Kehilangan Tenaga Peralihan

Kehilangan dalam Transformator

Sebagai peranti statik, kehilangan mekanikal dalam transformator biasanya tidak menjadi isu. Kita hanya mempertimbangkan kehilangan elektrik dalam transformator.

Kehilangan dalam sebarang mesin didefinisikan secara umum sebagai perbezaan antara kuasa input dan kuasa output. Apabila kuasa input disalurkan ke bahagian utama transformator, sebahagian daripada kuasa tersebut digunakan untuk mengimbangi kehilangan inti transformator iaitu kehilangan histeresis dan kehilangan arus eddy pada inti transformator, dan sebahagian daripada kuasa input hilang sebagai kehilangan I2R dan dihanyutkan sebagai haba pada lilitan utama dan sekunder kerana kedua-dua lilitan ini mempunyai rintangan dalaman.

Yang pertama dipanggil kehilangan inti atau kehilangan besi dalam transformator dan yang kedua dikenali sebagai kehilangan ohmik atau kehilangan kuprum dalam transformator. Kehilangan lain yang berlaku dalam transformator, dikenali sebagai Kehilangan Liar, disebabkan oleh fluks liar yang berkaitan dengan struktur mekanikal dan konduktor lilitan.

Kehilangan Kuprum dalam Transformator

Kehilangan kuprum adalah kehilangan I²I2R, dengan I12R1 pada sisi utama dan I22R2 pada sisi sekunder. Di sini, I1 dan I2 adalah arus utama dan sekunder, dan R1 dan R2 adalah rintangan lilitan. Oleh kerana arus-arus ini bergantung kepada beban, kehilangan kuprum dalam transformator berubah dengan beban.

Kehilangan Inti dalam Transformator

Kehilangan histeresis dan kehilangan arus eddy, kedua-duanya bergantung kepada sifat magnet bahan yang digunakan untuk membina inti transformator dan reka bentuknya. Jadi, kehilangan-kehilangan ini dalam transformator adalah tetap dan tidak bergantung kepada arus beban. Oleh itu, kehilangan inti dalam transformator yang juga dikenali sebagai kehilangan besi dalam transformator boleh dianggap sebagai malar bagi semua julat beban.

Kehilangan histeresis dalam transformator ditandakan sebagai,

Kehilangan arus eddy dalam transformator ditandakan sebagai,

Kh = Pemalar histeresis.

Ke = Pemalar arus eddy.

Kf = pemalar bentuk.

Kehilangan kuprum boleh ditandakan sebagai,

IL2R2′ + Kehilangan Liar

Di mana, IL = I2 = beban transformator, dan R2′ adalah rintangan transformator merujuk kepada sisi sekunder.

Sekarang kita akan membincangkan kehilangan histeresis dan kehilangan arus eddy sedikit lebih terperinci untuk memahami topik kehilangan dalam transformator dengan lebih baik.

Kehilangan Histeresis dalam Transformator

Kehilangan histeresis dalam transformator boleh dijelaskan dalam dua cara: fizikal dan matematik.

Penjelasan Fizikal Kehilangan Histeresis

Inti magnetik transformator dibuat daripada 'Besi Silicon Berorientasi Butiran Dingin'. Besi adalah bahan feromagnetik yang sangat baik. Jenis bahan ini sangat sensitif untuk dimagnetkan. Ini bermaksud, setiap kali fluks magnet melalui, ia akan bertindak seperti magnet. Bahan-bahan feromagnetik mempunyai beberapa domain dalam strukturnya.

Domain adalah kawasan yang sangat kecil dalam struktur bahan, di mana semua dipol selari ke arah yang sama. Dengan kata lain, domain-domain ini seperti magnet kekal kecil yang ditempatkan secara rawak dalam struktur bahan tersebut.

