Straty výkonu v transformátore
Hlavnými charakteristikami transformátora sú predovšetkým napätie vinutia a výkon prenášaný transformátorom. Prenos výkonu z jedného vinutia na druhé sa uskutočňuje elektromagneticky, pričom časť energie dodávanej do transformátora zo siete sa v transformátore stráca. Stratená časť výkonu sa nazýva straty.
Pri prenose energie cez transformátor sa napätie na sekundárnych vinutiach mení so zmenou zaťaženia v dôsledku poklesu napätia na transformátore, ktorý je určený skratovým odporom. Dôležitou charakteristikou je aj strata výkonu v transformátore a skratové napätie. Určujú účinnosť transformátora a režim prevádzky elektrickej siete.
Strata výkonu v transformátore je jednou z hlavných charakteristík hospodárnosti konštrukcie transformátora. Celkové normalizované straty pozostávajú zo strát naprázdno (XX) a strát nakrátko (SC).Pri chode naprázdno (bez pripojenej záťaže), keď prúd tečie iba cez cievku pripojenú k zdroju energie a v ostatných cievkach nie je žiadny prúd, sa energia spotrebovaná sieťou vynakladá na vytvorenie magnetického toku bez napätia. zaťaženie, t.j. na magnetizáciu magnetického obvodu pozostávajúceho z plechov z transformátorovej ocele. Do tej miery striedavý prúd mení smer, potom sa zmení aj smer magnetického toku. To znamená, že oceľ je striedavo magnetizovaná a demagnetizovaná. Pri zmene prúdu z maxima na nulu sa oceľ demagnetizuje, magnetická indukcia klesá, ale s určitým oneskorením, t.j. demagnetizácia sa spomaľuje (keď prúd dosiahne nulu, indukčnosť nie je nulový bod n). Oneskorenie obrátenia magnetizácie je dôsledkom odolnosti ocele voči zmene orientácie elementárnych magnetov.
Magnetizačná krivka pri obrátení smeru prúdu tvorí tzv hysterézny obvod, ktorý je pre každý druh ocele iný a závisí od maximálnej magnetickej indukcie Wmax. Oblasť pokrytá slučkou zodpovedá výkonu vynaloženému na magnetizáciu. Pri zahrievaní ocele pri reverzácii magnetizácie sa elektrická energia privádzaná do transformátora premieňa na teplo a odvádza do okolitého priestoru, t.j. je nenávratne stratený. Toto je fyzikálne strata energie na zvrátenie magnetizácie.
Okrem hysteréznych strát, keď magnetický tok prúdi cez magnetický obvod, straty vírivými prúdmi… Ako viete, magnetický tok indukuje elektromotorickú silu (EMF), ktorá vytvára prúd nielen v cievke umiestnenej na jadre magnetického obvodu, ale aj v samotnom kove. Vírivé prúdy prúdia v uzavretej slučke (vírivý pohyb) v mieste ocele v smere kolmom na smer magnetického toku. Na zníženie vírivých prúdov je magnetický obvod zostavený zo samostatných izolovaných oceľových plechov. V tomto prípade, čím tenší je plech, tým menší je elementárny EMF, tým menší je vírivý prúd, ktorý vytvára, t.j. menšie straty výkonu vírivými prúdmi. Tieto straty tiež zahrievajú magnetický obvod. Ak chcete znížiť vírivé prúdy, straty a zahrievanie, zvýšte elektrický odpor ocele zavedením prísad do kovu.
Pre každý transformátor musí byť spotreba materiálov optimálna.Pre danú indukciu v magnetickom obvode jeho veľkosť určuje výkon transformátora. Snažia sa teda mať v jadrovej časti magnetického obvodu čo najviac ocele, tzn. so zvoleným vonkajším rozmerom faktor plnenia kz musí byť najväčší. To sa dosiahne nanesením najtenšej vrstvy izolácie medzi oceľové plechy. V súčasnosti sa pri výrobe ocele používa oceľ s tenkým žiaruvzdorným povlakom, ktorý umožňuje získať kz = 0,950,96.
Pri výrobe transformátora sa vplyvom rôznych technologických operácií s oceľou do určitej miery zhoršuje jeho kvalita v hotovej konštrukcii a straty v konštrukcii sa získavajú o cca 2550 % viac ako u pôvodnej ocele pred jej spracovaním (keď použitím zvinutej ocele a zalisovaním magnetickej reťaze bez čapov).