Il calcolo delle perdite in un trasformatore raddrizzatore di trazione di tipo epossidico fuso a secco è un aspetto cruciale sia per i produttori che per gli utenti. In qualità di fornitore di trasformatori raddrizzatori di trazione di tipo epossidico fuso a secco, comprendo l'importanza di determinare con precisione queste perdite. In questo blog approfondirò i vari tipi di perdite che si verificano in tali trasformatori e i metodi per calcolarle.
Tipi di perdite nei trasformatori raddrizzatori di trazione di tipo epossidico fuso a secco
1. Perdite fondamentali
Le perdite del nucleo, note anche come perdite nel ferro, sono le perdite che si verificano nel nucleo del trasformatore. Queste perdite sono principalmente composte da perdite per isteresi e perdite per correnti parassite.
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Perdita di isteresi: La perdita di isteresi è causata dall'inversione della magnetizzazione nel nucleo del trasformatore. Quando il campo magnetico nel nucleo cambia direzione, i domini magnetici nel materiale del nucleo devono riallinearsi. Questo processo di riallineamento richiede energia, che viene dissipata sotto forma di calore. La perdita per isteresi può essere calcolata utilizzando la formula di Steinmetz:
[P_h = k_h f B_m^{n} V]
dove (P_h) è la perdita per isteresi, (k_h) è la costante di Steinmetz, che dipende dal materiale del nucleo, (f) è la frequenza della corrente alternata, (B_m) è la massima densità del flusso magnetico nel nucleo, (n) è l'esponente di Steinmetz (di solito tra 1,5 e 2,5) e (V) è il volume del nucleo. -
Perdita di correnti parassite: La perdita di correnti parassite è dovuta alle correnti indotte, chiamate correnti parassite, nel nucleo del trasformatore. Queste correnti sono generate dal cambiamento del campo magnetico e fluiscono in circuiti chiusi all'interno del nucleo. La perdita per correnti parassite può essere calcolata utilizzando la seguente formula:
[P_e = k_e f^{2} B_m^{2} t^{2} V]
dove (P_e) è la perdita per correnti parassite, (k_e) è una costante correlata al materiale del nucleo e alla sua resistività, (t) è lo spessore delle lamierini del nucleo.
La perdita totale del nucleo (P_{core}) è la somma della perdita per isteresi e della perdita per correnti parassite:
[P_{nucleo}=P_h + P_e]
2. Perdite di rame
Negli avvolgimenti del trasformatore si verificano perdite di rame a causa della resistenza dei conduttori di rame. Quando la corrente scorre attraverso gli avvolgimenti, la potenza viene dissipata sotto forma di calore secondo la legge di Joule. La perdita di rame può essere calcolata utilizzando la formula:
[P_{cu}=I^{2}R]
dove (P_{cu}) è la perdita di rame, (I) è la corrente che scorre attraverso l'avvolgimento e (R) è la resistenza dell'avvolgimento.
In un trasformatore raddrizzatore di trazione, la corrente non è un'onda sinusoidale pura ma ha una forma d'onda complessa dovuta al processo di rettifica. Pertanto, per calcolare con precisione la perdita di rame, dobbiamo considerare il valore efficace (RMS) della corrente. Il valore efficace di una corrente non sinusoidale (i(t)) su un periodo (T) è dato da:
[I_{rms}=\sqrt{\frac{1}{T}\int_{0}^{T}i^{2}(t)dt}]
La perdita totale di rame in un trasformatore multi-avvolgimento è la somma delle perdite di rame in ciascun avvolgimento.
3. Perdite vaganti
Le perdite vaganti sono perdite aggiuntive difficili da calcolare con precisione. Includono perdite dovute a flussi di dispersione, che inducono correnti parassite nella vasca del trasformatore, nelle parti strutturali e in altri materiali conduttivi vicino al trasformatore. Le perdite disperse possono essere stimate come percentuale delle perdite di carico totali. Un'approssimazione comune è che le perdite parassite sono circa il 10% - 20% delle perdite nel rame, ma questo valore può variare a seconda della progettazione del trasformatore e delle condizioni operative.
