Ineficiencia y calor del transformador

Question

Si un transformador tiene un rendimiento del 96%. Significa que para una capacidad y una carga de 500 W, la entrada sería de 520 W y la salida de 500 W, por lo que se emitirían 20 W en forma de calor. Si la carga es de 250 W, la entrada sería de 260 W y se emitirían 10 W en forma de calor.

Pero si no hay carga (carga cero), ¿cómo se calcula la potencia en vatios que se perdería en forma de calor durante la fase inicial, cuando el campo magnético y el flujo se están creando sin carga en el secundario? ¿Es más que el porcentaje ineficiente que se pierde con la carga?

Estoy computando transferencia de calor de caja sellada para un diseño que estoy teniendo y necesito saber lo anterior.

Answer 1

Los transformadores no se clasifican por "eficiencia", sino por pérdidas, aunque se puede definir la eficiencia a carga máxima. Así que no se puede suponer que a 250W de carga el transformador disipará 10W si a carga máxima (500W) disipa 20W, disipará más de 10W. Esto se debe a que los transformadores tienen dos tipos de pérdidas pérdidas en carga" y "pérdidas en vacío". Incluso sin carga, un transformador se calienta.

Las pérdidas de carga dependen de la resistencia de las bobinas y son proporcionales a la carga.

Las pérdidas en vacío son independientes de la carga y se producen debido a la magnetización y desmagnetización continuas del núcleo del transformador, con dos mecanismos básicos: las pérdidas por histéresis y las pérdidas por parásitos. Estas pérdidas dependen de la calidad de construcción del núcleo y de los materiales. Para reducir las pérdidas por remolinos, los núcleos se fabrican con láminas finas, de modo que los remolinos no puedan propagarse por gran parte del volumen del núcleo. Las pérdidas por histéresis dependen de la composición de la aleación magnética. Una parte del campo magnético escapa del núcleo e induce corrientes de Foucault y calienta los conductores circundantes (herrajes de montaje, pernos y soportes), lo que también aumenta las pérdidas en vacío. Sin conocer los detalles precisos de la construcción del núcleo y los datos del fabricante, no se pueden "calcular" estas pérdidas. Por ejemplo, los transformadores baratos de imitación para adornos navideños pueden calentarse bastante incluso cuando las luces están apagadas.

ADICIÓN: Resulta que tengo un viejo autotransformador de 200 VA 115:230V, modelo SU-38, fabricado por TODD SYSTEMS. En el modo de inactividad (sin carga), con ambiente de ~ 25C y sentado en un paquete de papeles, su núcleo llega a ~ 40C, ver la imagen térmica ..:

Answer 2

Existen dos mecanismos principales de pérdidas en los transformadores

a) Pérdidas en el núcleo, que dependen de la tensión de entrada

b) Pérdidas en el cobre, que dependen de la corriente de carga

Diseñar un transformador de bajas pérdidas es un compromiso entre ambos. En aplicaciones en las que el transformador puede pasar la mayor parte del tiempo en vacío, merece la pena diseñar un transformador con bajas pérdidas en el núcleo, a expensas de altas pérdidas en el cobre, utilizando un núcleo de bajo flujo y muchas espiras.

A menos que el transformador disponga de una ficha técnica muy completa en la que se indiquen las pérdidas con varias cargas, no es posible calcula la pérdida en cualquier carga, debe medirse.

Answer 3

Los transformadores se valoran en VA en lugar de W, donde V y A son RMS. VA y W son iguales sólo para una carga resistiva. Hay pérdidas en los devanados debidas a la corriente de carga, como I al cuadrado por R. Hay pérdidas en el núcleo debidas a las corrientes parásitas y a las pérdidas por histéresis. La pérdida en el núcleo no varía de forma apreciable con la carga, y también hay cierta pérdida en el cobre debido a la corriente magnetizante. Supongo que se refiere a un transformador de frecuencia de red. A frecuencias más altas se aplican otros factores.