Mesin ListrikTransformator
Transformator Pada Kondisi Berbeban
Ketika trafo dalam kondisi berbeban, sekunder trafo terhubung ke beban. Beban dapat resistif, induktif atau kapasitif.
Arus I2 mengalir melalui belitan sekunder transformator. Besarnya arus sekunder tergantung pada tegangan terminal V2 dan impedansi beban. Sudut fasa antara arus sekunder dan tegangan tergantung pada sifat beban.
Pengoperasian Trafo pada Kondisi Berbeban
Pengoperasian Trafo pada Kondisi Berbeban dijelaskan di bawah ini:
● Ketika sekunder transformator tetap terbuka, ia menarik arus tanpa beban dari suplai utama. Arus tanpa beban menginduksi gaya gerak magnet N0I0 dan gaya ini mengatur fluks Φ di inti transformator. Rangkaian transformator pada kondisi tanpa beban ditunjukkan pada gambar di bawah ini:
● Ketika beban dihubungkan ke sekunder transformator, arus I2 mengalir melalui belitan sekundernya. Arus sekunder menginduksi gaya gerak magnet N2I2 pada belitan sekunder transformator. Gaya ini mengatur fluks φ2 di inti transformator. Fluks φ2 melawan fluks φ, menurut hukum Lenz.
● Karena fluks φ2 melawan fluks φ, fluks yang dihasilkan dari transformator berkurang dan fluks ini mengurangi GGL E1 yang diinduksi. Dengan demikian, kekuatan V1 lebih besar dari E1 dan arus primer tambahan I’1 diambil dari suplai utama.
Arus tambahan digunakan untuk mengembalikan nilai awal fluks pada inti trafo sehingga V1 = E1. Arus primer I’1 berlawanan fasa dengan arus sekunder I2. Dengan demikian, ini disebut arus penyeimbang primer.
● Arus tambahan I’1 menginduksi gaya gerak magnet N1I’1. Dan gaya ini mengatur fluks φ’1. Arah fluks sama dengan arah φ dan meniadakan fluks φ2 yang menginduksi karena MMF N2I2
Sekarang, N1I1’ = N2I2
Karena itu,
● Perbedaan fasa antara V1 dan I1 memberikan sudut faktor daya ϕ1 dari sisi primer transformator.
● Faktor daya sisi sekunder tergantung pada jenis beban yang terhubung ke transformator.
● Jika beban bersifat induktif seperti yang ditunjukkan pada diagram fasor di atas, faktor daya akan tertinggal, dan jika beban bersifat kapasitif, faktor daya akan memimpin. Arus primer total I1 adalah jumlah vektor dari arus I0 dan I1’. yaitu
Diagram Fasor Trafo pada Beban Induktif
Diagram fasor dari transformator yang sebenarnya ketika dibebani secara induktif ditunjukkan di bawah ini:
Langkah-langkah Menggambar Diagram Fasor
● Ambil fluks ϕ, referensi
● Menginduksi ggl E1 dan E2 tertinggal fluks sebesar 90 derajat.
● Komponen tegangan yang diberikan ke primer sama dan berlawanan dengan ggl induksi pada belitan primer. E1 diwakili oleh V1’.
● Arus I0 tertinggal dari tegangan V1’ sebesar 90 derajat.
● Faktor daya beban tertinggal. Oleh karena itu arus I2 ditarik tertinggal E2 dengan sudut ϕ2.
● Resistansi dan reaktansi bocor dari belitan menghasilkan jatuh tegangan, dan karenanya tegangan terminal sekunder V2 adalah perbedaan fasa E2 dan tegangan turun.
V2 = E2 – tegangan turun
I2 R2 sefasa dengan I2 dan I2X2 sefasa dengan I2.
● Arus total yang mengalir pada belitan primer adalah jumlah fasor dari I1’ dan I0.
● Tegangan primer yang diterapkan V1 adalah jumlah fasor dari V1‘ dan jatuh tegangan pada belitan primer.
● Arus I1‘ digambar sama dan berlawanan dengan arus I2
V1 = V1’ + penurunan tegangan
I1R1 sefasa dengan I1 dan I1XI sefasa dengan I1.
● Perbedaan fasor antara V1 dan I1 memberikan sudut faktor daya ϕ1 dari sisi primer transformator.
● Faktor daya sisi sekunder tergantung pada jenis beban yang terhubung ke transformator.
● Jika beban bersifat induktif seperti yang ditunjukkan pada diagram fasor di atas, faktor daya akan tertinggal, dan jika beban bersifat kapasitif, faktor daya akan memimpin. Dimana I1R1 adalah penurunan resistif pada belitan primer
I2X2 adalah penurunan reaktif pada belitan sekunder
Demikian pula
Diagram Fasor Trafo pada Beban Kapasitif
Transformator pada beban Kapasitif (beban faktor daya terkemuka) ditunjukkan di bawah ini dalam diagram fasor.
Langkah-langkah Menggambar Diagram Fasor pada Beban Kapasitif
● Ambil fluks ϕ referensi
● Menginduksi ggl E1 dan E2 tertinggal fluks sebesar 90 derajat.
● Komponen tegangan yang diberikan ke primer sama dan berlawanan dengan ggl induksi pada belitan primer. E1 diwakili oleh V1’.
● Arus I0 tertinggal dari tegangan V1’ sebesar 90 derajat.
● Faktor daya beban memimpin. Oleh karena itu arus I2 ditarik menuju E2
● Hambatan dan reaktansi bocor dari belitan menghasilkan jatuh tegangan, dan karenanya tegangan terminal sekunder V2 adalah perbedaan fasor E2 dan tegangan turun.
V2 = E2 – tegangan turun
I2 R2 sefasa dengan I2 dan I2X2 sefasa dengan I2.
● Arus I1‘ digambar sama dan berlawanan dengan arus I2
● Arus total I1 yang mengalir pada belitan primer adalah jumlah fasor dari I1’ dan I0.
● Tegangan primer yang diterapkan V1 adalah jumlah fasor dari V1‘ dan tegangan turun pada belitan primer.
V1 = V1’ + penurunan tegangan
I1R1 sefase dengan I1 dan I1XI sefase dengan I1.
● Perbedaan fasor antara V1 dan I1 memberikan sudut faktor daya ϕ1 dari sisi primer transformator.
● Faktor daya sisi sekunder tergantung pada jenis beban yang terhubung ke transformator.
Ini semua tentang diagram fasor pada berbagai beban.