angka jam trafo

Click here to load reader

Post on 22-Oct-2015

409 views

Category:

Documents

27 download

Embed Size (px)

DESCRIPTION

pengertian angka jam trafo

TRANSCRIPT

  • TRASFORMATOR

    Oleh :

    PUTU RUSDI ARIAWAN (0804405050)

    PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO

    FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS UDAYANA

    JIMBARAN-BALI

    2010

  • PUTU RUSDI ARIAWAN

    TRANSFORMATOR

    Pengertian Transformator

    Transformator adalah merupakan suatu alat listrik yang dapat

    memindahkan dan mengubah energi listrik dari satu atau lebih rangkaian listrik ke

    rangkain listrik lainnya melalui gandengan magnet. ( Zuhal, 1988 )

    Transformator juga dikatakan sebagai suatu alat untuk memindahkan

    daya listrik arus bolak-balik dari satu rangkaian kerangkaian lainnya secara

    induksi elektro magnetik. (Sumanto, 1991)

    Transformator pada umumnya banyak dipergunakan untuk sistem tenaga

    listrik maupun untuk rangkaian elektronik. Dalam sistem tenaga listrik,

    transformator dipergunakan untuk memindahkan energi dari satu rangkaian listrik

    ke rangkaian berikutnya tanpa merubah frekuensi. Melalui trasformator tegangn

    dapat dinaikan atau diturunkan,untuk saluran terasmisi diterapkan tegangan tinggi

    ( 70 kV-500 kV ) atau tegangn ultra tinggi ( 500 kV ke atas ),Tujuannya adalah

    untuk mereduksi rugi-rugi daya pada saluran trasmisi tersebut. Sedangkan sisi

    pembangkit dan pemakai adalah tegangn rendah,terutama pada pemakai

    diterapkan tegangan rendah 380/220V supaya aman. Sedangkan pada pembangkit

    berkisar 10 kV

    Suatu transformator umumnya terdiri dari dua kumparan yang dililitkan

    pada suatu rangka gulungan (koker) yang terbuat dari kertas keras, kemudian

    dimasukkan lembaran-lembaran besi lunak bercampur silikon atau lembaran-

    lembaran plat baja yang diklem menjadi satu. Kumparan pertama disebut

    kumparan primer dan kumparan kedua disebut kumparan sekunder.

    Terasformator pada umumnya disebut dengan terafo, yang terdiri dari dua

    kumparan yang masing-masing disebut kumparan primer pada sebuah input,

    kumparan sekunder pada sisi output ,dan inti yang terdiri dari lempengan besi.

    Diantara lempengan besi dilapisikan dengan isolasi sehingga lempengan besi yang

    satu dengan yang lainnya tidak menghantarkan arus listrik.

    Perubahan tegangan pada output tergantung pada ratio dari jumlah

    gulungan primer dengn gulungan sekundernya. Jumlah gulungan primer adalah N1

    dan gulungan sekundernya adalah N2, selanjutnya untuk trafo idial ratio gulungan

    dan tegangan output adalah :

  • PUTU RUSDI ARIAWAN

    2

    1 aN

    N

    Dimana :

    N1 : jumlah gulungan primer

    N2 : jumlah gulungan sekunder

    a : ratio gulungan

    a

    1VVo

    Dimana :

    Vo : tegangan output

    V1 : tegangan input

    Rangkaian pengganti trafo

    Untuk melakukan perhitungan ,trafo diperesentasikan dalam bentuk

    rangkaian listrik yang disebut dengan rangkaian pengganti atau rangkaian

    ekivalen trafo. Rangkaian pengganti ini berdasarkan rugi-rugi yang terjadi pada

    trafo antara lain :

    a. Rugi tembaga pada gulungan: pada primer dinyatakan dengan r1 dan

    skunder r2.

    b. Rugi fluks bocor, yaitu fluks yang keluar dari inti besi , primer X1 dan

    skunder X2.

    c. Rugi inti besi, yaitu rugi magnetis yang dinyatakan X1 dan arus Edy

    dinyatakan r1

    Dengan adanya perubahan arus yang mengalir pada gulungan akan

    terbentuk fluksi yang berubah dengan mengikuti perubahan arus tersebut dan

    kemudian terbentuk GGL lawan yang sesuai dengan hukum Faraday.

