Mengapa Trafo Tidak Dapat Dioperasikan dengan Pasokan DC?

Apa Yang Terjadi Ketika Primer Transformator Dihubungkan ke Catu DC?

Transformator adalah perangkat yang menaikkan atau menurunkan level arus atau tegangan AC tanpa mengubah frekuensi primer (yaitu sumber input).

Transformator hanya bekerja pada AC dan tidak dapat dioperasikan pada DC, yaitu telah dirancang untuk dioperasikan hanya dan hanya pada arus dan tegangan bolak-balik. Untuk mengetahui apa yang akan terjadi jika kita menghubungkan sumber DC ke primer transformator, lihat contoh berikut di mana kita menghubungkan transformator ke AC terlebih dahulu dan kemudian DC.

Transformator Terhubung ke Suplai AC

Misalkan kita menghubungkan transformator ke suplai AC dengan data berikut.

• Tegangan Primer =  V₁ =230V
• Resistensi =R₁ =10
• Induktansi =L =0,4 H
• Sumber Frekuensi =50Hz

Mari kita lihat berapa banyak arus yang akan mengalir melalui primer transformator dalam kasus AC.

Kita tahu bahwa resistansi dalam AC =Impedansi

Impedansi =Z = V / I di

Di mana Z =(R ² + X_L ) ² dalam kasus rangkaian induktif.

X_L  =2πf L

X_L  =2 x 3,1415 x 50Hz x 0,4H

X_L  =125,67Ω

Sekarang untuk impedansi

Z =(R ² + X_L ) ²

Menempatkan nilai

Z =(10 ² + 125,67 ² )

Z =126.1

Sekarang saat ini di primer

I =V / Z

I =230V / 126.1Ω =1,82A

Arus primer dalam kasus AC =1,82A

Transformator Terhubung ke Catu DC

Sekarang hubungkan transformator yang sama ke tegangan DC dan lihat apa yang terjadi.

Kita tahu bahwa tidak ada frekuensi di DC yaitu f =0. Oleh karena itu, reaktansi induktif X_L  akan menjadi nol jika kita menempatkan f =0 di X_L  =2πf L.

Dengan demikian, arus di primer transformator dalam hal sumber DC.

I =V / R

I =230V / 10Ω

I =23A.

Arus primer dalam kasus DC =23A

Postingan Terkait: 

• Mengapa Rangkaian Elektronik Menggunakan Arus DC daripada AC?
• Mengapa Kami Tidak Dapat Menyimpan AC di Baterai, bukan DC?

Perhitungan di atas menunjukkan bahwa arus berlebih akan mengalir di primer transformator jika terjadi suplai DC yang akan membakar kumparan primer transformator. Ini bukan satu-satunya alasan karena arus akan menjadi DC, sekarang mari kita lihat apa yang terjadi jika arus keadaan diam di transformator.

Jika primer transformator dihubungkan ke suplai DC, primer akan menarik arus stabil dan karenanya menghasilkan fluks konstan. Akibatnya, tidak ada EMF kembali yang akan diproduksi. Lilitan primer akan menarik arus berlebih karena resistansi primer yang rendah karena kita tahu bahwa reaktansi induktif (X_L ) adalah nol karena rumus reaktansi induktif (X_L =2πf L) di mana frekuensi sumber DC adalah nol. Akibatnya, belitan primer akan menjadi terlalu panas dan terbakar atau sekring dan pemutus sirkuit akan putus. Harus berhati-hati untuk tidak menghubungkan bagian utama transformator melintasi Pasokan DC.

Mengapa Transformator Tidak Dapat Dioperasikan di DC, Bukan AC?

Jika kita menerapkan tegangan atau arus DC ke primer sebuah transformator, Berikut adalah hasilnya

Kami tahu bahwa 

v =L (di/dt)

Di mana:

• v =Tegangan sesaat pada kumparan primer
• L =Induktansi induktor
• di/dt =Laju perubahan arus sesaat dalam A/s

Sekarang dalam hal ini, tegangannya konstan yaitu DC, Sekarang arus (i) akan meningkat dengan cepat hingga inti besi transformator jenuh.

