Prinsip Kerja Trafo Arus (MV)

Trafo Arus tegangan menengah (Medium Voltage Current Transformer) adalah sebuah trafo yang digunakan untuk mengkonversi arus bolak-balik yang nilainya puluhan hingga ribuan ampere yang mengalir disisi primer, menjadi hanya 1 atau 5 ampere disisi kumparan sekunder.
Dalam kondisi ideal, dengan tidak memperhatikan rugi-rugi yang muncul pada kumparan sekunder dan primer, serta rugi-rugi yang muncul pada inti/core, maka besarnya arus sekunder yang dibangkitkan oleh fluk magnetik akan berbanding linier dengan ratio dari trafo arus tersebut dan memiliki sudut fasa yang sama.
Struktur Trafo Arus Tegangan Menengah.

Sebuah trafo arus tegangan menengah, akan terdiri dari beberapa bagian utama seperti ditunjukkan pada Gbr1, yaitu:

• Batang penghantar Primer (Primary Bus Bar) dan terminal Primer (Primary Terminal).
• Inti Sekunder(Secondary Core).
• Kumparan Sekunder (Secondary Winding).
• Material insulasi (insulation Material).
• Terminal sekunder (Secondary Terminal) dan pelindungnya.
• Informasi Product (Name Plate).

Prinsip Kerja Trafo Arus.
Prinsip kerja sebuah trafo arus dapat digambarkan sebagai berikut:

• Trafo arus tegangan menengah bekerja berdasarkan prinsip kopling medan magnetik. Pada saat arus bolak-balik mengalir di dalam batang penghantar primer (primary bus bar), maka akan dibangkitkan medan magnetik disekitar batang penghantar primer tersebut.
• Medan magnetik tersebut akan memotong inti/core. Medan magnetik yang menembus luasan tertentu dari inti/core akan membangkitkan fluk magnetik yang mengalir diseluruh inti/core.
• Fluk magnetik yang menembus kumparan sekunder akan membangkitkan tegangan atau beda potensial dikedua ujung kumparan. Apabila pada sisi kumparan sekunder diberi beban sehingga  tercipta rangkaian tertutup/ close loop, maka akan mengalir arus sekunder pada kumparan sekunder.

Formulasi Kesalahan Transformasi Arus.
Jika rugi-rugi yang muncul pada kumparan sekunder dan kumparan primer dianggap tidak ada, maka perbandingan antara arus primer terhadap arus sekunder akan sama dengan perbandingan antara jumlah kumparan sekunder dibagi dengan jumlah kumparan primer seperti ditunjukkan pada Gbr2.

Dimana:
Ip adalah Arus Primer, Is adalah Arus Sekunder.
Ns adalah jumlah kumparan Sekunder, Np adalah jumlah kumparan primer.
Perbandingan dari Arus Primer terhadap arus sekunder disebut juga Rated ratio.
Dari persamaan diatas, maka besarnya arus sekunder Is  yang akan mengalir disisi sekunder adalah jumlah kumparan Primer Np dibagi jumlah kumparan sekunder Ns  dikalikan dengan arus yang mengalir disisi primer Ip atau dalam bentuk formulasi menjadi:

Dimana:
Is adalah arus sekunder, Ip adalah arus sekunder
Np adalah Jumlah kumparan primer, Ns adalah jumlah kumparan sekunder.
Pada kenyataannya, tidak semua arus primer akan terduplikasi disisi kumparan sekunder. Akan dibutuhkan suatu arus eksitasi  Ie agar proses reproduksi arus sekunder dapat terjadi. Dengan demikian, apabila arus eksitasi kita masukan dalam formulasi, besarnya arus sekunder menjadi:

Dimana Ie adalah arus eksitasi yang dibutuhkan agar proses reproduksi arus sekunder dapat terjadi.  Karena Arus eksitasi tidak dapat diabaikan, maka proses reproduksi arus sekunder akan mengalami kesalahan dan biasa disebut sebagai kesalahan transformasi ( transformation error). Selain daripada itu, akan terjadi juga pergeseran fasa. Kesalahan pada fasa biasa disebut sebagai pergeseran fasa.
Jika disederhanakan, maka skematik diagram dari arus primer, arus eksitasi dan arus sekunder ditunjukan pada garmbar dibawah ini;

Dari Gbr6. terlihat bahwa arus sekunder Is yang mengalir pada burden merupakan perkalian antara ratio dengan arus primer dikurangi dengan arus eksitasi Ie yang diserap oleh inti/core untuk membangkitkan arus sekunder.
Perhitungan Kesalahan Arus (Current Error/ Ratio Error).
Kesalahan arus atau kesalahan perbandingan adalah kesalahan yang ditimbulkan oleh transformer dalam melakukan pengukuran disebabkan karena adanya kenyataan bahwa
aktual perbandingan transformasi adalah tidak sama dengan perbandingan transformasi pengenal (Rated Transformation Ratio).
Kesalahan Arus (Current Error) atau kesalahan perbandingan (Ratio Error) diekspresikan dalam persen (%) dan diformulasikan dengan persamaan sebagai berikut:

Dimana:
Kn adalah Perbandingan transformasi pengenal (Rated Transformation Ratio).
Ip adalah arus primer actual/sebenarnya (Actual Primary Current).
Is adalah arus sekunder actual/sebenarnya (Actual Secondary Current) pada saat Ip mengalir disisi primer dan kondisi pengukuran terjadi.

Ilustrasi sederhana dari penggunaan formulasi diatas adalah sebagai berikut:
Sebuah trafo arus dengan ratio 2000/5, memiliki tingkat kesalahan transformasi atau ratio error sebesar 0.5%. Jika pada trafo tersebut mengalir arus primer sebesar 1900A, berapakah arus sekunder sebenarnya yang akan mengalir pada sisi kumparan sekunder?
Penyelesaian:
Diketahui bahwa error ratio adalah 0.5%, rated ratio adalah 2000/5 dan arus primer sebenarnya yang mengalir adalah 1950. Maka besarnya arus sekunder adalah:
(0.5 * 1950) = ((2000/5 * Is) – 1950) * 100
975 /100 = 400 * Is – 1950
9,75 + 1950 = 400Is
Is = 1957,75/400
Is = 4,8994A.
Dengan demikian, besarnya arus sekunder yang mengalir adalah 4,8994A ketika mengalir arus di sisi primer sebesar 1950A.

sumber : http://ilmulistrik.com/prinsip-kerja-trafo-arus-mv.html