Apa saja kegunaan transformator dengan grup koneksi D/Y?

Pada transformator tiga fasa, salah satu sisi belitan primer atau sekunder selalu dihubungkan dalam konfigurasi delta. Hal ini bertujuan untuk menghindari keberadaan komponen harmonisa ketiga pada fluks magnet utama, sehingga mengurangi arus eddy dan pemanasan lokal, serta meningkatkan efisiensi dan keandalan transformator. Untuk memahami prinsipnya, kita perlu terlebih dahulu memahami dasar-dasar transformator tiga fasa.

1. Ada dua jenis transformator tiga fasa:

Salah satunya adalah transformator tiga fasa tipe kelompok (Gambar 1):

Yang lainnya adalah transformator tiga fasa tipe inti (Gambar 2):

Transformator tiga fasa tipe kelompok terdiri dari tiga transformator satu fasa yang dihubungkan oleh belitan untuk membentuk transformator tiga fasa. Karakteristiknya adalah rangkaian elektromagnetik tiga fasa bersifat independen, dan fluks harmonisa ketiga dapat mengalir. Transformator tiga fasa besar jarang menggunakan transformator tipe kelompok ini, sehingga tidak akan dibahas lebih lanjut.

Transformator daya besar biasanya merupakan transformator tiga fasa tipe inti. Karakteristiknya adalah rangkaian magnetik tiga fasa saling terhubung. Untuk rangkaian magnetik inti besi tiga kaki, tidak ada jalur langsung bagi fluks harmonisa ketiga. Oleh karena itu, fluks harmonisa ketiga hanya dapat membentuk loop melalui rangkaian magnetik bocor, seperti casing transformator. Casing transformator biasanya terbuat dari pelat baja, dan keberadaan fluks harmonisa ketiga akan menyebabkan pemanasan yang parah.

Jalur rangkaian magnetik harmonisa ketiga pada transformator tiga fasa tipe inti (Gambar 3)

2. Bentuk gelombang tegangan (potensial), arus eksitasi, dan fluks magnet di bawah struktur rangkaian magnetik dan rangkaian listrik yang berbeda.

2.1 Arus eksitasi sinusoidal menghasilkan fluks magnet dengan puncak datar (Gambar 4).

Saat inti jenuh: ketika fluks magnet berbentuk gelombang puncak datar, arus magnetisasi adalah gelombang sinus.

2.2 Arus eksitasi dengan puncak tajam menghasilkan fluks magnet sinusoidal (Gambar 5).

Bentuk gelombang arus eksitasi tanpa beban.

2.3 Baik gelombang puncak datar maupun puncak tajam dapat diuraikan menjadi gelombang fundamental dan harmonisa ketiga (Gambar 6).

Bentuk gelombang gaya gerak listrik tanpa beban dari transformator tiga fasa. Ketika rangkaian magnetik jenuh, untuk mendapatkan fluks magnet sinusoidal, arus eksitasi harus berupa gelombang puncak tajam.

Ketika rangkaian magnetik jenuh, jika arus eksitasi adalah gelombang sinus, fluks magnet utama adalah gelombang puncak datar.

3. Setelah memahami pengetahuan dasar di atas, kita akan melanjutkan analisis. Jika kedua sisi primer dan sekunder terhubung Y, tidak ada jalur bagi harmonisa ketiga dari arus. Oleh karena itu, dalam hubungan Y/Y, arus eksitasi hanya dapat berupa arus sinusoidal. Arus eksitasi sinusoidal ini hanya dapat menghasilkan fluks magnet puncak datar, yang dapat diuraikan menjadi fluks fundamental dan fluks harmonisa ketiga.

Fluks harmonisa ketiga dalam medan magnet utama ini memiliki besaran dan fasa yang sama. Fluks ini tidak dapat menutup melalui inti dan hanya dapat membentuk loop di rangkaian magnetik bocor, seperti di minyak, dinding tangki, dan kuk, menghasilkan arus eddy, menyebabkan pemanasan lokal, dan mengurangi efisiensi transformator.

Oleh karena itu, transformator tiga fasa berkapasitas besar dan tegangan tinggi tidak cocok untuk hubungan Y/Y.

Sebaliknya, ketika belitan dihubungkan dalam konfigurasi delta/Y atau Y/Δ, jalur loop disediakan untuk komponen harmonisa ketiga dari arus eksitasi dalam hubungan delta di sisi primer atau sekunder. Oleh karena itu, arus eksitasi dalam belitan yang terhubung delta adalah gelombang puncak tajam. Arus puncak tajam menjaga fluks magnet utama tetap sinusoidal tanpa komponen harmonisa ketiga.

Terutama ketika belitan dihubungkan dalam konfigurasi Y/Δ, meskipun harmonisa ketiga dalam arus eksitasi sisi primer tidak dapat melewati, arus sirkulasi harmonisa ketiga dihasilkan dalam hubungan delta sisi sekunder. Arus sirkulasi ini, bersama dengan arus eksitasi sinusoidal di sisi primer, memastikan bahwa fluks magnet utama bersifat sinusoidal, sehingga menghindari pemanasan lokal yang disebabkan oleh arus eddy harmonisa ketiga.

Kesimpulannya, belitan primer atau sekunder dari transformator tiga fasa dihubungkan dalam konfigurasi delta untuk memastikan bahwa fluks magnet utama sedekat mungkin dengan gelombang sinus, menghindari masalah arus eddy dan pemanasan yang disebabkan oleh harmonisa ketiga, sehingga meningkatkan efisiensi operasi dan keandalan transformator.