KEADAAN TRANSFORMATOR TANPA BEBAN

KEADAAN TRANSFORMATOR TANPA BEBAN

Bila kumparan primer suatu transformator dihubungan dengan sumber tegangan V1 yang sinusoid, akan mengalirlah arus primer I0 yang juga sinusoid dan dengan tegangan menganggap belitan N1 reaktif murni, I0 akan tertinggal 90º dari V1. Arus primer I0 menimbulkan fluks (Ф) yang sefasa dan juga berbentuk sinusoid.

Fluks yang sinusoid ini akan menghasilkan tegangan induksi e1 (Hukum Faraday)

Dalam hal ini tegangan induksi E1 mempunyai kebesaran yang sama tetapi berlawanan arah dengan tegangan sumber V1.

ARUS PENGUAT

Arus primer I0 yang mengalir pada saat kumparan sekunder tidak dibebani disebut arus penguat. Dalam kenyataanya arus primer I0 bukanlah merupakan arus induktif murni, hingga ia terdiri atas dua komponen.

1. Komponen arus pemagnetan Im, yang menghasilkan fluks (Ф). Karena sifat besi yang nonlinier (ingat kurva B-H), maka arus pemagnetan Im dan juga fluks (Ф) dalam kenyataanya tidak berbentuk sinusoid.
2. Komponen arus rugi tembaga Ic, menyatakan daya yang hilang akibat adanya rugi histerisis dan “arus eddy”. Ic sefasa dengan V1, dengan demikian hasil perkaliannya (Ic X V1) merupakan daya (watt) yang hilang.

KEADAN BERBEBAN

Apabila kumparan sekunder dihubungkan dengan beban Zl, I2 mengalir pada kumparan sekunder, di mana I2 = V2/ Zl dengan θ2 =m factor kerja beban.

Arus beban I2 ini akan menimbulkan gaya gerak magnet (gg,) N2I2 yang cenderung menentang fluks (Ф) bersama yang telah ada akibat arus pemagnetan Im. Agar fluks bersama itu tidak berubah nilainya, pada kumparan primer harus mengalir I2, yang menentang fluks yang dibandingkan oleh arus beban I2, hingga keseluruhan arus yang mengalir pada kumparan primer menjadi:
I1 = I0 + I2
Bila rugi besi diabaikan (Ic diabaikan) maka I0 = Im
I1 = Im + I2
Untuk menjaga agar fluks tetap tidak berubah sebesar ggm yang dihasilkan oleh arus pemagnetan Im saja, berlaku hubungan:
N1Im = N1I1 – N1I2
N1Im = Ni(Im+I2) – N2I2


RANGKAIN EKIVALEN

Dalam pembahasan terdahulu kita mengabaikan adanya tahanan dan fluks bocor. Analisis selanjutnya akan memperhitungkan kedua hal tersebut. Tidak seluruh fluks (Ф) yang dihasilkan oleh arus pemagnetan Im merupakan fluks bersama fluks (Фm), sebagian darinya hanya mencakup kumparan primer (Ф1) atau kumparan sekunder saja (Ф2). Dalam model rangkaian (rangkaian ekivalen) yang dipakai untuk menganalisis kerja suatu transformator, adanya fluks bocor Ф1 dan Ф2 ditunjukkan sebagai reaktansi X1 dan X2. Sedang rugi tahanan ditunjukkan dengan R1 dan R2.


MENENTUKAN PARAMETER

Parameter transformator yang terdapat pada model rangkaian (rangkaian ekivalen) Rc, Xm, Rek, dan Xek, dapat ditentukan besarnya dengan dua macam pengukuran (test) yaitu pengukuran beban nol dan pengukuran hubungan singkat.

Pengukuran Beban Nol

Dalam keadan tanpa beban bila kumparan primer dihubungan dengan sumber tegangan V1, seperti telah diterangkan terdahulu maka hanya I0 yang mengalir.

Pengukuran Hubungan Singkat

Hubungan singkat berarti impedansi beban Zl diperkecil menjadi nol, sehingga hanya impedansi Zek = Rek dan Xek ini relative kecil, harus dijaga tegangan yang masuk (Vhs) cukup kecil sehingga arus yang dihasilkan tidak melebihi arus nominal. Harga I0 akan relative kecil bila arus yang dihasilkan tidak melebihi arus niminal, sehingga pada pengikuran ini dapat diabaikan.


PENGATURAN TEGANGAN

Pengaturan Tegangan suatu transformator suatu transformator ialah perubahan tegangan sekunder anatara beban nol dan beban penuh pada suatu factor kerja tertentu, dengan tegangan primer konstan.

Pengaturan = V2 tanpa beban – V2 beban penuh / V2 beban penuh

KERJA PARAREL

Pertambahan beban pada suatu saat menghendaki adanya kerja pararel di antara transformator. Tujuan utama kerja pararel ialah agar beban yang dipikul sebanding dengan kemampuan Kva masing-masing transformator, hingga tidak terjadi pembebanan lebih dan pemanasan lebih.

Untuk maksud di atas diperlukan beberapa syarat yaitu:

1. Perbandingan tegangan harus sama
Jika perbandingan tegangan tidak sama, maka tegangan induksi pada kumparan sekunder masing-masing transformator tidak sama. Perbedaan ini menyebabkan terjadinya arus pusar pada kumparan sekunder ketika transformator dibebani. Arus ini menimbulkan panas pada kumparan sekunder tersebut.
2. Polaritas transformator harus sama
3. Tegangan impedansi pada keadaan beban penuh harus sama
4. Perbandingan reaktansi terhadap tahana sebaiknya sama
Apabila perbandingan R/X sama, maka kedua transformator tersebut akan bekerja pada factor kerja yang sama.

RUGI DAN EFISIENSI

Rugi Tembaga (Pcu)
Rugi yang disebabkan arus beban merngalir pada kawat tembaga dapat ditulis sebagai:
Pcu = I.² R
Karena arus beban berubah-ubah, rugi tembaga juga tidak konstan bergantung pada beban.

Rugi Besi (Pi)
Rugi besi terdiri atas:
1. Rugi histeris, yaitu rugi yang disebabkan fluks bolak-balik pada inti besi, yang dinyatakan sebagai:
Ph = Kh f B 1,6 maks watt
Kh = konstanta
Bmaks = fluks maksimum (weber)
2. Rugi “arus eddy” yaitu rugi yang disebabkan arus pusar pada inti besi. Dirumuskan dengan:
Pe = Ke f ²B²maks
Jadi, rugi besi (rugi inti) adalah
Pi = Ph + Pe
TRANSFORMATOR TIGA FASA


Transformator tiga fasa digunakan karena pertimbangan ekonomi. Dari pembahasan berikut ini akan terlihat bahwa pemakaian inti besi pada transformator tiga fasa akan jauh lebih sedikit dibandingkan dengan pemakaian tiga buah transformator fasa tunggal .

Apabila digunakan transformator fasa tunggal, pada bagian tersebut akan mengalir fluks sebesar 1/2 ФA dan 1/2 ФB, tau sebesar ФA. Demikian juga hgalnya untuk bidang nmqr. Jadi pemakaian inti besi jelas menunjukkan penghematan [ada transformator tiga fasa. Penghematan tersebut akan lebih tersa lagi bila kini kita mengubah polaritas transformator sedemikian rupa sehingga arah ФB ke atas.



Sumber:
Zuhal, Dasar Teknik Tenaga Listrik dan Elektronika Daya, Gramedia Pustaka Utama, Jakarta, 1993.