Auto Transformator dan Autotransformator Variabel (variac)

Gulungan primer dan sekunder berdasarkan Autotransformator dihubungkan bersama secara elektrik

Berbeda dengan transformator tegangan sebelumnya yang memiliki dua gulungan yang diisolasi secara elektrik yang disebut: primer dan sekunder, Autotransformator hanya memiliki satu belitan tegangan tunggal yang umum untuk kedua sisi. Belitan tunggal ini "disadap/tapped" pada berbagai titik sepanjang panjangnya untuk memberikan persentase supply tegangan primer melintasi beban sekundernya. Kemudian autotransformator memiliki inti magnetis yang biasa tetapi hanya memiliki satu belitan, yang umum untuk rangkaian primer dan sekunder.

Oleh karena itu dalam autotransformator gulungan primer dan sekunder dihubungkan bersama secara elektrik dan magnet. Keuntungan utama dari desain transformator jenis ini adalah dapat dibuat jauh lebih murah untuk tingkat VA yang sama, tetapi kelemahan terbesar dari autotransformator adalah tidak memiliki isolasi belitan primer/sekunder dari transformator gulungan ganda konvensional.

Bagian belitan yang ditunjuk sebagai bagian primer belitan dihubungkan ke sumber daya AC dengan bagian sekunder dari belitan primer. Autotransformator juga dapat digunakan untuk menaikkan atau menurunkan tegangan supply dengan membalik koneksi. Jika primer adalah total belitan dan terhubung ke supply, dan rangkaian sekunder terhubung hanya pada sebagian dari belitan, maka tegangan sekunder adalah "step-down" seperti yang ditunjukkan.

Rangkaian Dasar Autotransformator

Ketika arus primer I_P mengalir melalui belitan tunggal ke arah panah seperti yang ditunjukkan, arus sekunder, I_S, mengalir dalam arah yang berlawanan. Oleh karena itu, dalam porsi belitan yang menghasilkan tegangan sekunder, V_S arus yang mengalir keluar dari belitan adalah perbedaan I_P dan I_S.

Autotransformator juga dapat dibangun dengan lebih dari satu titik penyadapan tunggal. Auto-transformator dapat digunakan untuk memberikan titik tegangan yang berbeda sepanjang belitan atau meningkatkan supply tegangan sehubungan dengan nya supply tegangan V_P seperti yang ditunjukkan.

Autotransformator dengan Titik Tapping Ganda

Metode standar untuk menandai gulungan autotransformator adalah melabelinya dengan huruf kapital (huruf besar). Jadi misalnya, A, B, Z dll untuk mengidentifikasi akhir supply. Secara umum koneksi netral umum ditandai sebagai N atau n. Untuk sadapan/tapping sekunder, angka sufiks digunakan untuk semua titik sadapan di sepanjang belitan primer autotransformator. Angka-angka ini umumnya dimulai pada angka " 1 " dan melanjutkan dalam urutan naik untuk semua titik-titik tapping seperti yang ditunjukkan.

Tanda Terminal Autotransformator

Autotransformator digunakan terutama untuk penyesuaian tegangan saluran baik untuk mengubah nilainya atau untuk tetap konstan. Jika penyesuaian tegangan dengan jumlah kecil, naik atau turun, maka rasio transformator kecil karena V_P dan V_S hampir sama. Arus I_P dan I_S juga hampir sama.

Oleh karena itu, bagian belitan yang membawa perbedaan antara dua arus dapat dibuat dari ukuran konduktor yang jauh lebih kecil, karena arus jauh lebih kecil menghemat biaya gulungan transformator ganda yang setara.

Namun, peraturan, induktansi kebocoran dan ukuran fisik (karena tidak ada belitan kedua) dari autotransformator untuk peringkat VA atau KVA yang diberikan kurang dari untuk gulungan transformator ganda.

Autotransformator jelas jauh lebih murah daripada gulungan transformator ganda konvensional dengan peringkat VA yang sama. Ketika memutuskan menggunakan autotransformator, biasanya membandingkan biayanya dengan jenis gulungan ganda yang setara.

Ini dilakukan dengan membandingkan jumlah tembaga yang disimpan dalam belitan. Jika rasio n diberikan sebagai rasio dari tegangan yang lebih rendah ke tegangan yang lebih tinggi, maka dapat ditunjukkan bahwa penghematan dalam tembaga adalah: n*100%. Misalnya, penghematan tembaga untuk dua autotransformator adalah:

Contoh: Autotransformator No.1

Sebuah autotransformator diperlukan untuk step-up tegangan dari 220 volt menjadi 250 volt. Jumlah total putaran pada belitan utama transformator adalah 2000. Tentukan posisi titik penyadapan/tapping primer, arus primer dan sekunder saat outputnya dinilai 10KVA dan penghematan tembaga dari tembaga.

Dengan demikian arus primer adalah 45.4 ampere, arus sekunder yang ditarik oleh beban adalah 40 ampere dan 5.4 ampere mengalir melalui belitan bersama. Ekonomi tembaga adalah 88%.

