Efisiensi transformator

Pengenalan Efisiensi Trafo

Trafo merupakan tautan paling penting antara sistem pasokan dan beban. Efisiensi trafo secara langsung mempengaruhi kinerja dan usia pakainya. Secara umum, efisiensi trafo berada dalam kisaran 95 – 99%. Untuk trafo daya besar dengan kerugian yang sangat rendah, efisiensinya bisa mencapai 99,7%. Pengukuran input dan output trafo tidak dilakukan dalam kondisi terbeban karena pembacaan wattmeter tak terhindarkan mengalami kesalahan 1 – 2%. Oleh karena itu, untuk perhitungan efisiensi, digunakan uji OC dan SC untuk menghitung kerugian inti dan gulungan pada trafo. Kerugian inti bergantung pada tegangan nominal trafo, sementara kerugian tembaga bergantung pada arus melalui gulungan primer dan sekunder trafo. Dengan demikian, efisiensi trafo sangat penting untuk dioperasikan dalam kondisi tegangan dan frekuensi yang konstan. Kenaikan suhu trafo akibat panas yang dihasilkan mempengaruhi sifat minyak trafo dan menentukan metode pendinginan yang dipilih. Kenaikan suhu membatasi penilaian peralatan. Efisiensi trafo diberikan sebagai:

• Daya keluaran adalah hasil perkalian fraksi beban nominal (volt-ampere) dan faktor daya beban

• Kerugian adalah jumlah dari kerugian tembaga pada gulungan + kerugian besi + kerugian dielektrik + kerugian beban terselip.

• Kerugian besi termasuk kerugian histeresis dan arus eddy pada trafo. Kerugian ini bergantung pada kepadatan fluks di dalam inti. Secara matematis,
  Kerugian Histeresis :
  
  Kerugian Arus Eddy :
  
  Di mana kh dan ke adalah konstanta, Bmax adalah kepadatan medan magnet puncak, f adalah frekuensi sumber, dan t adalah ketebalan inti. Pangkat 'n' dalam kerugian histeresis dikenal sebagai konstanta Steinmetz yang nilainya dapat mendekati 2.
  

• Kerugian dielektrik terjadi di dalam minyak trafo. Untuk trafo tegangan rendah, hal ini dapat diabaikan.

• Fluks bocor terhubung ke rangka logam, tangki, dll. untuk menghasilkan arus eddy dan ada di sekitar trafo sehingga disebut kerugian terselip, dan bergantung pada arus beban sehingga disebut 'kerugian beban terselip.' Hal ini dapat direpresentasikan oleh resistansi seri dengan reaktansi bocor.

Perhitungan Efisiensi Trafo

Rangkaian setara trafo yang dirujuk ke sisi primer ditunjukkan di bawah ini. Di sini Rc mewakili kerugian inti. Menggunakan uji Short Circuit (SC), kita dapat menemukan resistansi setara yang mewakili kerugian tembaga sebagai

Misalkan x% adalah persentase beban penuh atau beban nominal 'S' (VA) dan Pcufl(watt) adalah kerugian tembaga beban penuh dan cosθ adalah faktor daya beban. Juga, kami mendefinisikan Pi (watt) sebagai kerugian inti. Sebagai kerugian tembaga dan besi adalah kerugian utama pada trafo, hanya kedua jenis kerugian ini yang diambil dalam perhitungan efisiensi. Maka efisiensi trafo dapat ditulis sebagai :

Di mana, x2Pcufl = kerugian tembaga(Pcu) pada beban x% dari beban penuh.
Efisiensi maksimum (ηmax) terjadi ketika kerugian variabel sama dengan kerugian tetap. Karena kerugian tembaga bergantung pada beban, maka ini adalah kerugian variabel. Dan kerugian inti dianggap sebagai kuantitas tetap. Jadi, syarat untuk efisiensi maksimum adalah :

Sekarang kita dapat menulis efisiensi maksimum sebagai :

Ini menunjukkan bahwa kita dapat memperoleh efisiensi maksimum pada beban penuh dengan pemilihan kerugian tetap dan variabel yang tepat. Namun, sulit untuk memperoleh efisiensi maksimum karena kerugian tembaga jauh lebih tinggi daripada kerugian inti tetap.
Variasi efisiensi dengan beban dapat direpresentasikan oleh gambar di bawah ini :

Dari gambar, kita dapat melihat bahwa efisiensi maksimum terjadi pada faktor daya satu. Dan efisiensi maksimum terjadi pada beban yang sama terlepas dari faktor daya beban.

Efisiensi Harian Penuh Trafo

Ini adalah efisiensi berbasis energi yang dihitung untuk trafo distribusi.