Memahami Variasi Rectifier dan Power Transformer

Perbedaan Antara Trafo Rectifier dan Trafo Daya

Trafo rectifier dan trafo daya keduanya termasuk dalam keluarga trafo, tetapi mereka berbeda secara fundamental dalam aplikasi dan karakteristik fungsional. Trafo yang umum dilihat di tiang listrik biasanya adalah trafo daya, sementara yang menyuplai sel elektrolisis atau peralatan pelapisan di pabrik biasanya adalah trafo rectifier. Memahami perbedaan mereka memerlukan pemeriksaan tiga aspek: prinsip kerja, fitur struktural, dan lingkungan operasi.

Dari perspektif fungsional, trafo daya utamanya menangani konversi tingkat tegangan. Misalnya, mereka menaikkan output generator dari 35 kV menjadi 220 kV untuk transmisi jarak jauh, lalu menurunkannya menjadi 10 kV untuk distribusi komunitas. Trafo ini berfungsi seperti pengangkut dalam sistem tenaga, fokus hanya pada transformasi tegangan. Sebaliknya, trafo rectifier dirancang untuk konversi AC ke DC, biasanya dipasangkan dengan perangkat rectifikasi untuk mengubah AC menjadi tegangan DC tertentu. Misalnya, dalam sistem traksi metro, trafo rectifier mengubah tenaga AC jaringan menjadi 1.500 V DC untuk menggerakkan kereta.

Desain struktural mengungkap perbedaan signifikan. Trafo daya menekankan transformasi tegangan linear, dengan rasio putaran yang tepat antara gulungan tegangan tinggi dan rendah. Sementara itu, trafo rectifier harus mempertimbangkan harmonisa yang dihasilkan selama proses rectifikasi. Gulungan sekunder mereka sering menggunakan konfigurasi khusus—seperti cabang ganda atau koneksi delta—untuk menekan orde harmonisa tertentu. Misalnya, model ZHSFPT dari satu produsen menggunakan struktur tiga gulungan dengan desain fase-shift untuk mengurangi polusi harmonisa 5th dan 7th pada jaringan.

Pemilihan bahan inti juga mencerminkan kebutuhan fungsional. Trafo daya umumnya menggunakan baja silikon berorientasi butir standar untuk kerugian rendah dan efisiensi tinggi. Trafo rectifier, yang terkena arus non-sinusoidal, sering menggunakan baja silikon dingin-rol dengan permeabilitas tinggi; beberapa model daya tinggi bahkan menggunakan inti paduan amorfa. Data uji menunjukkan bahwa, dengan kapasitas yang sama, trafo rectifier biasanya memiliki kerugian beban kosong 15%-20% lebih tinggi daripada trafo daya karena tekanan operasional unik mereka.

Kondisi operasi sangat berbeda. Trafo daya beroperasi di bawah beban yang relatif stabil, dengan frekuensi jaringan tetap 50 Hz dan suhu lingkungan berkisar dari -25°C hingga 40°C. Trafo rectifier menghadapi kondisi yang kompleks: pabrik elektrolisis aluminium mungkin mengalami puluhan fluktuasi beban setiap hari, dengan lonjakan arus instan melebihi nilai nominal sebesar 30%. Pengukuran lapangan dari sebuah peleburan menunjukkan bahwa suhu titik panas gulungan pada trafo rectifier dapat melonjak dari 70°C hingga 105°C selama startup elektrolisis, menuntut stabilitas termal yang lebih tinggi dari bahan isolasi.

Desain perlindungan bervariasi sesuai. Trafo daya fokus pada perlindungan petir dan kelembaban, biasanya dengan peringkat IP23. Trafo rectifier, yang sering dipasang di lingkungan industri dengan gas korosif, menggunakan penutup stainless steel dan tingkat perlindungan yang lebih tinggi seperti IP54. Beberapa pabrik kimia bahkan memasang sistem ventilasi bertekanan pada trafo rectifier mereka untuk mencegah masuknya gas asam.

