พารามิเตอร์หลักของหม้อแปลงไฟฟ้ามีอะไรบ้าง?

หม้อแปลงไฟฟ้าแต่ละประเภทมีข้อกำหนดทางเทคนิคที่แตกต่างกัน ซึ่งสามารถแสดงได้ด้วยพารามิเตอร์ทางเทคนิคที่เกี่ยวข้อง ตัวอย่างเช่น พารามิเตอร์ทางเทคนิคหลักของหม้อแปลงไฟฟ้ากำลังสูง ได้แก่ กำลังไฟฟ้าพิกัด แรงดันไฟพิกัดและอัตราส่วนแรงดัน ความถี่พิกัด ระดับอุณหภูมิการทำงาน อัตราการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิ อัตราการควบคุมแรงดัน ประสิทธิภาพการเป็นฉนวน และความต้านทานต่อความชื้น สำหรับหม้อแปลงไฟฟ้าความถี่ต่ำทั่วไป พารามิเตอร์ทางเทคนิคหลัก ได้แก่ อัตราส่วนการแปลง คุณลักษณะความถี่ การบิดเบือนแบบไม่เชิงเส้น การป้องกันสนามแม่เหล็กและการป้องกันไฟฟ้าสถิต ประสิทธิภาพ เป็นต้น

พารามิเตอร์หลักของหม้อแปลงไฟฟ้า ได้แก่ อัตราส่วนแรงดัน คุณลักษณะความถี่ กำลังไฟฟ้าพิกัด และประสิทธิภาพ

(1)อัตราส่วนแรงดันไฟฟ้า

ความสัมพันธ์ระหว่างอัตราส่วนแรงดัน n ของหม้อแปลงกับจำนวนรอบและแรงดันของขดลวดปฐมภูมิและทุติยภูมิเป็นดังนี้: n = V1/V2 = N1/N2 โดยที่ N1 คือขดลวดปฐมภูมิ (primary winding) ของหม้อแปลง, N2 คือขดลวดทุติยภูมิ (secondary winding), V1 คือแรงดันที่ปลายทั้งสองของขดลวดปฐมภูมิ และ V2 คือแรงดันที่ปลายทั้งสองของขดลวดทุติยภูมิ อัตราส่วนแรงดัน n ของหม้อแปลงเพิ่มแรงดันมีค่าน้อยกว่า 1, อัตราส่วนแรงดัน n ของหม้อแปลงลดแรงดันมีค่ามากกว่า 1 และอัตราส่วนแรงดัน n ของหม้อแปลงแยกมีค่าเท่ากับ 1

(2)กำลังไฟฟ้าพิกัด P พารามิเตอร์นี้โดยทั่วไปใช้สำหรับหม้อแปลงไฟฟ้ากำลัง หมายถึงกำลังไฟฟ้าขาออกเมื่อหม้อแปลงไฟฟ้าสามารถทำงานได้เป็นเวลานานโดยไม่เกินอุณหภูมิที่กำหนด ภายใต้ความถี่และแรงดันไฟฟ้าในการทำงานที่กำหนด กำลังไฟฟ้าพิกัดของหม้อแปลงมีความสัมพันธ์กับพื้นที่หน้าตัดของแกนเหล็ก เส้นผ่านศูนย์กลางของลวดเคลือบฉนวน ฯลฯ หม้อแปลงที่มีพื้นที่หน้าตัดแกนเหล็กขนาดใหญ่ เส้นผ่านศูนย์กลางลวดเคลือบฉนวนหนา จะมีกำลังไฟฟ้าขาออกสูง

(3)คุณลักษณะด้านความถี่ หมายถึง ช่วงความถี่ในการทำงานที่แน่นอนของหม้อแปลงไฟฟ้า และหม้อแปลงไฟฟ้าที่มีช่วงความถี่ในการทำงานต่างกันไม่สามารถใช้แทนกันได้ เมื่อหม้อแปลงไฟฟ้าทำงานเกินช่วงความถี่ที่กำหนด อุณหภูมิจะสูงขึ้น หรือหม้อแปลงไฟฟ้าจะไม่ทำงานตามปกติ