    Untuk Primer:

    tNE

    111

    Untuk Sekunder:

  • PUTU RUSDI ARIAWAN

    tNE

    222

    Dimana: 21

    Dengan memperhatikan rugi-rugi tersebut dan ggl lawan pada tiap

    gulungan, maka diperoleh rangkaian pengganti trafo sebagai berikut:

    Gambar Rangakaian Pengganti Trafo

    Dalam garis putus-putus adalah merupakan trafo ideal, yaitu suatu trafo

    tanpa rugi-rugi, dengan tegangan input E1 dan tegangan output E2. Pada trafo ini

    berlaku hubungan kekekalan energi, yaitu: I1E1=I2E2 maka diperoleh persamaan :

    aI

    I

    E

    E

    1

    2

    2

    1

    Dimana : 01 IIIi

    Pada sisi sekunder, untuk Loop tertutup pada sisi ini berlaku hukum

    Kirchoof tegangan sebagai berikut:

    0)( 22222 VGXRIE

    Atau

    22222 )-avJx(RaIEa Atau

    '''' 22222 v)jx(rI'E

    Dimana:

    22 E'E a

  • PUTU RUSDI ARIAWAN

    a

    II

    22'

    22

    2' Rar

    22

    2' xax

    22' aVV

    Dalam hal ini E1 = E2, dengan demikian rangkaian pengganti trafo dapat

    disederhanakan menjadi :

    a. Rangkaian Pengganti ekivalen

    b. Diagram phasor

    Prinsip Kerja Transformator

    Apabila kumparan primer dihubungkan dengan sumber, maka akan

    mengalir arus bolak-balik I1 pada kumparan tersebut. Arus I1 akan menimbulkan

    fluks magnet yang berubah-ubah pada inti. Dengan adanya fluks magnet yang

    berubah-ubah, pada kumparan akan timbul gaya gerak listrik (GGL) induksi e.

    Daya listrik dari kumparan primer ke kumparan sekunder dengan perantara garis

    gaya magnet atau fluks magnet () yang dibangkitkan oleh aliran listrik yang

    mengalir melalui kumparan primer. (Sulasno, 1990)

  • PUTU RUSDI ARIAWAN

    Untuk dapat membangkitkan tegangan listrik pada kumparan

    sekunder, fluks magnet yang dibangkitkan oleh kumparan primer harus berubah-

    ubah. Untuk memenuhi hal ini, aliran listrik yang mengalir melalui kumparan

    primer haruslah aliran listrik arus bolak-balik (AC).

    Saat kumparan primer ke sumber listrik AC, pada kumparan primer

    timbul gaya gerak magnet bersama yang bolak-balik juga. Dengan adanya gaya

    gerak magnet ini, di sekitar kumparan primer timbul fluks magnet bersama yang

    juga bolak-balik. Adanya fluks magnet bersama ini, pada ujung-ujung kumparan

    sekunder timbul gaya gerak listrik sekunder yang mungkin sama, lebih tinggi,

    atau lebih rendah dari gaya gerak listrik primer. Hal ini tergantung pada

    perbandingan transformasi kumparan transformator tersebut. Gambar

    memperlihatkan bagian-bagian terpenting transformator.

    Gambar Bagian-bagian dari transformator

    Keterangan gambar :

    1 : inti/teras

    2 : gulungan primer di hubungkan ke sumber

    3 : gulungan sekunder di hubungkan ke beban

    U1 : tegangan primer

    U2 : tegangan sekunder

    I1 : arus primer

  • PUTU RUSDI ARIAWAN

    I2 : arus sekunder

    ep : GGL induksi pada kumparan primer

    es : GGL induksi pada kumparan sekunder

    Np : jumlah lilitan kumparan primer

    Na : jumlah lilitan kumparan sekunder

    b : fluks magnet bersama (mutual fluks)

    Z : beban

    Besarnya GGL induksi pada kumparan primer, ep adalah :

    dt

    dNpe p volt

    Dimana :

    d : perubahan garis-garis gaya magnet (Weber)

    1 Weber = 108 Maxwell

    Np : jumlah lilitan kumparan primer

    dt : perubahan waktu (detik)

    Fluks yang menginduksikan GGL induksi ep juga menginduksikan es

    pada kumparan sekunder, karena merupakan fluks bersama (mutual fluks).