Domain-domain ini disusun di dalam struktur bahan dengan cara yang rawak, sehingga medan magnet bersih bahan tersebut adalah sifar. Apabila medan magnet luar (mmf) dikenakan, domain-domain yang secara rawak berarah menjadi selari dengan medan tersebut.

Selepas medan dikeluarkan, sebahagian besar domain kembali ke posisi rawak, tetapi beberapa tetap selari. Karena domain-domain yang tidak berubah ini, bahan tersebut menjadi sedikit magnetized secara kekal. Magnetisme ini dipanggil "Magnetisme Spontan".

Untuk menetralisir magnetisme ini, mmf yang bertentangan diperlukan untuk dikenakan. Gaya magnetomotif atau mmf yang dikenakan pada inti transformator adalah berulang-alik. Untuk setiap siklus akibat pembalikan domain ini, akan ada kerja tambahan yang dilakukan. Karena itu, akan ada penggunaan tenaga elektrik yang dikenali sebagai kehilangan histeresis transformator.

Penjelasan Matematik Kehilangan Histeresis dalam Transformator

Penentuan Kehilangan Histeresis

Pertimbangkan satu cincin spesimen feromagnetik dengan lilitan L meter, luas penampang a m2 dan N putaran wayar yang terisolasi seperti yang ditunjukkan dalam gambar di samping,

Mari kita pertimbangkan, arus yang mengalir melalui kumparan adalah I amp,

Daya magnetizing,

Biarkan, ketumpatan fluks pada masa ini adalah B,

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

Sebagai arus yang mengalir melalui solenoid adalah berulang-alik, fluks yang dihasilkan dalam cincin besi juga berulang-alik, maka emf (e′) yang diinduksi akan dinyatakan sebagai,

Menurut undang-undang Lenz, emf yang diinduksi ini akan menentang aliran arus, oleh itu, untuk mengekalkan arus I dalam kumparan, sumber harus menyediakan emf yang sama dan bertentangan. Maka, emf yang dikenakan,

Tenaga yang dikonsumsi dalam masa pendek dt, semasa ketumpatan fluks berubah,

Dengan demikian, jumlah kerja yang dilakukan atau tenaga yang dikonsumsi semasa satu siklus lengkap magnetisme adalah,

Sekarang aL adalah isi padu cincin dan H.dB adalah luas jalur elemen B – H yang ditunjukkan dalam rajah di atas,

Oleh itu, Tenaga yang dikonsumsi setiap siklus = isi padu cincin × luas gelung histeresis. Dalam kes transformator, cincin ini boleh dianggap sebagai inti magnetik transformator. Maka, kerja yang dilakukan adalah tidak lain daripada kehilangan tenaga elektrik dalam inti transformator dan ini dikenali sebagai kehilangan histeresis dalam transformator.

Apakah Kehilangan Arus Eddy?

Dalam transformator, kami mensuplai arus berulang-alik pada sisi utama, arus berulang-alik ini menghasilkan fluks magnetis berulang-alik pada inti dan kerana fluks ini berkaitan dengan lilitan sekunder, akan ada voltan yang diinduksi pada sisi sekunder, menghasilkan arus yang mengalir melalui beban yang disambungkannya.

Beberapa fluks berulang-alik transformator; mungkin juga berkaitan dengan bahagian konduktif lain seperti inti besi atau badan besi transformator dsb. Kerana fluks berulang-alik berkaitan dengan bahagian-bahagian transformator ini, akan ada emf yang diinduksi secara tempatan.

Akibat emf-Emf ini, akan ada arus yang beredar secara tempatan pada bahagian-bahagian transformator tersebut. Arus-arus beredar ini tidak memberi sumbangan pada output transformator dan dihanyutkan sebagai haba. Jenis kehilangan tenaga ini dipanggil kehilangan arus eddy dalam transformator.

Ini adalah penjelasan umum dan ringkas tentang kehilangan arus eddy. Penjelasan terperinci tentang kehilangan ini tidak termasuk dalam lingkup perbincangan bab ini.