Pengertian dan Rumus Efisiensi Transformator
Pengertian dan Rumus Efisiensi Transformator - Efisiensi trafo merupakan salah satu faktor penting dalam sistem transmisi dan distribusi listrik. Efisiensi trafo mengukur seberapa baik trafo dapat mentransfer daya listrik dari sumber ke beban.
Dalam artikel ini, kami akan membahas pengertian efisiensi trafo, rumus yang digunakan untuk menghitungnya, serta contoh soal yang dapat digunakan untuk menguji pemahaman Anda tentang topik ini. Kami juga akan membahas faktor-faktor yang mempengaruhi efisiensi trafo dan cara untuk meningkatkan efisiensi trafo.
Pengertian Efisiensi Transformator
Efisiensi trafo adalah rasio daya yang diterima oleh trafo dibandingkan dengan daya yang dikirimkan oleh trafo. Transformator membentuk hubungan paling penting antara sistem suplai dan beban. Efisiensi transformator secara langsung mempengaruhi kinerja dan penuaannya.
Efisiensi transformator secara umum berada pada kisaran 95 – 99%. Untuk transformator daya besar dengan rugi-rugi yang sangat rendah, efisiensinya bisa mencapai 99,7%.
Pengukuran input dan output dari sebuah transformator tidak dilakukan dalam kondisi berbeban karena pembacaan wattmeter pasti mengalami kesalahan sebesar 1 – 2%. Jadi untuk tujuan perhitungan efisiensi, pengujian OC dan SC digunakan untuk menghitung rugi-rugi inti pengenal dan belitan pada transformator.
Rugi-rugi inti tergantung pada tegangan pengenal transformator, dan rugi-rugi tembaga bergantung pada arusmelalui gulungan primer dan sekunder transformator. Oleh karena itu efisiensi transformator sangat penting untuk mengoperasikannya di bawah kondisi tegangan dan frekuensi yang konstan. Kenaikan suhu transformator karena panas yang dihasilkan mempengaruhi umur sifat minyak transformator dan menentukan jenis metode pendinginan yang digunakan.
Kenaikan suhu membatasi peringkat peralatan. Efisiensi transformator hanya diberikan sebagai:
- Daya keluaran adalah produk dari fraksi beban pengenal (volt-ampere), dan faktor daya beban
- Rugi-rugi adalah jumlah rugi-rugi tembaga pada belitan + rugi-rugi besi + rugi-rugi dielektrik + rugi-rugi beban nyasar.
- Rugi-rugi besi meliputi rugi-rugi histeresis dan arus eddy pada transformator. Rugi-rugi ini tergantung pada kerapatan fluks di dalam inti. Secara matematis,
Rugi Histeresis : Rugi
Arus Eddy :
- Dimana k h dan k e adalah konstanta, B max adalah rapatan medan magnet puncak, f adalah frekuensi sumber, dan t adalah ketebalan inti. Kekuatan 'n' dalam kerugian histeresis dikenal sebagai konstanta Steinmetz yang nilainya bisa mendekati 2.
- Rugi-rugi dielektrik terjadi di dalam minyak transformator. Untuk transformator tegangan rendah, dapat diabaikan.
- Fluks kebocoran terhubung ke rangka logam, tangki, dll. untuk menghasilkan arus eddy dan hadir di sekitar transformator maka disebut stray loss, dan itu tergantung pada arus beban dan disebut sebagai 'rugi beban nyasar.' Hal ini dapat diwakili oleh resistensi secara seri terhadap reaktansi kebocoran.
Rumus dan Perhitungan Efisiensi Transformator
Rangkaian ekivalen transformator yang dirujuk ke sisi primer ditunjukkan di bawah ini. Di sini R c menyumbang kerugian inti. Menggunakan uji hubung singkat (SC), kita dapat menemukan resistansi setara yang menghitung kerugian tembaga sebagai
Mari kita tentukan x% menjadi persentase beban penuh atau terukur 'S' (VA) dan biarkan P cufl (watt) menjadi tembaga beban penuh rugi-rugi dan cosθ menjadi faktor daya beban. Juga, kami mendefinisikan P i (watt) sebagai kehilangan inti.
Karena rugi-rugi tembaga dan besi merupakan rugi-rugi utama dalam transformator, maka hanya dua jenis rugi-rugi ini yang diperhitungkan saat menghitung efisiensi. Maka efisiensi transformator dapat ditulis sebagai :
Dimana, x 2 Pcufl = rugi tembaga(P cu ) pada setiap pembebanan x% dari beban penuh.
