Phân loại tổn thất máy biến áp và phương pháp tính

Lê Hồng Phong

Vì là thiết bị điện tĩnh nên máy biến áp chịu tổn thất cơ học do gió hoặc ma sát môi trường. Có hai loại tổn hao chính: tổn hao lõi và tổn hao đồng, cùng với một số tổn hao thứ cấp khác. Hãy cùng KTH ELECTRIC tìm hiểu một số loại tổn thất chính trong máy biến áp và cách tính tổn thất trong bài viết sau.

Tổn hao lõi máy biến áp

Tổn hao lõi hay tổn hao sắt là một loại tổn hao máy biến áp không tải. Trong máy biến áp, lõi là bộ phận được bọc bằng dây đồng, nối cuộn dây sơ cấp và thứ cấp bằng cảm ứng từ. Có hai loại tổn hao lõi chính: tổn hao dòng điện xoáy và tổn hao trễ.

Tổn thất dòng điện xoáy

Khi từ thông được nối với một mạch kín, một lực điện động có thể được tạo ra và lưu thông trong mạch. Giá trị hiện tại chủ yếu phụ thuộc vào tổng emf và điện trở của mạch trong khu vực.

Lõi máy biến áp được làm bằng sắt dẫn điện. Dòng điện trong emf có thể chạy qua lõi, gọi là dòng điện xoáy. Dòng điện này xuất hiện khi dây dẫn chịu tác dụng của từ trường thay đổi. Những dòng điện đó khi không còn tác dụng sẽ tạo ra tổn hao trong lõi thép, hoặc tổn thất do dòng điện xoáy. Nếu lõi thép được thiết kế từ các tấm mỏng, nhẹ thì tổn thất này có thể được giảm thiểu.

Mất độ trễ

Hiện tượng trễ xảy ra trong lõi của thiết bị điện do từ hóa và khử từ của vật liệu. Khi dòng điện luân phiên chạy qua cực ở đầu vào, lõi thép bị từ hóa và khử từ theo chu kỳ và mất năng lượng trong quá trình này.

Mất trễ chủ yếu xảy ra khi dòng điện xoay chiều đi qua lõi máy biến áp, sau đó từ trường đảo chiều. Tổn thất này phụ thuộc vào vật liệu của lõi máy biến áp. Vật liệu lõi chất lượng cao như CRGO – Thép Silicon định hướng dạng hạt cán nguội là giải pháp tốt cho lõi máy biến áp nhằm hạn chế tổn thất trễ.

Mất đồng máy biến áp

Tổn thất đồng hoặc tổn thất điện trở là do điện trở ohmic của dây đồng dùng làm cuộn dây. Điện năng được chuyển hóa thành nhiệt nhờ dòng điện trong dây dẫn cuộn sơ cấp và thứ cấp. Tổn thất đồng tỉ lệ với bình phương cường độ dòng điện chạy qua dây dẫn. Dòng điện này phụ thuộc vào tải kết nối và thay đổi theo tải, do đó nó được phân loại là tổn hao thay đổi.

Những tổn thất khác

• Tổn hao tải: Tổn hao từ thông luôn xảy ra trong quá trình cảm ứng điện từ giữa cuộn sơ cấp và cuộn thứ cấp. Hiện tượng này gọi là rò rỉ từ thông hoặc tải thất lạc, gây ra một số tổn thất cho máy biến áp, làm giảm công suất đầu ra. Để giảm tổn thất từ ​​thông, các cuộn dây sơ cấp và thứ cấp trong máy biến áp cần được quấn để có thể ghép từ thông tối đa với nhau.
• Tổn thất điện môi: Máy biến áp dầu sử dụng dầu khoáng làm chất điện môi cách điện. Sau một thời gian hoạt động liên tục của máy biến áp, độ bền điện môi giảm, gây ra một số tổn thất, làm giảm hiệu suất chung của máy biến áp. Điều này được gọi là tổn thất điện môi. Cần thường xuyên kiểm tra tình trạng của chất điện môi để hạn chế sự thất thoát này.

Đọc thêm: Tổng hợp các sự cố máy biến áp thường gặp và cách khắc phục

Cách tính tổn thất máy biến áp

Tổn hao máy biến áp là tổng giá trị của tổn hao không tải Po, tổn hao ngắn mạch Pk và tổn hao rò Ps. Hai giá trị đo chính của tổn hao không tải của máy biến áp là tổn hao lõi và tổn hao đồng.

Tổn hao lõi được tính bằng tổn hao không tải nhân với số giờ cung cấp điện. Tổn thất này phụ thuộc vào công suất, dòng điện máy biến áp và thời gian vận hành. Trong đó thời gian được xác định như sau:

• Máy biến áp có nguồn điện liên tục được định mức trong 720 giờ mỗi tháng.
• Máy biến áp bị mất điện hoặc mất điện sẽ tính toán thời gian theo số giờ thực tế trạm biến áp cung cấp cho phụ tải dựa trên giá trị 1 tháng.
• Nếu có đồng hồ thì thời gian được tính dựa trên số lượng tích lũy trên đồng hồ.

Khi hệ số phụ tải từ 40% trở xuống thì tổn hao đồng tương đương 2% lượng điện tiêu thụ hàng tháng. Loại tổn thất này có liên quan đến dòng điện tải. Trường hợp hệ số tải vượt quá 40% sẽ tính tổn thất 3%.

Nhìn chung, trong máy biến áp dầu tổn thất lõi sắt là 5 – 7%, tổn thất đồng khoảng 0,5%. Tổn hao của máy biến áp khô sẽ ít hơn so với máy biến áp dầu vì không bị ảnh hưởng bởi độ bền của lớp dầu bị suy giảm.

Bạn có thể đọc thêm các bài viết về máy biến áp tại: https://btb-electric.com/vi/tin-tuc/kien-thuc-nganh/kien-thuc-tram-bien-ap/