ট্রান্সফরমারের দক্ষতা (Efficiency) সর্বোচ্চ হয় কখন?

একটি ট্রান্সফরমারের দক্ষতা (Efficiency) সর্বোচ্চ হওয়ার শর্ত হলো যখন এর পরিবর্তনশীল লস (Variable Loss), যা কপার লস (Copper Loss) নামে পরিচিত, এবং ধ্রুবক লস (Constant Loss), যা কোর লস (Core Loss) বা আয়রন লস (Iron Loss) নামে পরিচিত, উভয়ই সমান হয়।

ট্রান্সফরমারের মোট লস (Total Loss) হলো:

Total Loss = Core Loss + Copper Loss

যেখানে,

    
• কোর লস (Core Loss or Iron Loss, \(P_i\)): এটি ট্রান্সফরমারের কোরের চৌম্বকীকরণ এবং এডি কারেন্টের কারণে হয়। এই লস লোড পরিবর্তনের সাথে সাথে প্রায় স্থির থাকে। এর মধ্যে হিস্টেরেসিস লস (Hysteresis Loss) এবং এডি কারেন্ট লস (Eddy Current Loss) অন্তর্ভুক্ত।
    
• কপার লস (Copper Loss, \(P_{cu}\)): এটি ট্রান্সফরমারের প্রাইমারি ও সেকেন্ডারি কয়েলের রেজিস্ট্যান্সের (Resistance) কারণে হয়। এই লস লোড কারেন্টের বর্গের (Square of Load Current) সমানুপাতিক। অর্থাৎ, \(P_{cu} = I^2 R_{eq}\), যেখানে \(I\) হলো লোড কারেন্ট এবং \(R_{eq}\) হলো সমতুল্য রেজিস্ট্যান্স। লোড বাড়লে কপার লস বাড়ে।

ট্রান্সফরমারের দক্ষতা (\(\eta\)) নিম্নোক্ত সূত্র দ্বারা প্রকাশ করা হয়:

\(\eta = \frac{\text{Output Power}}{\text{Input Power}} = \frac{\text{Output Power}}{\text{Output Power} + \text{Core Loss} + \text{Copper Loss}}\)

বা,

\(\eta = \frac{\text{VI cos}\theta}{\text{VI cos}\theta + P_i + P_{cu}}\)

সর্বোচ্চ দক্ষতার জন্য, মোট লস (Core Loss + Copper Loss) সর্বনিম্ন হতে হয়। এটি গাণিতিকভাবে প্রমাণ করা যায় যে, যখন পরিবর্তনশীল লস (কপার লস) এবং ধ্রুবক লস (কোর লস) সমান হয়, তখন ট্রান্সফরমারের দক্ষতা সর্বোচ্চ হয়।

সুতরাং, সর্বোচ্চ দক্ষতার শর্ত হলো:

\(P_{cu} = P_i\)

বা, কপার লস = কোর লস।

অন্যান্য অপশনগুলো ভুল কারণ:

    
• কপার লস > কোর লস: এই ক্ষেত্রে কপার লস বেশি হওয়ায় মোট লস বেড়ে যায়, ফলে দক্ষতা সর্বোচ্চ হয় না।
    
• কপার লস < কোর লস: এই ক্ষেত্রেও মোট লস সর্বোচ্চ দক্ষতার বিন্দুর চেয়ে বেশি হয়, ফলে দক্ষতা সর্বোচ্চ হয় না।
    
• ভোল্টেজ সর্বোচ্চ হলে: ট্রান্সফরমার সাধারণত তার রেটেড ভোল্টেজে কাজ করে। ভোল্টেজ সর্বোচ্চ হওয়া মানেই দক্ষতা সর্বোচ্চ হওয়া নয়। দক্ষতা মূলত লোড কারেন্ট এবং লসগুলোর ভারসাম্যের উপর নির্ভর করে।