อธิบายประเภทของการสูญเสียพลังงานในหม้อแปลงไฟฟ้า

คุณรู้ไหมว่ามือของคุณอบอุ่นแค่ไหนเมื่อคุณถูมันเข้าด้วยกันในวันที่อากาศหนาวเย็น? นั่นคือแรงเสียดทานที่เปลี่ยนการเคลื่อนไหวให้เป็นความร้อน สิ่งที่คล้ายกันเกิดขึ้นภายในหม้อแปลงไฟฟ้า กระแสไฟฟ้าจะต้องพุ่งทะลุขดลวดทองแดง และเกิดความต้านทาน-เหมือนกับแรงเสียดทานทางไฟฟ้า ที่ผลักความร้อนออกไป และความดังคือพลังงานที่ไม่เคยส่งไปยังหลอดไฟหรือเครื่องใช้ไฟฟ้าของคุณ วิศวกรก็แค่เรียกมันว่าการสูญเสียทองแดง(ส่วนใหญ่เป็นเพราะใช่แล้วสายไฟมักเป็นทองแดง)

และอันนี้ไม่มั่นคง มันจะเพิ่มขึ้นตามปริมาณของหม้อแปลงที่ทำจริง เคยรู้สึกบ้างไหมว่าที่ชาร์จโทรศัพท์ของคุณร้อนขึ้นอย่างเห็นได้ชัดเมื่อชาร์จไฟแบบเร็วแทนที่จะเสียบปลั๊กโดยไม่ทำอะไรเลย? การตกลงแบบเดียวกัน-กระแสที่สูงขึ้นหมายถึง "แรงเสียดทาน" ที่มากขึ้น และการสูญเสียความร้อนที่มากขึ้น บรรทัดล่าง: เพิ่มความต้องการ และขดลวดเหล่านั้นก็ร้อนขึ้นอย่างรวดเร็ว

นักออกแบบโต้กลับด้วยการแก้ไขที่ค่อนข้างชัดเจน: สายไฟที่หนาขึ้น คิดว่าเป็นการขยายถนนไม่ให้การจราจรติดขัดมากนัก แน่นอนว่ามันทำให้หม้อแปลงมีขนาดใหญ่ขึ้นและมีราคาแพงขึ้น แต่ตัวเลขแสดงให้เห็นว่าคุ้มค่ากับสิ่งที่เย็นกว่า ใช้งานได้นานกว่า และสิ้นเปลืองน้อยลง จริงๆ แล้วมันเป็นจุดเริ่มต้นในการทำความเข้าใจว่าเหตุใดระบบไฟฟ้าทั้งหมดของเราจึงไม่สมบูรณ์แบบ 100%

การสูญเสียทองแดงเกิดขึ้นและหายไปตามการใช้งาน แต่ก็มีการสูญเสียอื่นๆ ที่เกิดขึ้นอยู่เสมอ แม้ว่าจะไม่ได้เสียบปลั๊กเลยก็ตาม ลองนึกภาพรถจอดติดไฟแดง เครื่องยนต์เดินเบา และยังคงกินน้ำมันอยู่ ทรานส์ฟอร์เมอร์ทำสิ่งเดียวกัน-โดยดูดพลังงานเพียงเล็กน้อยเพื่อให้ "ตื่นตัว" และเตรียมพร้อม เราเรียกสิ่งนี้ว่าไม่-สูญเสียโหลดหรือการสูญเสียธาตุเหล็ก(เนื่องจากมันเกิดขึ้นในแกนกลาง ไม่ใช่สายไฟ)

โดยพื้นฐานแล้วแกนกลางนั้นเป็นเหล็กพิเศษกองใหญ่ซึ่งอยู่ที่นั่นเพื่อนำทางสนามแม่เหล็ก แต่สนามนั้นก็เด้งไปรอบๆ ภายในโลหะด้วย ทำให้เกิดความร้อน มันจะเปิดตลอดเวลาตราบใดที่หม้อแปลงต่อเข้ากับโครงข่าย ดังนั้นการสูญเสียจะค่อนข้างคงที่-ไม่ว่าบ้านของคุณจะต้องใช้พลังงานเพียงเล็กน้อยหรือเป็นตันก็ตาม

