Trong cỏc TBĐ cú ba dạng tổn hao năng lượng chớnh là: tổn hao trong cỏc chi tiết dẫn điện, tổn hao trong cỏc phần tử sắt từ và tổn hao điện mụi.
1. Tổn hao trong cỏc chi tiết dẫn điện
Năng lượng tổn hao trong dõy dẫn do dũng điện i đi qua trong thời gian t được tớnh theo cụng thức:
W=ti Rdt
0
2. (1.41)
Điện trở dõy dẫn R phụ thuộc vào điện trở suất vật liệu, kớch thước dõy dẫn, ngoài ra cũn phụ thuộc vào tần số của dũng điện, vị trớ của dõy dẫn nằm đơn độc hay gần dõy dẫn khỏc cú dũng điện đi qua.
Nếu dõy dẫn đồng chất cú tiết diện S khụng đổi, chiều dài l, điện trở suất , nằm độc lập và cú dũng điện một chiều đi qua thỡ điện trở của nú được tớnh theo cụng thức:
l
R = ρ s (1.42)
Khi dũng điện xoay chiều đi qua sẽ gõy ra hiệu ứng mặt ngoài làm điện trở dõy dẫn tăng .
R~1 =Km.R_ (1.43)
Trong đú: R_ là điện trở một chiều; R~1 là điện trở xoay chiều khi dõy dẫn nằm đơn độc; Km: là hệ số tớnh đến hiệu ứng mặt ngoài, phụ thuộc vào kớch thước dõy dẫn, điện trở suất của vật liệu và tần số của dũng điện.
Khi hai dõy dẫn đặt gần nhau cú dũng điện đi qua, từ trường của dõy dẫn này tỏc dụng với dũng điện của dõy dẫn kia làm thay đổi sự phõn bố của dũng điện trong dõy dẫn, nờn điện trở của chỳng thay đổi. Hiệu ứng này được gọi là hiệu ứng gần và đặc trưng bằng hệ số gần nhau của hai dõy dẫn:
Kg = 1 ~ 2 ~ R R hoặc R~2 =Kg.R~1 (1.44) trong đú: R~2 là điện trở của dõy dẫn khi nú đặt gần dõy dẫn khỏc.
R~1: là điện trở của dõy dẫn khi đặt đơn độc.
Trị số của Kg phụ thuộc vào tần số dũng điện, kớch thước thanh dẫn, khoảng cỏch giữa hai thanh dẫn và điện trở một chiều của nú khi hai dũng điện ngược chiều nhau. Với hai thanh dẫn tiết diện chữ nhật đặt gần nhau, hệ số Kg cú thể bộ hơn 1, tức là làm giảm tổn hao năng lượng.
Từ (1.43) và (1.44) ta nhận thấy rằng, với dũng điện xoay chiều, nếu kể cả hiệu ứng mặt ngoài và hiệu ứng gần thỡ sẽ gõy ra tổn hao phụ được đặc trưng bằng:
Kf = R R~2 = ~2 R R . R R~1 = Kg.Km (1.45)
2. Tổn hao trong cỏc phần tử sắt từ
Nếu cỏc phần tử sắt từ nằm trong vựng từ trường biến thiờn thỡ trong chỳng sẽ cú tổn hao do từ trễ và dũng điện xoỏy tạo ra và được tớnh theo cụng thức:
PFe = (T.Bm1,6+X. f.Bm2).fG (1.46)
trong đú: PFe là tổn hao sắt từ [W]; Bm là trị biờn độ của từ cảm [T];f là tần số của từ trường [Hz]; T, Xhệ số tổn hao do từ trễ và dũng xoỏy, với thộp mỏc 41 43 và tương đương thỡ T = (1,92,6); X = (0,41,2)
Từ (1.46) nhận thấy rằng tổn hao sắt từ phụ thuộc vào từ cảm, tấn số, điện trở xoỏy của vật liệu. Để thuận tiện cho việc tớnh toỏn, người ta xỏc định suất tổn hao sắt từ p0 cho một đơn vị khối lượng vật liệu ở tần số f và từ cảm Bm cho trước. Như vậy tổn hao ở (1.46) sẽ được tớnh toỏn đơn giản hơn:
PFe = p0.G (1.47)
Để giảm tổn hao trong cỏc chi tiết sắt từ dạng khối, người ta thường sử dụng cỏc biện phỏp sau:
+ Tạo khe hở phi từ tớnh theo đường đi của từ thụng để tăng từ trở, giảm từ thụng, tức là giảm Bm.
+ Đặt thờm vũng ngắn mạch để tăng từ khỏng, giảm từ thụng.
+ Với cỏc chi tiết cho thiết bị cú dũng điện lớn hơn 1000A, được chế tạo bằng vật liệu phi từ tớnh như: đuyra, gang khụng dẫn từ…
3. Tổn hao trong vật liệu cỏch điện
Dưới tỏc dụng của điện trường biến thiờn, trong vật liệu cỏch điện sẽ sinh ra tổn hao điện mụi: P = 2.f.U2.tg (1.48)
trong đú: P là cụng suất tổn hao (W); f là tần số điện trường (Hz); U là điện ỏp (V); tg là tang của gúc tổn hao điện mụi, phụ thuộc vào điện ỏp.
Từ (1.48) ta nhận thấy rằng tổn hao trong chất điện mụi tỉ lệ với bỡnh phương điện ỏp. Vỡ vậy tổn hao điện mụi chỉ đỏng kể khi điện ỏp cao, tần số lớn.