    Besarnya GGL induksi, es pada kumparan sekunder adalah :

    dt

    dNses volt

    Dari persamaan kedua diatas didapatkan perbandingan lilitan berdasarkan

    perbandingan GGL induksi sebagai berikut :

    Ns

    Np

    e

    ea

    s

    p

    dimana :

    a : nilai perbandingan lilitan transformator

    Apabila, a < 1 maka transformator berfungsi untuk menaikkan tegangan

    (step up transformer)

    a > 1 maka transformator berfungsi untuk menurunkan tegangan

    (step down transformer)

    fluks pada saat t dinyatakan dengan persamaan sebagai berikut :

  • PUTU RUSDI ARIAWAN

    tmt sin

    dimana :

    m : fluks maksimum (weber)

    sehingga GGL induksi pada kumparan primer adalah :

    dt

    dNpe p volt

    dt

    tmdNp

    sin

    tmNp sin

    2sin tNp volt

    Dari persamaan diatas dapat dilihat bahwa fluks magnet fungsi sinus akan

    menimbulkan GGL induksi fungsi sinus. GGL induksi akan ketinggalan 900

    terhadap fluks magnet.

    GGL induksi kumparan primer maksimum adalah :

    mNpmaksep

    sehingga :

    2

    maksee

    p

    p

    2

    mNp

    2

    22 mfNp

    mfNpx 41.114,3

    mfNp44,4 volt

    dengan cara yang sama didapatkan

    mfNses 44,4 volt

    Apabila transformator dianggap ideal, sehingga dianggap tidak ada

    rugi-rugi daya, maka daya input (Pi) dapat dianggap sama dengan daya output(Po)

    maka :

    2211 IUIU

  • PUTU RUSDI ARIAWAN

    1

    2

    2

    1

    U

    U

    I

    I

    Dari persamaan yang ada didapatkan :

    1

    2

    2

    1

    I

    I

    U

    U

    Ns

    Np

    e

    ea

    s

    p

    Jenis-Jenis Transformator

    Jenis-jenis transformator dapat dibedakan menjadi beberapa macam.

    Dibawah ini dapat dilihat macam-macam transformator tersebut. ( Sumanto, 1991)

    1. Menurut letak kumparan terhadap inti

    Berdasarkan letak kumparan terhadap inti dikenal dua jenis

    transformator yaitu :

    a. Transformator tipe inti ( core type)

    Transfomator tipe inti yaitu apabila kumparan tembaga

    mengelilingi inti besi.

    inti

    kumparan

    Gambar Transformator tipe inti

    b. Transformator tipe cangkang (shell type)

  • PUTU RUSDI ARIAWAN

    Transformator tipe cangkang yaitu apabila kumparan tembaga

    dikelilingi inti besi.

    Kumparan

    inti

    Gambar Transfomator tipe cangkang

    2. Menurut perbandingan transformasinya

    Yang dimaksud dengan perbandingan transformasi adalah

    perbandingan jumlah kumparan primer dan sekunder.

    Ns

    Np

    Es

    Epa

    Sehingga berdasarkan atas perbandingan transformasinya dikenal dua jenis

    transformator, yaitu :

    a. Transformator penaik tegangan

    Dimana GGL induksi sekunder Es lebih besar dari GGL induksi primer Ep

    ( a1).

    3. Menurut konstruksi dari inti transformator

    Sehubungan dengan jenis transformator berdasarkan posisi lilitan

    kumparan terhadap inti, maka dikenal tiga jenis transformator berdasarkan atas

    konstruksi intinya, yaitu :

    qj 7sllttlrpnumrighrin0a. Bentuk L

    Bila inti transformator disusun dari plat dari bahan ferromagnetik

    yang berbentuk huruf L yang disusun saling mengisi.

    b. Bentuk E

  • PUTU RUSDI ARIAWAN

    Bila lapisan inti transformator disusun dari plat dari bahan

    ferromagnetik yang berbentuk huruf E yang disusun saling mengisi.

    c. Bentuk F

    Bila lapisan inti transformator disusun dari plat dari bahan

    ferromagnetik yang berbentuk huruf F yang disusun saling mengisi.

