II.8 ARUS INRUSH II.8.1 Umum
Pada saat transformator dihubungkan terhadap suatu sumber tegangan energize akan mengalir arus yang cukup besar dengan periode waktu yang sangat singkat sampai tercapai
kondisi steady state tunak. Arus awal ini disebut sebagai arus inrush dan besarnya dapat mencapai 8 sampai 30 kali arus nominal. Arus inrush ini perlu mendapat perhatian khusus
karena pengaruhnya dapat mengganggu pengoperasian relaypengaman, tergantung keadaan awal saat transformator tersebut dihubungkan dan ketahanan pengaman untuk tidak bekerja
sampai waktu tertentu.
II.8.2 Arus Eksitasi
Arus eksitasi yang timbul pada transformator dalam keadaan tanpa beban terdiri dari dua komponen, yaitu komponen rugi - rugi dan komponen magnetisasi. Komponen rugi - rugi
hanya tergantung terhadap rugi - rugi operasi tanpa beban, sedangkan komponen magnetisasi tergantung terhadap jumlah lilitan primer, bentuk kurva kejenuhan saturasi dan kepadatan
fluks maksimum yang diizinkan.
II.8.3 Komponen Magnetisasi
Persamaan differensial dari tegangan pada rangkaian transformator diturunkan sebagai berikut :
dt d
N Ri
e
φ
1
+ =
………………………………………. 2.29
Universitas Sumatera Utara
Tahanan normal R dan harga arus sesaat I biasanya kecil, dengan sendirinya harga Ri kecil sehingga dalam pembahasan berikut ini harga tersebut diabaikan dan persamaan
sekarang adalah :
dt d
N e
φ
1
=
……………………………………….…2.30
jika tegangan yang diberikan merupakan gelombang sinus, maka :
2 −
= e
E ϕ
ω + t
sin ………………………………..2.31
maka persamaan 3.2 disubstitusikan dengan persamaan 3.3 sehingga didapat persamaan :
2 −
E ϕ
ω + t
sin =
dt d
N
φ
1
………………......... 2.32
dari persamaan 3.4 ini sehingga didapatkan harga fluks :
t t
E N
φ ϕ
ω ω
φ
+ +
= cos
2
1
………………………….…….2.33
- ϕ
ω ω
+ t
N E
cos 2
1
: adalah karakteristik fluks dalam inti transformator pada kondisi steady state tunak.
- fluks
t
φ : merupakan fluks transient peralihan yang besarnya tergantung pada
kondisi awal inti besi fluks maksimum dan fluks sisa ketika menghubungkan transformator kesumber tegangan energize. Pada
kondisi steady state besar komponen fluks
t
φ ini sama dengan nol.
Dari persamaan 3.5 dapat diketahui bahwa fluks normal pada kondisi steady state merupakan gelombang sinus yang terbelakang 90
terhadap gelombang sinus tegangan
Universitas Sumatera Utara
sumber. Jika didalam rangkaian magnet transformator tidak terjadi kejenuhan, maka arus magnetisasi akan berbanding langsung perubahan fluks, dan akan menghasilkan gelombang
sinusoida arus magnetisasi yang sefasa terhadap fluks. Dalam keadaan jenuh arus magnetisasi tidak lagi merupakan gelombang sinusoidal yang murni karena gelombang ini telah
dipengaruhi oleh karakteristik kurva B-H dari rangkaian magnetik.
Dari Gambar 3.1 terlihat bahwa meskipun fluks adalah gelombang sinus, namun gelombang arus terlihat mengandung komponen harmonik yang merupakan harmonik ketiga.
Besarnya arus eksitasi sangat bergantung dari ukuran dan tingkat tegangan pada transformator.
Gambar2.13. Kurva B – H
Universitas Sumatera Utara
II.8.4 Fenomena Arus Inrush
