Các loại tổn thất trong máy biến áp và phương pháp tính

Các loại tổn thất trong máy biến áp ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất và tuổi thọ của thiết bị. Hiểu rõ từng loại tổn thất giúp kỹ sư và người vận hành tối ưu hóa hoạt động, giảm hao phí điện năng và bảo trì đúng cách. Bài viết này của VN Đại Phong sẽ phân tích chi tiết từng loại tổn thất phổ biến trong máy biến áp.

Các loại tổn thất trong máy biến áp

Tổn thất lõi

Lõi của máy biến áp là lõi liên kết cả cuộn dây sơ cấp và thứ cấp bằng cảm ứng từ. Các tổn thất xảy ra trong lõi từ được gọi là tổn thất lõi trong máy biến áp. Có hai loại tổn thất lõi chính – tổn thất dòng điện xoáy và mất độ trễ.

Mất độ trễ

Độ trễ là một hiện tượng xảy ra trong lõi của thiết bị điện do từ hóa và khử từ của vật liệu. Do dòng điện thay thế trên thiết bị đầu cuối đầu vào, lõi bị từ hóa và khử từ trong mỗi chu kỳ và một số năng lượng bị mất trong quá trình này.

Loại mất mát này chủ yếu xảy ra khi Dòng điện xoay chiều được đặt vào lõi của máy biến áp sau đó từ trường sẽ được đảo ngược. Tổn thất này chủ yếu phụ thuộc vào vật liệu lõi được sử dụng trong máy biến áp. Để giảm tổn thất này, vật liệu lõi cao cấp có thể được sử dụng như CRGO – Thép Silicon định hướng thớ cán nguội có thể được sử dụng phổ biến như lõi của máy biến áp để giảm tổn thất trễ.

Tổn thất dòng xoáy

Khi từ thông được nối với một mạch kín, thì một e.m.f có thể được cảm ứng trong mạch và có cung cấp trong mạch. Giá trị dòng điện chủ yếu phụ thuộc vào tổng e.m.f và điện trở trong vùng của mạch.

Lõi của máy biến áp có thể được thiết kế bằng vật liệu dẫn điện. Dòng điện trong emf có thể được cung cấp trong phần thân của vật liệu. Dòng điện này được gọi là dòng điện xoáy. Dòng điện này sẽ xuất hiện khi vật dẫn trải qua một từ trường thay đổi.

Khi các dòng điện này không chịu trách nhiệm thực hiện bất kỳ nhiệm vụ chức năng nào, thì nó sẽ tạo ra tổn thất trong vật liệu từ tính. Vì vậy nó được gọi là Tổn thất dòng điện xoáy. Sự mất mát này có thể được giảm bớt bằng cách thiết kế lõi bằng cách sử dụng các lớp mỏng nhẹ.

Tổn thất đồng hoặc tổn thất điện trở

Tổn thất điện trở là tổn thất điện năng trong máy biến áp gây ra do điện trở ohmic của dây đồng được sử dụng để làm cuộn dây. Công suất bị tiêu tán dưới dạng nhiệt do dòng điện trong dây dẫn của cuộn dây sơ cấp và thứ cấp của máy biến áp. Những tổn thất này còn được gọi là tổn thất đồng hoặc tổn thất ohmic.

Tổn thất điện trở tỷ lệ thuận với bình phương của dòng điện chạy qua nó. Dòng điện chạy qua các cuộn dây phụ thuộc vào tải trọng được kết nối với nó. Vì những tổn thất này có thể thay đổi theo tải, chúng cũng được gọi là tổn thất biến đổi.

Tổn thất tải đi lạc

Tất cả chúng ta đều biết rằng một máy biến áp hoạt động theo nguyên tắc cảm ứng lẫn nhau trong đó dòng điện xoay chiều trong cuộn dây sơ cấp tạo ra các đường từ thông mà emf được tạo ra trong cuộn dây thứ cấp. Nhưng trong thời gian thực, tất cả thông lượng được tạo ra bởi phía chính không liên kết hoàn toàn với phía phụ. Đây được gọi là rò rỉ thông lượng và sẽ gây ra một số tổn thất trong máy biến áp làm giảm công suất đầu ra. Loại mất mát này được gọi là mất thông lượng hoặc mất đi lạc.

Cuộn dây sơ cấp và thứ cấp của máy biến áp phải được quấn sao cho khớp nối thông lượng giữa các cuộn dây là tối đa. Bằng cách này, chúng tôi có thể đảm bảo truyền tải điện tối đa từ sơ cấp sang thứ cấp trong quá trình liên kết thông lượng, do đó giảm tổn thất từ thông.

Tổn thất điện môi

Tổn thất điện môi xảy ra trong môi trường cách điện của máy biến áp. Nói chung, Dầu được sử dụng như một môi trường điện môi. Do hoạt động liên tục của máy biến áp, cường độ của chất điện môi bị giảm. Khi chất lượng của dầu suy giảm, nó gây ra một số tổn thất được gọi là tổn thất điện môi làm giảm hiệu suất tổng thể của máy biến áp. Kiểm tra thường xuyên về chất lượng và tình trạng của môi trường điện môi có thể giúp tránh những tổn thất như vậy.

Cách tính tổn thất trong máy biến áp

Hiểu rõ các loại tổn thất trong máy biến áp là bước quan trọng để tối ưu hiệu suất và tuổi thọ của thiết bị. Từ tổn thất lõi, tổn thất đồng đến tổn thất điện môi và tải đi lạc, mỗi loại đều ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng vận hành và hao phí năng lượng.

Loại tổn thất	Nguyên nhân	Công thức / Ghi chú	Cách giảm tổn thất
Tổn thất lõi	Mất độ trễ (hysteresis) và dòng điện xoáy trong lõi từ	Pcore=Ph+PeP_{core} = P_h + P_ePcore​=Ph​+Pe​	Sử dụng lõi CRGO, lõi mỏng nhiều lớp, vật liệu chất lượng cao
Tổn thất đồng (tổn thất điện trở)	Dòng điện chạy qua cuộn dây đồng	Pcu=I2⋅RP_{cu} = I^2 \cdot RPcu​=I2⋅R	Chọn dây dẫn lớn hơn, giảm điện trở, tối ưu dòng tải
Tổn thất tải đi lạc	Rò rỉ từ thông giữa cuộn sơ cấp và thứ cấp	Không có công thức chuẩn, đánh giá bằng thử nghiệm	Quấn cuộn dây đúng kỹ thuật, tăng liên kết thông lượng
Tổn thất điện môi	Dòng rò hoặc suy giảm chất lượng môi trường cách điện (dầu)	Đánh giá bằng kiểm tra điện môi	Kiểm tra định kỳ, thay dầu cách điện khi cần thiết

Hiểu rõ các loại tổn thất trong máy biến áp giúp bạn tối ưu hiệu suất, tiết kiệm điện năng và kéo dài tuổi thọ thiết bị. Việc áp dụng các giải pháp giảm tổn thất như lựa chọn vật liệu lõi chất lượng, thiết kế cuộn dây hợp lý và bảo trì định kỳ sẽ mang lại hiệu quả lâu dài.

Để được tư vấn chi tiết về máy biến áp và các giải pháp tối ưu tổn thất, liên hệ ngay với VN Đại Phong – địa chỉ uy tín cung cấp thiết bị điện công nghiệp chính hãng.