Pada tahap ini, arus (i) akan meningkat ke tingkat berbahaya dan berhenti berubah. Ketika tidak ada perubahan arus (i), tegangan induksi pada primer akan menjadi nol karena di/dt =0 yang menyebabkan hubung singkat belitan transformator dengan sumber DC yang mengerikan.

Bila arus melebihi tingkat aman, kehilangan daya tinggi akan terjadi sebagai P =I ² R . yang akan menaikkan suhu ke tingkat yang berbahaya dan ada kemungkinan ledakan pada trafo dan minyak trafo juga dapat terbakar.

Atau mari kita lihat dengan Hukum Kedua Faraday

e =N dΦ / dt

Di mana

• e =EMF yang Diinduksi
• N =jumlah putaran
• dΦ =Perubahan fluks
• dt =Perubahan waktu

Dalam kasus tegangan DC ke transformator, akan ada fluks konstan (Φ) yang diinduksi di primer karena arus konstan.

Sekarang EMF yang diinduksi di primer akan menjadi nol sebagai (dΦ/dt =0) yaitu e =N dϕ/dt =0 karena fluks konstan yang diinduksi oleh arus konstan.

Kita juga tahu bahwa tidak ada frekuensi dalam suplai DC dan fluks berbanding terbalik dengan frekuensi (Φ =V / f ) yang memenuhi inti transformator.

Artinya, primer transformator akan bertindak sebagai jalur hubung singkat ke arus DC tambahan yang dapat merusak keseluruhan transformator. Itulah alasan sebenarnya kita tidak boleh menghubungkan trafo ke suplai DC, bukan AC .

Dalam Kondisi Apa Pasokan DC Diterapkan dengan Aman ke Primer Transformator?

Dalam kebanyakan kasus, ini adalah jenis pertanyaan wawancara teknik listrik dan elektronika, jadi mari kita lihat cara menghubungkan transformator ke suplai DC.

Ada dua Kondisi di mana kita dapat menghubungkan transformator ke DC.

• Denyutasi DC sebagai Input
• Resistensi Tinggi dalam Seri dengan gulungan primer

Denyutasi DC di Transformator

Dalam metode ini, DC yang berdenyut (yang berisi riak dan bukan bentuk murni dari arus keadaan tunak) ke sisi utama transformator. Dalam hal ini, siklus negatif mengatur ulang fluks dan integral waktu dari tegangan adalah nol dalam satu siklus lengkap yang sekali lagi membantu mengatur ulang fluks dalam belitan. Konsep ini digunakan di SMPS (Switched-Mode Power Supply.

Resistor Tinggi di Seri dengan Transformator

Seperti yang kita ketahui bahwa transformator hanya berfungsi pada AC. dalam kasus suplai DC, primer transformator mungkin mulai berasap dan terbakar. Tapi ada cara dimana kita bisa mengoperasikan Transformator di DC (walaupun rangkaian tidak berguna tanpa output) dengan menambahkan resistor bernilai tinggi secara seri dengan primer transformator.

Saat belitan utama transformator akan dihubungkan ke suplai DC. resistansi tinggi dihubungkan secara seri dengan primer. Resistansi seri ini membatasi arus primer ke nilai DC yang aman dan dengan demikian mencegah primer terbakar.

Harap diperhatikan bahwa jangan menghubungkan transformator ke suplai DC tanpa resistansi tinggi secara seri dengan primer. Karena tidak ada frekuensi di DC dan impedansi (Z) dari induktor adalah nol. Jika Anda memasukkan Z =0 di I =V/Z, Arus akan terlalu tinggi yaitu induktor bertindak sebagai korsleting ke tegangan dan arus DC.