Pengoperasian trafo berbeban dilakukan dengan merangkai sisi sekunder trafo dengan beban tertentu. Hal ini bertujuan untuk melakukan pengukuran ataupun penggunaan listrik yang lainnya.

Pada artikel Transformator Bagian 2 sudah saya singgung sedikit tentang pengaruh eddy current atau arus eddy (Ic) yang dapat menimbulkan rugi-rugi besi. Kali ini kita akan memanfaatkan prinsip tersebut untuk menentukan seberapa besar daya listrik yang sebenarnya dikonsumsi oleh trafo.

Kita berpikir bahwa trafo berkerja dalam sebuah lingkaran tertutup (loop) yang bergerak satu arah. Prinsip ini tidak salah, hanya saja jika kita membahas lebih dalam lagi, kita akan tahu bahwa ada loop lain yang arah gerakannya berlawanan. Ingin tahu loop apakah itu? Mari kita ingat kembali Hukum Lenz berikut.

Arus bolak-balik (AC) yang beredar mengelilingi inti besi mengakibatkan inti besi tersebut berubah menjadi magnet, apabila magnet tersebut dikelilingi oleh suatu lilitan maka lilitan tersebut akan menjadi perbedaan tegangan pada kedua ujung lilitannya.

– Hukum Lorentz

Pada pernyataan Hukum Lorentz dapat kita ambil pemahaman bahwa kumparan sekunder yang terinduksi oleh kumparan primer akan menghasilkan arus sekunder. Arus sekunder ini akan membuat kumparan sekunder menciptakan medan magnetnya sendiri. Medan magnet sekunder akan berbalik menginduksi kumparan primer dengan arah yang berlawanan dengan arus primer.

Untuk lebih jelasnya, mari kita bahas berdasarkan rangkaian dibawah ini.

Berdasarkan pada gambar di atas, arus primer (I0) akan membangkitkan gaya gerak magnet sebesar F1. F1 menginduksi kumparan sekunder dan menimbulkan arus sekunder (I2).

Aliran I2 di sisi sekunder akan membangkitkan fluks yang besarnya F2. F2 terbentuk dengan arah yang berlawanan dengan F1. Sehingga proses magnetisasi F1 akan dilemahkan oleh F2 (demagnetisasi).

Melemahnya nilai F1 maka menyebabkan nilai tegangan induksi primer (E1) akan turun (V1 > E1). Sehingga di sisi kumparan primer ada arus tambahan sebesar I2′ untuk memenuhi kebutuhan E1. Penambahan arus I2′ menyebabkan timbulnya ggm baru sebesar F2′.

Pada sisi primer terbentuk dua aliran arus yang berbeda. Arus primer I0 mengalir sebagai arus penguat atau arus eksitasi. Sedangkan arus I2′ muncul sebagai arus pembebanan trafo.

Pada dasarnya, nilai F2′ muncul untuk memenuhi kebutuhan gaya gerak magnet F1 yang dilemahkan oleh F2.

Jika kita lihat pada rumus sebelumnya, nilai ggm F1 diperoleh dari besaran arus primer (I0). Seperti kita ketahui di atas arus I0 adalah arus penguat yang dalam prakteknya memiliki nilai jauh lebih kecil dari arus pembebanan (I0 << I2′). Sehingga, jika I0 dan F1 diabaikan akan didapatkan persamaan sebagai berikut.

Pada persamaan terakhir di atas, mungkin akan terlihat familiar bagi sebagian orang. Hal ini memang benar adanya bahwa untuk mendapatkan perbandingan rasio arus terhadap jumlah lilitan perlu dilakukan perhitungan seperti di atas.

Jika ingin mengetahui bagaimana perhitungan mendapatkan rasio tegangan induksi terhadap jumlah lilitan, anda bisa membaca pada artikel Transformator Bagian 1.