Kerugian dan efisiensi transformator

 

Definisi kerugian

• Kehilangan transformator mengacu pada proses mengubah energi listrik menjadi bentuk energi lainnya (terutama panas) selama operasi transformator.

• Kerugian adalah indikator penting dari evaluasi kinerja transformator, yang secara langsung mempengaruhi efisiensi dan ekonomi transformator.

 

Komposisi kerugian

 

 

Definisi kehilangan tanpa beban

Kehilangan no-load mengacu pada kehilangan daya transformator ketika sisi utama dikombinasikan dengan tegangan pengenal di bawah kondisi beban NO (yaitu, sisi sekunder terbuka). Kehilangan tanpa beban terutama termasuk kehilangan zat besi dan sejumlah kecil kerugian lainnya, seperti kerugian dielektrik dan kerugian arus eksitasi. Ini mencerminkan hilangnya energi transformator dalam kondisi tanpa beban.

 

Komposisi kehilangan tanpa beban

 

Kehilangan No-Load terdiri dari 1- kerugian inti

Kehilangan zat besi, juga dikenal sebagai kehilangan inti atau kehilangan inti, adalah kehilangan energi yang disebabkan oleh medan magnet bergantian dalam bahan inti selama operasi transformator. Kehilangan zat besi terutama mencakup dua bagian: kehilangan histeresis dan kehilangan arus eddy.

Kehilangan histeresis:

Kehilangan histeresis adalah kehilangan energi dalam proses magnetisasi dan demagnetisasi bahan inti di bawah medan magnet yang bergantian. Ketika arah medan magnet berubah, domain magnetik dalam bahan inti perlu disusun ulang, dan akan ada kehilangan energi dalam proses ini. Kehilangan histeresis terkait dengan area loop histeresis dari bahan inti, frekuensi operasi dan kepadatan fluks magnetik

Kerugian Current Eddy:

Kehilangan arus eddy adalah kehilangan panas yang dihasilkan ketika arus (eddy arus) yang disebabkan oleh material inti besi mengalir di dalam inti besi di bawah medan magnet bergantian. Medan magnet bergantian menginduksi arus eddy dalam inti besi, yang membentuk loop dalam bahan inti besi dan menghasilkan panas, mengakibatkan kehilangan energi. Kehilangan arus eddy terkait dengan resistivitas bahan inti besi, ketebalan laminasi dan frekuensi kerja.

 

Kehilangan No-Load terdiri dari 2- kerugian dielektrik

Kehilangan dielektrik adalah kehilangan energi yang disebabkan oleh bahan isolasi dalam transformator di bawah aksi medan listrik bergantian. Bahan isolasi dalam transformator sering digunakan untuk mengisolasi bagian konduktif untuk mencegah sirkuit pendek dan kegagalan listrik lainnya. Kehilangan dielektrik terutama terjadi di dalam bahan isolasi karena sifat dielektrik material dan medan listrik bergantian.

Kehilangan isolasi:

Ini adalah bagian utama dari kehilangan dielektrik. Bahan isolasi digunakan dalam transformator untuk mengisolasi belitan, inti besi dan bagian konduktif lainnya. Medan listrik bergantian di dalam bahan isolasi akan menyebabkan polarisasi dielektrik dan kebocoran saat ini, dan proses ini akan menyebabkan kehilangan energi. Bahan isolasi umum termasuk minyak transformator, kertas dan resin.

Kehilangan efek kapasitansi:

Struktur belitan dan isolasi transformator dapat membentuk kapasitansi parasit. Di bawah medan listrik yang bergantian, proses pengisian dan pelepasan kapasitor ini juga akan menyebabkan kehilangan energi.

Pelepasan parsial pada tegangan tinggi

Di bawah kondisi tegangan tinggi, pelepasan parsial dapat terjadi di dalam atau pada permukaan bahan isolasi, yang merupakan fenomena kerusakan listrik lokal yang mengarah pada kehilangan energi dan kerusakan bertahap dari bahan isolasi.

Kehilangan dielektrik biasanya kecil, tetapi mungkin tampak relatif signifikan pada transformator tegangan tinggi. Kerugian terkait dengan konstanta dielektrik bahan isolasi, garis singgung sudut kehilangan (tanΔ) dan tegangan kerja dan frekuensi transformator.

Kehilangan dielektrik dalam kehilangan transformator tanpa beban relatif kecil, biasanya antara 0. 5% dan 2%, tetapi dalam transformator tegangan tinggi membutuhkan perhatian dan kontrol khusus.

 

Kerugian tanpa beban terdiri dari 3- kerugian arus eksitasi

Kehilangan arus eksitasi disebabkan oleh hilangnya I²R pada belitan primer yang disebabkan oleh arus eksitasi yang diperlukan untuk menetapkan medan magnet di inti. Bahkan jika tidak ada beban, sisi utama masih membutuhkan arus tertentu untuk mempertahankan magnetisasi inti, dan bagian arus ini menghasilkan kehilangan panas pada resistensi belitan.

 

Kehilangan No-Load terdiri dari 4- kehilangan yang tersesat

Kerugian tersesat adalah kerugian dalam transformator yang disebabkan oleh fluks kebocoran. Fluks kebocoran mengacu pada yang tidak bocor secara terpusat melalui inti transformator, tetapi melalui jalur lain (seperti komponen struktural transformator, klip, dinding tangki, dll.). Karena fluks kebocoran ini menginduksi arus eddy dalam bahan konduktif, kehilangan energi disebabkan, dan bagian kerugian ini disebut kehilangan yang tersesat.

