Teorya ng Transformer sa Operasyon na may Load at walang Load

Pagsasalamin ng Transformer

Ang isang transformer ay inilalarawan bilang isang elektrikal na aparato na naglilipat ng enerhiyang elektrikal sa pagitan ng dalawa o higit pang mga sirkito sa pamamagitan ng elektromagnetikong induksyon.

Teorya ng Transformer sa Walang-Load

Walang Resistance ng Winding at Walang Leakage Reactance

Isaalang-alang ang isang transformer na may core losses lamang, ibig sabihin, walang copper loss o leakage reactance ng transformer. Kapag isinama ang isang alternating current source sa primary, ito ay nagbibigay ng kuryente upang magnetize ang core ng transformer.

Ngunit hindi ito ang aktwal na magnetizing current; ito ay kaunti lang mas malaki kaysa sa aktwal na magnetizing current. Ang kabuuang kuryenteng ibinibigay mula sa source ay may dalawang komponente, isa ang magnetizing current na ginagamit lamang para magnetize ang core, at ang isa pa ay konsumido para sa pagkompensasyon ng core losses sa transformers.

Dahil sa core loss component, ang no-load source current hindi eksaktong lagging ang supply voltage ng 90° kundi ng isang anggulo θ, na mas maliit kaysa 90°. Ang kabuuang kuryenteng Io ay may komponenteng Iw na nasa phase sa supply voltage V1, na kumakatawan sa core loss component.

Ang komponenteng ito ay kinuha nasa phase sa source voltage dahil ito ay nauugnay sa aktibo o working losses sa transformers. Ang isa pang komponente ng source current ay tinatakan bilang Iμ.

Ang komponenteng ito ay gumagawa ng alternating magnetic flux sa core, kaya ito ay watt-less; ibig sabihin, ito ang reactive part ng transformer source current. Kaya ang Iμ ay magiging nasa quadrature sa V1 at nasa phase sa alternating flux Φ. Kaya, ang kabuuang primary current sa isang transformer sa walang-load condition ay maaaring ipakita bilang:

Ngayon, nakita mo kung gaano kasimple ang paliwanagin ang teorya ng transformer sa walang-load.

Teorya ng Transformer sa May Load

Walang Resistance ng Winding at Leakage Reactance

Ngayon, susuriin natin ang pag-uugali ng nabanggit na transformer sa may load, ibig sabihin, ang load ay konektado sa secondary terminals. Isaalang-alang, ang isang transformer na may core loss pero walang copper loss at leakage reactance. Kapag konektado ang isang load sa secondary winding, ang load current ay sisimulan na tumakbo sa load at secondary winding.

Ang load current na ito ay batay lamang sa katangian ng load at sa secondary voltage ng transformer. Tinatakan itong secondary current o load current, dito ito tinatakan bilang I2. Habang ang I2 ay tumatakbo sa secondary, ang self MMF sa secondary winding ay gagawa. Dito ito N2I2, kung saan, N2 ang bilang ng turns ng secondary winding ng transformer.

Ang MMF o magnetomotive force sa secondary winding ay gumagawa ng flux φ2. Ang φ2 na ito ay tututol sa pangunahing magnetizing flux at pansamantalang bibilihin ang pangunahing flux at subukan na bawasan ang primary self-induced emf E1. Kung ang E1 ay bumaba sa ilalim ng primary source voltage V1, magkakaroon ng extra current na tumatakbo mula sa source patungo sa primary winding.

Ang extra primary current I2′ ay gumagawa ng extra flux φ′ sa core na neutralize ang secondary counter flux φ2. Kaya ang pangunahing magnetizing flux ng core, Φ ay nananatiling hindi nagbabago bagaman may load. Kaya ang kabuuang kuryenteng hinuhuwat ng transformer mula sa source ay maaaring hatiin sa dalawang komponente.

Ang unang isa ay ginagamit para magnetize ang core at kompensasyon ng core loss, i.e., Io. Ito ang no-load component ng primary current. Ang ikalawa ay ginagamit para kompensasyon ng counter flux ng secondary winding. 

Tinatakan itong load component ng primary current. Kaya ang kabuuang no-load primary current I1 ng isang electrical power transformer na walang resistance ng winding at leakage reactance ay maaaring ipakita bilang sumusunod

Kung saan ang θ2 ay ang anggulo sa pagitan ng Secondary Voltage at Secondary Current ng transformer.Ngayon, lalapit tayo ng isang hakbang pa papunta sa mas praktikal na aspeto ng transformer.

Teorya ng Transformer Sa May Load, may Resistive Winding, ngunit Walang Leakage Reactance

Ngayon, isaalang-alang ang resistance ng winding ng transformer ngunit walang leakage reactance. Hanggang ngayon, napagusapan na natin ang transformer na may ideal na windings, ibig sabihin, winding na walang resistance at leakage reactance, ngunit ngayon, isasama natin ang isang transformer na may internal resistance sa winding ngunit walang leakage reactance. Dahil resistive ang mga winding, magkakaroon ng voltage drop sa mga winding.

Napatunayan na namin na, ang kabuuang primary current mula sa source sa may load ay I1. Ang voltage drop sa primary winding na may resistance, R1 ay R1I1. Obyos, ang induced emf sa primary winding E1, hindi eksaktong kapareho ng source voltage V1. Ang E1 ay mas maliit kaysa V1 ng voltage drop I1R1.

Muli, sa kaso ng secondary, ang voltage na induced sa secondary winding, E2 hindi ganap na lumilitaw sa load dahil ito din bumababa ng halaga I2R2, kung saan R2 ang secondary winding resistance at I2 ang secondary current o load current.

Kaparehas, ang voltage equation ng secondary side ng transformer ay maging:

Teorya ng Transformer Sa May Load, may Resistance at Leakage Reactance

Ngayon, isasama natin ang kondisyon kung saan may leakage reactance ng transformer at resistance ng winding ng transformer.

Hayaan ang leakage reactances ng primary at secondary windings ng transformer ay X1 at X2, ayon sa pagkakabanggit. Kaya ang kabuuang impedance ng primary at secondary winding ng transformer na may resistance R1 at R2, ayon sa pagkakabanggit, ay maaaring ipakita bilang,

Na-establish na namin ang voltage equation ng transformer sa may load, na may resistances lamang sa mga winding, kung saan ang voltage drops sa mga winding ay nangyayari lamang dahil sa resistive voltage drop.

Ngunit kapag inisip natin ang leakage reactance ng mga winding ng transformer, ang voltage drop ay nangyayari sa winding hindi lamang dahil sa resistance kundi pati na rin dahil sa impedance ng mga winding ng transformer. Kaya, ang aktwal na voltage equation ng transformer ay madaling matukoy sa pamamagitan ng pagpalit ng resistances R1 & R2 sa na-establish na voltage equations ng Z1 at Z2.

Kaya, ang voltage equations ay,

Ang resistance drops ay nasa direksyon ng current vector. Ngunit ang reactive drop ay perpendicular sa current vector tulad ng ipinakita sa itaas na vector diagram ng transformer.