Koneksi Transformator Tiga Fasa

Trafo tiga fasa terdiri dari tiga trafo baik yang terpisah maupun yang digabungkan dengan satu inti. Primer dan sekunder transformator dapat dihubungkan secara independen baik dalam bentuk bintang atau delta.

Ada empat kemungkinan koneksi untuk bank transformator 3 fasa.

Δ – Δ Koneksi – (Delta – Delta)

Υ – Υ Koneksi – (Bintang – Bintang)

Δ – Υ Koneksi – (Delta – Bintang)

Υ – Δ Koneksi – (Bintang – Delta )

Pilihan sambungan trafo tiga fasa tergantung pada berbagai faktor seperti ketersediaan sambungan netral untuk proteksi pembumian atau sambungan beban, isolasi ke tanah dan tegangan tegangan, ketersediaan jalur untuk aliran harmonik ketiga, dll. koneksi dijelaskan di bawah ini secara rinci.

Hubungan delta-delta dari tiga transformator satu fasa yang identik ditunjukkan pada gambar di bawah ini.

Gulungan sekunder a1a2 sesuai dengan belitan primer A1A2, dan keduanya memiliki polaritas yang sama. Polaritas terminal a yang menghubungkan a1 dan c2 sama dengan yang menghubungkan A1 dan C2. Gambar di bawah menunjukkan diagram fasor untuk faktor daya tertinggal cosφ.

Tegangan saluran-ke-saluran sekunder sefasa dengan tegangan saluran-ke-saluran primer dengan rasio tegangan sama dengan rasio putaran.

Jika sambungan belitan fasa dibalik pada kedua sisi, perbedaan fasa 180° diperoleh antara sistem primer dan sistem sekunder. Koneksi seperti itu dikenal sebagai koneksi 180º.

Hubungan delta-delta dengan pergeseran fasa 180º ditunjukkan pada gambar di bawah ini. Diagram fasor transformator tiga fasa menunjukkan bahwa tegangan sekunder berlawanan fasa dengan tegangan primer.

Trafo delta-delta tidak memiliki pergeseran fasa yang terkait dengannya dan masalah dengan beban atau harmonik yang tidak seimbang.

Berikut ini adalah keuntungan dari konfigurasi delta-delta transformator.

• Trafo delta-delta sangat baik untuk beban seimbang dan tidak seimbang.
• Jika salah satu trafo gagal, dua trafo lainnya akan terus mensuplai daya tiga fasa. Ini disebut koneksi delta terbuka.
• Jika harmonik ketiga hadir, maka ia bersirkulasi dalam jalur tertutup dan karenanya tidak muncul dalam gelombang tegangan keluaran.

Satu-satunya kelemahan dari koneksi delta-delta adalah tidak ada netral. Sambungan ini berguna ketika baik primer maupun sekunder tidak memerlukan netral dan tegangan rendah dan sedang.

Hubungan bintang-bintang dari tiga transformator satu fasa yang identik pada masing-masing primer dan sekunder transformator ditunjukkan pada gambar di bawah ini. Diagram fasor serupa dengan hubungan delta-delta.

Arus fasa sama dengan arus saluran, dan mereka sefasa. Tegangan saluran adalah tiga kali tegangan fasa. Ada pemisahan fasa 30º antara saluran dan tegangan fasa. Pergeseran fasa 180º antara primer dan sekunder transformator ditunjukkan pada gambar di atas.

Koneksi bintang-bintang memiliki dua masalah yang sangat serius. Mereka

• Sambungan Y-Y tidak memuaskan untuk beban tidak seimbang tanpa adanya sambungan netral. Jika netral tidak disediakan, maka tegangan fasa menjadi sangat tidak seimbang ketika beban tidak seimbang.
• Sambungan Y-Y mengandung harmonik ketiga, dan dalam kondisi seimbang, harmonik ini sama besar dan fasanya dengan arus magnetisasi. Jumlahnya di netral hubungan bintang tidak nol, sehingga akan mendistorsi gelombang fluks yang akan menghasilkan tegangan harmonisa pada masing-masing transformator.

