محاسبات بازده و تلفات ترانسفورماتور

هرچند ترانسفورماتورها، از تجهیزات الکتریکی پربازده در سیستم‌های قدرت الکتریکی هستند، اما مقداری تلفات توان هم دارند. در این آموزش، تلفات توان در ترانسفورماتورها و بازده آن‌ها را بررسی می‌کنیم.

بازده ترانسفورماتور

بازده یک ترانسفورماتور، نسبت توان خروجی به توان ورودی آن است.

بنابراین،

از آن‌جایی که توان ورودی برابر با مجموع توان خروجی و تلفات است، داریم:

تلفات ترانسفورماتور، شامل تلفات مسی و تلفات هسته است:

تلفات مسی، نشان‌ دهنده انرژی تلف شده به دلیل مقاومت سیم‌پیچ‌ها است، در حالی که تلفات هسته از تلفات هیسترزیس و تلفات جریان فوکو در هسته فرومغناطیسی ترانسفورماتور تشکیل می‌شود.

تلفات هسته ترانسفورماتور

تلفات هسته، تابعی از ولتاژ اعمال شده به ترانسفورماتور است، زیرا ولتاژ، اندازه شار هسته را تعیین می‌کند. معمولاً ولتاژ اعمال شده به اولیه ترانسفورماتور، تغییر زیادی نمی‌کند، بنابراین، تلفات هسته را ثابت در نظر می‌گیریم.

تلفات مسی ترانسفورماتور

تلفات مسی ترانسفورماتور، تابعی از جریان سیم‌پیچ‌ها است. اگر ولتاژ نسبتاً ثابت باشد، جریان با بار متناسب است، بنابراین تلفات مسی با توان دوم بار ترانسفورماتور متناسب خواهد بود:

بنا بر آن‌چه گفته شد، بازده را می‌توان با معادلات (۱) و (۲) به دست آورد. به یاد داشته باشید که از توان حقیقی برای محاسبه بازده استفاده می‌کنیم.

حداکثر بازده ترانسفورماتور

در جریان بار کامل، تلفات اساساً بدون توجه به ضریب توان، ثابت است. اما توان خروجی با تغییر ضریب توان تغییر می‌کند. برای یک توان ظاهری داده شده برحسب kVA، اگر ضریب توان کاهش یابد، توان خروجی و در نتیجه، بازده ترانسفورماتور کم می‌شود.

حداکثر بازده یک ترانسفورماتور در ضریب توان مشخص، زمانی قابل دستیابی است که تلفات مسی برابر با تلفات هسته باشد. بدیهی است که حداکثر بازده وقتی رخ می‌دهد که ضریب توان بار، یک باشد.