Konstruksi Transformer

Konstruksi Transformator dan Komponen Utama

Transformator terutama terdiri dari rangkaian magnetik, rangkaian listrik, rangkaian dielektrik, tangki, dan komponen bantu. Elemen intinya adalah gulungan primer/sekunder dan inti baja, dengan inti dibangun dari baja silikon untuk membentuk jalur magnetik yang kontinu. Inti transformator biasanya berlapis untuk meminimalkan kerugian arus eddy.

Rangkaian Magnetik

Rangkaian magnetik terdiri dari inti dan yoke, menyediakan jalur untuk fluks magnet. Rangkaian ini memiliki inti baja berlapis dengan dua kumparan (primer dan sekunder) yang terisolasi satu sama lain dan dari inti.

• Bahan Inti: Baja berlapis atau lembaran baja silikon, dipilih karena kerugian histeresis rendah pada densitas fluks standar.

• Istilah Struktural:

• Bagian Tegak: Bagian vertikal di mana kumparan dilingkarkan.

• Yoke: Bagian horizontal yang menghubungkan bagian tegak untuk menyelesaikan jalur magnetik.

Rangkaian Listrik

Rangkaian listrik terdiri dari gulungan primer dan sekunder, biasanya terbuat dari tembaga:

• Jenis Konduktor:

• Konduktor berpenampang persegi panjang: Digunakan untuk gulungan tekanan rendah dan gulungan tekanan tinggi dalam transformator besar.

• Konduktor berpenampang bulat: Digunakan dalam gulungan tekanan tinggi transformator kecil.

Transformator diklasifikasikan berdasarkan konstruksi inti dan penempatan gulungan menjadi:

Konstruksi Transformator Tipe Inti

Dalam desain transformator tipe inti, inti dibentuk dengan melaminasi struktur bingkai persegi panjang. Laminasi biasanya dipotong menjadi strip berbentuk L, seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah. Untuk meminimalkan reluktansi magnetik pada sambungan laminasi, lapisan alternatif disusun secara bergantian, menghilangkan garis sambungan yang kontinu dan memastikan jalur magnetik yang mulus.

Gulungan primer dan sekunder disusun berselang-seling untuk meminimalkan fluks bocor, dengan setengah dari setiap gulungan disusun berdampingan atau sepusat pada setiap bagian inti. Selama penempatan, isolasi formers Bakelite dimasukkan antara inti dan gulungan tekanan rendah (LV), antara LV dan gulungan tekanan tinggi (HV), antara kumparan dan yoke, dan antara bagian HV dan yoke, seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah. Gulungan LV ditempatkan lebih dekat ke inti untuk mengurangi persyaratan isolasi, mengoptimalkan efisiensi material dan keamanan listrik.

Konstruksi Transformator Tipe Cangkang

Dalam transformator tipe cangkang, laminasi individu dipotong menjadi strip berbentuk E dan I yang panjang (seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah), membentuk dua rangkaian magnetik dengan inti tiga bagian. Bagian tengah, dua kali lebar bagian luar, membawa fluks magnetik total, sementara setiap bagian luar menghantarkan setengah fluks, mengoptimalkan efisiensi magnetik dan meminimalkan bocoran.

Desain Transformator Tipe Cangkang dan Komponen Transformator

Struktur Winding dan Inti Transformator Tipe Cangkang

Fluks bocor pada transformator tipe cangkang diminimalkan dengan membagi gulungan, mengurangi reaktansi. Gulungan primer dan sekunder ditempatkan bersama-sama pada bagian tengah: gulungan tekanan rendah (LV) diletakkan di samping inti, dengan gulungan tekanan tinggi (HV) dibungkus di sekitarnya. Untuk mengurangi biaya laminasi, gulungan dibentuk terlebih dahulu menjadi bentuk silinder, dengan laminasi inti dimasukkan kemudian.

Rangkaian Dielektrik

Rangkaian dielektrik terdiri dari bahan isolasi yang memisahkan bagian-bagian konduktif. Laminasi inti (tebal 0,35-0,5 mm untuk sistem 50 Hz) dilapisi dengan vernis atau lapisan oksida untuk meminimalkan kerugian arus eddy dan memastikan isolasi listrik antar lapisan.

Tangki dan Aksesori

Penyimpan

Tangki silinder yang dipasang di atap tangki utama transformator, penyimpan bertindak sebagai reservoir minyak isolasi. Penyimpan tersebut menampung ekspansi minyak selama operasi beban penuh, mencegah peningkatan tekanan saat suhu berfluktuasi.

Pernafasan

Berfungsi sebagai "jantung" transformator, pernafasan mengatur masuknya udara selama ekspansi/kontraksi minyak. Gel silika di dalamnya menyerap kelembaban dari udara yang masuk, menjaga kualitas minyak: gel biru segar berubah menjadi merah muda saat jenuh, dengan gel kering mampu menurunkan titik embun udara di bawah -40°C.

Selang Ledakan

Pipa aluminium tipis yang dipasang di kedua ujung transformator, selang ledakan mengurangi tekanan internal berlebih yang disebabkan oleh lonjakan suhu tiba-tiba, melindungi transformator dari kerusakan.

Radiator

Unit radiator yang dapat dilepas mendinginkan minyak transformator melalui konveksi alami: minyak yang dipanaskan naik ke radiator, mendingin, dan kembali ke tangki melalui katup, mempertahankan siklus pendinginan yang berkelanjutan.

Bushing

Perangkat isolasi yang memungkinkan konduktor listrik melewati tangki, bushing tahan terhadap medan tegangan tinggi. Transformator kecil menggunakan bushing porcelen padat, sementara unit besar menggunakan bushing kondensor berisi minyak. Ingres air merupakan mode kegagalan utama, yang dapat dideteksi melalui tes faktor daya (misalnya, Doble Power Factor Test) yang memonitor degradasi isolasi.