Apa itu trafo daya dan bagaimana cara kerjanya?

Pada beberapa artikel kami sebelumnya, kami telah membahas tentang dasar-dasar trafo dan berbagai jenisnya. Salah satu Trafo yang penting dan umum digunakan adalah Trafo Daya. Ini sangat banyak digunakan untuk meningkatkan dan menurunkan tegangan di stasiun pembangkit tenaga listrik dan stasiun distribusi (atau gardu induk) masing-masing.

Misalnya, perhatikan diagram blok yang ditunjukkan di atas. Di sini trafo daya digunakan dua kali saat menyalurkan tenaga listrik ke konsumen yang berada jauh dari stasiun pembangkit.

Pertama kali di stasiun pembangkit listrik untuk meningkatkan tegangan yang dihasilkan oleh generator angin.
Kedua adalah di stasiun distribusi (atau gardu induk) untuk menurunkan tegangan yang diterima di ujung saluran transmisi.

Kehilangan Daya di Jalur Transmisi

Ada banyak alasan untuk menggunakan trafo daya pada sistem tenaga listrik. Tetapi salah satu alasan terpenting dan sederhana untuk menggunakan transformator daya adalah untuk mengurangi kerugian daya selama transmisi tenaga listrik.

Sekarang mari kita lihat bagaimana kehilangan daya berkurang secara signifikan dengan menggunakan transformator daya:

Pertama, persamaan Power loss P = I * I * R.

Di sini I = arus melalui konduktor dan R = Resistensi konduktor.

Jadi, rugi daya berbanding lurus dengan kuadrat arus yang mengalir melalui konduktor atau saluran transmisi. Jadi lebih rendah besarnya arus yang melalui konduktor kurangi rugi daya.

Bagaimana kita akan memanfaatkan teori ini dijelaskan di bawah ini:

Katakanlah tegangan awal = 100V dan beban menarik = 5A & daya yang dikirim = 500watt. Kemudian saluran transmisi di sini harus membawa arus sebesar 5A dari sumber ke beban. Tetapi jika kita meningkatkan tegangan pada tahap awal menjadi 1000V maka saluran transmisi hanya perlu membawa 0,5A untuk menghasilkan daya yang sama yaitu 500Watt.
Jadi, kami akan meningkatkan tegangan di awal saluran transmisi menggunakan transformator daya dan menggunakan transformator daya lain untuk menurunkan tegangan di ujung saluran transmisi.
Dengan penyetelan ini, besarnya aliran arus melalui saluran transmisi 100 + Kilometer sangat berkurang sehingga mengurangi kehilangan daya selama transmisi.

Perbedaan antara Power Transformer dan Distribution Transformer

Trafo daya biasanya dioperasikan dengan beban penuh karena didesain memiliki efisiensi yang tinggi pada beban 100%. Di sisi lain, trafo Distribusi memiliki efisiensi yang tinggi ketika beban berada di antara 50% dan 70%. Jadi, trafo distribusi tidak cocok untuk dijalankan pada beban 100% secara kontinyu.
Karena transformator daya mengarah ke tegangan tinggi selama step-up dan step-down, belitan memiliki isolasi yang tinggi jika dibandingkan dengan transformator distribusi dan transformator instrumen.
Karena mereka menggunakan insulasi tingkat tinggi, ukurannya sangat besar dan juga sangat berat.
Karena trafo daya biasanya tidak terhubung ke rumah secara langsung, mereka mengalami fluktuasi beban yang lebih sedikit, sementara di sisi lain trafo distribusi mengalami fluktuasi beban yang berat.
Ini dimuat penuh selama 24 jam sehari, jadi kehilangan tembaga dan besi terjadi sepanjang hari dan mereka tetap sama sepanjang waktu.
Kepadatan fluks pada Transformator Daya lebih tinggi daripada Transformator Distribusi.

Prinsip Kerja Transformator Daya

Trafo daya bekerja berdasarkan prinsip 'hukum induksi elektromagnetik Faraday'. Ini adalah hukum dasar elektromagnetisme yang menjelaskan prinsip kerja induktor, motor, generator, dan transformator listrik.

Hukum menyatakan ' Ketika loop tertutup atau konduktor korsleting dibawa dekat medan magnet yang bervariasi maka aliran arus dihasilkan dalam loop tertutup itu' .

Untuk lebih memahami hukum, mari kita bahas lebih detail. Pertama, mari pertimbangkan skenario di bawah ini.

Pertimbangkan magnet permanen dan konduktor didekatkan satu sama lain terlebih dahulu.

Kemudian konduktor dihubung pendek di kedua ujungnya menggunakan kabel seperti yang ditunjukkan pada gambar.
Dalam hal ini, tidak akan ada aliran arus dalam konduktor atau loop karena medan magnet yang memotong loop adalah stasioner dan seperti yang disebutkan dalam hukum, hanya medan magnet yang berubah atau berubah yang dapat memaksa arus dalam loop.
Jadi dalam kasus pertama medan magnet stasioner, akan ada aliran nol di loop konduktor.

maka medan magnet yang memotong loop terus berubah. Karena ada medan magnet yang bervariasi dalam kasus ini, hukum Faraday akan ikut berperan dan dengan demikian kita dapat melihat aliran arus di loop konduktor.

Seperti yang Anda lihat pada gambar, setelah magnet bergerak bolak-balik, kita bisa melihat arus 'I' mengalir melalui konduktor dan loop tertutup.

untuk menggantinya dengan berbagai sumber medan magnet lainnya seperti di bawah ini.