    Gambar Konstruksi inti transformator bentuk L, E dan F

    4. Menurut cara pendinginan transformator

    Berdasarkan atas cara pendinginannya transformator dapat

    diklasifikasikan sebagai berikut :

    a. Pendinginan alam

    Yang terdiri dari AN (Air Natural Cooling )pendingin tidak

    menggunakan bantuan apapun kecuali udara biasa, ON (Oil Immersed

    Natural Cooling) transformator dimasukkan dalam minyak transformator,

    dan OFN (Oil Immersed Forced Oil Circulation with Air Natural Cooling)

    transformator dimasukkan dalam minyak yang dialirkan .

    b. Pendinginan buatan (udara)

    Pendinginan ini terdiri dari : OFB (Oil Immersed Forced-Oil-

    Circulation with Air Blast Cooling) transformator dimasukkan dalam

    minyak yang dialirkan dengan udara yang dihembuskan, OB (Oil Immersed

    Air Blast Cooling) transformator dimasukkan dalam minyak dengan udara

    yang dihembuskan dan AB (Air Blast Cooling) pendinginan dengan udara

    yang dihembuskan.

    c. Pendinginan buatan (air)

  • PUTU RUSDI ARIAWAN

    Pendinginan ini terdiri dari : OW ( Oil Immersed Water Cooling)

    transformator dimasukkan dalam minyak dimana pendinginan juga dibantu

    dengan air, OFW (Oil Immersed Forced Oil Circulation with Air Natural

    Cooling) transformator dimasukkan dalam minyak yang dialirkan dimana

    pendinginan juga dibantu dengan air.

    5. Menurut fasa tegangan

    Seperti yang telah diketahui, bahwa fasa tegangan dari listrik yang

    dipergunakan adalah tegangan listrik satu fasa dan tiga fasa.

    Berdasarkan fasa tegangannya ini maka dikenal :

    a. Transformator satu fasa

    Bila transformator digunakan memindahkan tegangan listrik satu fasa.

    b.Transformator tiga fasa

    Bila transformator digunakan untuk memindahkan tegangan listrik tiga fasa.

    Transformator tiga fasa adalah transfomator yang disusun dari tiga buah

    transformator satu fasa.

    6. Menurut kegunaannya

    Ditinjau dari kegunaannya, transformator dapat dibedakan menjadi

    beberapa macam yaitu :

    a.Transformator tenaga

    Transformator ini berfungsi sebagai penyalur daya listrik dari tegangan

    tinggi ke tegangan rendah atau sebaliknya. Transformator tenaga ada dua

    macam yaitu : transfomator penaik tegangan dan transformator penurun

    tegangan.

    b. Ototransformator

    Ototransformator merupakan transformator dimana kumparan primer

    sekunder terhubung menjadi satu. Keuntungan ototransformator

    dibandingkan dengan transformator biasa adalah :

    - Ukurannya lebih kecil untuk daya yang sama

    - Harganya lebih murah

    - Efisiensinya lebih tinggi

    - Arus tanpa beban kecil

  • PUTU RUSDI ARIAWAN

    - Mempunyai penurunan tegangan yang kecil.

    c. Transformator pengukuran

    Transformator yang digunakan untuk pengukuran listrik. Transformator

    pengukuran terdiri dari dua macam yaitu transformator tegangan dan

    transformator arus.

    Transformator Tiga Fasa

    Pembangkitan tenaga listrik dan pengirimannya sampai ke konsumen,

    biasanya dilakukan dalam sistem tiga fasa, dengan demikian dibutuhkan

    transformator tiga fasa pada pembangkit untuk menaikkan tegangan dari tegangan

    pembangkitan menjadi tegangan transmisi, juga didistribusi untuk menurunkan

    dari tegangan transmisi menjadi tegangan sub transmisi maupun ke tegangan

    distribusi.

