¿Cuándo alcanza un transformador la máxima eficiencia?

Answer 1

Dado que la corriente de excitación inductiva para energizar un núcleo laminado de acero puede tomar hasta un 10% o más de la potencia nominal, las pérdidas de conducción son fijas. Sin embargo, el aumento de la temperatura y la saturación del núcleo reducen la eficiencia.

Entonces, uno pensaría que la eficiencia máxima está en la potencia máxima o 100%. Sin embargo, las pérdidas por corrientes parásitas en el núcleo comienzan cuando el bucle BH se acerca a la saturación. Dado que el costo de la eliminación de calor en transformadores muy grandes es costoso, las unidades más grandes usan laminaciones CRGOS más delgadas, más caras y eficientes clasificadas en vatios / kg. También tienden a usar índices de flujo más altos de hasta 2 Tesla (1.6 típ.) En lugar de 1 Tesla y la ferrita es 0.6Tesla. Por lo tanto, la eficiencia máxima cae del 100% más con transformadores pequeños y aún más con cargas armónicas. También cae debido al aumento de temperatura en el cobre a medida que aumenta la resistencia. A partir de 2010, el DOE en los EE. UU. Ha ordenado que los nuevos Transformadores de distribución sean más eficientes, ya que los DT solo pueden estar utilizando un índice de carga promedio de 35% para manejar los picos, donde es donde a menudo especifican la eficiencia incluso si el 100% la eficiencia cae 0.5% más que los transformadores más baratos y viejos.

Los núcleos de ferrita toroidales son diferentes y tienen espacios controlados entre las partículas magnéticas incrustadas en una mezcla de cerámica y también una amplia gama de materiales y permeabilidades. Si bien tienen bajas corrientes de excitación en comparación con el acero, su eficiencia disminuye a medida que aumenta la carga debido a la corriente de Foucault y las pérdidas de saturación, por lo que la eficiencia general es mucho menor en rangos de alta potencia y baja permeabilidad, ya que Ferrite tiene clasificaciones Tesla más bajas que el acero y sería muy costoso para que coincida

Answer 2

La máxima eficiencia del transformador se alcanza cuando la pérdida fija = pérdida variable, pero si solo consideramos la pérdida de cobre y la pérdida de hierro, entonces cuando la pérdida de cobre = pérdida de hierro .

Las diferentes pérdidas se dividen en dos categorías Pérdidas constantes (principalmente dependientes del voltaje) y Pérdidas variables (dependientes de la corriente).

Lo sabemos,

Pérdida de cobre = Wc = I1 ^ 2 * R1 o I2 ^ 2 * R2; I1 e I2 son corriente primaria y secundaria respectivamente

Pérdida de hierro = Wi = Pérdida de histéresis + Pérdida de corriente Eddy

es decir, Wi = Wh + We

Supongamos en el lado primario …

Entrada primaria = P1 = V1 * I1 * Cosθ1

Eficiencia = η = Salida / Entrada

Eficiencia = η = (Entrada – Pérdidas) / entrada… .. (Como Salida = Entrada – Pérdidas)

Eficiencia = η = (Entrada – Pérdidas de cobre – Pérdidas de hierro) / Entrada

Eficiencia = η = (P1 – Wc – Wi) / P1

Eficiencia = η = (V1 I1 Cosθ1 – I1 ^ 2 * R1 – Wi) / V1 I1 Cosθ1

Tomando LCM

Eficiencia = η = 1- (I1 ^ 2 * R1 / V1 I1 Cosθ1) – (Wi / V1 I1 Cosθ1)

O

Eficiencia = η = 1 – (I1 R1 / V1 Cosθ1) – (Wi / V1 I1 Cosθ1)

Diferenciar ambos lados con respecto a I1

Dη / dI1 = 0 – (R1 / V1 Cosθ1) + (Wi / V1 * I1 ^ 2 * Cosθ1)

Dη / dI1 = – (R1 / V1 Cosθ1) + (Wi / V1 I12 Cosθ1)

Para máxima eficiencia, el valor de (Dη / dI1) debe ser mínimo, es decir

Dη / dI1 = 0

La ecuación anterior se puede escribir como

R1 / (V1 Cosθ1) = (Wi / V1 I12 Cosθ1)

O

WI = I1 ^ 2 * R1 o I2 ^ 2 * R2

es decir, pérdida de hierro = pérdida de cobre

El valor de la corriente de salida (I2) en el que se puede obtener la máxima eficiencia

I2 = √ (Wi / R2)

El valor de la corriente de salida (I2) es el actor que iguala el valor de la pérdida de cobre y la pérdida de hierro (es decir, pérdida de cobre = pérdida de hierro)

Al hacerlo, se puede obtener la máxima eficiencia. Por lo tanto, con un diseño adecuado, se puede lograr la máxima eficiencia en cualquier carga deseada, es decir, se pueden igualar la pérdida de cobre y la pérdida de hierro.

Answer 3

Cuando maneja su potencia nominal máxima. Si no está entregando mucha energía, todavía hay una cierta cantidad de energía perdida en las corrientes parásitas del núcleo, etc., y la eficiencia relativa puede llegar a ser bastante baja.

Answer 4

Cuando la pérdida de cobre se volvió igual a la pérdida de hierro