TRANSFORMER Takrif Pengubah ialah alat elektrik yang boleh memindahkan tenaga elektrik dari satu litar kepada satu atau lebih litar yang lain tanpa sebarang bahagian yang bergerak secara fizikal pada frekuensi masukan dan keluaran yang sama nilai. Pengubah boleh memindahkan nilai arus dan voltan yang berbeza dari nilai asalnya dan hanya berkendali pada voltan ulang-alik atau litar arus terus yang mengalami perubahan nilai volta atau arus.
BINAAN ASAS Sebuah pengubah hendaklah mengandungi tiga binaan iaitu teras, belitan dan penutup atau pembalut. 1.
Teras Dibuat daripada lapisan-lapisan besi yang diapit bersama. Terdapat berbagai jenis, tetapi umumnya berbentuk tingkap dan kelompong. Teras merupakan faktor penting bagi menguatkan fliks magnet yang dihasilkan. Teras dibuat berlapis-lapis agar kehilangan arus pusar dapat dikurangkan di dalam teras tersebut.
2. Belitan
Terbahagi kepada dua iaitu belitan utama dan belitan sekunder Belitan utama disambungkan ke bekalan masuk sementara belitan sekunder disambungkan ke bekalan keluar. Dari sinilah sama ada nilai voltan atau arus pengubah itu diambil selepas perpindahannya. Penambahan atau pengurangan bilangan belitan sekunder dapat memberikan nilai voltan atau arus yang lebih atau kurang daripada nilai bekalan yang diberikan. Belitan dililit secara lapisan sandwich atau sepusar atau berasingan untuk mengelakkan daripada kebocoran fliks, di samping mengeluarkan fluks yang berguna.
3. Penutup
Menjadi pembalut dan berfungsi untuk menyejukkan pengubah. Kadangkala di abaikan jika penyejukan pengubah tidak diperlikan.
KENDALIAN ASAS Apabila bekalan arus ulang-alik diberikan pada belitan utama, fluks akan wujud di sekeliling belitan utama dan aruhan diri akan terhasil pada belitan itu. Fluks yang wujud akan berpindah ke belitan sekunder melaui teras pengubah untuk menghasilkan aruhan saling pada belitan sekunder pula. Apabila keadaan ini berlaku dan jika kehilangan-kehilangan dalam pengubah diabaikan, maka voltan aruhan akan terhasil pada belitan sekunder. Voltan utama dan sekunder adalah berkadar terus dengan bilangan belitan teras dan belitan teras pula berkadar songsang dengan arus.
1 of 8 Transformer (Asas)
Secara ringkasnya hubungan ini dapat dinyatakan dengan formula yang berikut:
maka
dengan,
dan
Banyaknya voltan yang dihasilkan dalam sesuatu belitan bergantung pada fluks, frekuensi bekalan dan bilangan belitan. Ini dapat diringkaskan dengan formula:
atau
dengan
E = voltan punca min kuasa dua, volt B = ketumpatan fluks, webwe/meter A = luas keratan, meter F = frekuensi, hertz N = bilangan belitan
Penyelarian Pengubah Pengubah kadang kala perlu diselarikan bagi memperolehi nilai arus yang besar atau kuasa yang lebih. Oleh itu perkara berikut perlu diperhatikan: a) Nisbah voltan kedua-dua keluaran itu hendaklah sama. b) Peratus galangannya hendaklah sama. c) Perubahan voltannya hendaklah sama.
KECEKAPAN PENGUBAH Meskipun pengubah tidak bergerak, namun kehilangan tetap berlaku. Kehilangan ini dapat dibahagikan kepada dua jenis iaitu: 1. 2.
Kehilangan kuprum ) Kehilangan besi atau magnet
Kehilangan kuprum ) Oleh sebab belitan utama dan sekunder dibuat daripada kuprum, rintangan belitan ini akan menyebabkan kehilangan tenaga apabila arus mengalir di dalamnya. Kehilangan ini dapat dikira dengan ujian litar pintas. Meter ampere disambungkan pada litar belitan sekunder seolah-olah untuk melitarpintaskan belitan sekunder. Meter watt pula disambungkan pada belitan utama. Voltan utama dilaraskan sehingga mencapai voltan beban penuh. 2 of 8 Transformer (Asas)
Bacaan yang ditunjukkan pada meter watt itu adalah bacaan bagi kehilangan kuprum.