Passaggi di calcolo
Passaggio 1: determinare la perdita del nucleo
- Innanzitutto, ottenere le proprietà del materiale del nucleo, come la costante di Steinmetz (k_h), l'esponente di Steinmetz (n) e la resistività per calcolare la costante di perdita delle correnti parassite (k_e). Queste proprietà sono generalmente fornite dal produttore del materiale del nucleo.
- Misurare o calcolare la densità di flusso magnetico massima (B_m) nel nucleo. Ciò può essere determinato dai parametri di progettazione del trasformatore, come il numero di spire, l'area della sezione trasversale del nucleo e la tensione applicata.
- Determinare la frequenza (f) della tensione di ingresso e il volume (V) del nucleo.
- Calcolare la perdita per isteresi e la perdita per corrente parassita utilizzando le formule sopra menzionate, quindi trovare la perdita totale del nucleo.
Passaggio 2: calcolare la perdita di rame
- Misurare o calcolare la resistenza (R) di ciascun avvolgimento. La resistenza può essere misurata utilizzando un ponte di Wheatstone o altri dispositivi di misurazione della resistenza a una temperatura specifica.
- Determinare il valore efficace della corrente che scorre attraverso ciascun avvolgimento. Ciò potrebbe richiedere l'utilizzo di sensori di corrente e sistemi di acquisizione dati per misurare la forma d'onda della corrente e quindi calcolare il valore RMS.
- Calcola la perdita di rame per ciascun avvolgimento utilizzando la formula (P_{cu}=I^{2}R) e sommali per ottenere la perdita totale di rame.
Passaggio 3: stimare le perdite vaganti
Sulla base delle perdite di rame calcolate, stimare le perdite vaganti come percentuale (ad esempio, 15%) delle perdite totali di rame.
Passaggio 4: calcolare le perdite totali
Le perdite totali (P_{total}) nel trasformatore raddrizzatore di trazione di tipo epossidico fuso a secco sono la somma delle perdite del nucleo, delle perdite di rame e delle perdite parassite:
[P_{totale}=P_{nucleo}+P_{cu}+P_{vagante}]
Importanza del calcolo delle perdite
Il calcolo accurato delle perdite in un trasformatore raddrizzatore di trazione di tipo epossidico fuso a secco è di grande importanza. Innanzitutto, le perdite influiscono direttamente sull’efficienza del trasformatore. Un trasformatore con perdite elevate consumerà più energia, con conseguenti costi operativi più elevati. In secondo luogo, le perdite generano calore, che può causare un aumento della temperatura del trasformatore. Un aumento eccessivo della temperatura può danneggiare l'isolamento degli avvolgimenti e ridurre la durata del trasformatore. Pertanto, calcolando le perdite, possiamo ottimizzare la progettazione del trasformatore per ridurre le perdite, migliorare l'efficienza e garantire un funzionamento affidabile.
In qualità di fornitore di trasformatori raddrizzatori di trazione di tipo epossidico fuso a secco, ci impegniamo a fornire prodotti di alta qualità con perdite ridotte. I nostri trasformatori sono progettati utilizzando tecnologie avanzate e materiali di alta qualità per ridurre al minimo le perdite del nucleo e le perdite di rame. Oltre ai trasformatori raddrizzatori di trazione di tipo epossidico fuso a secco, offriamo anche altri tipi di trasformatori di tipo a secco, come ad esempioTrasformatore in resina colata in lega amorfaETrasformatore di isolamento dell'azionamento di tipo a secco. È possibile fare clic sui collegamenti per ulteriori informazioni su questi prodotti.
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Riferimenti
- Fondamenti di macchine elettriche, Stephen J. Chapman
- Ingegneria dei trasformatori: progettazione, tecnologia e diagnostica, GK Dubey