Untuk mempercepat proyek Anda, Anda dapat melabeli Tumpukan Laminasi dengan detail seperti toleransi, bahan, permukaan akhir, apakah isolasi teroksidasi diperlukan atau tidak, kuantitasdan banyak lagi.
Transformator dapat terlihat seperti kotak logam sederhana. Namun di bagian dalam, cara cerdas untuk menyatukannya membuatnya berfungsi. Proses ini disebut desain transformator. Trafo daya mengubah tegangan listrik menjadi lebih tinggi atau lebih rendah. Artikel ini akan menunjukkan kepada Anda cara mendesain transformator. Kami akan menjelaskan bagian-bagian yang sulit dengan cara yang mudah dipahami. Anda akan belajar tentang inti, belitan, dan cara membuat transformator Anda bekerja dengan baik tanpa membuang-buang daya. Membaca ini akan membantu Anda melihat apa yang membuat transformator yang baik. Ini juga akan menunjukkan kepada Anda bagaimana seorang insinyur membuatnya dari awal.
Trafo daya adalah peralatan listrik. Trafo ini mengirimkan daya listrik dari satu sirkuit ke sirkuit yang berbeda. Hal ini dapat dilakukan tanpa bagian yang bergerak. Tugas utama transformator adalah mengubah jumlah tegangan dan arus. Transformator dapat berupa transformator step-up atau step-down. Trafo step-up membuat tegangan menjadi lebih tinggi. Trafo step-down membuat tegangan lebih rendah. Ini sangat membantu dalam banyak sistem kelistrikan.
Trafo melakukan tugasnya dengan menggunakan medan magnet. Transformator memiliki dua bagian utama. Satu bagian adalah inti magnetik dan bagian lainnya adalah sekelompok belitan. Setidaknya ada dua belitan: belitan primer dan belitan sekunder. Gulungan primer mengambil daya input. Gulungan sekunder memberikan daya output. Ketika tegangan input diberikan pada belitan primer, maka akan menghasilkan medan magnet yang berubah di dalam inti. Medan magnet ini, yang disebut fluks magnet, kemudian menghasilkan tegangan pada belitan sekunder. Hal yang istimewa dari sebuah transformator adalah melihat bagaimana semua bagian ini melakukan tugasnya sebagai sebuah tim. Sebuah transformator sederhana dapat melakukan banyak pekerjaan.
Perencanaan yang baik untuk transformator sangat penting untuk membuat transformator yang aman dan melakukan tugasnya dengan baik. Trafo yang tidak dirancang dengan baik dapat menyebabkan masalah besar. Trafo bisa menjadi terlalu panas, boros daya, dan bahkan berhenti bekerja sekaligus. Seorang insinyur harus memikirkan banyak hal selama proses desain transformator. Tujuan utamanya adalah membuat transformator yang dapat menangani jumlah daya yang seharusnya. Trafo ini juga harus bekerja dengan sangat baik tanpa membuang-buang daya. Transformator yang bekerja dengan baik ini menghemat uang dan daya.
Desain trafo yang baik juga memastikan trafo akan terus bekerja selama bertahun-tahun. Trafo harus mampu mengatasi panas yang dihasilkan dari kehilangan daya. Insulasi harus cukup kuat untuk tegangan tertinggi yang akan digunakan. Cara pemasangan komponen-komponennya harus benar. Trafo yang baik adalah trafo yang dapat Anda andalkan untuk bekerja. Sebagai contoh, transformator daya 100 kVA harus direncanakan dengan hati-hati. Hal ini untuk memastikan transformator tersebut dapat menangani daya sebesar itu dengan aman untuk waktu yang lama. Tugas seorang insinyur adalah menemukan perpaduan yang tepat antara harga, ukuran, dan seberapa baik kerjanya dalam desain transformator akhir. Inilah yang membuat trafo menjadi bagian yang sangat membantu dalam sistem kelistrikan.
Untuk mendesain transformator, Anda harus mengetahui apa yang Anda butuhkan terlebih dahulu. Anda perlu mengetahui detail dasar tentang transformator. Rincian ini adalah langkah pertama untuk semua pekerjaan matematika Anda. Jika Anda tidak memilikinya, Anda tidak dapat membuat trafo yang berguna.
Berikut ini hal-hal penting yang harus diputuskan di awal:
Setelah Anda memiliki informasi ini, Anda dapat mulai mencari tahu bagian lain dari transformator dengan matematika. Sebagai contoh, daya input dan daya output membantu Anda mengetahui berapa banyak arus yang akan bergerak melalui belitan primer dan sekunder. Langkah-langkah pertama ini adalah dasar untuk seluruh desain transformator Anda.
Inti magnetik seperti jantung dari transformator. Tugasnya adalah menunjukkan fluks magnet ke mana harus pergi. Ini memandunya dari belitan primer ke belitan sekunder. Bahan yang digunakan untuk inti sangat menentukan seberapa baik trafo bekerja. Sebagian besar inti transformator terbuat dari bahan khusus yang disebut baja silikon. Bahan ini memungkinkan medan magnet melewatinya dengan sangat mudah.