Rajah: Ujian litar pintas; mencari kehilangan kuprum. Kehilangan Besi atau Magnet Kehilangan besi dapat dibahagikan kepada tiga jenis iaitu kehilangan arus pusar, kebocoran fluks dan kehilangan histeresis. Arus pusar terjadi dalam teras lalu menyebabkan teras menjadi panas dan kekuatan fluks terjejas. Kebocoran adalah merujuk kepada fluks yang terhasil dan tidak dapat digunakan sepenuhnya yang mungkin lalu di udara dan tidak melalui teras. Kebocoran dapat dikurangkan dengan menggunakan pengubah jenis teras tingkap (tinggi dan sempit), pengubah jenis teras kelompang, pengubah jenis belitan berlapis, pengubah jenis belitan sepusat dan pengubah jenis lilitan berasingan. Kehilangan histeresis ialah kehilangan kuasa elektromagnet yang disebabkan oleh perubahan kutub teras akibat perubahan bekalan arus ulang alik. Kehilangan besiboleh dikira dengan membuat ujian litar terbuka. Dalam ujian ini meter voltdipasangkan pada belitan sekunder. Belitan utama pula disambungkan dengan meter watt. Meter watt ini memberikan bacaan bagi nilai kehilangan besi pada pengubah itu.
Rajah: Ujian litar terbuka; mencari kehilangan besi Umumnya kehilangan besi mempunyai nilai yang lebih rendah daripada kehilangan kuprum. Nilai kehilangan besi adalah malar, sama ada semasa pengubah berbeban penuh atau berbeban kurang. Kesimpulan: Oleh sebab sesuatu pengubah mengalami kehilangan tenaga, maka pengubah itu tidak akan mencapai kecekapan 100%. Kehilangan besi akan tetap sama nilainya, walaupun pengubah itu dibebankan dengan beban penuh. Nilai kehilangan kuprum berubah mengikut kadar kuasa dua beban pengubah itu. Kecekapan pengubah boleh diringkaskan dengan formula yang berikut:
)( ) ( ( )
Semasa berbeban penuh,
3 of 8 Transformer (Asas)
Semasa separuh beban penuh,
Masukan = keluaran + KK + KB KK = kehilangan kuprum KB = kehilangan besi f.k = faktor kuasa VA = volt ampere
JENIS-JENIS PENGUBAH Terdapat berbagai jenis pengubah, namun begitu yang lazim digunakan dalam kerja-kerja pemasangan elektrik ialah: PENGUBAH DUA BELITAN Mempunyai dua belitan berasingan utama dan sekunder, ianya paling banyak digunakan. Antaranya pengubah kuasa, pengubah penggalak dan pengubah perantaraan.
Rajah: Transformer jenis Teras (Core) dan Petala (Shell); fasa tunggal
Rajah: Bentuk kendalian transformer
4 of 8 Transformer (Asas)
PENGUBAH ARUS Pengubah arus boleh ditemui dengan berbagai bentuk, antaranya pengubah arus dua belitan, pengubah berbentuk tingkap dan pengapit.
Rajah: Tiga jenis pengubah arus PENGUBAH AUTO Pengubah ini mempunyai satu set belitan yang dikongsi oleh belitan utama dan sekundernya. Pengubah ini juga boleh dijadikan pengubah langkah naik dan pengubah langkah turun, bergantung pada bilangan belitan yang dibuat pada belitan sekunder. Pengubah langkah naik bila bilangan belitan sekunder melebihi belitan utama. Pengubah langkah turun bila bilangan belitan sekunder kurang daripada belitan utama pengubah.
Rajah: Auto pengubah langkah turun
Rajah: Auto pengubah langkah naik
5 of 8 Transformer (Asas)
MENGENAL PENGUBAH Pengubah dapat dikenali mengikut jenis, cara penyejukan dan kadaran kuasa yang dikeluarkan oleh pengubah tersebut dalam KVA (kilo volt ampere). POLARITY DAN TANDA TERMINAL Tujuan untuk menetapkan satu piawai agar diketahui kegunaan pengubah itu sama ada jenis kekutubab bertambah atau kekutuban berkurang. Ianya penting dalan kerja-kerja penyelarian. Tanda terminal kuasa, pembahagian dan kawalan alatubah ditanda huruf berkaitan voltan; H untuk voltan tinggi dan XYZ untuk volta rendah. Manakala tanda nombor 1,2,3,4 dan seterusnya ( angka 0 menunjukkan Neutral) berkaitan hubungan fasa antara lilitan. Terminal dengan urutan tanda yang sama akan menentukan kekutuban yang sama: jika H1 kutub positif maka ianya X1 dan jika arus masuk melalui H2 maka ia akakn keluar melalui X2. MENENTUKAN KEKUTUBAN PENGUBAH
Ini dilakukan jika tanda di terminal hilang. Sambungkan pengubah seperti dalam rajah. Jika sambungan itu membentuk sambungan kekutuban berkurang, meter volt akan memberikan bacaan kurang daripada nilai voltan bekalan . Jika pengubah ini jenis kekutuban bertambah akan memberikan bacaan lebih besar daripada .
