II.8.4 Fenomena Arus Inrush
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. 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 pengaman, tergantung keadaan awal saat transformator tersebut dihubungkan.
Faktor - faktor yang mempengaruhi besar dan lamanya arus inrush ini antara lain adalah magnitude tegangan suplay saat energize, flux sisa pada inti trafo dan impedansi
sumber dan impedansi sistem. Analisa fenomena arus inrush akibat energizing transformator dilakukan dengan
memperhitungkan karakteristik fluks pada rangkaian magnet sehingga dari padanya dapat diturunkan besar arus yang mungkin terjadi. Seperti telah dijelaskan pada persamaan 3.5,
fluks total pada inti transformator merupakan penjumlahan antara fluks normal pada kondisi steady state dengan komponen fluks transient. Melalui persamaan tersebut diharapkan
langsung dapat ditentukan besar fluks transient saat transformator dienergize.
Karena komponen
E N
1
2
ω dari persamaan 2.33 merupakan harga puncak
m
φ
dari fluks normal pada kondisi tunak steady state, maka persamaan 2.33 tersebut dapat ditulis
sebagai persamaan berikut :
t t
m
φ ϕ
ω φ
φ
+ +
= cos
……..……………………………………2.34 Pada saat t = 0 energize, fluks yang timbul adalah :
Universitas Sumatera Utara
cos
t m
φ ϕ
φ φ
+ −
= …………………………………………….2.35
sudut ϕ tergantung terhadap harga sesaat tegangan, ketika menghubungkan rangkaian
sumber pada transformator energize. Bila dihubungkan pada saat titik gelombang tegangan sama dengan nol, maka sudut
ϕ sama dengan nol, sedangkan bila dihubungkan pada saat titik gelombang tegangan maksimum, maka sudut
ϕ sama dengan 90 . Dalam kondisi energize dilakukan saat pada inti
tidak ada terdapat fluks magnet sisa dan ketika gelombang tegangan berada pada posisi maksimum, maka
φ
dan cos ϕ sama dengan nol dan akibatnya
t
φ
akan juga sama dengan nol. Dalam keadaan seperti ini tidak terjadi transient dan arus inrush tidak timbul. Namun,
bila transformator dihubungkan pada saat titik gelombang tegangan sama dengan nol, tanpa magnet sisa, maka :
=
ϕ , maka
m m
φ ϕ
φ
− =
− cos
φ
= 0 dan
t
φ
=
m
φ
,
harga
t
φ
disubtitusikan ke persamaan 3.6 diperoleh harga fluks sebesar :
t t
m
φ ω
φ φ
+ =
cos ………………………………………2.36
Sedangkan bila penutupan switch terjadi pada saat gelombang tegangan sama dengan nol dan dalam inti terdapat magnet sisa, maka besarnya fluks yang timbul adalah :
R
φ φ
± =
R m
t
φ φ
φ
± =
,
Harga ini disubstitusikan ke persamaaan 2.36 dan diperoleh harga fluks total
Universitas Sumatera Utara
sebesar :
R m
m
t
φ φ
ω φ
φ
± +
= cos
………………………………….2.37
Gelombang fluks berdasarkan persamaan 3.9 dapat diplot seperti Gambar 3.2.
Gambar 2.14 Fluks pada Transformator saat Kondisi Transient
Total gelombang fluks terdiri dari gelombang fluks sinusoidal ditambah gelombang fluks dc sehingga menghasilkan dua kali fluks maksimum. Pada gambar tersebut fluks
transient diasumsikan tidak mengalami perubahan. Jika losses dipertimbangkan maka fluks transient berkurang sebagai fungsi waktu dan nilai puncak dari total fluks lebih kecil dari
yang terlihat pada gambar tersebut. Pada gambar yang sama juga diperlihatkan fenomena yang sama untuk transformator dengan 60 fluks residual dan energize saat tegangan suplay
sama dengan nol.
Universitas Sumatera Utara
II.8.5 Perhitungan Arus Inrush
Kategori