อะไรทำให้เกิดความร้อนพื้นหลังคงที่จริง ๆ ? ผู้กระทำผิดรายใหญ่สองคน

สนามแม่เหล็กที่เปลี่ยนแปลงไม่เพียงแต่ผ่านแกนกลางอย่างสุภาพ- แต่ยังกระตุ้นกระแสไฟฟ้าเล็กๆ ที่หมุนวนอยู่ภายในโลหะ ที่เรียกว่ากระแสน้ำวน. พวกเขาหมุนไปรอบ ๆ เพื่อทำ zilch ที่มีประโยชน์ เพียงแค่ให้ความร้อนแก่สิ่งต่าง ๆ เช่นการลัดวงจรขนาดเล็ก

ย้อนกลับไปในสมัยนั้น แกนเหล็กที่แข็งแกร่งเป็นฝันร้ายสำหรับ-กระแสน้ำขนาดใหญ่ที่ก่อตัวขึ้นอย่างง่ายดายและสิ้นเปลืองพลังงานจำนวนมาก การแก้ไข? ตัดแกนเป็นแผ่นเหล็ก-บางเฉียบ แต่ละแผ่นเคลือบด้วยฉนวน (เช่น วานิช) วางซ้อนกันเหมือนสำรับไพ่แทนที่จะเป็นอิฐแข็งก้อนเดียว ชั้นฉนวนเหล่านั้นปิดกั้นลูปขนาดใหญ่ไม่ให้ขึ้นรูป เป็นแฮ็กที่เรียบง่ายและชาญฉลาดมาก-การเคลือบลดการสูญเสียกระแสไหลวนลงและทำให้ทุกอย่างเย็นลง

แล้วมีอันแปลกๆอีกอันหนึ่ง คุณอาจสังเกตเห็นเสียงพึมพำเบาๆ รอบหม้อแปลงขนาดใหญ่-ซึ่งไม่ใช่แค่เสียงแบบสุ่มเท่านั้น มันเป็นแกนกลางที่สั่นสะเทือนในระดับเล็กๆ

ภายในเหล็กมี "โดเมน" แม่เหล็กด้วยกล้องจุลทรรศน์จำนวนหลายพันล้าน (ลองนึกถึงแม่เหล็กแท่งเล็ก ๆ ) เมื่อหม้อแปลงดับ พวกมันจะชี้ไปทุกทิศทาง แต่เสียบปลั๊กไฟ AC แล้วสนามทำให้มันสแนปในทิศทางเดียว จากนั้นพลิกอีก 60 ครั้งต่อวินาที (หรือ 50 ครั้ง ขึ้นอยู่กับกริดของคุณ)

การพลิกนั้นไม่ใช่เรื่องง่าย มีการลากเหมือนการงอคลิปหนีบกระดาษไปมาจนคลายความเครียด การพลิกแต่ละครั้งจะสูญเสียพลังงานเล็กน้อยเป็นความร้อน นั่นก็คือการสูญเสียฮิสเทรีซีส. การกระตุกโดยรวมของการพลิกโดเมนเหล่านั้นคือสิ่งที่คุณได้ยินขณะฮัมเพลง

วิศวกรควบคุมสิ่งนี้โดยใช้เหล็กซิลิคอนแทนเหล็กธรรมดา- ซิลิคอนทำให้โดเมนพลิกได้ง่ายขึ้น ลากน้อยลง ความร้อนน้อยลง และเสียงฮัมเงียบขึ้น คุณไม่สามารถล้างมันออกได้หมด แต่โลหะผสมนี้ช่วยได้มาก

แม้แต่แกนกลางที่ดีก็ไม่สามารถดักจับสนามแม่เหล็กได้ทั้งหมด ฟลักซ์บางส่วนแอบย่องออกไปชนถัง สลักเกลียว หรือแคลมป์ ทำให้เกิดกระแสน้ำวนมากขึ้น นั่นก็คือการสูญเสียหลงทาง-เล็กแต่ก็มีอยู่

ฉนวนก็ไม่สมบูรณ์แบบเช่นกัน หม้อแปลงไฟฟ้าใช้น้ำมันและกระดาษพิเศษเพื่อป้องกันไม่ให้เกิดการลัดวงจร สนามไฟฟ้าแรงจะเน้นโมเลกุลเหล่านั้น เหมือนกับการงอพลาสติกซ้ำแล้วซ้ำเล่า-ทำให้อุ่นขึ้นเล็กน้อย นั่นก็คือการสูญเสียอิเล็กทริกมักจะมีขนาดเล็ก