Menjepit kerugian: Kehilangan arus eddy yang disebabkan oleh fluks kebocoran dalam klip transformator (seperti klip inti, struktur pendukung).

Kerugian dinding tangki: Kehilangan arus eddy yang disebabkan oleh fluks kebocoran di dinding tangki transformator. Karena tangki bahan bakar biasanya terbuat dari logam, kerugian arus eddy dapat signifikan dalam struktur logam ini.

Kehilangan pimpinan dan bingkai akhir: Kehilangan arus eddy yang disebabkan oleh fluks kebocoran pada lead transformator, frame akhir, dan struktur logam lainnya.

Kerugian liar umumnya merupakan sebagian kecil dari total kehilangan transformator, tetapi dapat menjadi signifikan dalam transformator berkapasitas tinggi. Oleh karena itu, dalam desain transformator, penting untuk mengurangi pengaruh fluks kebocoran dan mengoptimalkan desain komponen inti dan struktural untuk mengurangi kehilangan liar.

 

 

Definisi kehilangan beban

• Kehilangan beban mengacu pada kehilangan energi listrik yang disebabkan oleh arus beban yang melewati lilitan transformator di bawah kondisi operasi beban.

 

Komposisi kehilangan beban

 

Kehilangan beban terdiri dari 1- kehilangan tembaga

Kehilangan tembaga dari transformator adalah hilangnya resistensi dalam belitan transformator (tembaga atau aluminium) karena arus yang mengalir melalui konduktor. Ini adalah komponen utama dari kehilangan beban dan meningkat secara signifikan ketika arus beban meningkat.

 

Kehilangan resistensi DC

Kerugian yang disebabkan oleh resistensi DC dari belitan. Formulanya adalah 

Di mana saya adalah arus beban dan r adalah resistensi belitan.

 

Kehilangan beban terdiri dari 1- kerugian tambahan

• Kehilangan magnetik kebocoran

Kehilangan arus eddy dalam komponen struktural (seperti klip, pelat baja, dinding kotak, dll.) Karena fluks bocor dari transformator.

• Kerugian Tembaga Tambahan

Kerugian tambahan karena distribusi saat ini yang tidak rata karena efek kulit dan efek kedekatan. Efek ini lebih jelas pada beban atau frekuensi tinggi.

• Kerugian mekanis

Kehilangan karena getaran mekanis dan kebisingan di dalam transformator. Bagian kerugian dalam kerugian total ini menyumbang sebagian kecil.

• Kehilangan peralatan pendingin

Dalam transformator yang dimerimasi minyak, kipas dan pompa oli yang digunakan untuk pendinginan mengonsumsi energi listrik, dan perangkat ini menghasilkan kerugian selama operasi.

 

 

Efek suhu pada kehilangan

• Tidak ada kerugian beban

Efek suhu pada kehilangan tanpa beban kecil, terutama mempengaruhi resistivitas bahan inti, tetapi perubahannya sedikit. Kehilangan besi komponen utama (kehilangan histeresis dan kehilangan arus eddy) tidak sensitif terhadap perubahan suhu.

• Kehilangan beban

Suhu memiliki pengaruh besar pada kehilangan beban, terutama karena resistivitas konduktor dalam kehilangan beban meningkat secara signifikan dengan perubahan suhu. Akibatnya, resistensi belitan meningkat dengan meningkatnya suhu, sehingga kehilangan tembaga yang dihasilkan oleh arus melalui belitan meningkat secara signifikan. Karena kehilangan tembaga adalah komponen utama dari kehilangan beban, pengaruh kenaikan suhu pada kehilangan beban lebih jelas.

 

Di mana,

I=Muat arus

R=resistance

ρ=resistivitas

L=panjang kawat

S=area cross-sectional kawat

 

Suhu referensi

Suhu referensi standar dari kerugian tanpa beban transformator dan kehilangan beban adalah untuk memastikan konsistensi evaluasi pengujian dan kinerja. Standar internasional dan nasional biasanya menentukan suhu referensi untuk tes ini.

 

Suhu referensi	IEC	IEEE	CSA
Tidak ada kerugian beban	Tidak diperlukan kalibrasi	20 derajat	85 derajat
Pada kehilangan beban	75 derajat	85 derajat	85 derajat

 

Koreksi Kehilangan

Alasan utama untuk memperbaiki hilangnya transformator ke suhu referensi standar adalah untuk memastikan perbandingan dan konsistensi hasil tes dalam kondisi yang berbeda.

Efek suhu

Kerugian transformator, terutama kerugian beban, secara signifikan dipengaruhi oleh suhu. Resistensi belitan meningkat dengan meningkatnya suhu, mengakibatkan peningkatan kehilangan beban. Dengan memperbaiki nilai kerugian ke suhu referensi standar, efek perubahan suhu dapat dihilangkan, membuat hasilnya sebanding dalam kondisi uji yang berbeda

standardisasi

Menggunakan suhu referensi yang seragam, seperti 75 atau 85 derajat, memastikan konsistensi dan standardisasi hasil uji transformator di seluruh produsen, model dan waktu tes

 

 

Definisi

• Efisiensi transformator mengacu pada rasio antara daya input dan daya output, biasanya dinyatakan sebagai persentase, dan formula pemahaman yang disederhanakan adalah sebagai berikut