Prinsip Kerja dan Karakteristik Trafo Rektifikasi

Prinsip Kerja Trafo Rectifier

Prinsip kerja trafo rectifier sama dengan trafo konvensional. Trafo adalah perangkat yang mengubah tegangan AC berdasarkan prinsip induksi elektromagnetik. Secara umum, trafo terdiri dari dua lilitan yang terisolasi secara listrik—primari dan sekunder—yang dilingkarkan di sekitar inti besi yang sama. Ketika lilitan primari dihubungkan ke sumber daya AC, arus bolak-balik menghasilkan gaya magnetomotif, menghasilkan fluks magnet yang bervariasi dalam inti besi tertutup. Perubahan fluks ini terhubung ke kedua lilitan, menginduksi tegangan AC dengan frekuensi yang sama pada lilitan sekunder. Rasio tegangan antara lilitan primari dan sekunder sama dengan rasio jumlah putaran mereka. Misalnya, jika lilitan primari memiliki 440 putaran dan lilitan sekunder memiliki 220 putaran dengan input 220 V, tegangan output akan menjadi 110 V. Beberapa trafo mungkin memiliki beberapa lilitan sekunder atau tap untuk memberikan beberapa tegangan output.

Karakteristik Trafo Rectifier

Trafo rectifier digunakan bersama dengan rectifier untuk membentuk sistem rectifier, yang mengubah daya AC menjadi daya DC. Sistem-sistem ini merupakan sumber daya DC paling umum dalam aplikasi industri modern dan digunakan secara luas di bidang seperti transmisi HVDC, traksi listrik, pabrik rolling, elektroplating, dan elektrolisis.

Sisi primari trafo rectifier terhubung ke jaringan listrik AC (sisi grid), sementara sisi sekunder terhubung ke rectifier (sisi katup). Meskipun prinsip struktur serupa dengan trafo standar, beban unik—yaitu rectifier—memberikan karakteristik spesifik:

• Waveform Arus Non-Sinusoidal: Dalam rangkaian rectifier, setiap lengan melakukan konduksi bergantian selama satu siklus, dengan waktu konduksi hanya mengisi sebagian dari siklus. Akibatnya, waveform arus melalui lengan-lengan rectifier bukan sinusoidal tetapi mirip gelombang persegi yang tidak kontinu. Oleh karena itu, waveform arus di kedua lilitan primari dan sekunder non-sinusoidal. Gambar menunjukkan waveform arus dalam rectifier jembatan tiga fase dengan koneksi YN. Ketika menggunakan rectifier thyristor, penundaan sudut pemicuan yang lebih besar menghasilkan transisi arus yang lebih curam dan meningkatkan kandungan harmonis, menyebabkan kerugian eddy current yang lebih tinggi. Karena lilitan sekunder hanya melakukan konduksi sebagian dari siklus, penggunaan trafo rectifier berkurang. Dibandingkan dengan trafo konvensional, trafo rectifier biasanya lebih besar dan lebih berat dalam kondisi daya yang sama.

• Kapasitas Daya Ekuivalen: Dalam trafo konvensional, daya pada sisi primari dan sekunder sama (mengabaikan kerugian), dan kapasitas nominal trafo sesuai dengan daya salah satu lilitan. Namun, dalam trafo rectifier, karena waveform arus non-sinusoidal, daya tampak sisi primari dan sekunder mungkin berbeda (misalnya, dalam rektifikasi setengah gelombang). Oleh karena itu, kapasitas trafo didefinisikan sebagai rata-rata daya tampak sisi primari dan sekunder, dikenal sebagai kapasitas ekuivalen, diberikan oleh S = (S₁ + S₂) / 2, di mana S₁ dan S₂ adalah daya tampak lilitan primari dan sekunder, masing-masing.

• Kemampuan Tahanan Korsleting: Berbeda dengan trafo umum, trafo rectifier harus memenuhi persyaratan ketat untuk kekuatan mekanis dalam kondisi korsleting. Memastikan stabilitas dinamis selama korsleting adalah pertimbangan kritis dalam desain dan manufaktur mereka.