を軽減するには、 電気抵抗 金属に添加剤を導入して鋼を強化します。

各変圧器の材料の消費量は最適でなければならず、磁気回路内の所定の誘導に対して、そのサイズが変圧器の電力を決定します。そのため、磁気回路のコア部分にできるだけ多くの鋼を使用しようとします。選択した外寸充填係数の kz が最大でなければなりません。これは、鋼板の間に最も薄い断熱層を適用することで実現されます。現在、鋼材は製鋼工程で薄い耐熱皮膜を施して使用されており、kz=0.950.96が得られます。

変圧器の製造においては、鋼材を用いたさまざまな技術的操作により、完成した構造体の品質はある程度劣化し、構造体の損失は加工前の元の鋼材に比べて約 2550% 増加します（加工時）。コイル状のスチールを使用し、スタッドを使用せずに磁気チェーンをプレスします）。