Mengapa Trafo Gagal pada DC: Risiko yang Dijelaskan

Apa yang Terjadi Ketika Primer Trafo Dihubungkan ke Sumber DC?

Trafo adalah perangkat yang menaikkan atau menurunkan tingkat arus atau tegangan AC tanpa mengubah frekuensi primer (sumber masukan).

Trafo hanya bekerja pada AC dan tidak dapat dioperasikan pada DC, karena dirancang khusus untuk arus dan tegangan bolak-balik. Untuk mengetahui apa yang akan terjadi jika sumber DC dihubungkan ke primer trafo, lihat contoh berikut di mana kami menghubungkan trafo ke AC terlebih dahulu dan kemudian ke DC.

Trafo Terhubung ke Sumber AC

Misalkan kami menghubungkan trafo ke sumber AC dengan data berikut.

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

Lihatlah seberapa besar arus yang akan mengalir melalui primer trafo dalam kasus AC.

Kita tahu bahwa resistansi dalam AC = Impedansi

Impedansi = Z = V / I dalam Ω

Di mana Z = √ (R² + X_L)² dalam rangkaian induktif.

X_L = 2πfL

X_L = 2 × 3,1415 × 50Hz × 0,4H

X_L = 125,67Ω

Sekarang untuk impedansi

Z = √ (R² + X_L)²

Memasukkan nilai-nilai

Z = √ (10² Ω + 125,67² Ω)

Z = 126,1 Ω

Sekarang arus primer

I = V / Z

I = 230V / 126,1Ω = 1,82A

Arus Primer dalam kasus AC = 1,82A

Trafo Terhubung ke Sumber DC

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

Kita tahu bahwa tidak ada frekuensi dalam DC, yaitu f = 0. Oleh karena itu, reaktansi induktif X_L akan nol jika kita masukkan f = 0 dalam X_L = 2πfL.

Jadi, arus pada primer trafo dalam kasus sumber DC.

I = V / R

I = 230V / 10Ω

I = 23A.

Arus Primer dalam kasus DC = 23A

Posting Terkait:

• Mengapa Rangkaian Elektronik Menggunakan Arus DC alih-alih AC?
• Mengapa Tidak Kita Menyimpan AC dalam Baterai alih-alih DC?

Perhitungan di atas menunjukkan bahwa arus berlebih akan mengalir dalam primer trafo dalam kasus sumber DC, yang akan membakar gulungan primer trafo. Ini bukan satu-satunya alasan karena arus akan DC, sekarang lihat apa yang terjadi dalam kasus arus tetap dalam trafo.

Jika primer trafo dihubungkan ke sumber DC, primer akan menarik arus tetap dan menghasilkan fluks konstan. Akibatnya, tidak akan ada back EMF yang dihasilkan. Gulungan primer akan menarik arus berlebih karena resistansi primer yang rendah karena kita tahu bahwa reaktansi induktif (X_L) adalah nol berdasarkan rumus reaktansi induktif (X_L = 2πfL) di mana frekuensi sumber DC adalah nol. Hasilnya, gulungan primer akan terlalu panas dan terbakar atau sekring dan pembuka rangkaian akan terputus. Hati-hati untuk tidak menghubungkan primer trafo ke Sumber DC.

Mengapa Trafo Tidak Dapat Dioperasikan pada DC alih-alih AC?

Jika kita menerapkan tegangan atau arus DC ke primer trafo, berikut adalah hasilnya

Kita tahu bahwa

v = L (di/dt)

Di mana:

• v = Tegangan momental di seluruh gulungan primer
• L = Induktansi dari indiktor
• di/dt = Laju perubahan arus momental dalam A/s

Sekarang dalam kasus ini, tegangan konstan yaitu DC, maka arus (i) akan meningkat dengan cepat sampai inti besi trafo jenuh.

Pada tahap ini, arus (i) akan meningkat ke tingkat berbahaya dan berhenti berubah. Ketika tidak ada perubahan dalam arus (i), tegangan terinduksi pada primer akan nol karena di/dt = 0 yang mengakibatkan kurz gulungan trafo dengan sumber DC yang diterapkan.

Ketika arus melebihi tingkat aman, kehilangan daya tinggi akan terjadi sebagai P = I²R, yang akan meningkatkan suhu ke tingkat berbahaya dan ada kemungkinan ledakan trafo serta minyak trafo mungkin juga akan membakar.

Atau mari kita lihat melalui Hukum Kedua Faraday

e = N dΦ / dt

Di mana

• e = EMF terinduksi
• N = jumlah lilitan
• dΦ = Perubahan fluks
• dt = Perubahan waktu

Dalam kasus tegangan DC pada trafo, akan ada fluks konstan (Φ) yang diinduksi pada primer karena arus konstan.

Sekarang EMF terinduksi pada primer akan nol karena (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 sumber DC dan fluks berbanding terbalik dengan frekuensi (Φ = V / f) yang menyebabkan inti trafo jenuh.

Artinya, primer trafo akan bertindak sebagai jalur kurz untuk arus DC tambahan yang mungkin akan meledakkan keseluruhan trafo. Itulah alasan pasti kita tidak boleh menghubungkan trafo ke sumber DC alih-alih AC.

Dalam Kondisi Apa Sumber DC Dapat Diterapkan dengan Aman ke Primer Trafo?

Dalam sebagian besar kasus, ini adalah jenis wawancara teknik elektro dan elektronika, jadi mari kita lihat cara menghubungkan trafo ke sumber DC.

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

• DC Detak sebagai Masukan
• Resistansi Tinggi dalam Seri dengan gulungan primer

DC Detak dalam Trafo

Dalam metode ini, DC detak (yang mengandung riak dan bukan bentuk arus tetap murni) diberikan ke sisi primer trafo. Dalam kasus ini, siklus negatif mereset fluks dan integral waktu tegangan adalah nol dalam satu siklus lengkap yang lagi membantu mereset fluks dalam gulungan. Konsep ini digunakan dalam SMPS (Switched-Mode Power Supply).

Resistor Tinggi dalam Seri dengan Trafo

Seperti yang kita tahu, trafo hanya bekerja pada AC. dalam kasus sumber DC, primer trafo mungkin mulai mengasap dan terbakar. Tetapi ada cara di mana kita dapat mengoperasikan Trafo pada D.C (meskipun rangkaiannya tidak berguna tanpa keluaran) dengan menambahkan resistor bernilai tinggi dalam seri dengan primer trafo.

Ketika gulungan primer trafo akan dihubungkan ke sumber DC. a high resistance is connected in series with the primary. This series resistance limits the primary current to a safe DC value and thus prevent the primary from burning out.

Harap diperhatikan untuk tidak menghubungkan trafo ke sumber DC tanpa resistansi tinggi dalam seri dengan primer. Karena tidak ada frekuensi dalam DC dan impedansi (Z) induktor adalah nol. Jika Anda memasukkan Z = 0 dalam I = V/Z, Arus akan terlalu tinggi yaitu induktor bertindak sebagai kurz untuk tegangan dan arus DC.