Siklus pemeliharaan juga berbeda. Trafo daya standar menjalani inspeksi inti setiap enam tahun sesuai peraturan nasional. Namun, catatan pemeliharaan dari sebuah grup baja menunjukkan bahwa trafo rectifier di jalur pengecoran kontinyu memerlukan penggantian segel setiap dua tahun dan tes deformasi gulungan setiap tiga tahun, karena penuaan yang dipercepat akibat tekanan mekanis yang lebih kuat di bawah kondisi rectifikasi.

Struktur biaya sangat berbeda. Untuk unit 1.000 kVA, trafo daya standar berharga sekitar 250.000 RMB, sementara trafo rectifier yang setara biasanya berharga lebih dari 40% lebih mahal. Ini berasal dari peningkatan penggunaan bahan karena struktur gulungan yang kompleks dan komponen penekan harmonisa tambahan. Data produksi dari satu pabrik menunjukkan trafo rectifier menggunakan 18% lebih banyak tembaga dan 12% lebih banyak baja silikon dibandingkan trafo daya setara.

Skenario aplikasi jelas berbeda. Trafo daya ada di mana-mana di substasi, area perumahan, dan kompleks komersial, melakukan distribusi tenaga dasar. Trafo rectifier melayani industri khusus: substasi traksi rel, ruang elektrolisis pabrik klor-alkali, dan sistem inverter stasiun PV. Dalam energi terbarukan, misalnya, satu ladang surya menerapkan 24 trafo rectifier untuk mengubah DC dari panel fotovoltaik menjadi AC yang kompatibel dengan jaringan.

Parameter teknis juga berbeda. Trafo daya biasanya memiliki impedansi pendek 4%-8%, dioptimalkan untuk stabilitas sistem. Trafo rectifier memerlukan perhitungan impedansi yang presisi; dokumen desain untuk satu model menentukan 8,5% untuk membatasi arus gangguan dan memastikan operasi rectifier yang aman. Terkait kenaikan suhu, trafo daya membatasi suhu minyak atas hingga 95°C, sementara trafo rectifier membolehkan puncak sementara hingga 105°C, seperti yang dinyatakan secara eksplisit dalam spesifikasi teknis.

Standar efisiensi energi bervariasi. Trafo daya harus mematuhi tingkat efisiensi GB 20052, dengan batasan ketat pada kerugian beban kosong dan beban untuk efisiensi Kelas I. Trafo rectifier belum ditutupi oleh standar efisiensi nasional wajib, meskipun produsen terkemuka mengikuti IEEE C57.18.10. Data uji perbandingan menunjukkan trafo rectifier canggih mencapai efisiensi keseluruhan 12% lebih tinggi daripada model konvensional, menghemat puluhan ribu RMB setiap tahun dalam biaya listrik.

Pemilihan sangat bergantung pada aplikasi. Untuk ruang distribusi perumahan, trafo daya kering tipe SCB13 cukup. Untuk jalur pelapisan, trafo rectifier dengan reaktor penyeimbang—seperti seri ZHS—adalah penting. Cerita peringatan datang dari sebuah pabrik otomotif yang salah menggunakan trafo daya standar untuk pelapisan elektroforik, menyebabkan saturasi inti akibat offset DC dan mengakibatkan pembakaran gulungan dalam tiga bulan.

Tren masa depan sedang berbeda. Trafo daya menuju ke cerdas, dengan banyak model baru mengintegrasikan pemantauan online. Trafo rectifier terus melakukan terobosan dalam mitigasi harmonisa; model terbaru dari satu merek menggunakan regulasi tegangan dinamis untuk mengurangi distorsi harmonisa sisi input dari 28% hingga di bawah 5%. Evolusi teknologi ini sangat sesuai dengan permintaan aplikasi masing-masing.