Transformator 1 fasa

Definisi Transformator

Transformator atau biasa dikenal dengan trafo berasal dari kata transformatie yang berarti perubahan. Transformator adalah suatu alat listrik yang dapat memindahkan dan mengubah energi listrik dari satu rangkaian listrik ke rangkaian listrik yang lain, melalui gandeng magnit berdasarkan pada prinsip elektromagnetik. Trafo satu fasa sama seperti trafo pada umumnya hanya penggunaannya untuk kapasitas kecil


Kostruksi Transformator dan Bagian-Bagiannya
Konstruksi trafo secara umum terdiri dari:
1. Inti yang terbuat dari lembaran-lembaran plat besi lunak atau baja silikon yang diklem jadi satu.
2. Belitan dibuat dari tembaga yang cara membelitkan pada inti dapat konsentris maupun spiral.
3. Sistem pendingan pada trafo-trafo dengan daya yang cukup besar.


Jenis trafo berdasarkan letak kumparan
1. Core type (jenis inti) yakni kumparan mengelilingi inti.
2. Shell type (jenis cangkang) yakni inti mengelilingi belitan


Rangkaian Magnetisasi Transformator
Pada keadaan tanpa beban, mengalir arus kecil I0 untuk mensuplai magnetomotive force yang menimbulkan flux magnet disekitar inti magnetik, arus ini tertinggal (lagging) terhadap tegangan primer sebesar 900. Arus ini dibatasi oleh resistansi efektif (Rc) dan reaktansi (Xc) yang disebut rangkaian magnetisasi. Besar arus ini sekitar 2-5 % dari arus beban penuh (full load) dengan power factor 0.1-0.2.


Ketika transformator dibebani, terjadi tegangan jatuh karena resistansi belitan primer dan sekunder. Tegangan jatuh ini sefasa dengan tegangan pada belitan dan tegangan jatuh karena reaktansi (X1dan X2) tertinggal sebesar 900 . Penurunan tegangan output ketika transformator berbeban dikenal sebagai regulasi. Tegangan jatuh karena komponen resistif lebih kecil daripada tegangan jatuh yang disebabkan oleh komponen reaktif. Sehingga impedansi dominan dari tranformator adalah reaktansi.

Diagram vektor tegangan dan arus rangkaian ekivalen transformator diatas ketika berbeban dengan sudut daya Φ adalah sebagai berikut,




Rangkaian Ekivalen Trafo
Transformator merupakan suatu peralatan listrik yang digunakan untuk mengubah energi listrik bolak-balik dari satu level tegangan ke level tegangan yang lain. Dapat menaikkan, menurunkan atau hanya untuk mengisolasi sistem satu dengan yang lainnya. Transformator terdiri atas sisi primer dan sisi sekunder. Keduanya terhubung dengan inti besi. Dalam kondisi ideal, tanpa rugi-rugi, perbandingan lilitan antara keduanya merupakan perbandingan tegangan antara kedua sisinya.

Namun pada kenyataannya, daya masukkan tidak pernah sama dengan daya keluaran. Terdapat rugi-rugi yang terjadi di inti besi dan lilitan. Rugi-rugi tersebut terjadi akibat histerisis, arus eddy, resistansi belitan dan fluks bocor. Dari pengetahuan tersebut, transformator dapat dimodelkan dengan rangkaian elektrik seperti di bawah ini:



Disimplisikafi menjadi,


Dimana,
Req = Rp + (Np/Ns)^2 . Rs
Xeq = Xp + (Np/Ns)^2 . Xs
Setelah kita memahami, rangkaian pengganti ini, kita dapat menentukan nilai Req, Xeq, Rc dan Xm dengan pengujian rangkaian tanpa beban dan hubung singkat. Yang diukur adalah daya (Watt), tegangan (V) dan arus (I) di sisi primer.

___________________________________________
Uji Rangkaian Terbuka l Uji Hubung Singkat
___________________________________________
Voc l Vsc
Ioc l Isc
Poc l Psc

• Uji Rangkaian Tanpa Beban
Dari pengujian ini, kita mendapatkan nilai Rc dan Xm. Nilai Rc dan Xm jauh lebih besar dibandingkan Req dan Xeq. Karena drop tegangan lebih signifikan terjadi di Rc dan Xm. Sehingga didapat rangkaian untuk tanpa beban,



Yang pertama kali kita hitung adalah lYcml dan Power Factor dari data yang diambil.
lYcml = Ioc / Voc
PF = cos(pi) = Poc / (Voc . Ioc)
Dimana,
Ycm = (1 / Rc) + j (1 / Xm)
= lYcml cos(pi) + j lYcml sin (pi)
Sehingga didapat,
Rc = 1 / ( lYcml cos(pi) )
Xm = 1 / ( lYcml sin(pi) )

• Uji Hubung Singkat
Tegangan di sisi sekunder pada hubung singkat relatif kecil. Sehingga drop tegangan di Rc dan atau Xm sangatlah kecil, dapat diabaikan. Oleh karenanya, tegangan yang didapat merupakan tegangan di Zeq. Dapat dijelaskan melalui rangkaian saat hubung singkat sebagai berikut,



Pertama-tama kita hitung terlebih dahulu lZeql dan PF.
Zeq = Vsc / Isc
PF = cos(pi) = Psc / (Vsc . Isc)
Dimana,
Zeq = Req + j Xeq
= lZeql cos(pi) + j lZeql sin(pi)
Sehingga didapat,
Req = lZeql cos(pi)
Xeq = lZeql sin(pi)