Penjelasan Kerugian Transformer: Tanpa Beban vs. Kerugian Beban
Kehilangan tanpa beban dan kehilangan beban dalam transformer adalah dua bentuk utama kehilangan tenaga semasa operasinya. Berikut adalah penjelasan terperinci tentang bagaimana ia dijana, diagihkan dan dilesapkan dalam transformer.
Kehilangan tanpa beban berlaku apabila belitan utama transformer hanya membawa arus pengujaan yang kecil di bawah keadaan tanpa beban. Pada masa ini, kehilangan kuprum boleh diabaikan, dan sebahagian besar kehilangan berlaku di teras, yang dikenali sebagai kehilangan besi. Kehilangan besi terdiri daripada kehilangan histeresis dan kehilangan arus pusar. Kehilangan histeresis terhasil daripada pembalikan domain magnet yang berterusan di dalam teras di bawah pengaruh medan magnet berselang-seli, yang menggunakan tenaga dan menghasilkan haba. Kehilangan arus pusar berlaku kerana teras itu sendiri bersifat konduktif. Apabila tertakluk kepada medan magnet yang berubah-ubah, daya elektromotif teraruh dalam satah yang berserenjang dengan garis medan magnet, membentuk gelung tertutup yang menghasilkan arus—dikenali sebagai arus pusar—yang menghasilkan haba disebabkan oleh rintangan bahan teras.
Kehilangan tanpa beban terutamanya tertumpu di teras, kerana teras merupakan komponen utama litar magnet, dan kedua-dua kehilangan histeresis dan arus pusar berlaku di dalam bahannya. Selain itu, sejumlah kecil kehilangan kuprum dijana dalam belitan primer disebabkan oleh arus tanpa beban, tetapi ini biasanya boleh diabaikan. Haba yang dihasilkan oleh kehilangan tanpa beban dihamburkan terutamanya melalui pengaliran haba dan sinaran dari teras ke persekitaran sekitar. Teras bersentuhan dengan minyak atau udara transformer, memindahkan haba ke minyak atau udara. Haba ini kemudiannya dibawa melalui perolakan semula jadi minyak atau aliran udara, akhirnya dihamburkan ke persekitaran sekitar.
Kehilangan beban termasuk kehilangan kuprum asas dan kehilangan tambahan. Kehilangan kuprum asas ialah kehilangan akibat rintangan dalam belitan apabila arus beban melaluinya. Menurut hukum Joule, haba dihasilkan apabila arus mengalir melalui konduktor, dan kehilangan kuasa adalah berkadar dengan kuasa dua arus. Kehilangan tambahan termasuk kehilangan arus pusar dalam belitan, kehilangan arus beredar, kehilangan sesat dalam komponen struktur, dsb., yang berkadar dengan kuasa dua arus dan kuasa dua frekuensi.
Kehilangan beban terutamanya diagihkan dalam belitan dan teras. Arus beban dalam belitan menghasilkan kehilangan kuprum, manakala teras juga mengalami sedikit kehilangan akibat fluks kebocoran yang disebabkan oleh arus beban, walaupun ini agak kecil berbanding kehilangan kuprum dalam belitan. Selain itu, fluks kebocoran yang disebabkan oleh arus beban menghasilkan kehilangan sesat dalam komponen struktur logam di luar belitan.
Haba yang dihasilkan oleh kehilangan beban sebahagiannya dipindahkan ke minyak transformer melalui pengaliran haba dari belitan dan kemudian dibawa pergi oleh perolakan semula jadi atau peredaran paksa minyak. Sebahagian lagi dihamburkan ke persekitaran sekitar melalui pengaliran haba dan sinaran dari teras dan komponen struktur. Dalam transformer besar, penyejukan peredaran paksa minyak atau kaedah yang serupa sering digunakan untuk meningkatkan pelesapan haba, sekali gus meningkatkan kecekapan operasi dan kebolehpercayaan transformer.