Apa yang menyebabkan transformator menjadi lebih berisik dalam kondisi tanpa beban?

Saat trafo beroperasi dalam kondisi tanpa beban, sering kali menghasilkan suara yang lebih keras dibandingkan saat berada di bawah beban penuh. Alasan utamanya adalah, tanpa beban pada lilitan sekunder, tegangan primer cenderung sedikit lebih tinggi dari nominalnya. Misalnya, sementara tegangan yang ditetapkan biasanya adalah 10 kV, tegangan tanpa beban sebenarnya mungkin mencapai sekitar 10,5 kV.

Tegangan yang meningkat ini menaikkan kepadatan fluks magnet (B) di inti. Berdasarkan rumus:

B = 45 × Et / S
(di mana Et adalah volt-per-lilitan yang dirancang, dan S adalah luas penampang inti), dengan jumlah lilitan yang tetap, tegangan tanpa beban yang lebih tinggi meningkatkan Et, sehingga B melebihi nilai rancangan normalnya.

Kepadatan fluks inti yang lebih tinggi memperkuat magnetostraksi dan getaran histerezis magnetik, yang secara langsung menghasilkan suara yang lebih keras selama operasi tanpa beban. Ini adalah penyebab utama peningkatan suara.

Efek sekundernya adalah peningkatan arus tanpa beban. Meskipun peningkatan arus tanpa beban itu sendiri tidak secara utama menyebabkan suara yang lebih keras, hal tersebut mencerminkan masalah-masalah dasar seperti kualitas bahan inti dan presisi manufaktur. Lembaran baja silikon berkualitas tinggi menunjukkan kerugian inti spesifik yang lebih rendah, yang mengarah pada arus tanpa beban yang lebih kecil. Sebaliknya, penggunaan bahan inti yang lebih banyak atau baja kelas rendah (dengan kerugian inti yang lebih tinggi dan kepadatan fluks saturasi yang lebih rendah) meningkatkan arus tanpa beban dan juga dapat berkontribusi—secara sekunder—pada tingkat kebisingan yang lebih tinggi karena lebih mudah terjadi saturasi.

Faktor-faktor lain yang mempengaruhi kebisingan trafo secara keseluruhan termasuk tindakan redaman getaran, ketatnya penguncian inti, dan apakah desain inti memicu resonansi mekanis. Namun, faktor-faktor ini mempengaruhi kinerja akustik umum trafo—bukan perbedaan suara antara tanpa beban dan beban penuh.

Catatan: Jika trafo mengeluarkan suara yang sangat keras atau tidak menyenangkan dalam kondisi tanpa beban, kemungkinan besar menandakan saturasi inti. Dalam kasus seperti itu, periksa apakah tegangan dua lilitan sekunder 12 V sama. Jika tidak seimbang, lilitan harus dilepas dan dilit ulang untuk memastikan jumlah lilitan yang identik.

Selain itu, saat mengukur arus melalui resistor Rs, jika bentuk gelombang menunjukkan overshoot puncak daripada kenaikan gigi gergaji yang mulus, hal ini menunjukkan bahwa lilitan 12 V membutuhkan beberapa lilitan tambahan.

Jika menggulung ulang trafo tidak praktis, alternatifnya adalah sedikit mengurangi resistansi R_L untuk menaikkan frekuensi osilasi menjadi sekitar 5 kHz (catatan: mungkin ada kesalahan pengetikan dalam aslinya—harusnya kHz, bukan Hz). Penyesuaian ini memiliki dampak minimal pada sebagian besar beban, tetapi tidak cocok untuk perangkat yang sensitif terhadap frekuensi (misalnya, jam analog tertentu).

Untuk menyederhanakan rangkaian dan mengurangi biaya, desain sumber daya ini menghilangkan regulator tegangan; oleh karena itu, tegangan keluaran menurun seiring penurunan tegangan baterai.

Kinerja yang diukur dari prototipe:

• Efisiensi maksimum: 94%

• Tegangan keluaran: sedikit lebih rendah dari target 230 VAC, tetapi sesuai dengan standar nominal keluaran China yaitu 220 VAC.

Untuk mencapai output 230 VAC sejati dari input 13 VDC, baik:

• Meningkatkan rasio lilitan (sekunder-ke-primer) trafo, atau

• Menggantinya dengan trafo yang dirancang untuk 230 V sekunder dan 11 V primer.