Inti bukanlah satu bagian baja yang kokoh. Itu dibuat dari banyak lembaran logam tipis. Lembaran-lembaran ini disebut laminasi. Setiap laminasi memiliki lapisan isolasi yang sangat tipis. Ini membuatnya terpisah dari lembaran lainnya. Pengaturan laminasi ini sangat penting. Ini membantu menurunkan jumlah daya yang terbuang di inti. Daya yang terbuang ini dikenal sebagai rugi-rugi inti. Inti yang padat akan membiarkan arus listrik yang besar bergerak di dalamnya. Hal ini akan menciptakan banyak panas dan membuang banyak daya. Laminasi tipis menghentikan arus ini, yang membuat transformator bekerja jauh lebih baik.
Tegangan transformator sepenuhnya bergantung pada jumlah lilitan pada belitannya. Hubungan antara tegangan input, tegangan output, dan jumlah lilitan sangat sederhana. Hubungan ini dikenal sebagai rasio lilitan. Jika belitan sekunder memiliki lebih banyak lilitan kawat daripada belitan primer, transformator adalah transformator step-up. Jika belitan sekunder memiliki belitan yang lebih sedikit, itu adalah transformator step-down.
Untuk mengetahui jumlah lilitan, para insinyur menggunakan rumus. Rumus ini sering disebut persamaan EMF transformator. Cara yang lebih sederhana untuk memikirkannya adalah "volt per putaran." Pertama, Anda mencari tahu berapa banyak tegangan yang dapat dikelola oleh satu putaran belitan. Misalnya, jika Anda menemukan bahwa volt per putaran adalah 0,5, dan Anda membutuhkan belitan primer sebesar 120 volt, Anda akan mengetahuinya seperti ini:
Jumlah lilitan = Tegangan Belitan / Volt per Putaran Jumlah lilitan = 120 volt / 0,5 = 240 lilitan
Anda akan membutuhkan 240 lilitan untuk kumparan primer. Jika Anda menginginkan output sekunder 12 volt, Anda akan membutuhkan 12 / 0,5 = 24 lilitan untuk belitan sekunder. Perhitungan ini merupakan langkah yang sangat penting ketika Anda mendesain sebuah transformator.
Gulungan transformator adalah kumparan yang terbuat dari kawat. Kawat ini, atau konduktor, hampir selalu terbuat dari tembaga. Tembaga adalah pilihan yang baik karena dapat menghantarkan listrik dengan sangat baik dan tidak terlalu mahal. Ketebalan, atau ukuran, kawat tembaga yang Anda pilih adalah masalah besar. Ketebalan yang tepat tergantung pada berapa banyak arus yang harus dibawa oleh belitan.
Gulungan yang membawa banyak arus harus memiliki kawat tembaga yang tebal. Gulungan yang hanya mengalirkan sedikit arus dapat menggunakan kawat yang lebih tipis. Jika Anda memilih kawat yang terlalu tipis untuk jumlah arus, kawat tersebut akan menjadi terlalu panas. Panas ini dapat melelehkan insulasi kawat. Hal ini dapat menyebabkan trafo rusak. Untuk menemukan ukuran kabel yang tepat, pertama-tama Anda harus mengetahui arus primer dan arus sekunder. Anda dapat melakukannya dengan menggunakan peringkat daya transformator (peringkat VA).
| Peringkat Daya | Tegangan Input | Arus Primer | Kawat yang Disarankan |
|---|---|---|---|
| 100 VA | 120 Volt | 0,83 Amps | Tipis |
| 1000 VA | 120 Volt | 8,3 Amps | Sedang |
| 5000 VA | 120 Volt | 41,7 Amps | Tebal |
Tabel ini menunjukkan ide sederhana. Saat arus semakin besar, kabel harus lebih tebal. Memilih konduktor yang benar memastikan transformator dapat mengelola daya yang dibutuhkan untuk memasok tanpa menjadi terlalu panas. Ini sangat penting untuk trafo yang aman yang dapat Anda andalkan.
Tidak ada trafo yang sempurna. Setiap trafo memiliki daya yang terbuang. Daya yang terbuang ini berubah menjadi panas. Ada dua jenis kerugian utama dalam transformator: kerugian inti dan kerugian tembaga. Mengetahui hal ini sangat penting ketika Anda merancang transformator untuk bekerja dengan sangat baik.
Rugi-rugi inti adalah rugi-rugi yang terjadi pada inti magnetik transformator. Rugi-rugi ini disebabkan oleh medan magnet di dalam baja silikon, yang selalu berubah. Kerugian ini ada setiap kali transformator menyala. Hal ini berlaku bahkan jika tidak ada yang terhubung ke belitan sekunder. Menggunakan laminasi tipis dan bahan yang baik untuk inti membantu menjaga kerugian ini tetap kecil.
