Teorya ng Transformer sa Operasyon na may Load at walang Load

Pagsasalaysay ng Transformer

Ang transformer ay isang elektrikal na aparato na nagpapalipat ng enerhiyang elektriko sa pagitan ng dalawa o higit pang mga circuit 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 lamang core losses, ibig sabihin ito ay walang copper loss o leakage reactance. Kapag isang alternating current source ay inilapat sa primary, ito ay nagbibigay ng current upang makumpleto ang core ng transformer.

Ngunit hindi ito ang aktwal na magnetizing current; ito ay kaunti na mas malaki kaysa sa aktwal na magnetizing current. Ang kabuuang current na ibinibigay mula sa source ay may dalawang komponente, isa ay ang magnetizing current na ginagamit lamang para magmagnetize ang core, at ang isa pang komponente ng source current ay inilalaan para mapabuti ang core losses sa transformers.

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

Ang komponenteng ito ay inilapat sa phase sa source voltage dahil ito ay nauugnay sa aktibong 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 ay ang reactive part ng transformer source current. Kaya ang Iμ ay nasa quadrature sa V1 at nasa phase sa alternating flux Φ. Kaya, ang kabuuang primary current sa isang transformer sa no-load condition ay maaaring ipakita bilang:

Ngayon, nakita mo kung gaano kahaba ang paliwanagin ang teorya ng transformer sa no-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 ngunit walang copper loss at leakage reactance. Kapag ang isang load ay konektado sa secondary winding, ang load current ay magsisimulang humantong sa load at sa secondary winding.

Ang load current na ito ay batay lamang sa katangian ng load at sa secondary voltage ng transformer. Ang current na ito ay tinatakan bilang secondary current o load current, dito ito tinatakan bilang I2. Dahil ang I2 ay humahantong sa secondary, ang self MMF sa secondary winding ay gagawa. Dito ito N2I2, kung saan, N2 ay 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 kontra sa main magnetizing flux at pansamantalang pinapahina ang main flux at sinusubukan 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 humahantong 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 main magnetizing flux ng core, Φ ay nananatiling hindi nagbabago kahit anong load. Kaya ang kabuuang current, ang transformer na ito ay hihingi mula sa source ay maaaring hatiin sa dalawang komponente.

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

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

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

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

Ngayon, isaalang-alang ang winding resistance ng transformer ngunit walang leakage reactance. Hanggang ngayon, napag-usapan namin 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 ang windings ay resistive, magkakaroon ng voltage drop sa windings.

Napatunayan 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. Mahigpit na, ang induced emf sa primary winding E1, ay hindi eksaktong kapareho ng source voltage V1. Ang E1 ay mas mababa kaysa V1 sa voltage drop I1R1.

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

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

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

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

Hayaang ang leakage reactances ng primary at secondary windings ng transformer ay X1 at X2, kasing-kasing. Kaya ang kabuuang impedance ng primary at secondary winding ng transformer na may resistance R1 at R2, kasing-kasing, ay maaaring ipakita bilang,

Naitatag na namin ang voltage equation ng isang transformer sa may load, na may lamang resistances sa windings, kung saan ang voltage drops sa windings ay nangyayari lamang dahil sa resistive voltage drop.

Ngunit kapag inisip natin ang leakage reactance ng transformer windings, ang voltage drop ay nangyayari sa winding hindi lamang dahil sa resistance kundi dahil din sa impedance ng transformer windings. Kaya, ang aktwal na voltage equation ng isang transformer ay madali na maaaring matukoy sa pamamagitan ng pagpalit ng resistances R1 & R2 sa naunang itatag na voltage equations sa 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.