Giống như các máy điện khác (ví dụ: động cơ, máy biến áp/tạo điện), hiệu suất của Máy biến áp trên tải và độ điện trở cụ thể có thể được xác định bằng cách chia số vào vào ra khi giá trị và cấp độ của cả hai biến thể là giống nhau, tức là watt hoặc kilowatt. Ở một cách khác, hiệu suất của Máy biến áp có thể được định nghĩa là tỷ lệ giữa đầu ra và đầu vào.
- Hiệu suất của Máy biến áp = Đầu ra / Đầu vào
Lưu ý rằng Máy biến áp có hiệu suất rất cao vì các Tổn hao xảy ra trong Máy biến áp là rất thấp. Vì vậy, đo đầu vào và đầu ra không thực sự có thể đo được. Cách tốt nhất để tìm hiệu suất của Máy biến áp là đầu tiên xác định các Tổn hao trong Máy biến áp và sau đó tính toán hiệu suất của Máy biến áp sử dụng các công thức sau.
Công thức hiệu suất của Máy biến áp
Hiệu suất = η = Đầu ra / Đầu vào
Hiệu suất = η = Đầu ra / (Đầu ra + Tổn hao) … (Vì Đầu vào = Đầu ra + Tổn hao)
Hiệu suất = η = Đầu ra / (Đầu ra + Tổn hao đồng và Tổn hao sắt)
Hiệu suất = η = (Đầu vào – Tổn hao) / Đầu vào … (Vì Đầu ra = Đầu vào – Tổn hao)
Hiệu suất = η = 1 – (Tổn hao / Đầu vào)
Như chúng ta biết, cấp độ của Máy biến áp được biểu thị trong kVA không trong kW. Nhưng hiệu suất không phụ thuộc vào VA, tức là nó sẽ được biểu thị trong điện năng – watt (hoặc kW) không trong kVA. Mặc dù Tổn hao là trực tiếp liên quan đến VA (Volt-Amperes), vậy, hiệu suất phụ thuộc vào độ điện trở trên bất kỳ loại VA nào. Hãy nhớ rằng hiệu suất sẽ đạt đỉnh điểm trên độ điện trở đơn vị (1).
Chúng ta cũng có thể tìm hiệu suất của Máy biến áp bằng cách xác định:
- Tổn hao lõi bằng bài kiểm tra không tải và Tổn hao đồng bằng bài kiểm tra ngắn mạch.
Điều kiện cho hiệu suất tối đa của Máy biến áp
Chúng ta biết rằng,
Tổn hao đồng = WC = I12 x R1 hoặc I22 x R2
Tổn hao Lõi = WI = Tổn hao hư hỏng + Tổn hao chảy dòng = WI = WH + WE
Đầu Sơ cấp
Đầu vào Sơ cấp = P1 = V1 x I1 Cosθ1
Hiệu suất = η = Đầu ra / Đầu vào
Hiệu suất = η = (Đầu vào – Tổn hao) / đầu vào … (Vì Đầu ra = Đầu vào – Tổn hao)
Hiệu suất = η = (Đầu vào – Tổn hao đồng – Tổn hao Lõi) / Đầu vào
Hiệu suất = η = (V1 x I1 Cosθ1 – I12 x R1 – WI) / V1 x I1 Cosθ1
Tìm LCM
Hiệu suất = η = 1- (I12 x R1 / V1I1 Cosθ1) – (WI / V1 x I1 Cosθ1)
Hoặc
Hiệu suất = η = 1- (I1 x R1 / V1 Cosθ1) – (WI / V1 x I1 Cosθ1)
Phép chia liên tiếp cả hai bên với I1.
Dη / dI1 = 0 – ( R1 / V1 Cosθ1) + (WI /V1 x I12 Cosθ1)
Dη / dI1= – ( R1 / V1 Cosθ1) + (WI / V1 x I12 Cosθ1)
Để đạt hiệu suất tối đa, giá trị của (Dη / dI1) phải đạt giá trị nhỏ nhất, tức là
Dη / dI1 = 0
Vì vậy, phương trình trên có thể được viết lại như sau:
R1 / (V1 Cosθ1) = (WI /V1 x I12 Cosθ1)
Hoặc
WI = I12 x R1hoặc I22 x R2
Tổn hao Lõi = Tổn hao đồng
Giá trị của dòng đầu ra (I2) mà có thể đạt được hiệu suất tối đa:
I2 = √ (WI / R2)
Giá trị dòng đầu ra (I2) là yếu tố nào đó làm cho giá trị Tổn hao đồng và Tổn hao Lõi bằng nhau (tức là Tổn hao đồng = Tổn hao Lõi).
Bằng cách làm như vậy, có thể đạt được hiệu suất tối đa. Vì vậy, với thiết kế tốt, hiệu suất tối đa có thể đạt được tại bất kỳ tải nào mong muốn vì có thể bằng Tổn hao đồng và Tổn hao Lõi.
Hiệu suất thường nhỏ hơn 1 và nó thường được biểu thị dưới dạng phần trăm (%).
Máy biến áp lý tưởng là 100% hiệu quả, tức là hiệu suất của Máy biến áp lý tưởng là 1.
Hiệu suất thực tế của Máy biến áp thường rất cao so với các máy điện khác và thiết bị điện tử (ví dụ: động cơ, tạo điện,…) trên thang đo 90 tới 98%.
Hiệu suất 24 giờ của Máy biến áp
Như chúng ta biết, hiệu suất của một Máy biến áp là tỷ lệ giữa đầu ra và đầu vào trong watt.
- Hiệu suất = Đầu ra (trong watt) / Đầu vào (trong watt)
Nhưng có nhiều Máy biến áp không thể được theo dõi theo công thức hiệu suất chung được nêu trên.
Các Máy biến áp phân phối cung cấp năng lượng điện cho các đường điện và các đường điện khác, đầu vào chính của chúng hoạt động trong 24 giờ, nhưng các cuộn phụ không hoạt động đầy đủ một lúc. Tức là, các cuộn phụ chỉ hoạt động đêm khi cung cấp năng lượng điện cho các đường điện đèn. Điều này có nghĩa là Tổn hao Lõi xảy ra trong 24 giờ một ngày liên tục (trong hoạt động), nhưng Tổn hao đồng xảy ra chỉ khi Máy biến áp đang ở trạng thái tải.
Vì vậy, đối với các loại Máy biến Áp này, chúng ta chỉ có thể theo dõi hiệu suất của chúng bằng cách xác định hiệu suất 24 giờ.
Hiệu suất 24 giờ cũng được gọi là “Hiệu suất hoạt động”. Trên cơ sở năng lượng có thể sử dụng, chúng ta ước tính hiệu suất 24 giờ cho một khoảng thời gian cụ thể (trong 24 giờ = một ngày) và nó có thể được tính bằng công thức sau:
- Hiệu suất 24 giờ = Đầu ra (trong kWh) / Đầu vào (trong kWh)
Để biết giá trị chính xác của hiệu suất 24 giờ, chúng ta phải biết về chu kỳ tải, tức là có bao nhiêu tải được kết nối với Máy biến Áp và trong bao lâu (trong 24 giờ).
