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Die folgenden Informationen stammen aus „Copper Development Assoc. Inc ”Webseite Temperaturanstieg und Transformatoreffizienz
“ Alle Geräte, die Strom verbrauchen Abwärme als Nebenprodukt ihres Betriebs abgeben. Transformatoren sind keine Ausnahme. Die im Transformatorbetrieb erzeugte Wärme verursacht einen Temperaturanstieg in den inneren Strukturen des Transformators. Im Allgemeinen neigen effizientere Transformatoren zu einem geringeren Temperaturanstieg, während weniger effiziente Einheiten zu einem höheren Temperaturanstieg neigen.
Transformator-Temperaturanstieg ist definiert als der durchschnittliche Temperaturanstieg der Wicklungen über die Umgebungstemperatur (Umgebungstemperatur), wenn der Transformator mit seiner Nennleistung auf dem Typenschild geladen wird.
Trockentransformatoren sind in drei Standardtemperaturerhöhungen erhältlich: 80 ° C, 115 ° C oder 150 ° C. Flüssigkeitsgefüllte Transformatoren sind in Standardanstiegen von 55 ° C und 65 ° C erhältlich. Diese Werte basieren auf einer maximalen Umgebungstemperatur von 40 ° C. Dies bedeutet zum Beispiel, dass ein 80 ° C-Anstiegstransformator bei einer durchschnittlichen Wicklungstemperatur von 120 ° C bei voller Nennlast in einer Umgebung mit 40 ° C betrieben wird. (Sogenannte Hotspots im Transformator haben möglicherweise eine höhere Temperatur als der Durchschnitt.) Da die meisten Trockentransformatoren unabhängig vom Auslegungstemperaturanstieg dieselbe Isolierung für ihre Wicklungen verwenden (normalerweise mit 220 ° C bewertet), hat die 80C-Anstiegseinheit mehr Platz für eine gelegentliche Überlastung als eine 150C-Anstiegseinheit, ohne die Isolierung zu beschädigen oder die Lebensdauer des Transformators zu beeinträchtigen.
Ein Transformator mit niedrigerem Temperaturanstieg führt zu einem Transformator mit höherer Überlastfähigkeit. Beispielsweise hat eine 80C-Anstiegstrockeneinheit mit 220C-Isolierung eine Reservekapazität von 70C im Vergleich zu einer 150C-Einheit. Dadurch kann die 80C-Einheit mit einer Überlastfähigkeit von 15 bis 30\% betrieben werden, ohne die Lebenserwartung des Transformators zu beeinträchtigen. Ein kühler laufender Transformator bedeutet außerdem eine zuverlässigere Einheit und eine längere Betriebszeit. “
Antwort
In einfachen Worten ist der Temperaturanstieg in einem Transformator die Zunahme von Temperatur in den Kupferwicklungen, die im Transformator verwendet werden, wenn Spannung an ihn angelegt wird. Der Temperaturanstieg wird durch Leistungsverluste verursacht, die während der Umwandlung in Wärme umgewandelt werden. Es gibt 3 Leistungsverluste im Transformator
1) Verluste aufgrund des Widerstands der Wicklung beim Durchleiten von Strom durch Wicklungen (proportional zum Quadrat des Stroms x Widerstand)
2) Hysterese und
3) Wirbelstromverluste im Eisenkern, die durch ein Magnetfeld verursacht werden, das durch an den Transformator angelegte Wechselspannung induziert wird.
Hystereseverluste im Kern sind auf eine Umkehrung des Magnetfelds zurückzuführen, wobei eine gewisse Remanenz von übrig bleibt Magnetismus während der Umkehrung aufgrund des Eisenkerns, während Wirbelstromverluste die interne Zirkulation von Strömen sind, die durch Induktion eines Magnetfelds im Kern verursacht werden.
Während Hysterese- und Wirbelstromverluste unabhängig von den Lasten in den externen Schaltkreisen konstant bleiben Der Wicklungswiderstand variiert mit den Lasten.
Dies führt zur Wärmeerzeugung im Kern und in den Wicklungen des Transformators, was zu einem Temperaturanstieg im Transformator führt. Die Transformatoren sind so ausgelegt, dass sie dem Temperaturanstieg in den Wicklungen bis zu 80 ° C standhalten (maximale Temperatur 120 ° C bei einer normalen Temperatur von 40 ° C).