สิ่งพิเศษเหล่านี้เป็นเพียงมันฝรั่งขนาดเล็กเมื่อเทียบกับการสูญเสียแกนกลางและทองแดง แต่วิศวกรต้องทำงานหนักทุกวัตต์เพราะหม้อแปลงหลายล้านตัวหมายความว่าหยดเหล่านั้นรวมกัน

การสูญเสียทั้งหมดนี้เหลือเพียงสองถัง:

ขาดทุนอย่างต่อเนื่อง(ส่วนใหญ่เป็นเหล็ก/แกนกลาง)-จะมีอยู่เสมอ เช่น ราคาเครื่องยนต์ที่เดินเบา

ขาดทุนผันแปร(ส่วนใหญ่เป็นทองแดง)-ระเบิดด้วยกระแส/โหลดที่มากกว่า เช่น การเหยียบคันเร่ง

เนื่องจากการสูญเสียทองแดงยกกำลังสองกับกระแส (I²R) พวกมันจึงไต่ขึ้นอย่างรวดเร็ว ดังนั้นหม้อแปลงไฟฟ้าจึงไม่มีประสิทธิภาพสูงสุดเมื่อเกิดการระเบิดเต็มที่ โดยทั่วไปประสิทธิภาพสูงสุดจะอยู่ที่โหลดประมาณ 50–75% โดยที่การระบายพื้นหลังแบบตายตัวจะปรับสมดุลของตัวแปรที่เพิ่มขึ้นอย่างดี

คุณจะปักหมุดการสูญเสียที่ซ่อนอยู่เหล่านี้โดยไม่ต้องเดาได้อย่างไร? การทดสอบแบบคลาสสิกสองแบบ:

การทดสอบวงจรเปิด-: เปิดเครื่องหลัก ปล่อยให้เครื่องรองถูกตัดการเชื่อมต่อ แทบไม่มีกระแสไฟฟ้าในขดลวด → การสูญเสียทองแดงใกล้ศูนย์ โดยพื้นฐานแล้วกำลังไฟฟ้าเข้าเท่ากับการสูญเสียคอร์ (ส่วนที่ฮัมเพลงอย่างต่อเนื่อง)

การทดสอบการลัดวงจร-: ลัดวงจรตัวทุติยภูมิ ใช้แรงดันไฟฟ้าต่ำเพื่อดันกระแสไฟพิกัด ฟลักซ์คอร์มีขนาดเล็ก → การสูญเสียคอร์น้อยมาก กำลังไฟฟ้าอินพุต µ การสูญเสียทองแดงของโหลดเต็ม-

ด้วยตัวเลขสองตัวนี้ คุณสามารถคาดการณ์พฤติกรรมในทุกโหลดได้

คุณคงเคยเดินผ่านหม้อแปลงขั้วโลกหรือกล่องยึดแผ่นสีเขียว-และแทบไม่สังเกตเห็น ตอนนี้? คุณเข้าใจไหม-พวกเขาทำงานหนัก ฮัมเพลง และอบอุ่นร่างกายเพราะพลังงานบางส่วนหลุดลอยไปเมื่อความร้อน

แน่นอนว่าอุปกรณ์สมัยใหม่มีประสิทธิภาพถึง 99%+ แต่การสูญเสีย 1% ทั่วประเทศก็เหมือนกับการจ่ายไฟฟ้าให้กับโรงไฟฟ้าพิเศษเพียงเพื่อสร้างความร้อนเหลือทิ้ง ใบเรียกเก็บเงินทุกฉบับจะปกปิดความไร้ประสิทธิภาพที่มองไม่เห็นบางส่วนอย่างเงียบๆ

นั่นเป็นเหตุผลที่การอัพเกรดกริดไม่เคยหยุดนิ่ง ครั้งต่อไปที่คุณผ่าน คุณอาจจะพยักหน้า-ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของการต่อสู้ขยะครั้งใหญ่และเงียบๆ ซึ่งทำให้ไฟของเราสะอาดขึ้นอีกเล็กน้อย ค่อนข้างเจ๋งเมื่อคุณคิดถึงมัน

ติดต่อได้เลย