Sekarang sumber tegangan bolak-balik dan konduktor digunakan untuk menghasilkan medan magnet yang bervariasi.
Setelah loop konduktor dibawa mendekati jangkauan medan magnet, maka kita dapat melihat EMF yang dihasilkan melintasi konduktor. Karena EMF yang diinduksi ini, kita akan memiliki arus 'I'.
Besarnya tegangan induksi sebanding dengan kekuatan medan yang dialami loop kedua, sehingga semakin tinggi kekuatan medan magnet maka semakin tinggi aliran arus pada loop tertutup tersebut.

Meskipun dimungkinkan untuk menggunakan satu konduktor yang diatur untuk memahami hukum Faraday. Tetapi untuk kinerja praktis yang lebih baik menggunakan koil di kedua sisi lebih disukai.

Di sini, arus bolak-balik mengalir melalui kumparan primer1 yang menghasilkan medan magnet yang bervariasi di sekitar kumparan konduktor. Dan ketika kumparan2 masuk dalam kisaran medan magnet yang dihasilkan oleh kumparan1 maka tegangan EMF dihasilkan melintasi kumparan2 karena hukum induksi elektromagnetik Faraday. Dan karena tegangan itu dalam coil2 arus 'I' mengalir melalui sirkuit tertutup sekunder.

Sekarang Anda harus ingat bahwa kedua kumparan tersebut tergantung di udara sehingga media konduksi yang digunakan oleh medan magnet adalah udara. Dan udara memiliki resistansi yang lebih tinggi dibandingkan dengan logam dalam hal konduksi medan magnet, jadi jika kita menggunakan inti logam atau ferit sebagai media medan elektromagnetik maka kita dapat mengalami induksi elektromagnetik secara lebih menyeluruh.

Jadi sekarang mari kita ganti media udara dengan media besi untuk pemahaman lebih lanjut.

Seperti yang ditunjukkan pada gambar kita dapat menggunakan inti besi atau ferit untuk mengurangi kehilangan fluks magnet selama transmisi daya dari satu kumparan ke kumparan lainnya. Selama ini fluks magnet yang bocor ke atmosfer akan jauh lebih kecil daripada saat kita menggunakan media udara karena inti adalah konduktor medan magnet yang sangat baik.

Setelah medan dibangkitkan oleh kumparan1 maka akan mengalir melalui inti besi mencapai kumparan2 dan karena hukum kumparan2 saat ini menghasilkan EMF yang akan dibaca oleh galvanometer yang dihubungkan melintasi kumparan2.

Sekarang jika Anda amati dengan seksama, Anda akan menemukan pengaturan ini mirip dengan transformator fase tunggal. Dan ya, setiap transformator yang ada saat ini bekerja dengan prinsip yang sama.

Sekarang mari kita lihat konstruksi sederhana dari trafo tiga fase.

Transformator Tiga Fasa

Kerangka transformator dirancang dengan memancang lembaran logam laminasi yang digunakan untuk membawa fluks magnet. Pada diagram, Anda dapat melihat kerangka dicat abu-abu. Kerangka memiliki tiga kolom di mana gulungan tiga fase dililitkan.
Gulungan tegangan rendah dililitkan terlebih dahulu dan digulung lebih dekat ke inti sedangkan belitan tegangan tinggi dililitkan di atas belitan tegangan rendah. Ingatlah, kedua belitan dipisahkan oleh lapisan isolasi.
Di sini setiap kolom mewakili satu fase, jadi untuk tiga kolom, kami memiliki belitan tiga fase.
Seluruh pengaturan kerangka dan belitan ini dibenamkan dalam tangki tertutup yang diisi dengan oli industri untuk konduktivitas dan isolasi panas yang lebih baik.
Setelah belitan, terminal ujung dari keenam kumparan dibawa keluar dari tangki tertutup melalui isolator HV.
Terminal dipasang pada jarak yang cukup jauh dari satu sama lain untuk menghindari lompatan bunga api.

Fitur Power Transformer

Nilai daya	3 MVA hingga 200 MVA
Tegangan Primer biasanya	11, 22, 33, 66, 90, 132, 220 kV
Tegangan Sekunder biasanya	3,3, 6,6, 11, 33, 66, 132 kV atau spesifikasi khusus
Tahapan	Transformator satu atau tiga fasa
Frekuensi yang dinilai	50 atau 60 Hz
Penyadapan	Pengubah tap on-load atau off-load
Kenaikan suhu	60 / 65C atau spesifikasi khusus
Jenis pendingin	ONAN (minyak alami udara alami) atau jenis pendingin lain seperti KNAN (maks 33kV) berdasarkan permintaan
Radiator	Panel radiator pendingin yang dipasang di tangki
Kelompok vektor	Dyn11 atau grup vektor lainnya sesuai IEC 60076
Pengaturan tegangan	Melalui pengubah tap on-load (dengan relai AVR sebagai standar)
Terminal HV & LV	Jenis kotak kabel udara (maks 33kV) atau bushing terbuka
Instalasi	Indoor atau Outdoor
Tingkat suara	Sesuai ENATS 35 atau NEMA TR1

Aplikasi Transfer Daya

Trafo daya terutama digunakan dalam pembangkit tenaga listrik dan di stasiun distribusi.
Ini juga digunakan dalam trafo Isolasi, trafo pembumian, trafo penyearah enam pulsa dan dua belas Pulse, trafo pertanian PV surya, trafo ladang angin, dan starter autotransformer Korndörfer.
Ini digunakan untuk mengurangi kehilangan daya selama transmisi tenaga listrik.
Ini digunakan untuk step-up tegangan tinggi dan step-down tegangan tinggi.
Ini lebih disukai selama kasus konsumen jarak jauh.
Dan lebih disukai dalam kasus di mana beban berjalan dengan kapasitas penuh 24x7.