Sebagai pemasok trafo daya, saya telah menyaksikan secara langsung peran penting perangkat ini dalam sistem kelistrikan. Transformator daya sangat penting untuk menaikkan atau menurunkan level tegangan, memungkinkan transmisi dan distribusi daya yang efisien. Namun, satu masalah umum yang sering menjadi perhatian operator dan pengguna akhir adalah kenaikan suhu pada transformator daya. Di blog ini, saya akan mempelajari berbagai faktor yang menyebabkan kenaikan suhu ini.
Kerugian Inti
Inti transformator daya biasanya terbuat dari baja silikon yang dilaminasi. Ketika arus bolak-balik melewati belitan primer, hal itu menciptakan medan magnet yang berubah-ubah di inti. Perubahan medan magnet ini menginduksi arus eddy dan rugi-rugi histeresis pada inti.
Arus Eddy adalah arus sirkulasi yang diinduksi di dalam material inti. Menurut hukum induksi elektromagnetik Faraday, perubahan fluks magnet di inti menghasilkan arus ini. Karena inti mempunyai hambatan tertentu, arus eddy mengakibatkan disipasi daya dalam bentuk panas. Untuk meminimalkan kerugian arus eddy, inti dilaminasi. Laminasi tipis diisolasi satu sama lain, yang meningkatkan resistensi jalur terhadap arus eddy dan mengurangi panas yang dihasilkan.
Kerugian histeresis terjadi karena magnetisasi dan demagnetisasi berulang pada material inti seiring dengan perubahan arah arus bolak-balik. Domain magnet pada material inti perlu disejajarkan kembali dengan perubahan medan magnet, dan proses ini memerlukan energi. Energi yang hilang selama penataan kembali ini diubah menjadi panas, yang berkontribusi terhadap kenaikan suhu transformator. Kualitas bahan inti dan sifat magnetiknya secara signifikan mempengaruhi kerugian histeresis. Baja silikon bermutu tinggi dengan koefisien histeresis rendah dapat mengurangi kerugian ini.
Kerugian Tembaga
Rugi-rugi tembaga, disebut juga rugi-rugi I²R, disebabkan oleh hambatan belitan transformator. Ketika arus mengalir melalui belitan yang terbuat dari konduktor tembaga atau aluminium, panas dihasilkan sesuai dengan hukum pemanasan Joule (P = I²R), di mana P adalah daya yang hilang sebagai panas, I adalah arus yang mengalir melalui konduktor, dan R adalah resistansi konduktor.
Resistansi belitan bergantung pada beberapa faktor, termasuk material, luas penampang, dan panjang konduktor. Dengan bertambahnya beban pada transformator, maka arus yang mengalir melalui belitan juga meningkat. Karena rugi-rugi daya sebanding dengan kuadrat arus, peningkatan kecil arus dapat menyebabkan peningkatan rugi-rugi tembaga secara signifikan dan, akibatnya, kenaikan suhu. Selain itu, resistansi konduktor meningkat seiring dengan peningkatan suhu. Saat belitan memanas, resistansinya semakin meningkat, menyebabkan lebih banyak panas yang dihasilkan dalam siklus penguatan sendiri.
Ketidakseimbangan Beban
Dalam transformator daya tiga fasa, beban seimbang sangat ideal. Namun, dalam aplikasi dunia nyata, ketidakseimbangan beban sering terjadi. Bila beban pada ketiga fasa tidak sama maka arus pada belitan juga akan tidak seimbang. Distribusi arus yang tidak merata ini dapat menyebabkan peningkatan kehilangan tembaga pada fase beban berlebih.
Misalnya, jika satu fasa memiliki beban yang jauh lebih tinggi dibandingkan dua fasa lainnya, arus dalam fasa tersebut akan jauh lebih besar. Menurut rumus I²R, kehilangan daya pada fasa tersebut akan jauh lebih besar dibandingkan fasa lainnya, sehingga menyebabkan kenaikan suhu lokal pada belitan yang bersangkutan. Seiring waktu, hal ini dapat mempercepat penuaan insulasi pada belitan yang terlalu panas dan berpotensi mengurangi umur transformator secara keseluruhan.
