Transformator-effektivitet

Introduksjon av transformatorverknad

Transformatorer danner den viktigste koblingen mellom forsyningsystemer og last. Transformatorverknaden påvirker direkte dens ytelse og aldring. Generelt ligger transformatorverknaden i området 95 – 99 %. For store krafttransformatorer med veldig lave tap, kan verknaden være så høy som 99,7%. Inngang- og utgangsmålinger av en transformator utføres ikke under belasted forhold, da wattmålerlesinger uunngåelig feiler med 1 – 2 %. Derfor brukes OC- og SC-tester for å beregne de nominerte kjern- og vindingstapene i transformatoren for effektivitetsberegninger. Kjernetapene avhenger av den nominerte spenningen til transformatoren, og koppartapene avhenger av strømmen gjennom primær- og sekundærvindinger. Derfor er transformatorverknaden av stor betydning for å drive den under konstante spenning- og frekvensforhold. Temperaturstigningen i transformatoren på grunn av generert varme påvirker livet til transformatoroljeegenskapene og bestemmer typen av kjøling som benyttes. Temperaturstigningen begrenser utstyrets kapasitet. Transformatorverknad er gitt enkelt som:

• Utdataeffekten er produktet av andelen av den nominerte belasting (volt-ampere) og effektfaktoren til lasten

• Tapene er summen av koppartap i vindinger + jerntap + dielektrisk tap + streiflasttap.

• Jerntapene inkluderer hysteresetap og virvellingstap i transformatoren. Disse tapene avhenger av fluksdensen inne i kjernen. Matematisk,
  Hysteresetap :
  
  Virvellingstap :
  
  Der kh og ke er konstanter, Bmax er den maksimale magnetiske felttettheten, f er kildens frekvens, og t er kjernens tykkelse. Effekten 'n' i hysteresetap er kjent som Steinmetz-konstant, hvis verdi kan være nesten 2.
  

• Dielektriske tap skjer inni transformatoroljen. For lavspennings-transformatorer kan dette ignoreres.

• Leckasje-fluksen kobler seg til metallrammen, tanken osv. for å produsere virvellingstrømmer og er til stede rundt transformatoren, derfor kalles det streiflasttap, og det avhenger av laststrømmen og blir derfor kalt 'streiflasttap.' Det kan representeres ved motstand i serie med leckasjereaktansen.

Beregning av transformatorverknad

Den ekvivalente kretsen for transformator referert til primærside vises nedenfor. Her Rc regner med kjernetap. Ved hjelp av kortslutning (SC)-test, kan vi finne den ekvivalente motstanden som regner med koppartap som

La oss definere x% som prosentandelen av full eller nominert last 'S' (VA) og la Pcufl(watts) være full last koppartap og cosθ være effektfaktor til lasten. Vi har også definert Pi (watts) som kjernetap. Siden koppartap og jern