Rugi tembaga adalah kerugian yang terjadi pada belitan tembaga. Hal ini disebabkan oleh hambatan kabel listrik. Ketika arus bergerak melalui kabel, hal ini menimbulkan panas. Ini juga dikenal sebagai kerugian I²R. Kerugian tembaga menjadi lebih besar karena transformator melakukan lebih banyak pekerjaan. Lebih banyak arus berarti lebih banyak panas dan lebih banyak daya yang terbuang. Desain transformator yang baik akan mencoba membuat kerugian inti dan kerugian tembaga sekecil mungkin. Hal ini dilakukan untuk membuat transformator bekerja lebih baik dan membuang lebih sedikit daya.
Cara belitan primer dan sekunder diletakkan pada inti disebut pengaturan belitan. Pengaturan ini dapat mengubah cara trafo melakukan tugasnya. Tujuan utamanya adalah untuk mendapatkan koneksi magnetik terbaik antara kumparan primer dan sekunder. Ini berarti Anda ingin sebanyak mungkin fluks magnet dari belitan primer terhubung dengan belitan sekunder.
Pengaturan yang normal adalah melilitkan kumparan sekunder tepat di atas kumparan primer. Ada selembar isolasi di antara keduanya. Pengaturan ini menempatkan kedua belitan sangat dekat satu sama lain. Menempatkannya berdekatan membantu menurunkan sesuatu yang disebut fluks kebocoran. Fluks bocor adalah medan magnet yang keluar dan tidak terhubung dengan kedua belitan. Susunan belitan yang baik membuat pengaturan tegangan transformator menjadi lebih baik. Regulasi tegangan menunjukkan seberapa besar tegangan output turun ketika transformator bekerja pada daya penuh. Pengaturan yang baik membantunya bekerja lebih baik ketika jumlah daya yang diberikan berubah. Hal ini juga mempengaruhi impedansi transformator dan kekuatannya untuk menjaga sirkuit input dan output tetap terpisah.
Semua daya yang terbuang dalam transformator berubah menjadi panas. Jika panas ini tidak dihilangkan, transformator akan menjadi semakin panas. Terlalu banyak panas dapat merusak insulasi. Hal ini dapat menyebabkan trafo rusak. Karena itu, setiap trafo daya harus memiliki cara untuk mendinginkannya. Metode pendinginan yang digunakan tergantung pada ukuran dan rating daya transformator.
Untuk transformator kecil, udara yang bergerak di sekelilingnya sudah cukup untuk membuatnya tetap dingin. Panas berpindah dari inti dan belitan ke permukaan luar, dan kemudian berpindah ke udara. Untuk transformator yang lebih besar, hal ini tidak cukup baik. Trafo daya yang lebih besar, seperti unit 100 kVA, mungkin memiliki sirip pada casing luarnya. Sirip ini memberikan lebih banyak ruang untuk udara bersentuhan, yang meningkatkan pendinginan. Trafo yang sangat besar sering kali dimasukkan ke dalam tangki yang diisi dengan oli khusus. Minyak tersebut menyerap panas dari inti dan belitan transformator. Oli panas kemudian bergerak dan didinginkan oleh udara atau air. Memilih cara untuk mendinginkan trafo adalah bagian yang sangat penting dari desain trafo.
Setelah seorang insinyur selesai merencanakan trafo dan membuatnya, trafo perlu diuji. Pengujian dilakukan untuk memastikan trafo melakukan apa yang seharusnya dilakukan dan aman digunakan. Ada beberapa pengujian normal untuk transformator.
Satu tes disebut tes sirkuit terbuka. Untuk pengujian ini, tegangan diberikan pada sisi primer, tetapi sisi sekunder dibiarkan terbuka tanpa ada yang terhubung dengannya. Tes ini memeriksa rugi-rugi inti transformator. Tes lainnya adalah tes hubung singkat. Output sekunder dihubungkan dengan kabel tebal, dan tegangan yang sangat kecil diberikan pada sisi primer. Pengujian ini memeriksa rugi-rugi tembaga dan impedansi transformator. Pada akhirnya, uji regulasi tegangan dilakukan. Tes ini memeriksa bagaimana tegangan sekunder berubah saat tidak ada beban dan saat ada beban penuh. Tes ini memastikan transformator memiliki tegangan yang tepat dan bekerja sebaik yang Anda inginkan. Ini adalah pemeriksaan terakhir untuk sebuah transformator yang dirancang dengan baik.
Untuk mempercepat proyek Anda, Anda dapat melabeli Tumpukan Laminasi dengan detail seperti toleransi, bahan, permukaan akhir, apakah isolasi teroksidasi diperlukan atau tidak, kuantitasdan banyak lagi.
Indonesian 
English 
German 
Spanish 
French 
Italian 
Japanese 
Korean 
Dutch