Rajah: Menentukan kekutuban pengubah
NAMEPLATE DATA Data yang menunjukkan maklumat mengenai kecekapan dan keupayaan alatubah. Maklumat data yang diberikan biasanya ialah: 1. Nama pembuat 2. Kegunaan dan klasfikasi alatubah alatubah kawalan dalm VA alatubah instrumentasi dalam VA burden alatubah pembahagian dalam kVA alatubah kuasa dalam kVA dan MVA
6 of 8 Transformer (Asas)
3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11.
Kenaikan suhu (temperature rise) – kenaikan maksimum dibenarkan merujuk kepada perbezaan antara suhu lilitan alatubah dan suhu biasa C. Kapasiti beban – dalam nilai kVA Impedance (kerintangan) – faktor had peratusan yang boleh dilalui arus litar pintas Voltan alat ubah – perubahan dari voltan tinggi ke voltan rendah. Frekuensi - 50 atau 60 . Fasa (phase) – satu atau 3 fasa. Jenis (type) – oil filled, silicon - liquid, dry type dan gas filled. Model dan nombor siri – merujuk kepada pembuat. Pendawaian (wiring) – rajah litar pendawaian yang digunakan.
TEBATAN (INSULATION) 1.
Class C (A) bahan cotton, silk, kertas dan organik. tidak boleh terdedah pada suhu purata pengalir C atau kenaikan C dari suhu ambient C. hotspot toleran C menjadikan suhu maksimum dibenarkan C. tidak boleh digunakan pada alatubah dry type tetapi banyak digunakan pada alatubah liquid filled.
2.
C dari suhu
Class C (F) bahan yang sama dalam kelas B kecuali bonding dan impregnating yang berbeza. kenaikan suhu C dari suhu ambient C dibenarkan. hotspot toleran C menjadikan suhu maksimum dibenarkan C.
4.
Class C (B) bahan dari campuran mica, fiber glass dan asbestos. tidak boleh terdedah pada suhu purata pengalir C atau kenaikan ambient C. hotspot toleran C menjadikan suhu maksimum dibenarkan C.
3.
Class C (H) Bahan terdiri daripada silicone, elastomer, mica, fiber glass atau asbestos bersama ketepatan campuran slilicon resin. kenaikan suhu C dibenarkan dari suhu ambient C dibenarkan. hotspot toleran C menjadikan suhu maksimum dibenarkan C. dry type transformer 30kVA ke atas menggunakan class H, tujuannya untuk tahan suhu tinggi dan kurang saiz conductor dan teras.
7 of 8 Transformer (Asas)
Contoh pengiraan Contoh 1. ‘Volt per lilitan’ untuk sebuah transformer ringkas ialah 1.8. kira bilangan lilitan dalam tiap -tiap lilitan primer dan sekunder sebuah transformer fasa tunggal dengan nisbah menaik 1:30, dan voltan primernya 100 V. Abaikan kehilangan-kehilangan tenaga.
= 100 = 100 x 30 = 3000 V
Bilangan lilitan primer = 100/1.8 = 56 lilitan. Bilangan lilitan sekunder = 3000/1.8 = 1667 lilitan. Contoh 2. Sebuah transformer menurun mempunyai nisbah 15:1. Lilitan primer dibekalkan pada 3000 V, mempunyai 1650 lilitan. Dengan mengabaikan kehilanagn tenaga, kira voltan sekunder dan bilangan lilitan sekunder. Voltan sekunder = 3000/15 = 200 volt. Bilanagan lilitan sekunder = 1650/15 = 110 lilitan. Contoh 3. Sebuah transformer 20kVA didapati mempunyai kehilangan besi sebenar 600 W dan kehilanagn tenaga 700 W apabila membekalkan beban penuh pada faktor kuasa 0.8. kira kecekapan transformer pada faktor kuasa 0.8: 1. pada beban penuh. 2. pada separuh beban penuh. Kehilangan kuprum pada beban penuh
⁄ = 700 W
Kehilangan kuprum pada separuh beban penuh = 700 x Kehilangan besi, tetap = 600 W 1. Kecekapan pada beban penuh
= =
2. Kecekapan pada
⁄
= 175 W
x 100%
x 100%
= 92.5% beban penuh
= =
x 100%
= 91.2%
8 of 8 Transformer (Asas)
