Teori Transformator dalam Operasi Beban dan Tanpa Beban

Kami telah membincangkan teori transformer ideal untuk pemahaman yang lebih baik tentang teori asas transformer. Kini kita akan melalui aspek praktikal satu persatu dari transformer tenaga elektrik dan cuba menghasilkan diagram vektor transformer pada setiap langkah. Seperti yang kita katakan, dalam transformer ideal; tidak ada kerugian inti dalam transformer iaitu inti bebas kerugian. Tetapi dalam transformer praktikal, terdapat kerugian histeresis dan arus eddy dalam inti transformer.

Teori Transformer Tanpa Beban

Tidak Memiliki Rintangan Pembungkusan dan Reaktans Bocor

Mari kita pertimbangkan satu transformer elektrik dengan hanya kerugian inti, yang bermaksud, ia hanya mempunyai kerugian inti tetapi tiada kerugian tembaga dan reaktans bocor transformer. Apabila sumber berubah-ubah dikenakan pada primer, sumber tersebut akan menyediakan arus untuk memagnetkan inti transformer.

Tetapi arus ini bukan arus magnetisasi sebenar; ia sedikit lebih besar daripada arus magnetisasi sebenar. Arus total yang disediakan dari sumber mempunyai dua komponen, satu adalah arus magnetisasi yang hanya digunakan untuk memagnetkan inti, dan komponen lain dari arus sumber dikonsumsi untuk mengimbangi kerugian inti dalam transformer.

Oleh kerana komponen kerugian inti ini, arus sumber dalam transformer tanpa beban yang disediakan dari sumber sebagai arus sumber tidak tepat pada 90° lag voltan bekalan, tetapi ia tertinggal sudut θ yang kurang daripada 90o. Jika arus total yang disediakan dari sumber adalah Io, ia akan mempunyai satu komponen sefase dengan voltan bekalan V1 dan komponen arus ini Iw adalah komponen kerugian inti.

Komponen ini diambil sefase dengan voltan sumber kerana ia berkaitan dengan kerugian aktif atau kerja dalam transformer. Komponen lain dari arus sumber ditandakan sebagai Iμ.

Komponen ini menghasilkan fluks magnetik berubah-ubah dalam inti, jadi ia tidak berwatt; bermaksud ia adalah bahagian reaktif dari arus sumber transformer. Oleh itu Iμ akan bersudut tegak dengan V1 dan sefase dengan fluks berubah-ubah Φ. Oleh itu, arus primer total dalam transformer pada keadaan tanpa beban boleh diwakili sebagai:

Sekarang anda telah melihat betapa mudahnya menjelaskan teori transformer dalam keadaan tanpa beban.

Teori Transformer Dengan Beban

Tidak Memiliki Rintangan Pembungkusan dan Reaktans Bocor

Kini kita akan menelaah tingkah laku transformer yang disebut di atas dengan beban, yang bermaksud beban disambungkan ke terminal sekunder. Pertimbangkan, transformer yang mempunyai kerugian inti tetapi tiada kerugian tembaga dan reaktans bocor. Setiap kali beban disambungkan ke pembungkusan sekunder, arus beban akan mula mengalir melalui beban serta pembungkusan sekunder.

Arus beban ini hanya bergantung kepada ciri-ciri beban dan juga voltan sekunder transformer. Arus ini dipanggil arus sekunder atau arus beban, di sini ia ditandakan sebagai I2. Sebagai I2 mengalir melalui sekunder, MMF sendiri dalam pembungkusan sekunder akan dihasilkan. Di sini adalah N2I2, di mana, N2 adalah bilangan putaran pembungkusan sekunder transformer.

MMF atau daya magnetomotif dalam pembungkusan sekunder menghasilkan fluks φ2. Fluks ini akan menentang fluks magnetisasi utama dan sementara melemahkan fluks utama dan cuba mengurangkan EMF induksi sendiri E1. Jika E1 jatuh di bawah voltan sumber primer V1, akan ada arus tambahan mengalir dari sumber ke pembungkusan primer.

Arus primer tambahan I2′ menghasilkan fluks tambahan φ′ dalam inti yang akan neutralisasi fluks kedua φ2. Oleh itu, fluks magnetisasi utama inti, Φ tetap tidak berubah tidak kira beban. Jadi, arus total yang ditarik oleh transformer ini dari sumber boleh dibahagikan kepada dua komponen.

Yang pertama digunakan untuk memagnetkan inti dan mengimbangi kerugian inti, iaitu Io. Ini adalah komponen tanpa beban dari arus primer. Yang kedua digunakan untuk mengimbangi fluks kedua pembungkusan sekunder. Ia dikenali sebagai komponen beban arus primer. Oleh itu, arus primer tanpa beban I1 transformer tenaga elektrik yang tidak mempunyai rintangan pembungkusan dan reaktans bocor boleh diwakili seperti berikut

Di mana θ2 adalah sudut antara Voltan Sekunder dan Arus Sekunder transformer.
Kini kita akan meneruskan satu langkah lagi ke aspek yang lebih praktikal transformer.

Teori Transformer Dengan Beban, Dengan Pembungkusan Resistan, tetapi Tiada Reaktans Bocor

Sekarang, pertimbangkan rintangan pembungkusan transformer tetapi tiada reaktans bocor. Hingga kini kami telah membincangkan transformer yang mempunyai pembungkusan ideal, iaitu pembungkusan tanpa rintangan dan reaktans bocor, tetapi kini kita akan mempertimbangkan satu transformer yang mempunyai rintangan dalaman dalam pembungkusan tetapi tiada reaktans bocor. Kerana pembungkusan adalah resistan, akan ada penurunan voltan dalam pembungkusan.

Kita telah membuktikan sebelumnya bahawa, arus primer total dari sumber dengan beban adalah I1. Penurunan voltan dalam pembungkusan primer dengan rintangan, R1 adalah R1