BAGIAN - BAGIAN TRANSFORMER RECTIFIER

Pengetahuan secara umum mengenai komponen-komponen yang ada dalam Transformer Rectifier (TR)  harus diketahui oleh teknisi proteksi katodik dikarenakan adanya potensi bahaya besar dalam mengoperasikan TR.

Komponen dasar yang terdapat dalam sebuah TR adalah :

  1. AC Supply
  2. Circuit Breaker
  3. Transformer
  4. Rectifying Element
  5. Meter
  6. DC output Terminal
  7. Fuses
  8. Surge Protector
Gambar 1. Komponen Dasar TR

1. AC Supply

AC supply biasanya berada dalam blok terminal yang berada dI belakang atau dibawah TR.  Jika TR mempunyai dual AC voltage input, maka Transformer primer dibagi menjadi dua bagian yaitu higher voltage input dan lower voltage input. Biasanya switch/saklar berada di dekat AC supply dengan keterangan Higher atau lower AC Input. TR tetap dapat beroperasi ketika saklar di set pada posisi higher AC input tapi menggunakan supply lower AC voltage. Kerusakan dapat terjadi jika TR diset pada posisi lower AC input tetapi mendapat supply dari higher AC voltage.

Gambar 2. Higher AC Input Setting
Gambar 3. Lower AC Input Setting

2. Circuit Breaker

Fungsi utama sebuah circuit breaker adalah untuk melindungi komponen-komponen utama TR dari adanya lonjakan arus dan overload. Namun juga bisa berfungsi sebagai pemutus input AC pada TR.

Circuit breaker dipasang pada jalur AC input dengan tuas berada pada panel TR. Untuk AC input sebesar 115 V biasanya digunakan satu Circuit breaker,sedangkan untuk AC input sebesar 230 Volt atau lebih maka menggunakan 2 buah circuit breaker. Untuk TR 3 fasa menggunakan masing masing satu circuit breaker untuk 3 line.

Terdapat 3 jenis circuit breaker yaitu :

  • Thermal Breaker

Jenis ini mempunyai element bimetal yang dialiri oleh arus listrik. Kelebihan arus yang mengalir akan membuat bimetal panas yang kemudian mengembang dan bergerak berlawanan arah sehingga koneksi terputus. Agar bisa terhubung kembali maka elemen bimetal harus dingin terlebih dahulu.

Gambar 4. Mekanisme Kerja Thermal Breaker
  • Magnetic Breaker

Magnetic breaker tediri dari inti besi yang dililit kawat (Coil) berfungsi sebagai electromagnet. Saat terjadi aliran arus yang menimbulkan medan magnet diatas spesifikasi medan electromagnet normal dari lilitan inti besi maka akan mendorong tuas menjauh sehingga akan memutus arus. Saat terjadi lonjakan arus listrik, magnetic breaker akan memutus arus dengan sangat cepat. Karena itulah TR saat ini pada umumnya menggunakan thermal breaker sebagai pemutus arus.

Gambar 5. Mekanisme Kerja Magnetic Breaker
  • Thermal Magnetic Breaker

Prinsipnya sama dengan Thermal Breaker namun ditambahkan sebuah magnetic plate yang tujuannya adalah mempercepat reaksi ketika terjadi lonjakan arus. Ketika terjadi lonjakan arus istrik maka akan timbul medan electromagnetic pada plate yang kemudian menarik plate pemutus arus dan memutus arus sebelum bimetal element menjadi panas. Thermal magnetic breaker lebih cepat responnya dari pada thermal breaker namun sedikit lebih lambat daripada magnetic breaker.

3. Transformer

Transformer berfungsi untuk menurunkan atau menaikkan supply AC voltage tergantung kebutuhan. Transformer terdiri dari inti besi yang terbuat dari besi lunak berlapis-lapis, lilitan primer yang terhubung dengan input AC voltage dan lilitan sekunder sebagai ouput AC voltage. Untuk Transformer step down akan memiliki lilitan sekunder lebih sedikit dari pada lilitan primernya, sedangkan untuk transformer step up mempunyai lilitan sekunder yang lebih besar daripada lilitan primernya.

