Trafo Arus

Trafo arus/current transformer (CT) adalah suatu peralatan listrik yang dapat memperkecil arus besar menjadi arus kecil, yang dipergunakan dlaam rangkaian arus bolak-balik. Fungsi CT adalah untuk memperoleh arus yang sebanding dengan arus yang hendak diukur

(sisi sekunder 5 A atau 1 A) dan untuk memisahkan sirkuit dari sistem yang arusnya hendak diukur (yang selanjutnya di sebut sirkuit primer) terhadap sirkuit dimana instrumen tersambung (yang selanjutnya disebut sirkuit sekunder). Berbeda dari transformator tenaga yang arusnya tergantung beban disisi sekunder, tetapi pada trafo arus seperti halnya Ampere meter yang disisipkan ke dalam sirkuit primer, arusnya tidak tergantung beban disisi sekunder, melainkan semata-mata tergantung pada arus disisi primernya.

1.      Rankaian Trafo Arus

Trafo arus/Current Transformers terdiri dari belitan primer, belitan sekunder dan inti maknetik. Jika arus primer yang masuk ke CT ke terminal P₁/K dan arus yang mengalir ke sekunder dinamakan terminal S₁/k, seperti terlihat pada gambar 1 (lihat arah arus sekunder I_s yang masuk ke ampere meter). Selanjutnya terdapat terminal kedua pada CT disisi primer yaitu P₂/L adalah terminal yang arusnya diperoleh dari P₁/k yang dialirkan ke beban dan S₂/l sisi sekunder adalah terminal yang arusnya diperoleh dari S₁/k.

Dalam hal ini, polaritas sisi sekunder harus disesuaikan dengan datangnya arus di terminal sisi primer (tidak boleh terbalik). Secara normal yang sesuai standar IEC terminal S₂/l harus ditanahkan sebagai pengamanan sekunder CT terhadap tegangan tinggi akibat kopling kapasitif, sehingga sudut antara arus primer dan sekunder = nol, kalau S₁/k yang ditanahkan maka sudut arus antara primer dan sekunder menjadi = 180⁰.

         Pada gambar 1 terlihat arus yang masuk ke sekunder (I_s) diperoleh dari arus primer (I_p), yang diasumsikan arus dari primer tidak ada error (kesalahan) seperti terlihat pada persamaan I₁/I₂ = N₂/N_1.

Dalam kenyataanya arus primer yang masuk kesekunder sebagaian akan masuk ke inti maknetik yang terdapat pada sekunder tersebut, seperti terlihat pada gambar 2 dibawah ini:

         Pada gambar 2 terlihat arus dari sisi primer tidak semua masuk kesisi sekunder, sebagaian arus akan masuk ke rangkaian inti, sehingga terjadi pergeseran sudut seperti terlihat pada gambar 3. Hal ini dikatakan sebagai kesalahan reproduksi dari CT. Kesalahan reproduksi akan terlihat dalam amplitudo dan fase, kesalahan dalam amplitudo dikatakan sebagai kesalahan arus atau kesalahan ratio, kalau kesalahan fase dikatakan sebagai pergeseran fase. Pada gambar 4, memperlihatkan arus sekunder I_s dipilih sebagai acuan dalam 100%, sebagai poros sumbu yang dapat dibagi dalam persen. Sejak sudut sangat kecil, maka kesalahan arus ɛ dan kesalahan fase δ langsung dapat dibaca dalam persen dan axies tersebut (ɛ = 1% = 1 centiradians = 34,4 minute).

         Sesuai penjelasan diatas, bahwa kesalahan arus positif, jika arus sekunder melebihi arus pengenalnya dan kesalahan fase positif jika arus sekunder leading (mendahului) dari arus primer. Sebagai konsekuensi axis ɛ akan turun dan axis δ akan kekanan.

2.      DEFINISI

Kesalahan tranformasi (transformasi error)

         Adalah perbandingan antara arus primer dan arus sekunder

         K_n = I_p / I_S

Kesalahan arus (current error)

         ɛ(%) = (K_n^xI_S – ^Ip  / Ip) x 100 %

Dimana:

K_n      = perbandingan transformasi             

ɛ       = kesalahan arus (%)

I_S       = arus sekunder sebenarnya (Amp)

I_p      = arus primer sebenarnya (Amp)

Karena adanya perbedaan antara arus yang masuk di sisi primer dengan arus yang terbaca disisi sekunder, dapat menimbulkan perbedaan ratio transformasi arus yang sebenarnya dengan kenyataannya. Bila CT dipergunakan untuk pengukuran energi (kWh meter), kesalahan arus ini sangat berpengaruh terhadap pengukuran energi.

Security factor (Fs)

         Faktor security (security factor) adalah Ratio dari sekuriti arus primer pengeal (I_PS) dan arus primer pengenal (I_p)

         F_{S ­}= I_PS / I_p

Sekuriti dari meter yang dihubungkan ke CT, adalah kebalikan dari F_S nya. Sesuai standar security factor (F_S) = F_S⁵.

Rated Short – Time Thermal Current (Ith).

         Adalah nilai rms dari arus primer, dimana CT tidak rusak dalam waktu satu detik, bila waktu arus thermal-hubung singkat pengenal dipakai dalam tiga detik dipergunakan dalam satu detik. Short time thermal current dapat diperhitungkan dengan persamaan:

I_th.,t = I_th / √t

Rated dynamic current (Idyn)

         Adalah nilai puncak dari arus primer CT, tanpa ada kerusakan secara electric dan mechanic yang dihasilkan dari tenaga elektromagnetik:

         Idyn = 2,5 x I_th

Composite error (∑c)

         Adalah pada kondisi dibawah steady state, nilai rms mempunyai perbedaan antara nilai sesaat dari arus primer dan nilai sesaat dari arus sekunder sebenarnya yang dikalikan dengan ratio CT pengenal, composite error diekspresikan dalam persen dari nilai rms arus primer yang dapat ditulis dalam bentuk matematis, sebagai berikut:

∑c= (100/ I_p) √[1/T ^T∫₀ (K_N ⁱ_S – ⁱ_P)² dt]

Dimana :

K_N     = transformation ratio pengenal

I_P       = nilai rms dari arus primer

i_P        = nilai sesaat (the instantaneous value) dari arus primer

i_S        = nilai sesaat dari arus sekunder

T      = Waktu dalam satu periode (one cycle) dalam detik.