Prinsip Kerja Trafo Arus Atau Current PDF [PDF]

Citation preview

Prinsip Kerja Trafo Arus atau Current Transformer Pada pembahasan sebelumnya, disampaikan bahwa trafo arus atau transformator arus bertujuan untuk mengkonversi arus primer yang memiliki nilai arus yang besar, biasanya kisaran puluhan hingga ribuan ampere, menjadi arus sekunder yang memilik inilai rendah sebesar 1A atau 5A, tergantung dari aplikasi yang dibutuhkan. Karena bertujuan untuk mengkonversikan arus, maka pada kedua sisi trafo arus tersebut harus terbentuk rangkaian tertutup sehingga dimungkinkan mengalirnya arus pada rangkaian tersebut. Dengan kata lain, pada sisi primer trafo arus harus di pasang seri dengan beban dan pada sisi sekunder trafo arus harus diterkoneksi pada beban peralatan ukur atau peralatan proteksi. Gambar dibawah ini adalah ilustrasi atau contoh sederhana dari penggunaan trafo arus dalam sistem distribusi tenaga listrik. Trafo arus dipasang diantara beban dan sumber. Trafo arus dipasang pada Perangkat Hubung bagi tegangan menengah (PHB TM)atau perangkat hubung bagi tegangan rendah (PHB TR) sebelum arus di distribusikan ke masing-masing beban.



Prinsip kerja trafo arus.



Arus yang mengalir pada sistem distribusi tegangan menegah ataupun tegangan rendah berkisar ratusan hingga ribuan ampere. Oleh karena itu, belitan primer dari trafo arus terbuat dari batangan tembaga dengan dimensi yang relative besar agar mampu menahan arus yang mengalir secara terusmenerus disisi primer ataupun arus sesaat ketika terjadi kegagalan sistem. Karena belitan primer terbuat dari batang tembaga yang dimensinya cukup besar, maka impedansi disisi primer bisa dianggap tidak ada karena terlalu kecil dibandingkan impedansi sistem. Gambar2 dibawah ini adalah contoh sederhana dari trafo arus yang menggunakan batang tembaga lilitan tunggal sebagai belitan primer.



Prinsip kerja dari trafo adalah sebagai berikut: Pada saat arus primer Ip mengalir pada lilitan primer, maka akan muncul medan magnet disekeliling lilitan primer tersebut.  Medan magnet tersebut akan terkumpul lebih banyak pada inti atau core. Medan magnet yang berputar di dalam inti atau core menghasilkan perubahan flux primer dan memotong lilitan sekunder sehingga menginduksikan tegangan pada lilitan sekunder sesuai hukum faraday.  Karena lilitan sekunder membentuk loop tertutup, maka akan mengalir arus sekunder Is yang akan membangkitkan medan magnet untuk melawan flux magnet yang dihasilkan oleh belitan primer sesuai hukum lenz. Gambar 3 dibawah ini adalah model diagram listrik dari trafo arus. 



Dimana: N1 dan N2 adalah jumlah lilitan primer. Zm adalah impedansi untuk magnetisasi. Es adalah tegangan induksi pada sisi sekunder. JX1 dan JX2 adalah reaktansi bocor dikedua sisi dari trafo. Karena nilainya kecil, maka bisa kita hilangkan dalam perhitungan. Karena impedansi primer dan reaktansi bocor bisa diabaikan, maka model diagram listrik dari trafo arus yang lebih sederhana ditunjukan pada gambar4.



Dari gambar4 diatas terlihat bahwa arus sekunder Is yang mengalir pada burden atau beban mengalami perubahan karena adanya arus eksitasi yang diperlukan untuk menjamin terlaksananya proses transformasi. Rasio Kesalahan Arus. Dari gambaran diatas, terlihat bahwa tidak semua arus primer akan terduplikasi disisi kumparan sekunder. Akan dibutuhkan suatu arus eksitasi Im agar proses reproduksi arus sekunder dapat terjadi. Dengan demikian, apabila arus eksitasi Im atau Ie kita masukan dalam formulasi, besarnya arus sekunder menjadi:



Gbr5. Arus Eksitasi pada Inti



Dimana Ie adalah arus eksitasi yang dibutuhkan agar proses reproduksi arus sekunder dapat terjadi. Karena Arus eksitasi tidak dapat diabaikan, maka proses reproduksi arus sekunder akan mengalami kesalahan dan biasa disebut sebagai kesalahan transformasi ( transformation error). Selain daripada itu, akan terjadi juga pergeseran fasa. Kesalahan pada fasa biasa disebut sebagai pergeseran fasa. Perhitungan Kesalahan Arus (Current Error/ Ratio Error).



