Cara Menghitung Rasio Ternyata Transformator: Rumus, Contoh, dan Tips Pengujian

Anda baru saja menerima sejumlah trafo dari pemasok, dan pada papan nama tertulis 230 V primer, abad ke-12 sekunder. Sebelum Anda memasukkannya ke dalam produk Anda, Anda perlu mengetahui satu angka: rasio putaran. Nilai tunggal tersebut memberi tahu Anda apakah jumlah belitan sesuai dengan desain, apakah unit akan menghasilkan tegangan keluaran yang diharapkan, dan apakah waktu yang diperlukan untuk menjalankan rangkaian pengujian penuh sepadan.

Jawaban singkatnya, disebutkan di depan: rasio belitan trafo adalah sebuah = N _p / N _s , belitan belitan primer dibagi dengan belitan belitan sekunder, dan tanpa beban juga kira-kira sama V _p / V _s . Dari hubungan tersebut Anda dapat memprediksi tegangan sekunder, arus beban, impedansi pantulan, dan hasil uji rasio putaran standar.

Apa Arti Rasio Putaran Transformator

Sebuah transformator mentransfer energi listrik antara dua belitan melalui inti magnet bersama. Belitan primer menghasilkan fluks magnet, dan belitan sekunder menghasilkan tegangan yang diinduksi di dalamnya. Rasio jumlah lilitan pada kedua belitan menentukan seberapa besar perubahan tegangan antara masukan dan keluaran.

Dalam transformator dua belitan konvensional:

N _p = jumlah lilitan pada belitan primer
N _s = jumlah lilitan pada belitan sekunder
sebuah = N _p / N _s = perbandingan putaran

Jika a lebih besar dari 1 maka trafo akan menurunkan tegangannya. Jika a kurang dari 1, maka tegangan akan naik. Ini bukan sekedar definisi akademis: ini adalah parameter pertama yang dibandingkan oleh seorang insinyur dengan papan nama ketika sebuah trafo tiba di bangku cadangan, dan ini adalah angka yang sama yang dikunci oleh pabrikan selama desain belitan.

Utama: 1000 putaran (83,3%)

Sekunder: 200 putaran (16,7%)

Putaran primer 1000 putaran dan putaran sekunder 200 memberikan rasio 5:1.

Rumus Rasio Ternyata dan Cara Menggunakannya

Rumus rasio lilitan standar untuk transformator ideal mempunyai tiga bentuk ekuivalen:

sebuah = N _p / N _s — definisi penghitungan belitan
sebuah ≈ V _p / V _s — definisi tegangan, diukur tanpa beban
a = saya _s / saya _p — hubungan saat ini, yang berlaku ketika sekunder mengalirkan arus

Untuk trafo ideal, ketiganya menghasilkan nilai yang sama. Trafo nyata sedikit menyimpang karena resistansi belitan dan reaktansi bocor menyebabkan penurunan tegangan internal, sehingga rasio tegangan terminal hanya tepat pada kondisi tanpa beban. Pada unit yang dibuat dengan baik perbedaannya kecil, namun hal ini penting ketika Anda melakukan pengujian penerimaan atau membandingkan pengukuran dengan papan nama.

Tiga cara yang setara untuk menyatakan rasio belitan, ditunjukkan untuk transformator 230 V / 46 V.
Definisi	Rumus	Nilai contoh
Ternyata	sebuah = N _p / N _s	1000/200 = 5,00
Tegangan	sebuah = V _p / V _s	230/46 = 5,00
Saat ini	a = saya _s / saya _p	10 A / 2 A = 5,00

Metode tegangan adalah jalan pintas praktis untuk menghitung rasio belitan di bengkel atau di lapangan: menerapkan tegangan AC rendah yang diketahui pada satu belitan, mengukur tegangan rangkaian terbuka pada belitan lainnya, dan membagi dua pembacaan. Anda tidak perlu melepas trafo untuk menghitung putaran. Rasio belokan juga mengatur refleksi impedansi: impedansi beban Z _L di sekunder muncul sebagai a² × Z _L dari terminal utama, itulah sebabnya transformator audio dan sinyal mengandalkan rasio yang diatur secara cermat untuk pencocokan impedansi.

