تلفات ترانسفورماتور در همه ماشینهای الکتریکی بر اساس میزان اختلافی مه در توان خروجی و ورودی دیده میشود، به راحتی قابل محاسبه است. در واقع برخی از وسیلههای الکتریکی به صورت ایستایی هستند که در آنها نمیتوان تلفات اصطحکاک را مشاهده کرد. تنها تلفاتی که در این وسایل دیده میشود تلفات الکتریکی نام دارد برای مثال میتوان به تلفات آهنی و مسی اشاره کرد. اساسا تلفات ترانسفورماتور شبیه به تلفات ماشین جریان مستقیم است اما تلفات مکانیکی در آن دیده نمیشود. در حقیقت ترانسها همچون ماشینهای الکتریکی از بازده 100 درصدی برخوردار نیستند و توان خروجی به مراتب کمتر از توان ورودی آنها است. بنابراین با توجه به این که بازده 100% ندارند در آنها اتلاف دیده میشود که در نهایت موجب کاهش راندمان ترانس هم میشود.
انواع تلفات ترانسفورماتور
لازم به اشاره است که هر ترانس طراحی شده قطعا از تلفاتی برخوردار است و این تلفات هم انواع مختلفی دارند. برای مثال برخی از این تلفات عبارتاند از تلفات ترانسفورماتوری قدرت، مسی، توزیع که در ادامه برای آشنایی بیشتر آنها را به صورت مختصر توضیح میدهیم.
تلفات هسته ترانسفورماتور یا همان تلفات آهن
برای ساخت مواد اولیه این وسیله معمولا خواص و ویژگیهای مغناطیسی استفاده میشود که معمولا دو تلفات جریان گردابی و هیسترزیس متفاوت هستند. در واقع از آنها به عنوان تلفات اصلی یاد میشود. گفتنی است که در هسته ترانسفورماتور با عکس شدن میدان مغناطیسی تلفات هیستریزس ایجاد میشود. اصولا با توجه به میزان حجم و درجه آهن، فرکانس برگشت میدان مغناطیسی و میزان تراکم شار مغناطیسی را شامل میشود.
در تلفات جریان گردابی مسئلهای وجود دارد که در ترانسفورماتور در سیم پیچ اولیه معمولا جریان متناوب تولید میشود و به علاوه آن شار مغناطیسی متناوب هم تولید میشود. اما زمانی که شار مغناطیسی متناوب با سیم پیچ ثانویه تماس داشته باشد باعث ایجاد یک میدان مغناطیسی میشود. این میدان مغناطیسی عامل انتقال ولتاژ و جریان از سیم پیچ اولیه به طرف سیم پیچ ثانویه است.
در واقع این فرآیند عملکرد مناسبی دارد اما در گاها شار مغناطیسی علاوه بر تماس با سیم پیچ ثانویه با قسمت رسانای اطراف سیم پیچ هم تماس دارد. برای مثال هسته فولادی و یا آهنی در ترانسفورماتور باعث تولید میدان مغناطیسی در آن بخش میشود در نهایت در همین راستا یک میدان الکتریکی کوچک ایجاد میشود. جریانی که در میدان جریان دارد همان جریان گردابی است که تبدیل انرژی به حرارت به هدر میرود.
تلفات مسی ترانسفورماتوری
با توجه به مقاومت اهمی در سیم پیچهای ترانسفورماتور اصولا تلفات مسی بروز داده میشود. برای محاسبه تلفات در ترانسفورماتور که در اولیه و ثانویه به وجود میآید، ضریب توان دوم جریان عبوری از سیم پیچها در مقاومت اهمی خواهد بود. باید بگوییم که تلفات مسی با مربع جریان در تناسب است و این میزان جریان به بار بستگی خواهد داشت. البته که این مقدار بار تلفات مسی در ترانس هم تغییر میکند. تلفات مسی به نام تلفات اهمی هم معروف است که از مقاومت سیم پیچ اولیه و ثانویه ترانس در برابر جریان نشات میگیرد.
تلفات ترانسفورماتور قدرت
تلفات قدرت در ترانس به دو دسته تلفات بیباری و تلفات بار دسته بندی میشوند. این دو تلفات بدون در نظر گرفتن کاربرد و قدرتی که دارند، یکسان هستند. اما تلفات دیگری هم وجود دارند که با تلفات دیگر یا در اثر کیفیت غیر ایدهآل قدرت ایجاد میشوند. اکثر این تلفات در ترانسهای بزرگ ایجاد میشوند برای مثال تلفات خنک کنندگی (در اثر تجهیزات خنک کنندگی و پمپ به وجود میآیند)، تلفات تجهیزات کمکی را میتوان نام برد. گفتنی است که تلفات بیباری در هسته رخ میدهد و زمانی صورت میگیرد که ترانسفورماتور فعال باشد. نام دیگر تلفات بیباری تلفات هسته یا آهن است که دائما وجود دارد.
و اما تلفات بار شامل تلفات مسی و تلفات اتصال کوتاه است که معمولا به میزان باردار بودن ترانس بستگی دارند. از جمله این تلفات میتوان تلفات اهمی و جریان گردابی را نام برد.
تلفات ترانسفورماتور توزیع
قبلتر اشاره کردیم در همه ترانسفورماتورها میزان تلفاتها یکسان است، که ترانسفورماتور توزیع از این امر مستثنی نیست. ترانسفورماتورهای توزیع انواع مختلفی دارند که از جمله آنها میتوان به ترانسفورماتور کنسرواتوری، ترانسفورماتوی خشک، ترانسفورماتور هرمتیک اشاره کرد. در تمام این موارد تلفاتی مانند تلفات هسته، جریان گردابی، هارمونیک دیده میشود.
تلفات مکانیکی
یکی دیگر از تلفاتی که در ترانسفورماتورها وجود دارد تلفات مکانیکی است. در اثر میدان مغناطیسی یک تغییر شکلی صورت میگیرد که منجر به حرکت برخی از قطعات ترانسفورماتور میشود. حتی قطعاتی که شل باشند و به خوبی محکم نباشند حرکت خواهند کرد. تجریکات مکانیکی و این حرکات باعث اتلاف انرژی میشوند.