변압기 손실 공개 : 철 손실 및 구리 손실 분석
발전소에서 우리의 아울렛에 이르기까지 전기 에너지는 그 과정에서 수많은 변형을 겪으며 변압기는이 "변형 과정"을 제어하는 핵심 업체입니다. 그러나 변압기조차도 100% 에너지 변환을 달성 할 수 없으며 일부 전기 에너지는 작동 중에 불가피하게 "사라집니다". 이 잃어버린 에너지는 주로 철 손실과 구리 손실로 나타납니다. 오늘날, 우리는이 두 가지 유형의 손실이 실제로 무엇을 수반하는지 조사 할 것입니다.
ⅰ. 아이언 손실 : 핵심 내 "사일런트 소비자"
철 손실은 변압기 코어 내에있는 "보이지 않는 에너지 소비자"와 같습니다. 트랜스포머가 부하 조건에서 작동하는 경우에도 계속 조용히 에너지를 소비하므로 부하 손실이라고도합니다. 철 손실을 이해하려면 먼저 변압기 코어의 구조와 작동 원리를 조사해야합니다.
공통 변압기 코어는 실리콘 스틸 시트를 하나씩 쌓아서 구성됩니다. 변압기 권선을 통해 전류가 번갈아 가면 코어가 활성화되어 지속적으로 변화하는 자기장이 생성됩니다. 이 과정에서 철 손실은 주로 히스테리시스 손실과 와상 전류 손실의 두 가지 "범인"에서 비롯됩니다. 히스테리시스 손실은 반복적으로 반죽을 반죽하는 것과 유사하며, 각각의 반죽에는 노력이 필요합니다. 마찬가지로, 코어는 자기장 내에서 반복적으로 자화되고 탈 자화되어 에너지를 소비하여 궁극적으로 열로 소산됩니다. 기술적 인 관점에서, 이것은 핵심 재료 내의 자기 도메인이 자기장이 변함에 따라 분자간 저항을 극복하여 에너지 손실을 초래하기 때문에 발생합니다.
에디 전류 손실은 코어 내에서 "회전"하는 수많은 작은 전류와 같습니다. 코어 자체는 전도성이기 때문에, 변화하는 자기장은 코어 내에서 전자력을 유도하여 와전류로 알려진 원형 전류를 생성합니다. Joule의 법칙에 따르면 q=i²rt에 따르면, 이러한 와상 전류는 코어의 저항으로 인해 열을 발생시켜 전기 에너지의 손실을 초래합니다.
철 손실을 어떻게 줄일 수 있습니까? 재료 선택의 관점에서, 높은 투과성을 사용하여, 낮은 수중성 손실 실리콘 스틸 시트는 "에너지 헝가리"구성 요소를 에너지 효율적인 구성 요소로 대체하는 것과 같습니다. 실리콘 스틸 시트를 얇게하고 그들 사이에 단열 바니시를 적용하면 "순환"전류에 저항을 더할 수있어 와전류 손실이 크게 줄어 듭니다. 실리콘 스틸 시트의 두께를 0. 5 mm ~ 0에서 0. 또한, 코어의 작동 자기 플럭스 밀도는 일반적으로 1.2와 1.7 T 사이에서 적절하게 제어되어야합니다. 자기 플럭스 밀도가 너무 높으면 철 손실이 급격히 상승합니다.
Copper 손실 : 와인딩의 "전류 배고픈 괴물"
구리 손실은 철 손실과 다릅니다. 그것은 변압기 권선에서 "전류 배고픈 괴물"처럼 작용하며, "식욕"은 와인딩을 통해 흐르는 전류와 직접적으로 상관 관계가 있으므로 하중 손실이라고도합니다. 우리 모두가 알고 있듯이 변압기 권선은 대부분 구리 와이어로 만들어집니다. 구리는 전도도가 우수하지만 여전히 저항력이 있습니다. Joule의 법칙에 따르면 P=i²r는 전류가 와인딩을 통해 흐르면 저항 및 열 발생으로 인해 전기 에너지가 소비됩니다.
두 가지 주요 요인은 구리 손실에 영향을 미칩니다 : 와인딩 저항과 전류 크기. 와인딩 저항은 구리 와이어의 길이, 두께 및 전도도와 관련이 있습니다. 변압기 와인딩을 설계 할 때 와이어 게이지와 회전 수를 최적화하면 "큰 먹는 사람의"음식 섭취를 제한하는 것과 유사하게 저항을 줄일 수 있습니다. 구리 손실에 대한 전류의 영향은 더욱 두드러집니다. 현재 4 배가 구리 손실을 두 배로 늘립니다. 대형 전력 변압기에서 구리 손실은 총 손실의 60-70%만큼이나 많은 것을 설명 할 수 있습니다.
실질적으로, 변압기를 차량의 경제적 인 속도를 유지하는 것과 유사하게 정격 하중에 가능한 한 가깝게 작동하면 단위 용량 당 구리 손실을 줄일 수 있습니다. 권선에 더 나은 전도성을 갖는 산소가없는 구리를 사용하거나 권선 공정을 개선하여 조인트에서의 저항을 줄이는 것도 구리 손실을 최소화하는 효과적인 방법입니다. 연구원들은 현재 초전도 재료를 탐색하고 있으며, 와인딩에 초전도 재료를 사용하면 향후 구리 손실을 거의 제거 할 수 있습니다.
III. 손실 해결 : "에너지 도둑"과의 지속적인 전투
철 손실 및 구리 손실은 에너지 폐기물과 운영 비용을 증가시킬뿐만 아니라 변압기 가열을 유발하여 장비 수명 및 안전에 영향을 줄 수 있습니다. 따라서 전력 엔지니어들은이 두 가지 "에너지 도둑"에 대한 끊임없는 재치와 용기의 전투에 참여해 왔습니다.
수년에 걸쳐 다양한 솔루션이 개발되었습니다. 코어 재료의 관점에서, 비정질 합금 재료가 개발되었으며, 이는 전통적인 실리콘 스틸 시트에 비해 히스테리시스 손실이 현저히 낮아졌다. 분배 네트워크 변압기에 사용되면 무부하 손실을 70%–80%줄일 수 있습니다. 와인딩 설계 측면에서, 지속적인 구조적 개선 및 새로운 전도성 재료의 탐색은 와인딩 저항을 줄이는 것을 목표로합니다. 또한 스마트 그리드 시스템의 출현으로 변압기를위한 "지능 관리자"를 고용하여로드 조건을 실시간으로 모니터링하고 실제 요구에 따라 작동 할 변압기 수를 결정하여 "오버 킬"시나리오에서 에너지 폐기물을 피하고보다 경제적 인 작동을 보장하는 것과 같습니다.
철 손실과 구리 손실은 아직 완전히 제거 될 수는 없지만, 이들에 대한 우리의 이해가 심화되고 기술이 계속 발전함에 따라, 우리는 이러한 손실이 미래에 더 낮은 수준으로 통제 될 수 있으며, 모든 킬로와트시 전기가 최대한의 잠재력에 활용되어보다 효율적이고 에너지 절약 전력 시스템에 기여할 수 있다고 생각합니다.