Transformatörler, besleme sistemleri ve yük arasındaki en önemli bağı oluşturur. Transformatörün verimliliği, performansını ve yaşlanmasını doğrudan etkiler. Transformatörün verimliliği genel olarak% 95-99 aralığındadır. Çok düşük kayıplı büyük güç transformatörleri için verimlilik% 99,7 kadar yüksek olabilir. Bir transformatörün giriş ve çıkış ölçümleri yüklü koşullar altında yapılmaz, çünkü wattmetre okumaları kaçınılmaz olarak% 1-2 hata yapar. Verimlilik hesaplamaları amacıyla, transformatördeki nominal çekirdek ve sargı kayıplarını hesaplamak için OC ve SC testleri kullanılır. Çekirdek kayıpları transformatörün anma gerilimine bağlıdır ve bakır kayıpları transformatörün birincil ve ikincil sargılarındaki akımlara bağlıdır. Bu nedenle, trafo verimliliği sabit voltaj ve frekans koşullarında çalıştırmak için çok önemlidir. Üretilen ısı nedeniyle transformatörün sıcaklığındaki artış, transformatör yağ özelliklerinin ömrünü etkiler ve benimsenen soğutma yönteminin türüne karar verir. Sıcaklık artışı ekipmanın derecesini sınırlar. Transformatörün verimliliği basitçe şu şekilde verilir:
Çıkış gücü, nominal yükün (volt-amper) fraksiyonunun ve yükün güç faktörünün ürünüdür.
Kayıplar, sarımlardaki bakır kayıpları + demir kaybı + dielektrik kaybı + başıboş yük kaybıdır.
Demir kayıpları, transformatördeki histerezis ve girdap akım kayıplarını içerir. Bu kayıplar çekirdek içindeki akı yoğunluğuna bağlıdır. Matematiksel olarak,
Histerisiz kaybı :
Eddy Akım Kaybı
Kh ve ke sabit olduğunda, Bmax pik manyetik alan yoğunluğu, f kaynak frekansı ve t çekirdeğin kalınlığıdır. Histerezis kaybındaki güç ‘n ‘değeri neredeyse 2 olan Steinmetz sabiti olarak bilinir.
Dielektrik kayıpları transformatör yağının içinde meydana gelir. Alçak gerilim transformatörleri için ihmal edilebilir.
Sızıntı akısı metal çerçeve, tank vb. girdap akımları üretmek ve trafonun her yerinde kaçak kayıp olarak adlandırılan ve yük akımına bağlıdır ve ‘kaçak yük kaybı’ olarak adlandırılır. Sızıntı reaktansına seri olarak dirençle temsil edilebilir.
Transformatörün Verimlilik Hesabı
Birincil tarafa değinilen eşdeğer transformatör devresi aşağıda gösterilmiştir. Burada Rc çekirdek kayıpları açıklar. Kısa devre (SC) testini kullanarak, bakır kayıpları için eşdeğer direnç muhasebesini şu şekilde bulabiliriz:
% X değerini tam veya nominal yük ‘S’ (VA) yüzdesi olarak tanımlayalım ve Pcufl (watt) tam yük bakır kaybı ve cosθ yükün güç faktörü olsun. Ayrıca Pi’yi (watt) çekirdek kaybı olarak tanımladık. Bakır ve demir kayıpları transformatördeki büyük kayıplar olduğundan, verimlilik hesaplanırken sadece bu iki tip kayıp dikkate alınır. Daha sonra transformatörün verimliliği şöyle yazılabilir:
Burada, x2Pcufl = herhangi bir yüklemede bakır kaybı (Pcu) x tam yükün% x’i.
Maksimum verimlilik (ηmax), değişken kayıplar sabit kayıplara eşit olduğunda ortaya çıkar. Bakır kaybı yüke bağlı olduğu için değişken bir kayıp miktarıdır. Ve çekirdek kayıp sabit miktar olarak alınır. Yani maksimum verimlilik koşulu:
Bu, sabit ve değişken kayıpların uygun şekilde seçilmesiyle tam yükte maksimum verim alabileceğimizi gösterir. Bununla birlikte, bakır kayıpları sabit çekirdek kayıplarından çok daha yüksek olduğu için maksimum verimlilik elde etmek zordur.
Şekilden maksimum verimliliğin birlik güç faktörü üzerinde meydana geldiğini görebiliriz. Ve maksimum verimlilik, yükün güç faktörü ne olursa olsun aynı yükte gerçekleşir.
Trafonun Gün Boyu Verimliliği
Dağıtım transformatörleri için hesaplanan enerji bazlı bir verimdir. Elleçlenen yüke bağlı olarak açılıp kapatılan güç transformatörünün aksine, bir dağıtım transformatörü yükü günde 24 saat sürekli dalgalanır. Çekirdek kayıplar yükten bağımsız olduğundan, tüm gün verimlilik bakır kayıplarına bağlıdır. 24 saatlik bir döngü için verilen çıkış enerjisinin giriş enerjisine oranı olarak tanımlarız. Yüksek enerji verimliliği, çekirdek akı yoğunluklarının düşük değerlerle (çekirdek kayıpları akı yoğunluğuna bağlı olduğu için) nispeten daha büyük kesit veya daha büyük demir / bakır ağırlık oranı kullanılarak kısıtlanarak elde edilir.