Gambar 6. Bagian Sebuah Transformer

Hubungan antara jumlah lilitan dan voltase output adalah sebagai berikut :

Contohnya adalah ketika  sebuah transformer dengan 400 kali lilitan primer dan 100 kali lilitan sekunder diberi voltase input sebesar 115 Volt maka voltase outputnya dapat dicari dengan memasukkan nilai tersebut ke persamaan (asumsi tidak ada kehilangan beban) sebagai berikut :

E secondary (Voltase output) = (E primary x Secondary turn)/ Primary Turns

                                                           = (115 x 100)/400 

                                                           = 28,75 Volt AC

4. Rectifying Circuit

Rectifier terbagi menjadi satu fasa dan 3 fasa. Selain itu berdasarkan jumlah diode yang dipakai maka dapat dibagi menjadi setengah gelombang (1 dioda), center Tap (2 dioda) dan gelombang penuh yakni 4 gelombang. Saat ini tipe rectifier gelombang penuh menjadi standard dalam pembuatan TR.

Gambar 7. Sirkuit TR 1 fasa
Gambar 8. Sirkuit TR 3 Fasa

TR 3 fase mempunyai efisiensi 96,5 % sedangkan TR yang 1 fasa mempunyai efisiensi 81 %. Namun harganya mahal. Modern rectifier menggunakan diode selenium atau diode silicon. Fungsi diode adalah sebagai penyearah arus dengan cara meneruskan arus satu arah dan menahan arus yang berlawanan arah.

Gambar 9. Sinyal input dan output dari Dioda Bridge 1 fasa

5. Meter

DC voltmeter dan ampere meter terinstall pada panel TR dan befungsi untuk memudahkan monitoring operasional TR. DC voltmeter digunakan untuk mengukur voltase arus yang keluar dari terminal. DC ampere meter mempunyai internal shunt, tetapi pada banyak jenis TR, shunt terpasang pada panel TR. Amperemeter harus dikalibrasi sesuai dengan shunt rating nya.

Kebanyakan panel meter setelah sekian lama terpasang tidak pernah dikalibrasi, karena itu sebaiknya meter digunakan untuk sebagai indicator saja, sedangkan untuk mendapatkan nilai actual output, tetap diukur dengan menggunakan multimeter.

Gambar 10. Komponen TR

6. DC Output Terminal

DC output terminal diberi label positif (+) dan negative (–) . Dan juga harus diberi tanda agar terminal positif harus dihubungkan ke kabel anoda dan terminal negative dihubungkan ke pipa. Jika hubungan ini sampai terbalik maka system proteksi katodik tidak akan bekerja dan malah akan mempercepat reaksi korosi pada pipa

Gambar 11. Terminal TR

7. Fuse

Fuse terbuat dari elemen logam yang mempunyai titik lebur rendah yang berfungsi untuk melindungi  komponen yang lebih mahal pada TR dari kerusakan akibat adanya lonjakan arus listrik internal atau overload. Fuses yang baik saat diukur tidak ada nilai voltase yang mengalir, jika ada voltase yang mengalir berarti fuse sudah rusak. Fuse pada TR terdiri dari AC fuse dan DC fuse. AC fuse dipasang antara lilitan sekunder Transformer dan rectifier. Fungsinya untuk melindungi elemen-elemen rectifier dan sisi sekunder transformer. DC fuse dipasang diantara elemen rectifier dan Terminal DC output. Tujuannya untuk melindungi elemen rectifier dari lonjakan arus yang berasal dari pipa. DC fuse bersifat optional, sehingga tidak semua TR ada.

Gambar 12. AC Fuse
Gambar 13. DC Fuse

8. Surge Protector

Surge protector terdiri dari dua jenis, yaitu AC surge protector dan DC surge protector. AC surge protector terletak pada circuit breaker atau pada AC supply. Fungsi dari AC surge protection adalah untuk mencegah powerline faults mengalir menuju ground lewat rectifier. Biasanya jika ada lonjakan arus listrik akibat powerline fault atau petir, maka AC breaker akan trip dan memutuskan koneksi ke AC input.

DC surge protector fungsinya adalah untuk mengarahkan lonjakan arus DC dari pipa menuju anoda untuk digrounding tanpa melewati TR sehingga kerusakan komponen TR dapat dihindari.

Gambar 14. DC Surge Protector

Referensi :

  1. NACE International “CP-2 Cathodic Protection Technician Manual”, Houston, 2009
  2. Appalchian Underground Corrosion Short Course, “Advanced Course Modul”, West Virginia, 2013
  3. Suwandi, “Air cooled Transformer Rectifier”, Reka Cipta makmur Sejahtera, Bekasi, 2013
  4. Brian Holtsbaum “Cathodic Protection Survey Procedures”, NACE International, Houston, 2009