Apa itu Transformator Otomatis (Auto trafo): Konstruksi dan Cara Kerjanya
Seperti yang kita ketahui bahwa sebuah trafo memiliki dua buah lilitan dan fungsi utama dari lilitan tersebut adalah untuk merubah level tegangan ke level yang diinginkan. Trafo dua belitan mencakup dua kumparan magnet yang digabungkan secara terpisah tanpa sambungan listrik di antaranya.
Pada artikel ini, kita akan membahas trafo yang mengubah level tegangan melalui kumparan tunggal. Karena level tegangan juga dapat diubah melalui kumparan tunggal dengan cukup efektif menggunakan auto transformer.
Jadi kita dapat menurunkan level tegangan dari 400 V menjadi 200 melalui trafo koil tunggal dengan pita perekat yang sesuai. Artikel ini membahas gambaran umum tentang apa itu AutoTransformator, konstruksi dengan cara kerja dan aplikasinya.
Apa itu Transformator Otomatis?
Definisi: Sebuah transformator yang memiliki satu lekok belitan dikenal sebagai AutoTransformator. Istilah 'auto' diambil dari bahasa Yunani dan artinya single coil bekerja sendiri.
Prinsip kerja dari autotransformer ini mirip dengan trafo 2-lilitan tetapi yang membedakan hanya, bagian-bagian lilitan tunggal pada trafo ini akan bekerja pada kedua sisi lilitan seperti primer & sekunder.
Pada transformator normal, ini mencakup dua belitan terpisah yang tidak bersekutu satu sama lain. Diagram transformator otomatis ditunjukkan di bawah ini.
Trafo otomatis lebih ringan, lebih kecil, lebih murah dibandingkan dengan transformator lain, tetapi tidak akan menyediakan isolasi listrik antara dua belitan.
Konstruksi Transformator Otomatis
Kita ketahui bahwa trafo meliputi dua lilitan yaitu primer dan sekunder yang dihubungkan secara magnetis tetapi diisolasi secara elektrik. Tetapi dalam autotrafo, belitan tunggal digunakan seperti kedua belitan.
Ada dua jenis autotransformer berdasarkan konstruksi. Dalam satu jenis transformator, terdapat belitan kontinu dengan tap dikeluarkan pada titik-titik nyaman yang ditentukan oleh tegangan sekunder yang diinginkan. Namun, dalam jenis autotransformer lain, ada dua atau lebih kumparan berbeda yang disambungkan secara elektrik untuk membentuk lilitan kontinu. Konstruksi Autotransformer ditunjukkan pada gambar di bawah ini.
Belitan primer AB tempat diambil sadapan pada 'C', sehingga CB bertindak sebagai belitan sekunder. Tegangan suplai diterapkan melintasi AB, dan beban dihubungkan melintasi CB. Di sini, penyadapan dapat diperbaiki atau variabel.
Ketika tegangan AC V1 diterapkan di AB, fluks bolak-balik diatur di inti, sebagai akibatnya, ggl E1 diinduksi dalam belitan AB. Sebagian dari ggl yang diinduksi ini diambil di sirkuit sekunder.
Pada diagram di atas, belitan direpresentasikan sebagai 'AB' sedangkan belitan total 'N1' dianggap sebagai belitan primer. Pada belitan di atas, dari titik 'C' diketuk serta bagian 'BC' dapat dianggap seperti belitan sekunder.
Asumsikan jumlah belokan di antara titik B&C adalah 'N2'. Jika tegangan 'V1' diterapkan melintasi belitan AC, maka tegangan untuk setiap belitan dalam belitan akan menjadi V1 / N1.
Oleh karena itu, tegangan di bagian BC dari belitan akan menjadi (V1/N1)*N2
Dari konstruksi di atas, tegangan untuk belitan BC ini adalah 'V2'
Oleh karena itu (V1/N1)*N2 = V2
V2/V1 = N2/N1 = K
Ketika bagian BC di belitan AB dapat dianggap sekunder. Jadi 'K' adalah nilai konstanta, tidak lain adalah rasio tegangan atau lilitan pada transformator.
Setiap kali beban dihubungkan di antara terminal BC, maka arus beban seperti 'I2' akan mulai mengalir. Aliran arus dalam belitan sekunder akan menjadi perbedaan utama arus 'I1 & I2'.
Penghematan Tembaga
Dalam autotransformer, penghematan tembaga dibandingkan dengan trafo dua belitan konvensional dapat dibicarakan. Pada belitan di atas, berat tembaga terutama bergantung pada panjangnya dan juga luas penampang.
Sekali lagi panjang konduktor dalam belitan dapat proporsional dengan no. dari belokan serta perubahan luas penampang dengan arus pengenal. Jadi berat tembaga dalam belitan dapat berbanding lurus dengan hasil kali no. dari belokan & arus pengenal dari belitan.
Jadi, berat tembaga dalam bagian AC sebanding dengan I1 (N1-N2). Demikian pula, berat tembaga dalam bagian BC sebanding dengan N2 (I2-I1).
