คำอธิบายเกี่ยวกับการสูญเสียในหม้อแปลงไฟฟ้า: การสูญเสียขณะไม่มีโหลดและการสูญเสียขณะมีโหลด
การสูญเสียขณะไม่มีโหลดและการสูญเสียขณะมีโหลดในหม้อแปลงไฟฟ้าเป็นรูปแบบหลักสองประการของการสูญเสียพลังงานระหว่างการทำงาน ต่อไปนี้เป็นคำอธิบายโดยละเอียดเกี่ยวกับวิธีการเกิด การกระจาย และการลดทอนของการสูญเสียเหล่านี้ภายในหม้อแปลงไฟฟ้า
การสูญเสียขณะไม่มีโหลดเกิดขึ้นเมื่อขดลวดปฐมภูมิของหม้อแปลงมีกระแสกระตุ้นเพียงเล็กน้อยในสภาวะไม่มีโหลด ในขณะนี้ การสูญเสียในทองแดงมีน้อยมาก และการสูญเสียส่วนใหญ่จะเกิดขึ้นในแกน ซึ่งเรียกว่าการสูญเสียในเหล็ก การสูญเสียในเหล็กประกอบด้วยการสูญเสียฮิสเทอรีซิสและการสูญเสียกระแสไหลวน การสูญเสียฮิสเทอรีซิสเกิดจากการพลิกกลับอย่างต่อเนื่องของโดเมนแม่เหล็กภายในแกนภายใต้สนามแม่เหล็กสลับ ซึ่งสิ้นเปลืองพลังงานและสร้างความร้อน การสูญเสียกระแสไหลวนเกิดขึ้นเนื่องจากแกนเองเป็นตัวนำ เมื่ออยู่ภายใต้สนามแม่เหล็กที่เปลี่ยนแปลง แรงเคลื่อนไฟฟ้าจะถูกเหนี่ยวนำในระนาบที่ตั้งฉากกับเส้นสนามแม่เหล็ก ก่อให้เกิดวงปิดที่สร้างกระแส—ที่เรียกว่ากระแสไหลวน—ซึ่งสร้างความร้อนเนื่องจากความต้านทานของวัสดุแกน
การสูญเสียขณะไม่มีโหลดส่วนใหญ่เกิดขึ้นในแกน เนื่องจากแกนเป็นส่วนประกอบหลักของวงจรแม่เหล็ก และทั้งการสูญเสียจากฮิสเทอรีซิสและการสูญเสียจากกระแสไหลวนเกิดขึ้นภายในวัสดุของแกน นอกจากนี้ ยังมีการสูญเสียทองแดงเล็กน้อยเกิดขึ้นในขดลวดปฐมภูมิเนื่องจากกระแสขณะไม่มีโหลด แต่โดยทั่วไปแล้วถือว่าน้อยมาก ความร้อนที่เกิดจากการสูญเสียขณะไม่มีโหลดจะถูกระบายออกไปส่วนใหญ่ผ่านการนำความร้อนและการแผ่รังสีจากแกนไปยังสภาพแวดล้อมโดยรอบ แกนสัมผัสกับน้ำมันหม้อแปลงหรืออากาศ ทำให้เกิดการถ่ายเทความร้อนไปยังน้ำมันหรืออากาศ จากนั้นความร้อนนี้จะถูกพาออกไปโดยการพาความร้อนตามธรรมชาติของน้ำมันหรือกระแสลม และในที่สุดก็จะกระจายไปสู่สภาพแวดล้อมโดยรอบ
การสูญเสียพลังงานเนื่องจากโหลดประกอบด้วยการสูญเสียพื้นฐานจากความต้านทานในขดลวดและการสูญเสียเพิ่มเติม การสูญเสียพื้นฐานจากความต้านทานในขดลวดคือการสูญเสียเนื่องจากความต้านทานในขดลวดเมื่อกระแสโหลดไหลผ่าน ตามกฎของจูล ความร้อนจะเกิดขึ้นเมื่อกระแสไหลผ่านตัวนำ และการสูญเสียพลังงานจะเป็นสัดส่วนกับกำลังสองของกระแส การสูญเสียเพิ่มเติมรวมถึงการสูญเสียจากกระแสไหลวนในขดลวด การสูญเสียจากกระแสหมุนเวียน การสูญเสียจากกระแสไฟฟ้ารั่วในส่วนประกอบโครงสร้าง ฯลฯ ซึ่งเป็นสัดส่วนกับกำลังสองของกระแสและกำลังสองของความถี่
การสูญเสียพลังงานเนื่องจากกระแสโหลดส่วนใหญ่กระจายอยู่ในขดลวดและแกน การสูญเสียจากกระแสโหลดในขดลวดทำให้เกิดการสูญเสียทองแดง ในขณะที่แกนก็มีการสูญเสียบางส่วนเนื่องจากฟลักซ์รั่วไหลที่เกิดจากกระแสโหลดเช่นกัน แม้ว่าจะมีปริมาณค่อนข้างน้อยเมื่อเทียบกับการสูญเสียทองแดงในขดลวด นอกจากนี้ ฟลักซ์รั่วไหลที่เกิดจากกระแสโหลดยังทำให้เกิดการสูญเสียที่ไม่พึงประสงค์ในชิ้นส่วนโครงสร้างโลหะภายนอกขดลวดด้วย
ความร้อนที่เกิดขึ้นจากการสูญเสียโหลดจะถูกถ่ายเทไปยังน้ำมันหม้อแปลงบางส่วนผ่านการนำความร้อนจากขดลวด แล้วจึงถูกระบายออกไปโดยการพาความร้อนตามธรรมชาติหรือการหมุนเวียนน้ำมันแบบบังคับ อีกส่วนหนึ่งจะถูกระบายออกสู่สิ่งแวดล้อมโดยรอบผ่านการนำความร้อนและการแผ่รังสีจากแกนและส่วนประกอบโครงสร้าง ในหม้อแปลงขนาดใหญ่ มักใช้การระบายความร้อนด้วยการหมุนเวียนน้ำมันแบบบังคับหรือวิธีการที่คล้ายกันเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการระบายความร้อน ปรับปรุงประสิทธิภาพการทำงานและความน่าเชื่อถือของหม้อแปลง