Gambar 1 — Tegangan sekunder turun seiring dengan meningkatnya rasio belitan (primer 230 V).

Contoh Pengerjaan: Trafo Step-Down 230 V hingga 46 V

Misalkan papan nama transformator bertuliskan 230 V primer, 46 V sekunder. Rasio putarannya adalah:

a = 230/46 = 5

Artinya, putaran primer lima kali lebih banyak daripada putaran sekunder. Jika kumparan primer mempunyai 1000 lilitan, maka kumparan sekunder mempunyai 200 lilitan. Hubungan arus adalah kebalikannya: jika beban sekunder mensuplai 10 A, maka arus primer adalah I _p = saya _s / a = 10/5 = 2 A .

Saat Anda merancang atau menentukan belitan khusus, perhitungan yang lebih berguna dijalankan ke arah lain. Dimulai dari tegangan primer 230 V dengan 1000 lilitan, setiap lilitan membawa tegangan sekitar 0,23 V. Untuk menghasilkan tegangan sekunder 110 V, diperlukan kira-kira 110 / 0,23 ≈ 478 lilitan. Diagram batang di bawah menunjukkan lilitan sekunder yang diperlukan untuk mencapai tegangan target yang sama dengan lilitan primer ini. Ketika Anda menentukan a transformator khusus , pemasok menjalankan perhitungan ini selama peninjauan desain untuk memastikan tegangan keluaran sebelum prototipe pertama dijalankan.

Gambar 2 — Putaran sekunder diperlukan untuk tegangan keluaran umum (primer 230 V, 1000 putaran).

Rasio Ternyata pada Transformator Tiga Fasa

Pada transformator tiga fasa, rasio lilitan masih berupa besaran per fasa: sebuah = N _p / N _s = V _{fase, primer} / V _{fase, sekunder} . Kesalahan yang paling banyak menyebabkan kebingungan adalah menggunakan nilai tegangan saluran-ke-saluran secara langsung, karena tegangan saluran sama dengan tegangan fasa hanya pada salah satu dari dua sambungan belitan umum.

Tegangan mana yang harus dimasukkan ke dalam rumus rasio lilitan untuk setiap sambungan tiga fasa.
Koneksi	Tegangan saluran vs. tegangan fasa	Gunakan rumus rasio
Wye (bintang)	V _garis = √3×V _fase	V _fase (fase-ke-netral)
Delta	V _garis = V _fase	V _fase (fase-ke-fase)

Misalnya, sebuah transformator dengan primer terhubung wye 10 kV dan sekunder terhubung delta 400 V mempunyai tegangan fasa 10.000 / √3 ≈ 5.774 V pada primer dan 400 V pada sekunder. Rasio putarannya adalah 5.774 / 400 ≈ 14,43 , bukan 25, yang akan Anda dapatkan jika membandingkan tegangan saluran secara langsung.

Pengujian Ternyata Rasio dalam Praktek

Metode pabrik dan lapangan yang diterima adalah uji rasio putaran menggunakan pengukur rasio putaran transformator (TTR) khusus. Meter menerapkan tegangan AC rendah ke belitan tegangan tinggi, mengukur tegangan induksi pada belitan tegangan rendah, dan menampilkan rasio secara langsung. Pengujian dilakukan dengan rangkaian terbuka sekunder sehingga arus magnetisasi tetap rendah dan rasio tegangan yang diukur mencerminkan rasio belitan sebenarnya.

Bandingkan nilai terukur dengan rasio papan nama pada posisi ketukan yang sama. Untuk transformator daya dan distribusi, standar industri seperti IEC 60076-1 dan IEEE C57.12.90 biasanya menerima deviasi dalam rentang 0,5% dari rasio yang ditentukan. Jika deviasinya lebih besar, curigai adanya cacat belitan, sambungan keran yang salah, atau kesalahan pelat nama. Produsen dengan kontrol kualitas keluar yang terdokumentasi, seperti proses pemeriksaan yang dijelaskan pada produsen ini tentang halaman , verifikasi rasio putaran pada setiap unit sebelum pengiriman, jadi tambahkan cek yang sama ke daftar pemeriksaan masuk Anda.

