Kesan transformer

Pengenalan Efisiensi Transformer

Transformer membentuk tautan paling penting antara sistem pengiriman dan beban. Efisiensi transformer secara langsung mempengaruhi kinerja dan usia transformer. Secara umum, efisiensi transformer berada dalam kisaran 95 - 99%. Untuk transformer daya besar dengan kerugian yang sangat rendah, efisiensinya dapat mencapai 99,7%. Pengukuran input dan output transformer tidak dilakukan dalam kondisi beban karena pembacaan wattmeter pasti mengalami kesalahan sebesar 1 - 2%. Oleh karena itu, untuk tujuan perhitungan efisiensi, digunakan uji OC dan SC untuk menghitung kerugian inti dan gulungan yang ditetapkan pada transformer. Kerugian inti tergantung pada tegangan nominal transformer, dan kerugian tembaga tergantung pada arus melalui gulungan primer dan sekunder transformer. Oleh karena itu, efisiensi transformer sangat penting untuk dioperasikan dalam kondisi tegangan dan frekuensi yang konstan. Kenaikan suhu transformer akibat panas yang dihasilkan mempengaruhi sifat minyak transformer dan menentukan metode pendinginan yang dipilih. Kenaikan suhu membatasi penilaian peralatan. Efisiensi transformer diberikan sebagai:

• Daya output adalah hasil kali fraksi beban yang ditetapkan (volt-ampere) dan faktor daya beban.

• Kerugian adalah jumlah kerugian tembaga di gulungan + kerugian besi + kerugian dielektrik + kerugian beban sembarangan.

• Kerugian besi termasuk kerugian histeresis dan arus eddy di transformer. Kerugian ini bergantung pada kepadatan fluks di 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 transformer. Untuk transformer tegangan rendah, kerugian ini dapat diabaikan.

• Fluks bocor menghubungkan rangka logam, tangki, dll. untuk menghasilkan arus eddy dan hadir di sekitar transformer, sehingga disebut kerugian sembarangan, dan bergantung pada arus beban, sehingga disebut 'kerugian beban sembarangan.' Kerugian ini dapat direpresentasikan oleh resistansi seri ke reaktansi bocor.

Perhitungan Efisiensi Transformer

Rangkaian setara transformer yang dirujuk ke sisi primer ditunjukkan di bawah. Di sini Rc mewakili kerugian inti. Dengan menggunakan uji hubungan pendek (SC), kita dapat menemukan resistansi setara yang mewakili kerugian tembaga sebagai

Misalkan x% adalah persentase dari beban penuh atau beban yang ditetapkan 'S' (VA) dan biarkan Pcufl(watt) menjadi kerugian tembaga beban penuh dan cosθ menjadi faktor daya beban. Juga, kita definisikan Pi (watt) sebagai kerugian inti. Sebagai kerugian tembaga dan besi adalah kerugian utama dalam transformer, hanya kedua jenis kerugian ini yang diperhitungkan saat menghitung efisiensi. Maka efisiensi transformer 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 konstan. Karena kerugian tembaga bergantung pada beban, maka kerugian ini adalah kuantitas kerugian variabel. Dan kerugian inti dianggap sebagai kuantitas konstan. 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 konstan dan variabel yang tepat. Namun, sulit untuk memperoleh efisiensi maksimum karena kerugian tembaga jauh lebih tinggi daripada kerugian inti yang 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, tidak peduli faktor daya beban.

Efisiensi Sehari Penuh Transformer

Ini adalah ef