Masalah tidak seimbang dan harmonik ketiga dari hubungan Y-Y dapat diselesaikan dengan menggunakan arde netral dan dengan menyediakan belitan tersier.

Sambungan -Y dari tiga belitan transformator ditunjukkan pada gambar di bawah ini. Tegangan saluran primer sama dengan tegangan fasa sekunder. Hubungan antara tegangan sekunder adalah VLS= √3 VPS.

Diagram fasor sambungan ∆-Y transformator tiga fasa ditunjukkan pada gambar di bawah ini. Terlihat dari diagram fasor bahwa tegangan fasa sekunder Van mendahului tegangan fasa primer Van sebesar 30°. Demikian pula, Vbn memimpin VBN sebesar 30º dan Vcn memimpin VCN sebesar 30º. Sambungan ini juga disebut sambungan +30.

Dengan membalik sambungan di kedua sisi, tegangan sistem sekunder dapat dibuat tertinggal dari sistem primer sebesar 30°. Dengan demikian, sambungan tersebut disebut sambungan -30°.

Koneksi bintang-delta transformator tiga fasa ditunjukkan pada gambar di bawah. Tegangan saluran primer adalah 3 kali tegangan fasa primer.

Tegangan saluran sekunder sama dengan tegangan fasa sekunder. Rasio tegangan setiap fasa adalah

Oleh karena itu rasio tegangan line-to-line dari koneksi Y-∆ adalah

Diagram fasor konfigurasi ditunjukkan pada gambar di atas. Ada pergeseran fasa 30 lead antara tegangan fasa masing-masing. Demikian pula, sadapan 30° ada di antara tegangan fasa masing-masing. Dengan demikian sambungan tersebut disebut sambungan +30º.

Fasa tersebut menunjukkan hubungan star-delta transformator untuk pergeseran fasa lag 30°. Sambungan ini disebut sambungan – 30°. Sambungan ini tidak memiliki masalah dengan beban tidak seimbang dan harmonik pertiga. Sambungan delta menyediakan fasa seimbang di sisi Y dan menyediakan jalur yang seimbang untuk sirkulasi harmonik ketiga tanpa menggunakan kabel netral.

Jika salah satu trafo sambungan delta-delta rusak atau terbuka secara tidak sengaja, maka trafo yang rusak dilepas, dan trafo yang tersisa terus bekerja sebagai bank tiga fasa. Peringkat bank transformator dikurangi menjadi 58% dari peringkat bank yang sebenarnya. Ini dikenal sebagai delta terbuka atau delta V-V. Jadi, dalam trafo belitan terbuka, dua trafo digunakan sebagai pengganti tiga trafo untuk operasi 3 fasa.

Dimana Vab, Vbc dan Vca menjadi tegangan yang diterapkan pada belitan primer transformator. Tegangan induksi pada sekunder transformator atau pada belitan adalah Vab. Tegangan induksi pada belitan tegangan rendah dua adalah Vbc. Tidak ada lilitan antara titik a dan c. Tegangan dapat ditemukan dengan menerapkan KVL di sekitar jalur tertutup yang terdiri dari titik a, b, dan c. Dengan demikian,

Dimana,

Dimana Vp adalah besarnya garis pada sisi primer.

Dengan mensubstitusi nilai Vab dan Vbc dalam persamaan, kita mendapatkan

Vca sama besarnya dari tegangan terminal sekunder dan 120º terpisah dalam waktu dari keduanya. Tegangan saluran tiga fasa yang seimbang menghasilkan tegangan 3-fasa yang seimbang pada sisi sekunder.

Jika ketiga transformator dihubungkan dalam konfigurasi delta-delta dan mensuplai beban pengenal dan jika sambungannya menjadi transformator V-V, arus pada setiap belitan fasa meningkat sebesar 3 kali. Arus saluran penuh mengalir di masing-masing belitan dua fasa transformator. Dengan demikian setiap trafo pada sistem V-V mengalami kelebihan beban sebesar 73,2%.

Harus diperhatikan bahwa beban harus dikurangi 3 kali dalam kasus transformator terhubung delta terbuka. Jika tidak, panas berlebih yang serius dan kerusakan kedua transformator dapat terjadi.