Matikan daya transformator dan isolasi dari sirkuit.
Hubungkan meteran TTR ke busing tegangan tinggi dan rendah, dengan memperhatikan tanda polaritas.
Atur dan konfirmasi posisi ketukan sebelum memulai pengukuran.
Catat rasio untuk setiap ketukan dan setiap fase dari unit tiga fase.

Jika no TTR meter is available, you can apply a safe low voltage, for example 24 V AC, to the primary and measure the secondary voltage with a multimeter, then divide. The result will be close, but the accuracy depends on your voltmeter class and the insulation condition of the unit.

Kesalahan Umum Saat Menghitung Rasio Ternyata

Menggunakan tegangan saluran sebagai pengganti tegangan fasa. Dalam transformator tiga fasa, ubah tegangan saluran pelat nama menjadi tegangan belitan aktual sebelum membaginya.
Mengukur di bawah beban. Rasio tegangan bergeser dengan arus beban karena hambatan belitan dan reaktansi bocor. Ukur dengan rangkaian terbuka sekunder.
Mengabaikan posisi tap. Pengubah tap mengubah lilitan efektif pada belitan tap, sehingga rasio yang diukur pada tap 1 tidak akan sesuai dengan nilai papan nama untuk tap 5.
Membalikkan primer dan sekunder. Konvensi rasio harus sesuai dengan aplikasi Anda: trafo step-down 5:1 yang dihubungkan ke belakang bertindak sebagai unit step-up 1:5.
Mempercayai satu bacaan. Pengukuran TTR hanya dapat diandalkan ketika tegangan stabil, pembacaan telah stabil, dan hasilnya dibandingkan dengan tap dan fasa yang sama pada pelat nama.

Pertanyaan Yang Sering Diajukan Tentang Rasio Ternyata

Apakah perbandingan lilitan sama dengan perbandingan tegangan?

Tanpa beban, ya. Perbandingan lilitan primer dan sekunder sama dengan perbandingan tegangan induksi primer dan sekunder. Di bawah beban, rasio tegangan terminal berubah sedikit karena penurunan impedansi internal, itulah sebabnya pengujian rasio belitan selalu dilakukan dengan rangkaian terbuka sekunder.

Apakah rasio putaran mempengaruhi arus?

Ya, dalam proporsi terbalik. Arus sekunder dibagi rasio belitan menghasilkan arus primer: I _p = saya _s / sebuah. Sebuah transformator 5:1 menyuplai 10 A pada transformator sekunder hanya menarik 2 A pada transformator primer, mengabaikan rugi-rugi.

Berapa toleransi rasio putaran yang dapat diterima?

Untuk sebagian besar transformator daya dan distribusi, IEC 60076-1 dan IEEE C57.12.90 mengharuskan rasio terukur berada dalam 0,5% dari nilai pelat nama pada tap terukur. Transformator kontrol dan audio yang lebih kecil sering kali menggunakan batas yang sama, bergantung pada spesifikasi pelanggan.

Bisakah saya menghitung rasio putaran dari pengukuran induktansi?

Secara tidak langsung, ya. Rasio induktansi primer dan sekunder sama dengan kuadrat rasio belitan: L _p / L _s = a², jadi a = √(L _p / L _s ). Ini berfungsi sebagai pemeriksaan silang ketika tidak ada sumber tegangan yang tersedia, namun kurang akurat karena induktansi bergantung pada permeabilitas inti dan celah udara.

Rasio putaran adalah angka yang paling berguna pada papan nama transformator. Setelah Anda dapat menghitungnya dari belitan, voltase, atau arus, Anda dapat memverifikasi unit yang masuk, mendeteksi belitan yang rusak, memesan penggantian dengan spesifikasi yang benar, dan merancang trafo khusus dengan percaya diri. Buat rumusnya tetap sederhana, ukur tanpa beban, dan selalu nyatakan apakah Anda bekerja dengan tegangan fasa atau saluran pada peralatan tiga fasa.