Standar IEC 60044-1 telah mendefinisikan secara khusus tentang hal tersebut diatas, yaitu: Kesalahan arus atau kesalahan perbandingan adalah kesalahan yang ditimbulkan oleh transformer dalam melakukan pengukuran disebabkan karena adanya kenyataan bahwa aktual perbandingan transformasi adalah tidak sama dengan perbandingan transformasi pengenal (Rated Transformation Ratio). Kesalahan Arus (Current Error) atau kesalahan perbandingan (Ratio Error) diekspresikan dalam persen (%) dan diformulasikan dengan persamaan sebagai berikut:



Kesalahan Arus atau Kesalahan Perbandingan



Dimana:



Kn adalah Perbandingan transformasi pengenal (Rated Transformation Ratio). Ip adalah arus primer actual/sebenarnya (Actual Primary Current). Is adalah arus sekunder actual/sebenarnya (Actual Secondary Current) pada saat Ip mengalir disisi primer dan kondisi pengukuran terjadi.



TRAFO TEGANGAN (PT) Trafo tegangan atau Potential Transformer (PT) adalah peralatan yang mentransformasi tegangan sistem yang lebih tinggi ke suatu tegangan sistem yang lebih rendah untuk kebutuhan peralatan indikator, alat ukur/meter dan relai.



Prinsip kerja trafo tegangan adalah sebagai berikut:



Rangkaian Trafo Tegangan



Dimana:



a : Ratio transformasi N1 > N2 N1 : Jumlah belitan primer N2 : Jumlah belitan sekunder E1 : Tegangan primer E2 : Tegangan sekunder



Rangkaian Ekuivalen Trafo Tegangan



Dimana:



Im : Arus eksitasi / magnetisasi Ie : Arus karna rugi besi Trafo tegangan memiliki prinsip kerja yang sama dengan trafo tenaga tetapi rancangan trafo tegangan berbeda yaitu: o



Kapasitasnya kecil (10 – 150 VA), karena digunakan hanya pada alat-alat ukurrelai dan peralatan indikasi yang konsumsi dayanya kecil.



o



Memiliki tingkat ketelitian yang tinggi.



o



Salah satu ujung terminal tegangan tingginya selalu ditanahkan.



Fungsi Trafo Tegangan o



Mentransformasikan besaran tegangan sistem dari yang tinggi ke besaran tegangan listrik yang lebih rendah sehingga dapat digunakan untuk peralatan proteksi dan pengukuran yang lebih aman, akurat dan teliti.



o



Mengisolasi bagian primer yang tegangannya sangat tinggi dengan bagian sekunder yang tegangannya rendah untuk digunakan sebagai sistem proteksi dan pengukuran peralatan dibagian primer.



o



Sebagai standarisasi besaran tegangan sekunder (100, 100/√3, 110/√3 dan 110 volt) untuk keperluan peralatan sisi sekunder.



o



Memiliki 2 kelas, yaitu kelas proteksi (3P, 6P) dan kelas pengukuran (0,1; 0,2; 0,5; 1;3).



Jenis Trafo Tegangan Trafo tegangan magnetik (Magnetik Voltage Transformer / VT)



o



Disebut juga Trafo tegangan induktif. Terdiri dari belitan primer dan sekunder pada inti besi yang prinsip kerjanya belitan primer menginduksikan tegangan kebelitan sekundernya.



Trafo tegangan kapasitif (Capasitive Voltage Transformer / CVT) o



Trafo tegangan ini terdiri dari dua bagian yaitu Capacitive Voltage Divider (CVD) dan inductive Intermediate Voltage Transformer (IVT). CVD merupakan rangkaian seri 2 (dua) kapasitor atau lebih yang berfungsi sebagai pembagi tegangan dari tegangan tinggi ke tegangan rendah pada primer, selanjutnya tegangan pada satu kapasitor ditransformasikan oleh IVT menjadi teganggan sekunder.