Kelemahan dari Autotransformator

• Kelemahan utama dari autotransformator adalah tidak memiliki isolasi gulungan primer ke sekunder dari gulungan transformator ganda konvensional. Kemudian autotransformator tidak dapat digunakan dengan aman untuk menurunkan tegangan yang lebih tinggi ke tegangan yang jauh lebih rendah yang cocok untuk beban yang lebih kecil.
• Jika belitan sisi sekunder menjadi short, arus beban berhenti mengalir melalui belitan primer menghentikan aksi transformator yang mengakibatkan tegangan primer penuh diterapkan ke terminal sekunder.
• Apabila rangkaian sekunder mengalami kondisi short, arus primer yang dihasilkan akan menjadi jauh lebih besar dari gulungan transformator ganda yang setara karena peningkatan hubungan fluks yang merusak autotransformator.
• Karena hubungan netral adalah umum untuk belitan primer dan sekunder, grounded gulungan sekunder secara otomatis merupakan belitan primer ground karena tidak ada isolasi antara kedua gulungan. Gulungan transformator ganda kadang-kadang digunakan untuk mengisolasi peralatan dari ground.

Autotransformator memiliki banyak kegunaan dan aplikasi termasuk starting motor induksi, digunakan untuk mengatur tegangan dari jalur transmisi, dan dapat digunakan untuk mengubah tegangan ketika utama untuk rasio sekunder dekat dengan kesatuan.

Autotransformator juga dapat dibuat dari transformator dua-belitan konvensional dengan menghubungkan belitan primer dan sekunder bersama-sama secara seri dan tergantung pada bagaimana sambungan dibuat, tegangan sekunder dapat menambah, atau mengurangi, tegangan primer.

Autotransformator Variabel (variac)

Serta memiliki sekunder tetap atau disadap (tapped) yang menghasilkan output tegangan pada tingkat tertentu, ada aplikasi lain yang berguna dari jenis pengaturan autotransformator yang dapat digunakan untuk menghasilkan tegangan variabel AC dari supply AC tegangan tetap. Jenis Autotransformator Variabel ini umumnya digunakan di laboratorium dan laboratorium sains di sekolah dan perguruan tinggi dan dikenal lebih umum sebagai Variac.

Konstruksi autotransformator variabel, atau variac, sama dengan tipe tetap. Sebuah belitan primer tunggal melilit inti magnetis laminasi digunakan seperti pada trafo otomatis tetapi bukannya diperbaiki pada beberapa titik penyadapan yang telah ditentukan, tegangan sekunder disadap melalui sikat karbon.

Sikat karbon ini diputar atau dibiarkan meluncur di sepanjang bagian yang terbuka dari belitan primer, membuat kontak dengannya saat bergerak memasok level tegangan yang diperlukan.

Kemudian autotransformator variabel berisi tap variabel dalam bentuk sikat karbon yang menggulung ke atas dan ke bawah belitan primer yang mengontrol panjang belitan sekunder dan karenanya tegangan output sekunder sepenuhnya variabel dari nilai tegangan supply primer ke nol volt.

Autotransformator Variabel biasanya dirancang dengan jumlah besar gulungan primer untuk menghasilkan tegangan sekunder yang dapat disesuaikan dari beberapa volt menjadi fraksi volt per putaran. Ini dicapai karena sikat karbon atau panel geser selalu bersentuhan dengan satu atau lebih putaran belitan primer. Karena kumparan primer berjarak secara merata sepanjangnya. Kemudian tegangan output menjadi sebanding dengan rotasi sudut.

Rangkaian Autotransformator Variabel (variac)

Kita dapat melihat bahwa Autotransformator Variabel dapat menyesuaikan tegangan ke beban dengan lancar dari nol ke tegangan supply terukur. Jika tegangan supply disadap pada suatu titik di sepanjang belitan primer, maka potensial tegangan sekunder output bisa lebih tinggi dari tegangan supply aktual. Autotransformator variabel juga dapat digunakan untuk meredupkan lampu dan ketika digunakan dalam jenis aplikasi ini, mereka kadang-kadang disebut "dimmerstats".

Variac juga sangat berguna dalam bengkel dan laboratorium listrik dan elektronik karena mereka dapat digunakan untuk menyediakan supply AC variabel. Tetapi perhatian harus diambil dengan perlindungan sekring yang sesuai untuk memastikan bahwa tegangan supply yang lebih tinggi tidak ada di terminal sekunder dalam kondisi gangguan.

Autotransformator memiliki banyak keunggulan dibandingkan gulungan transformator ganda konvensional. Mereka umumnya lebih efisien untuk peringkat VA yang sama, ukurannya lebih kecil, dan karena mereka membutuhkan lebih sedikit tembaga dalam konstruksi mereka, biayanya lebih rendah dibandingkan dengan gulungan transformator ganda dengan peringkat VA yang sama. Juga, kehilangan inti dan tembaga mereka, I²R lebih rendah karena resistansi yang lebih sedikit dan reaktansi kebocoran memberikan pengaturan tegangan yang unggul daripada dua transformator belitan setara.

Dalam tutorial berikutnya tentang Transformator (trafo)kita akan melihat desain transformator lain yang tidak memiliki gulungan belitan primer konvensional di sekitar intinya. Jenis transformator ini biasa disebut Arus Trafo (Current Transformator - CT) dan digunakan untuk memasok amperemeter dan indikator daya listrik lainnya.