Izgube moči v transformatorju
Glavni značilnosti transformatorja sta predvsem napetost navitja in moč, ki jo transformator prenaša. Prenos moči iz enega navitja v drugega poteka elektromagnetno, medtem ko se del moči, ki se transformatorju dovaja iz električnega omrežja, izgubi v transformatorju. Izgubljeni del moči imenujemo izgube.
Ko se moč prenaša skozi transformator, se napetost na sekundarnih navitjih spreminja s spremembo obremenitve zaradi padca napetosti na transformatorju, ki je določen z uporom kratkega stika. Pomembni značilnosti sta tudi izguba moči v transformatorju in napetost kratkega stika. Določajo učinkovitost transformatorja in način delovanja električnega omrežja.
Izguba moči v transformatorju je ena glavnih značilnosti ekonomičnosti zasnove transformatorja. Skupne normalizirane izgube so sestavljene iz izgub v prostem teku (XX) in izgub v kratkem stiku (SC).V stanju brez obremenitve (brez priključenega bremena), ko tok teče samo skozi tuljavo, ki je priključena na vir napajanja, in v drugih tuljavah ni toka, se moč, ki jo porabi omrežje, porabi za ustvarjanje magnetnega pretoka brez obremenitev, tj. za magnetenje magnetnega kroga, sestavljenega iz pločevine transformatorskega jekla. Do te mere, da izmenični tok spreminja smer, potem se spremeni tudi smer magnetnega pretoka. To pomeni, da se jeklo izmenično magnetizira in razmagneti. Ko se tok spremeni od maksimuma do nič, se jeklo razmagneti, magnetna indukcija se zmanjša, vendar z nekaj zamude, tj. razmagnetenje se upočasni (ko tok doseže nič, induktivnost ni ničelna točka n). Upočasnitev obračanja magnetizacije je posledica odpornosti jekla na preusmeritev elementarnih magnetov.
Krivulja magnetizacije pri obračanju smeri toka tvori t.i histerezno vezje, ki je različna za vsako vrsto jekla in je odvisna od maksimalne magnetne indukcije Wmax. Površina, ki jo pokriva zanka, ustreza moči, porabljeni za magnetizacijo. Ko se jeklo med obračanjem magnetizacije segreje, se električna energija, dovedena v transformator, pretvori v toploto in se razprši v okoliški prostor, tj. je nepovratno izgubljena. To je fizično izguba moči za obračanje magnetizacije.
Poleg histereznih izgub, ko magnetni tok teče skozi magnetno vezje, izgube zaradi vrtinčnih tokov… Kot veste, magnetni tok inducira elektromotorno silo (EMS), ki ustvarja tok ne samo v tuljavi, ki se nahaja na jedru magnetnega vezja, ampak tudi v sami kovini. Vrtinčni tokovi tečejo v zaprti zanki (vrtinčno gibanje) na mestu jekla v smeri, ki je pravokotna na smer magnetnega pretoka. Za zmanjšanje vrtinčnih tokov je magnetno vezje sestavljeno iz ločenih izoliranih jeklenih plošč. V tem primeru je tanjša plošča, manjši je osnovni EMF, manjši je vrtinčni tok, ki ga ustvari, tj. manjša izguba moči zaradi vrtinčnih tokov. Te izgube segrejejo tudi magnetni krog. Za zmanjšanje vrtinčnih tokov, izgub in segrevanja povečajte električni upor jekla z vnosom aditivov v kovino.
Za vsak transformator mora biti poraba materiala optimalna.Pri dani indukciji v magnetnem krogu njena velikost določa moč transformatorja. Zato poskušajo imeti čim več jekla v jedrnem delu magnetnega kroga, tj. pri izbrani zunanji dimenziji mora biti faktor polnila kz največji. To dosežemo z nanosom najtanjšega sloja izolacije med jeklene pločevine. Trenutno se uporablja jeklo s tanko toplotno odporno prevleko, ki se uporablja v procesu proizvodnje jekla in omogoča pridobitev kz = 0,950,96.
Pri izdelavi transformatorja se zaradi različnih tehnoloških operacij z jeklom njegova kakovost v končani konstrukciji do določene mere poslabša, izgube v konstrukciji pa so za približno 2550 % večje kot v originalnem jeklu pred njegovo predelavo (ko z uporabo navitega jekla in stiskanjem magnetne verige brez čepov).