Kehilangan Energi Pada Trafo

Kerugian pada Trafo

Sebagai perangkat statis, kerugian mekanis pada trafo biasanya tidak menjadi masalah. Kami umumnya hanya mempertimbangkan kerugian listrik pada trafo.

Kerugian pada mesin apapun secara umum didefinisikan sebagai perbedaan antara daya input dan daya output. Ketika daya input disalurkan ke sisi primer trafo, sebagian dari daya tersebut digunakan untuk mengkompensasi kerugian inti trafo, yaitu kerugian histeresis pada trafo dan kerugian arus eddy pada inti trafo, serta sebagian dari daya input hilang sebagai kerugian I2R dan terdissipasi sebagai panas pada lilitan primer dan sekunder, karena lilitan-lilitan ini memiliki resistansi internal di dalamnya.

Yang pertama disebut kerugian inti atau kerugian besi pada trafo, dan yang kedua dikenal sebagai kerugian ohmik atau kerugian tembaga pada trafo. Kerugian lain yang terjadi pada trafo adalah kerugian Stray, akibat fluks Stray yang berhubungan dengan struktur mekanis dan konduktor lilitan.

Kerugian Tembaga pada Trafo

Kerugian tembaga adalah kerugian I²I2R, dengan I12R1 pada sisi primer dan I22R2 pada sisi sekunder. Di sini, I1 dan I2 adalah arus primer dan sekunder, dan R1 dan R2 adalah resistansi lilitan. Karena arus-arus ini bergantung pada beban, kerugian tembaga pada trafo bervariasi dengan beban.

Kerugian Inti pada Trafo

Kerugian histeresis dan kerugian arus eddy, keduanya bergantung pada sifat magnetik bahan yang digunakan untuk membangun inti trafo dan desainnya. Jadi, kerugian-kerugian ini pada trafo bersifat tetap dan tidak bergantung pada arus beban. Jadi, kerugian inti pada trafo, yang juga dikenal sebagai kerugian besi pada trafo, dapat dianggap konstan untuk semua rentang beban.

Kerugian histeresis pada trafo dinotasikan sebagai,

Kerugian arus eddy pada trafo dinotasikan sebagai,

Kh = Konstanta histeresis.

Ke = Konstanta arus eddy.

Kf = konstanta bentuk.

Kerugian tembaga dapat dinotasikan sebagai,

IL2R2′ + Kerugian Stray

Di mana, IL = I2 = beban trafo, dan R2′ adalah resistansi trafo yang dirujuk ke sisi sekunder.

Sekarang kita akan membahas kerugian histeresis dan kerugian arus eddy sedikit lebih detail untuk pemahaman yang lebih baik tentang topik kerugian pada trafo.

Kerugian Histeresis pada Trafo

Kerugian histeresis pada trafo dapat dijelaskan dalam dua cara: fisik dan matematis.

Penjelasan Fisik Kerugian Histeresis

Inti magnet trafo dibuat dari 'Besi Silikon Berorientasi Butir Dingin'. Besi adalah bahan feromagnetik yang sangat baik. Jenis bahan ini sangat sensitif untuk dimagnetisasi. Artinya, setiap kali fluks magnet lewat, ia akan bertindak seperti magnet. Substansi feromagnetik memiliki beberapa domain dalam strukturnya.

Domain-domain adalah wilayah kecil dalam struktur bahan, di mana semua dipol paralel ke arah yang sama. Dengan kata lain, domain-domain ini seperti magnet permanen kecil yang ditempatkan secara acak dalam struktur substansi.

Domain-domain ini disusun di dalam struktur bahan dengan cara yang acak, sehingga medan magnet hasil dari bahan tersebut adalah nol. Ketika medan magnet eksternal (mmf) diterapkan, domain-domain yang berarah acak akan sejajar dengan medan tersebut.

Setelah medan dihilangkan, sebagian besar domain kembali ke posisi acak, tetapi beberapa tetap sejajar. Karena domain-domain yang tidak berubah ini, substansi menjadi sedikit dimagnetisasi secara permanen. Magnetisme ini disebut "Magnetisme Spontan".

Untuk menetralkan magnetisme ini, diperlukan mmf yang berlawanan. Gaya magnetomotif (mmf) yang diterapkan pada inti trafo adalah bolak-balik. Untuk setiap siklus akibat pembalikan domain ini, akan ada pekerjaan tambahan. Oleh karena itu, akan ada konsumsi energi listrik yang dikenal sebagai kerugian histeresis trafo.

Penjelasan Matematis Kerugian Histeresis pada Trafo

Penentuan Kerugian Histeresis

Pertimbangkan sebuah cincin spesimen feromagnetik dengan keliling L meter, area penampang a m2, dan N putaran kawat terisolasi seperti ditunjukkan pada gambar di samping,

Misalkan, arus yang mengalir melalui kumparan adalah I amp,

Gaya magnetisasi,

Misalkan, densitas fluks pada saat ini adalah B,

Oleh karena itu, total fluks melalui cincin, Φ = BXa Wb

Karena arus yang mengalir melalui solenoida adalah bolak-balik, fluks yang dihasilkan di cincin besi juga bersifat bolak-balik, sehingga tegangan elektromotif (e′) yang terinduksi akan dinyatakan sebagai,

Menurut hukum Lenz, tegangan elektromotif yang terinduksi ini akan menentang aliran arus, oleh karena itu, untuk mempertahankan arus I di kumparan, sumber harus menyediakan tegangan elektromotif yang sama dan berlawanan. Oleh karena itu, tegangan elektromotif yang diterapkan,

Energi yang dikonsumsi dalam waktu singkat dt, selama densitas fluks berubah,

Dengan demikian, total pekerjaan yang dilakukan atau energi yang dikonsumsi selama satu siklus lengkap magnetisme adalah,

Sekarang aL adalah volume cincin dan H.dB adalah area strip elemen kurva B – H yang ditunjukkan pada gambar di atas,

Oleh karena itu, Energi yang dikonsumsi per siklus = volume cincin × area loop histeresis. Dalam kasus trafo, cincin ini dapat dianggap sebagai inti magnet trafo. Oleh karena itu, pekerjaan yang dilakukan hanyalah kerugian energi listrik di inti trafo dan ini dikenal sebagai kerugian histeresis trafo.

Apa itu Kerugian Arus Eddy?

Pada trafo, kami menyuplai arus bolak-balik di sisi primer, arus bolak-balik ini menghasilkan fluks magnetisasi bolak-balik di inti dan ketika fluks ini berhubungan dengan lilitan sekunder, akan ada tegangan yang terinduksi di sekunder, menghasilkan arus yang mengalir melalui beban yang terhubung dengannya.

Beberapa fluks bolak-balik trafo; mungkin juga berhubungan dengan bagian konduktor lain seperti inti besi atau badan besi trafo, dll. Ketika fluks bolak-balik berhubungan dengan bagian-bagian trafo, akan ada emf lokal yang terinduksi.

Akibat emf-emf ini, akan ada arus yang beredar secara lokal di bagian-bagian trafo tersebut. Arus-arus yang beredar ini tidak akan berkontribusi pada output trafo dan terdissipasi sebagai panas. Jenis kerugian energi ini disebut kerugian arus eddy trafo.

Ini adalah penjelasan umum dan sederhana tentang kerugian arus eddy. Penjelasan rinci tentang kerugian ini tidak termasuk dalam lingkup diskusi bab tersebut.