Um ideal transformador é muito eficiente, por isso não tem perdas de energia, o que significa que a energia fornecida ao terminal de entrada do transformador deve ser equivalente à energia fornecida ao terminal de saída do transformador. Portanto, a potência de entrada e a saída potência em um transformador ideal são iguais, incluindo perdas zero de energia. Mas, na prática, as potências de entrada e saída do transformador não serão iguais devido às perdas elétricas dentro do transformador. É um dispositivo estático porque não possui partes móveis, então não podemos observar perdas mecânicas, mas ocorrerão perdas elétricas como cobre e ferro. Este artigo descreve uma visão geral dos diferentes tipos de perdas em um transformador.
Tipos de perdas em um transformador
Existem diferentes tipos de perdas que ocorrerão no transformador, como ferro, cobre, histerese, redemoinho, dispersão e dielétrico. A perda de cobre ocorre principalmente devido a a resistência no enrolamento do transformador, enquanto as perdas por histerese ocorrerão devido à mudança de magnetização dentro do núcleo.
Tipos de perdas em um transformador
Perdas de ferro em um transformador
As perdas de ferro ocorrem principalmente através do fluxo alternado dentro do núcleo do transformador. Uma vez que essa perda ocorre dentro do núcleo, ela é chamada de perda do núcleo. Este tipo de perda depende principalmente do material magnético propriedades dentro do núcleo do transformador. O núcleo do transformador pode ser feito de ferro, por isso são chamadas de perdas de ferro. Este tipo de perda pode ser categorizado em dois tipos, como histerese e também corrente parasita.
Perda de histerese
Este tipo de perda ocorre principalmente quando o corrente alternada é aplicado ao núcleo do transformador, então o campo magnético será invertido. Essa perda depende principalmente do material do núcleo usado no transformador. Para reduzir essa perda, o material do núcleo de alta qualidade pode ser usado. CRGO- aço Si de grão laminado a frio pode ser usado comumente como o núcleo do transformador para que a perda de histerese possa ser reduzida. Essa perda pode ser representada usando a seguinte equação.
Ph = Khf Bx m
Onde
‘Kh’ é a constante que depende da qualidade e volume do material do núcleo no transformador
‘Bm’ é a maior densidade de fluxo dentro do núcleo
'F' é a frequência de fluxo alternada, caso contrário, fornecer
‘X’ é a constante de Steinmetz e o valor desta constante muda principalmente de 1,5 a 2,5.
Perda de corrente parasita
Uma vez que o fluxo é conectado a um circuito fechado, então um e.m.f pode ser induzido dentro do circuito e há um fornecer no circuito. O fluxo do valor da corrente depende principalmente da soma de um e.m.f e da resistência na região do circuito.
O núcleo do transformador pode ser projetado com um material condutor. O fluxo de corrente na fem pode ser fornecido dentro do corpo do material. Este fluxo de corrente é conhecido como corrente parasita. Essa corrente ocorrerá quando o condutor experimentar um campo magnético alterado.
Quando essas correntes não são responsáveis por realizar nenhuma tarefa funcional, isso gera uma perda no material magnético. Portanto, é chamado de Perda por Corrente Foucault. Essa perda pode ser reduzida projetando o núcleo usando pequenas laminações. A equação da corrente parasita pode ser derivada usando a seguinte equação.
Pe = KeBm2t2f2V watts
Onde,
‘Ke’ é o coeficiente de corrente parasita. Este valor depende principalmente da natureza do material magnético, como resistividade e volume do material do núcleo e a largura das laminações
‘Bm’ é a maior taxa de densidade de fluxo em wb / m2
‘T’ é a largura da laminação em metros
'F' é a frequência de reverso do campo magnético medido em Hz
‘V’ é a quantidade de material magnético em m3
Perda de cobre
As perdas de cobre ocorrem devido à resistência ôhmica nos enrolamentos do transformador. Se os enrolamentos primário e secundário do transformador forem I1 e I2, a resistência desses enrolamentos será R1 e R2. Portanto, as perdas de cobre que ocorreram nos enrolamentos são I12R1 e I22R2, respectivamente. Então, toda a perda de cobre será
Pc = I12R1 + I22R2
Essas perdas também são chamadas de perdas variáveis ou ôhmicas porque essas perdas mudarão com base na carga.
Perda perdida
Esses tipos de perdas em um transformador podem ocorrer devido à ocorrência do campo de vazamento. Em comparação com as perdas de cobre e ferro, a porcentagem de perdas por dispersão é menor, portanto, essas perdas podem ser desprezadas.
Perda Dielétrica
Essa perda ocorre principalmente dentro do óleo do transformador. Aqui, o óleo é um material isolante. Uma vez que o óleo no transformador se deteriora, de outra forma, quando a qualidade do óleo diminui, a eficiência do transformador será afetada.
Eficiência do transformador
A definição de eficiência é semelhante a uma máquina elétrica. É a relação entre a potência de saída e a potência de entrada. A eficiência pode ser calculada pela seguinte fórmula.
Eficiência = potência de saída / potência de entrada.
O transformador é um dispositivo altamente eficiente e a eficiência de carga desses dispositivos varia principalmente entre 95% - 98,5%. Quando um transformador é altamente eficiente, sua entrada e saída têm quase o mesmo valor e, portanto, não é prático calcular a eficiência do transformador usando a fórmula acima. Mas para encontrar sua eficiência, a seguinte fórmula é melhor usar
Eficiência = (entrada - perdas) / entrada => 1 - (perdas / entrada).
Deixe a perda de cobre é I2R1 enquanto a perda de ferro é Wi
Eficiência = 1-perdas / entrada
= 1-I12R1 + Wi / V1I1CosΦ1
Ƞ = 1- (I1R1 / V1CosΦ1) Wi / V1I1CosΦ1
Diferencie a equação acima em relação a ‘I1’
d Ƞ / dI1 = 0- (R1 / V1CosΦ1) + Wi / V1I12 CosΦ1
‘Ƞ’ é máximo em d Ƞ / dI1 = 0
Portanto, a eficiência 'Ƞ' será máxima em
R1 / V1CosΦ1 = Wi / V1I12 CosΦ1
I12R1 / V1I12 CosΦ1 = Wi / V1I12 CosΦ1
I12R1 = Wi
Portanto, a eficiência do transformador pode ser maior quando as perdas de ferro e cobre são iguais.
Portanto, perda de cobre = perda de ferro.
Portanto, trata-se de um visão geral dos tipos de perdas em um transformador . Em um transformador, a perda de energia pode ocorrer devido a vários motivos. Portanto, a eficiência do transformador será reduzida. As principais razões para diferentes tipos de perdas em um transformador são devido ao efeito do calor na bobina, vazamento do fluxo magnético, magnetização e desmagnetização do núcleo. Fica uma pergunta para você, quais são os diferentes tipos de transformadores disponíveis no mercado?
