Teori Transformer pada Operasi Beban dan Tanpa Beban

Kami telah membahas teori transformator ideal untuk pemahaman yang lebih baik tentang teori dasar transformator. Sekarang kita akan melalui aspek praktis satu per satu dari transformator listrik dan mencoba menggambar diagram vektor transformator pada setiap langkah. Seperti yang kita katakan, dalam transformator ideal, tidak ada kerugian inti di transformator, yaitu inti bebas kerugian. Tetapi dalam transformator praktis, terdapat kerugian histeresis dan arus eddy di inti transformator.

Teori Transformator dalam Kondisi Tanpa Beban

Tidak Memiliki Hambatan Gulungan dan Reaktansi Bocor

Mari kita pertimbangkan satu transformator listrik dengan hanya kerugian inti, yang berarti, hanya memiliki kerugian inti tetapi tidak ada kerugian tembaga dan reaktansi bocor. Ketika sumber tegangan bolak-balik diterapkan pada gulungan primer, sumber tersebut akan menyuplai arus untuk memagnetisasi inti transformator.

Namun, arus ini bukanlah arus magnetisasi sebenarnya; arus ini sedikit lebih besar dari arus magnetisasi sebenarnya. Arus total yang disuplai dari sumber memiliki dua komponen, satu adalah arus magnetisasi yang hanya digunakan untuk memagnetisasi inti, dan komponen lainnya dari arus sumber digunakan untuk mengkompensasi kerugian inti di transformator.

Karena komponen kerugian inti ini, arus sumber dalam transformator tanpa beban yang disuplai dari sumber sebagai arus sumber tidak tepat berada pada sudut 90° tertinggal dari tegangan sumber, tetapi tertinggal pada sudut θ yang kurang dari 90o. Jika arus total yang disuplai dari sumber adalah Io, ia akan memiliki satu komponen sefase dengan tegangan sumber V1 dan komponen arus Iw adalah komponen kerugian inti.

Komponen ini diambil sefase dengan tegangan sumber karena terkait dengan kerugian aktif atau kerja di transformator. Komponen lain dari arus sumber ditandai sebagai Iμ.

Komponen ini menghasilkan fluks magnetik bolak-balik di inti, jadi tidak memiliki daya; artinya merupakan bagian reaktif dari arus sumber transformator. Oleh karena itu, Iμ akan berada dalam kuadratur dengan V1 dan sefase dengan fluks bolak-balik Φ. Dengan demikian, arus primer total dalam transformator pada kondisi tanpa beban dapat direpresentasikan sebagai:

Sekarang Anda telah melihat betapa mudahnya menjelaskan teori transformator dalam kondisi tanpa beban.

Teori Transformator dalam Kondisi Berbeban

Tidak Memiliki Hambatan Gulungan dan Reaktansi Bocor

Sekarang kita akan memeriksa perilaku transformator di atas dalam kondisi berbeban, yang berarti beban terhubung ke terminal sekunder. Pertimbangkan, sebuah transformator yang memiliki kerugian inti tetapi tidak ada kerugian tembaga dan reaktansi bocor. Setiap kali beban terhubung ke gulungan sekunder, arus beban akan mulai mengalir melalui beban serta gulungan sekunder.

Arus beban ini sepenuhnya bergantung pada karakteristik beban dan juga pada tegangan sekunder transformator. Arus ini disebut arus sekunder atau arus beban, di sini ditandai sebagai I2. Sebagai I2 mengalir melalui sekunder, MMF sendiri di gulungan sekunder akan diproduksi. Di sini adalah N2I2, di mana, N2 adalah jumlah putaran gulungan sekunder transformator.

MMF atau gaya magnetomotif di gulungan sekunder menghasilkan fluks φ2. Fluks ini φ2 akan menentang fluks magnetisasi utama dan melemahkan fluks utama secara sementara dan mencoba mengurangi EMF induksi diri E1. Jika E1 turun di bawah tegangan sumber primer V1, akan ada arus tambahan yang mengalir dari sumber ke gulungan primer.

Arus primer tambahan I2′ menghasilkan fluks tambahan φ′ di inti yang akan menetralisir fluks kontra sekunder φ2. Oleh karena itu, fluks magnetisasi utama inti, Φ tetap tidak berubah terlepas dari beban. Jadi, arus total yang diambil transformator dari sumber dapat dibagi menjadi dua komponen.

Yang pertama digunakan untuk memagnetisasi inti dan mengkompensasi kerugian inti, yaitu Io. Ini adalah komponen tanpa beban dari arus primer. Yang kedua digunakan untuk mengkompensasi fluks kontra gulungan sekunder. Ini dikenal sebagai komponen beban dari arus primer. Dengan demikian, arus primer total tanpa beban I1 dari transformator listrik yang tidak memiliki hambatan gulungan dan reaktansi bocor dapat direpresentasikan sebagai berikut

Di mana θ2 adalah sudut antara Tegangan Sekunder dan Arus Sekunder transformator.
Sekarang kita akan melanjutkan satu langkah lebih lanjut menuju aspek yang lebih praktis dari transformator.

Teori Transformator dalam Kondisi Berbeban, dengan Gulungan Resistif tetapi Tidak Ada Reaktansi Bocor

Sekarang, pertimbangkan hambatan gulungan transformator tetapi tidak ada reaktansi bocor. Sampai saat ini, kita telah membahas transformator yang memiliki gulungan ideal, yaitu gulungan tanpa hambatan dan reaktansi bocor, tetapi sekarang kita akan mempertimbangkan satu transformator yang memiliki hambatan internal di gulungan tetapi tidak ada reaktansi bocor. Karena gulungan bersifat resistif, akan ada penurunan tegangan di gulungan.

Kita telah membuktikan sebelumnya bahwa, arus primer total dari sumber dalam kondisi berbeban adalah I1. Penurunan tegangan di gulungan primer dengan hambatan, R1