Pagkawala ng Pwersa sa mga Transformer

Pagkawala sa Transformer

Bilang isang statikong aparato ang electrical transformer, hindi karaniwang naiuugnay ang mekanikal na pagkawala. Karaniwan lamang tinitingnan ang elektrikal na pagkawala sa transformer.

Ang pagkawala sa anumang makina ay malawak na inilalarawan bilang pagkakaiba ng input power at output power. Kapag ibinigay ang input power sa primary ng transformer, bahagi ng power na iyon ay ginagamit upang mapunan ang core losses sa transformer, kung saan ang Hysteresis loss at Eddy current loss sa core ng transformer, at iba pang bahagi ng input power ay nawawala bilang I2R loss at dinissipate bilang init sa primary at secondary windings, dahil mayroon itong ilang internal resistance.

Ang unang isa ay tinatawag na core loss o iron loss sa transformer at ang huli ay kilala bilang ohmic loss o copper loss sa transformer. Ang isa pang pagkawala na nangyayari sa transformer ay ang Stray Loss, dahil sa Stray fluxes na naka-link sa mekanikal na estruktura at winding conductors.

Copper Loss sa Transformer

Ang Copper loss ay I²I2R loss, na may I12R1 sa primary side at I22R2 sa secondary side. Dito, ang I1 at I2 ay ang primary at secondary currents, at ang R1 at R2 naman ang resistances ng mga windings. Dahil depende ang mga current na ito sa load, ang copper loss sa transformer ay nagbabago depende sa load.

Core Losses sa Transformer

Ang Hysteresis loss at eddy current loss, parehong depende sa magnetic properties ng materyales na ginamit upang gawin ang core ng transformer at ang disenyo nito. Kaya ang mga pagkawala na ito sa transformer ay fix at hindi depende sa load current. Kaya ang core losses sa transformer, na alternatibong kilala bilang iron loss sa transformer, maaaring ituring na constant para sa lahat ng range ng load.

Ang Hysteresis loss sa transformer ay inilalarawan bilang,

Ang Eddy current loss sa transformer ay inilalarawan bilang,

Kh = Hysteresis constant.

Ke = Eddy current constant.

Kf = form constant.

Ang Copper loss ay maaaring simpleng inilalarawan bilang,

IL2R2′ + Stray loss

Kung saan, IL = I2 = load ng transformer, at R2′ ang resistance ng transformer na nirefer sa secondary.

Ngayon ipaglalaban natin ang Hysteresis loss at Eddy current loss sa mas detalyadong paraan upang mas maunawaan ang paksa ng mga pagkawala sa transformers.

Hysteresis Loss sa Transformer

Ang Hysteresis loss sa transformers ay maaaring ipaliwanag sa dalawang paraan: pisikal at mathematical.

Pisikal na Paliwanag ng Hysteresis Loss

Ang magnetic core ng transformer ay gawa sa ′Cold Rolled Grain Oriented Silicon Steel′. Ang steel ay napakabuti na ferromagnetic material. Ang uri ng materyales na ito ay napakasensitibo upang maging magnetized. Ito ay nangangahulugan na kapag lumipas ang magnetic flux, ito ay magiging parang magnet. Ang mga ferromagnetic substances ay may maraming domains sa kanilang estruktura.

Ang mga domains ay napakaliit na rehiyon sa materyales na estruktura, kung saan ang lahat ng dipoles ay parallel sa parehong direksyon. Sa ibang salita, ang mga domains ay tulad ng maliit na permanenteng magnets na nakasitado random sa estruktura ng substansya.

Ang mga domains ay nakalinya sa loob ng materyales na estruktura sa ganitong random na paraan, na ang net resultant magnetic field ng nasabing materyal ay zero. Kapag inilapat ang external magnetic field (mmf), ang mga randomly directed domains ay align parallel sa field.

Pagkatapos tanggalin ang field, ang karamihan sa mga domains ay bumabalik sa random positions, ngunit ang ilan ay nananatiling aligned. Dahil sa mga hindi nagbago na domains, ang substansya ay naging kaunti na permanenteng magnetized. Ang magnetism na ito ay tinatawag na “Spontaneous Magnetism”.

Upang neutralize ang magnetism na ito, kinakailangan ang ilang opposite mmf upang maitala. Ang magnetomotive force o mmf na inilapat sa core ng transformer ay alternating. Para sa bawat cycle dahil sa domain reversal, may extra work na gagawin. Dahil dito, mayroon kang consumption ng electrical energy na kilala bilang Hysteresis loss ng transformer.

Mathematical na Paliwanag ng Hysteresis Loss sa Transformer

Determination ng Hysteresis Loss

Isaalang-alang ang isang ring ng ferromagnetic specimen na may circumference L meter, cross-sectional area a m2 at N turns ng insulated wire tulad ng ipinapakita sa larawan sa tabi,

Isaalang-alang, ang current na lumilikha sa coil ay I amp,

Magnetizing force,

Isaalang-alang, ang flux density sa instant na ito ay B,

Kaya, ang total flux through the ring, Φ = BXa Wb

Bilang alternating ang current na lumilikha sa solenoid, ang flux na nilikha sa iron ring ay alternating din, kaya ang induced emf (e′) ay ipapahayag bilang,

Ayon sa Lenz's law, ang induced emf na ito ay mag-ooppose sa flow ng current, kaya, upang panatilihin ang current I sa coil, ang source ay dapat magbigay ng equal at opposite emf. Kaya ang applied emf,

Energy consumed sa short time dt, kung saan ang flux density ay nagbago,

Kaya, ang total work done o energy consumed sa isang buong cycle ng magnetism ay,

Ngayon, ang aL ay ang volume ng ring at H.dB ay ang area ng elementary strip ng B – H curve na ipinapakita sa larawan sa itaas,

Kaya, ang Energy consumed per cycle = volume ng ring × area ng hysteresis loop. Sa kaso ng transformer, ang ring na ito ay maaaring ituring na magnetic core ng transformer. Kaya, ang work done ay wala kundi ang electrical energy loss sa core ng transformer at ito ang kilala bilang hysteresis loss sa transformer.

Ano ang Eddy Current Loss?

Sa transformer, inii-supply natin ang alternating current sa primary, ang alternating current na ito ay gumagawa ng alternating magnetizing flux sa core at habang ang flux na ito ay naka-link sa secondary winding, magkakaroon ng induced voltage sa secondary, na nagresulta ng current na lumilikha sa load na konektado dito.

Ang ilang alternating fluxes ng transformer; maaari ring naka-link sa iba pang conducting parts tulad ng steel core o iron body ng transformer, atbp. Habang ang alternating flux ay naka-link sa mga bahagi ng transformer, magkakaroon ng locally induced emf.

Dahil sa mga emfs na ito, magkakaroon ng currents na lilitok locally sa mga bahagi ng transformer. Ang mga circulating current na ito ay hindi magbibigay kontribusyon sa output ng transformer at dissipated bilang heat. Ang uri ng energy loss na ito ay tinatawag na eddy current loss ng transformer.

Ito ay isang malawak at simple na paliwanag ng eddy current loss. Ang detalyadong paliwanag ng pagkawala na ito ay hindi kasama sa scope ng pagtalakay sa chapter na ito.