Masalah Sistem Pendingin
Transformator daya mengandalkan sistem pendingin untuk menghilangkan panas yang dihasilkan selama pengoperasian. Ada beberapa jenis sistem pendingin, antara lain sistem pendingin terendam oli, sistem berpendingin udara, dan sistem berpendingin air.
Pada transformator terendam oli, oli berfungsi sebagai media isolasi dan pendingin. Oli menyerap panas dari belitan dan inti dan memindahkannya ke radiator atau penukar panas. Jika level oli rendah, kapasitas pendinginan akan berkurang. Selain itu, jika minyak terkontaminasi atau terdegradasi seiring berjalannya waktu, sifat perpindahan panasnya akan menurun. Misalnya, keberadaan uap air dalam minyak dapat mengurangi kekuatan dielektrik dan efisiensi perpindahan panasnya.
Transformator berpendingin udara menggunakan kipas untuk meniupkan udara ke belitan dan menghilangkan panas. Jika kipas tidak berfungsi atau jika ventilasi masuk dan keluar udara tersumbat, efek pendinginan akan terganggu. Demikian pula, dalam sistem berpendingin air, masalah seperti pompa air yang tidak berfungsi, pipa air yang tersumbat, atau penurunan laju aliran air dapat menyebabkan pembuangan panas yang tidak mencukupi dan peningkatan suhu transformator.
Suhu Sekitar
Suhu lingkungan di sekitar trafo juga mempunyai pengaruh yang signifikan terhadap suhu pengoperasiannya. Trafo dirancang untuk beroperasi dalam kisaran suhu tertentu, dan ketika suhu lingkungan tinggi, trafo menjadi lebih sulit untuk menghilangkan panas.
Misalnya, di daerah beriklim panas atau saat musim panas, udara di sekitar sudah hangat. Hal ini mengurangi perbedaan suhu antara transformator dan udara sekitar, yang merupakan tenaga penggerak perpindahan panas. Akibatnya, laju pendinginan trafo menurun, dan suhu trafo dapat naik melebihi tingkat operasi normalnya. Dalam beberapa kasus, tindakan pendinginan tambahan mungkin diperlukan untuk menjaga suhu transformator dalam kisaran aman ketika suhu sekitar sangat tinggi.
Kelebihan muatan
Mengoperasikan trafo melebihi kapasitas pengenalnya adalah penyebab umum kenaikan suhu. Ketika transformator kelebihan beban, arus yang mengalir melalui belitan meningkat secara signifikan. Seperti disebutkan sebelumnya, rugi-rugi tembaga sebanding dengan kuadrat arus. Jadi, kelebihan beban dalam jumlah kecil sekalipun dapat menyebabkan peningkatan besar dalam kehilangan tembaga dan pembentukan panas.
Kelebihan beban dapat terjadi karena peningkatan permintaan yang tidak terduga, ukuran trafo yang tidak tepat pada saat pemasangan, atau kegagalan fungsi pada sistem distribusi tenaga listrik. Kelebihan beban yang terus menerus tidak hanya menyebabkan kenaikan suhu yang cepat tetapi juga mempercepat penuaan isolasi trafo. Bahan insulasi dapat terdegradasi lebih cepat pada suhu tinggi, sehingga mengurangi kekuatan dielektriknya dan meningkatkan risiko kerusakan listrik.
Degradasi Isolasi
Insulasi pada transformator daya sangat penting untuk mencegah korsleting listrik antara belitan dan inti. Seiring waktu, insulasi dapat rusak karena faktor-faktor seperti suhu tinggi, kelembapan, dan tekanan listrik.