Oleh karena itu, seluruh berat tembaga dalam belitan transformator ini sebanding dengan,
= I1 (N1-N2) + N2 (I2-I1)
= I1N1-I1N2 + I2N2-N2I1
= I1N1+I2N2-2I1N2
Kita tahu bahwa N1I1 = N2I2
= I1N1 + I1N1-2I1N2
= 2I1N1-2I1N2 = 2 (I1N1-I1N2)
Dengan cara ini, terbukti, maka berat tembaga pada dua lilitan transformator sebanding dengan N1I1-N2I2.
Karena dalam sebuah transformator, N1I1 = N2I2
2N1I1 (Karena dalam trafo N1I1 = N2I2)
Dalam autotransfomator, anggaplah berat tembaga seperti Wa & Wtw serta dua belitan masing-masing,
Jadi, Wa/Wtw = 2 (N1I1-N2I1)/2N1I1
= N1I1-N2I1/2N1I1 = 1-N2I1/N1I1
= 1-N2/N1 = 1-K
Oleh karena itu, Wa = Wtw (1-K) = Wtw- k Wtw
Jadi, penghematan tembaga di dalam trafo saat kita evaluasi dengan dua trafo berliku adalah
Wtw- Wa = k Wtw
Transformator ini hanya menggunakan belitan tunggal untuk setiap fasa dibandingkan dengan dua belitan yang sangat terpisah dalam transformator konvensional.
Kelebihan Auto Transformator
Keuntungannya adalah
- Ini menggunakan belitan tunggal, jadi ini lebih kecil & hemat biaya.
- Trafo ini lebih efisien
- Dibutuhkan arus eksitasi yang lebih rendah untuk dibandingkan dengan trafo tipe konvensional.
- Pada trafo ini, tegangan dapat diubah dengan mudah dan lancar
- Regulasi ditingkatkan
- Lebih sedikit kerugian
- Ini membutuhkan lebih sedikit tembaga
- Efisiensi tinggi karena kehilangan rendah dalam ohmik dan inti. Kerugian ini akan terjadi karena pengurangan material trafo.
Kekurangan Auto Transformator
Kerugiannya adalah
- Dalam transformator ini, belitan sekunder tidak dapat diisolasi dari primer.
- Ini berlaku di area terbatas di mana perbedaan kecil pada tegangan output daya dari tegangan input daya diperlukan.
- Trafo ini tidak digunakan untuk sistem interkoneksi seperti tegangan tinggi & tegangan rendah.
- Fluks bocor kecil di antara dua belitan sehingga impedansinya di bawah.
- Jika belitan pada trafo rusak, trafo tidak akan bekerja maka tegangan primer penuh akan terlihat di output daya.
- Beban dapat berbahaya jika kita menggunakan transformator otomatis seperti transformator penurun tegangan. Jadi trafo ini hanya digunakan untuk membuat perubahan kecil dalam tegangan output daya.
Aplikasi Auto Transformator
Aplikasinya adalah
- Ini meningkatkan penurunan tegangan untuk kabel distribusi
- Ini digunakan sebagai pengatur tegangan
- Ini digunakan dalam audio, distribusi, transmisi daya, dan kereta api
- Autotrafo dengan beberapa penyadapan digunakan untuk menghidupkan motor seperti induksi dan sinkron.
- Ini digunakan di laboratorium untuk mendapatkan tegangan yang bervariasi secara terus menerus.
- Ini digunakan seperti mengatur transformator pada stabilisator tegangan.
- Ini meningkatkan tegangan pada pengumpan AC
- Ini berlaku di pusat pengujian elektronik di mana pun tegangan yang sering berubah diperlukan.
- Ini digunakan di mana tegangan tinggi diperlukan seperti penguat (boosters) atau amplifier
- Ini digunakan dalam perangkat audio seperti speaker untuk mencocokkan impedansi serta untuk menyesuaikan perangkat untuk suplai tegangan nonstop.
- Ini digunakan di pembangkit listrik di mana tegangan perlu diturunkan dan ditingkatkan untuk menyamai tegangan di ujung penerima yang diperlukan untuk perangkat.
Pertanyaan
1). Apa fungsi dari autotrafo?
Trafo ini digunakan untuk mengontrol tegangan pada saluran transmisi dan juga mengubah tegangan setelah rasio primer ke sekunder mendekati satu.
2). Mengapa autotrafo tidak digunakan sebagai trafo distribusi?
Karena tidak memberikan isolasi listrik di antara belitannya seperti yang dilakukan transformator biasa.
3). Apa peran autotranfo di gardu induk?
Auto transformator sering digunakan di gardu induk untuk meningkatkan atau menurunkan tegangan di mana pun rasio tegangan tinggi ke tegangan rendah kecil.
Jadi, ini semua tentang gambaran umum dari sebuah Auto Transformator, konstruksi, cara kerja, kelebihan, kekurangan, dan aplikasi.