Kondisi Beban Transformer

Bidang: Saklar daya

China

Operasi Transformer di Bawah Kondisi Beban

Ketika transformer berada di bawah beban, gulungan sekundernya terhubung ke beban, yang dapat bersifat resistif, induktif, atau kapasitif. Arus $I 2$ mengalir melalui gulungan sekunder, dengan besarnya ditentukan oleh tegangan terminal $V 2$ dan impedansi beban. Sudut fase antara arus sekunder dan tegangan bergantung pada karakteristik beban.

Penjelasan Operasi Beban Transformer

Perilaku operasional transformer di bawah beban diuraikan sebagai berikut:

Ketika sekunder transformer terbuka (open-circuited), ia menarik arus kosong dari sumber utama. Arus kosong ini menginduksi gaya magnetomotif $N 0 I 0$ , yang membentuk fluks Φ di inti transformer. Konfigurasi rangkaian transformer dalam kondisi tanpa beban digambarkan dalam diagram di bawah ini:

Interaksi Arus Beban Transformer

Ketika beban terhubung ke sekunder transformer, arus $I 2$ mengalir melalui gulungan sekunder, menginduksi gaya magnetomotif (MMF) $N 2 I 2$ . MMF ini menghasilkan fluks ϕ2 di inti, yang bertentangan dengan fluks asli ϕ sesuai hukum Lenz.

Selisih Fase dan Faktor Daya pada Transformer

Selisih fase antara $V1$ dan $I1$ mendefinisikan sudut faktor daya ϕ1 pada sisi primer transformer. Faktor daya sisi sekunder bergantung pada jenis beban yang terhubung ke transformer:

Untuk beban induktif (seperti yang ditunjukkan dalam diagram fasa di atas), faktor dayanya tertinggal.
Untuk beban kapasitif, faktor dayanya unggul.

Arus primer total $I1$ adalah jumlah vektor dari arus kosong $I0$ dan arus pembalasan $I'1$ , yaitu,

Diagram Fasa Transformer dengan Beban Induktif

Diagram fasa dari transformer sebenarnya di bawah beban induktif digambarkan di bawah ini:

Langkah-langkah untuk Membuat Diagram Fasa

Ambil fluks Φ sebagai acuan.
GGL terinduksi $E 1$ dan $E 2$ tertinggal dari fluks sebesar 90°.
Komponen tegangan primer yang menyeimbangkan $E 1$ dinyatakan sebagai $V' 1$ (yaitu, $V'1 = -E1)$ .
Arus kosong $I0$ tertinggal $V' 1$ sebesar 90°.
Untuk beban dengan faktor daya tertinggal, arus $I 2$ tertinggal $E 2$ sebesar sudut ϕ_2.
Hambatan gulungan dan reaktansi bocor menyebabkan penurunan tegangan, sehingga tegangan terminal sekunder: $V 2 = E 2 − (penurunan tegangan)$

$I 2 R$ ₂ sefase dengan $I 2$ .
$I 2 X 2$ ortogonal dengan $I 2$ .

Arus primer $I 1$ adalah jumlah vektor dari $I' 1$ dan $I0$ , di mana $I' 1 = -I 2$ .
Tegangan primer yang diterapkan: $V1 = V'1 + (penurunan tegangan primer)$

$I 1 R 1$ sefase dengan $I 1$ .
$I 1 X 1$ ortogonal dengan $I 1$ .

Selisih fase antara $V 1$ dan $I 1$ mendefinisikan sudut faktor daya primer ϕ1.
Faktor daya sekunder:

Tertinggal untuk beban induktif (seperti dalam diagram fasa).
Unggul untuk beban kapasitif.

Langkah-langkah untuk Menggambar Diagram Fasa untuk Beban Kapasitif

Ambil fluks Φ sebagai acuan.
GGL terinduksi $E 1$ dan $E 2$ tertinggal dari fluks sebesar 90°.
Komponen tegangan primer yang menyeimbangkan $E 1$ dinyatakan sebagai $V' 1$ (yaitu, $V' 1 = -E 1$ ).
Arus kosong $I 0$ tertinggal $V' 1$ sebesar 90°.
Untuk beban dengan faktor daya unggul, arus $I 2$ unggul $E 2$ sebesar sudut ϕ_$2$.
Hambatan gulungan dan reaktansi bocor menyebabkan penurunan tegangan, sehingga tegangan terminal sekunder: $V 2 = E 2 − (penurunan tegangan)$

$I 2 R 2$ sefase dengan $I 2$ .
$I 2 X 2$ ortogonal dengan $I 2$ .

Arus pembalasan $I' 1 = -I 2$ (sama besar, berlawanan fasa dengan $I 2$ ).
Arus primer $I 1$ adalah jumlah vektor dari $I' 1$ dan $I 0$ : $I^{1} = I^{1 ′} + I^{0}$
Tegangan primer yang diterapkan $V 1$ adalah jumlah vektor dari $V' 1$ dan penurunan tegangan primer: $V 1 = V' 1 +(penurunan tegangan primer)$

$I 1 R 1$ sefase dengan $I 1$ .
$I 1 X 1$ ortogonal dengan $I 1$ .

Sudut faktor daya:

Selisih fase antara $V 1$ dan $I 1$ mendefinisikan sudut faktor daya primer ϕ_$1$.
Faktor daya sekunder (unggul untuk beban kapasitif) sepenuhnya bergantung pada jenis beban yang terhubung.