Ketika insulasi rusak, sifat listriknya berubah. Misalnya, konstanta dielektriknya dapat meningkat, sehingga menyebabkan peningkatan kerugian kapasitif. Kerugian ini menghasilkan panas tambahan, berkontribusi terhadap kenaikan suhu transformator secara keseluruhan. Selain itu, isolasi yang terdegradasi lebih rentan terhadap pelepasan sebagian. Pelepasan sebagian adalah pelepasan listrik kecil yang terjadi di dalam bahan isolasi. Pelepasan ini menghasilkan panas dan selanjutnya dapat merusak isolasi, menciptakan lingkaran setan degradasi isolasi dan kenaikan suhu.
Kerugian Tersesat
Selain rugi-rugi inti dan tembaga, terdapat juga rugi-rugi nyasar pada transformator daya. Rugi-rugi nyasar disebabkan oleh fluks bocor yang berinteraksi dengan bagian konduktif transformator, seperti tangki, komponen struktur, dan batang bus.
Fluks bocor menginduksi arus eddy pada bagian konduktif ini, serupa dengan arus eddy pada inti. Arus eddy ini mengakibatkan disipasi daya dan timbulnya panas. Meminimalkan kerugian nyasar memerlukan desain transformator yang cermat, termasuk pelindung yang tepat dan penempatan komponen untuk mengurangi dampak fluks kebocoran pada bagian konduktif.
Dampak terhadap Kinerja dan Umur Transformator
Kenaikan suhu pada transformator daya berdampak langsung pada kinerja dan masa pakainya. Temperatur yang tinggi dapat mempercepat penuaan bahan isolasi. Insulasi pada trafo dirancang untuk menahan batas suhu tertentu. Bila suhu melebihi batas tersebut, insulasi dapat menjadi rapuh, retak, dan kehilangan sifat insulasinya.
Hal ini dapat mengakibatkan gangguan listrik yang dapat menyebabkan korsleting dan kerusakan pada trafo. Selain itu suhu yang tinggi juga dapat mempengaruhi sifat mekanik komponen trafo. Misalnya, pemuaian dan kontraksi belitan dan inti akibat perubahan suhu dapat menyebabkan tekanan mekanis, yang menyebabkan kendornya sambungan dan potensi kegagalan.
Kesimpulan
Sebagai pemasok trafo daya, saya memahami pentingnya mengatasi masalah kenaikan suhu pada trafo. Dengan memahami berbagai faktor yang menyebabkan kenaikan suhu, seperti rugi-rugi inti, rugi-rugi tembaga, ketidakseimbangan beban, masalah sistem pendingin, dan suhu lingkungan, operator dapat mengambil tindakan yang tepat untuk memastikan pengoperasian transformator mereka secara aman dan efisien.
Jika Anda membutuhkan trafo daya berkualitas tinggi, kami menawarkan berbagai macam produk antara lainTrafo Tegangan Tinggi Jaringan Listrik,Transformator Daya di Pembangkit Listrik, DanTransformator Utama Daya. Trafo kami dirancang dengan teknologi canggih dan bahan berkualitas tinggi untuk meminimalkan kenaikan suhu dan memastikan keandalan jangka panjang.
Jika Anda memiliki pertanyaan atau tertarik untuk membeli trafo daya, jangan ragu untuk menghubungi kami untuk diskusi mendetail dan negosiasi pengadaan. Kami berkomitmen untuk memberikan solusi terbaik untuk kebutuhan transmisi dan distribusi tenaga listrik Anda.
Referensi
- Grover, FW (1973). Perhitungan Induktansi: Rumus dan Tabel Kerja. Publikasi Dover.
- Chapman, SJ (2012). Dasar-dasar Mesin Listrik. McGraw - Pendidikan Bukit.
- Perusahaan Listrik Westinghouse. (1964). Buku Referensi Transmisi dan Distribusi Listrik. Perusahaan Listrik Westinghouse.