(4)ประสิทธิภาพ หมายถึง อัตราส่วนของกำลังไฟฟ้าขาออกต่อกำลังไฟฟ้าขาเข้าของหม้อแปลงที่โหลดพิกัด ค่านี้แปรผันตรงกับกำลังไฟฟ้าขาออกของหม้อแปลง กล่าวคือ ยิ่งกำลังไฟฟ้าขาออกของหม้อแปลงมากเท่าใด ประสิทธิภาพก็ยิ่งสูงขึ้นเท่านั้น และยิ่งกำลังไฟฟ้าขาออกของหม้อแปลงน้อยเท่าใด ประสิทธิภาพก็ยิ่งต่ำลงเท่านั้น โดยทั่วไปแล้ว ค่าประสิทธิภาพของหม้อแปลงจะอยู่ระหว่าง 60% ถึง 100%

ที่กำลังไฟฟ้าพิกัด อัตราส่วนระหว่างกำลังไฟฟ้าขาออกและกำลังไฟฟ้าขาเข้าของหม้อแปลงเรียกว่าประสิทธิภาพของหม้อแปลง กล่าวคือ

η= x100%

ที่ไหนη ประสิทธิภาพของหม้อแปลงไฟฟ้านั้น P1 คือกำลังไฟฟ้าขาเข้า และ P2 คือกำลังไฟฟ้าขาออก

เมื่อกำลังไฟฟ้าขาออก P2 ของหม้อแปลงเท่ากับกำลังไฟฟ้าขาเข้า P1 ประสิทธิภาพจะเป็นเท่าใดη หากประสิทธิภาพเท่ากับ 100% หม้อแปลงไฟฟ้าจะไม่ก่อให้เกิดการสูญเสียใดๆ แต่ในความเป็นจริงแล้ว ไม่มีหม้อแปลงไฟฟ้าแบบนั้นอยู่จริง เมื่อหม้อแปลงไฟฟ้าส่งผ่านพลังงานไฟฟ้า มันจะเกิดการสูญเสียเสมอ ซึ่งส่วนใหญ่เกิดจากการสูญเสียในทองแดงและการสูญเสียในเหล็ก

การสูญเสียเนื่องจากความต้านทานของขดลวด หมายถึง การสูญเสียที่เกิดจากความต้านทานของขดลวดในหม้อแปลง เมื่อกระแสไฟฟ้าไหลผ่านความต้านทานของขดลวด พลังงานไฟฟ้าส่วนหนึ่งจะถูกเปลี่ยนเป็นพลังงานความร้อนและสูญเสียไป เนื่องจากขดลวดโดยทั่วไปพันด้วยลวดทองแดงหุ้มฉนวน จึงเรียกว่าการสูญเสียเนื่องจากความต้านทานของขดลวด

การสูญเสียพลังงานในหม้อแปลงไฟฟ้านั้นประกอบด้วยสองด้าน ด้านแรกคือการสูญเสียฮิสเทอรีซิส เมื่อกระแสไฟฟ้าสลับไหลผ่านหม้อแปลง ทิศทางและขนาดของเส้นแรงแม่เหล็กที่ผ่านแผ่นเหล็กซิลิคอนของหม้อแปลงจะเปลี่ยนแปลงไป ทำให้โมเลกุลภายในแผ่นเหล็กซิลิคอนเสียดสีกันและปล่อยพลังงานความร้อนออกมา จึงทำให้สูญเสียพลังงานไฟฟ้าไปบางส่วน ซึ่งเรียกว่าการสูญเสียฮิสเทอรีซิส ด้านที่สองคือการสูญเสียกระแสไหลวน เมื่อหม้อแปลงทำงาน จะมีเส้นแรงแม่เหล็กผ่านแกนเหล็ก และกระแสเหนี่ยวนำจะเกิดขึ้นในระนาบที่ตั้งฉากกับเส้นแรงแม่เหล็ก เนื่องจากกระแสนี้ก่อตัวเป็นวงปิดและไหลเวียนเป็นรูปทรงคล้ายกระแวน จึงเรียกว่ากระแสไหลวน การมีอยู่ของกระแสไหลวนทำให้แกนเหล็กร้อนขึ้นและสิ้นเปลืองพลังงาน ซึ่งเรียกว่าการสูญเสียกระแสไหลวน

ประสิทธิภาพของหม้อแปลงไฟฟ้ามีความสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับระดับกำลังไฟฟ้าของหม้อแปลง โดยทั่วไป ยิ่งกำลังไฟฟ้าสูง การสูญเสียและกำลังไฟฟ้าขาออกก็จะยิ่งน้อยลง และประสิทธิภาพก็จะยิ่งสูงขึ้น ในทางตรงกันข้าม ยิ่งกำลังไฟฟ้าต่ำ ประสิทธิภาพก็จะยิ่งต่ำลง