Efisiensi maksimum (η max ) terjadi ketika kerugian variabel sama dengan kerugian konstan. Karena rugi tembaga bergantung pada beban, maka rugi tembaga merupakan kuantitas rugi yang bervariasi. Dan kerugian inti dianggap sebagai kuantitas konstan. Jadi syarat efisiensi maksimum adalah :
Sekarang kita dapat menulis efisiensi maksimum sebagai:
Ini menunjukkan bahwa kita dapat memperoleh efisiensi maksimum pada beban penuh dengan pemilihan yang tepat dari kerugian konstan dan variabel. Namun, sulit untuk mendapatkan efisiensi maksimum karena rugi-rugi tembaga jauh lebih tinggi daripada rugi-rugi inti tetap.Variasi efisiensi dengan pembebanan dapat direpresentasikan oleh gambar di bawah ini:
Dari gambar dapat kita lihat bahwa efisiensi maksimum terjadi pada faktor daya satu . Dan efisiensi maksimum terjadi pada pembebanan yang sama terlepas dari faktor daya beban.
Efisiensi Transformator Sepanjang Hari
Ini adalah efisiensi berbasis energi yang dihitung untuk trafo distribusi. Tidak seperti trafo daya yang dinyalakan atau dimatikan tergantung pada beban yang ditanganinya, pembebanan trafo distribusi terus berfluktuasi selama 24 jam sehari.
Karena rugi-rugi inti tidak bergantung pada beban, efisiensi sepanjang hari bergantung pada rugi-rugi tembaga. Kami mendefinisikannya sebagai rasio energi keluaran yang dikirimkan ke energi masukan selama siklus 24 jam.
Efisiensi energi yang tinggi dicapai dengan membatasi kerapatan fluks inti ke nilai yang lebih rendah (karena kehilangan inti bergantung pada kerapatan fluks) dengan menggunakan penampang yang relatif lebih besar atau rasio berat besi/tembaga yang lebih besar.
Contoh Soal Efisiensi Transformator
Pada bagian ini kita akan membahas soal-soal efisiensi transformator setelah tadi kita membahas pengertian dan rumus efisiensi trafo.
Rumus Efisiensi Trafo
Seperti yang kita baru aja bahas, rumus efisiensi trafo dapat kita cari melalui perbandingan antara daya listrik yang keluar (output) dengan daya listrik yang masuk (input).
Oleh karena itu, rumusnya adalah sebagai berikut:
Rumus Efisiensi Trafo dan 2 Contoh Soal 65
Keterangan
ɳ: Efisiensi trafo
Po: Daya output (Watt)
Pi: Daya input (Watt)
Kita bisa memasukkan rumus daya output dan input sehingga rumus efisiensi trafo juga dapat berbentuk seperti berikut:
Rumus Efisiensi Trafo dan 2 Contoh Soal 66
Keterangan:
ɳ: Efisiensi trafo
Vo: Tegangan output (Volt)
Vi: Tegangan input (Volt)
Io: Arus output (Ampere)
Ii: Arus input (Ampere)
Sedikit catatan, kalau di soal diberitahu daya listrik, tegangan dan kuat arus yang primer atau sekunder, kalian nggak usah bingung, ya.
Primer ini artinya sama aja dengan input dan sekunder itu sama aja dengan output. Contohnya daya listrik primer sama aja dengan daya listrik input.
Contoh Soal Efisiensi Trafo dan Pembahasan
Nah, kini kita udah belajar banyak hal, mulai dari pengertian transformator hingga cara menentukan efisiensi trafo.
Saatnya, kita menguji pemahaman Sobat Zenius dengan mempelajari contoh soal di bawah ini:
Soal 1
Sebuah trafo memiliki daya input 25 W, sedangkan hanya memiliki daya output 20 W. Berapakah efisiensi trafo tersebut?
Pembahasan:
Diketahui:
Po: 20
Pi: 25
Ditanya: ɳ
Jawab:
ɳ = 80%
Jadi efisiensi trafo tersebut adalah sebesar 80%.
Soal 2
Sebuah trafo memiliki efisiensi sebesar 75%. Tegangan inputnya 220 V dan tegangan outpunya 100 V. Jika kuat arus primer yang mengalir adalah 1 A, maka berapakah kuat arus sekundernya?
Pembahasan:
Diketahui:
ɳ: 75%
Vo: 100 V
Vi: 220 V
Ii: 1 A
Ditanya: Io
Jawab:
Io = 1,65 A
Jadi kuat arus sekundernya adalah 1,65 Ampere.
Itu dia penjelasan singkat mengenai pengertian dan rumus efisiensi trafo beserta contoh soal dan pembahasan yang bisa sobat teknisi pelajari.