    Konstruksi transformator tiga fasa sama halnya seperti pada

    transformator satu fasa yang terdiri dari jenis inti dan jenis cangkang, juga dapat

    merupakan satu kesatuan transformator tiga fasa terpadu, tetapi juga dapat disusun

    dari tiga transformator satu fasa menjadi satu transformator tiga fasa. (Berahim,

    1991)

    Gambar Transformator tiga fasa yang disusun dari tiga buah transformator satu fasa dalam

    hubung bintang.

    Gambar Transformator tiga fasa yang disusun dari tiga buah transformator satu fasa yang di

    pasang pada satu inti dalam hubung bintang.

    Dalam hal konstruksi satu transformator tiga fasa yang disusun dari

    tiga transformator satu fasa, maka ketiga transformator satu fasa tersebut harus

    identik, kalau tidak maka akan timbul kesalahan yang fatal, apalagi kalau

    kapasitas transformator tersebut cukup besar.

    Pemilihan apakah mempergunakan satu transformator tiga fasa yang

    terpadu atau satu transformator tiga fasa yang disusun dari tiga transformator satu

    fasa disesuaikan dengan kebutuhan.

    Dalam bidang ketenaga listrikan, untuk tegangan sistem dibawah 230

    KV, dapat dipergunakan satu kesatuan transformator tiga fasa terpadu, tetapi

  • PUTU RUSDI ARIAWAN

    untuk tegangan sistem lebih tinggi dari 230 KV dapat mempergunakan satu

    transformator tiga fasa yang disusun dari tiga buah transformator satu fasa, karena

    masalah pengangkutan dari pabrik pembuatan ke lokasi dimana akan dipasang.

    Pada transfomator tiga fasa dapat disusun dari tiga buah transformator

    satu fasa. Akan tetapi biasanya transformator tiga fasa terdiri tiga buah

    transformator satu fasa yang dipasang pada satu inti. Pada transformator tiga fasa

    terdapat tiga buah kumparan primer dan tiga buah kumparan sekunder yang dari

    ketiga kumparan tersebut dapat dibuat hubungan bintang, hubungan segitiga

    maupun zigzag(sekunder).

    1. Hubungan - Hubungan Transformator Tiga Fasa

    A. Hubungan Bintang

    Hubungan bintang adalah hubungan transformator tiga fasa dimana

    ujung-ujung awal atau akhir lilitan disatukan. Titik dimana tempat penyatuan

    dari ujung-ujung lilitan akan merupakan titik netral.

    Gambar Hubungan bintang

    B. Hubungan Segitiga (Delta)

    Hubungan segitiga ialah suatu hubungan transformator tiga fasa,

    dimana cara penyambungannya ialah ujing akhir lilitan fasa pertama

    disambung dengan ujung mula lilitan fasa kedua, akhir fasa kedua dengan

    ujung mula fasa ketiga dan akhir fasa ketiga dengan ujung mula fasa pertama.

    Gambar Hubungan segitiga

    C. Hubungan Zig-Zag

    Untuk distribusi tenaga listrik dapat digunakan sistim bintang. Supaya

    dapat bekerja dengan baik maka salah satu syarat yang diperlukan adalah

    setiap fasa hendaknya bebannya sama, akan tetapi hal ini seringkali sukar

  • PUTU RUSDI ARIAWAN

    untuk dipenuhi. Untuk itu lilitan sekunder dibuat dalam hubungan

    interconnected (zig-zag).

    Gambar Hubungan zig-zag kumparan sekunder

    2. Golongan Hubungan Kumparan Transformator

    Golongan hubungan menandakan bagaimana dari sebuah

    transformator kumparan-kumparannya saling dihubungkan. Untuk penetapan

    golongan hubungan ini dipergunakan tiga jenis tanda atau kode, yaitu:

    a. Tanda hubungan untuk sisi tegangan tinggi terdiri atas kode D, Y, atau Z.

    b. Tanda hubungan untuk sisi tegangan rendah terdiri atas kode d, y, atau z.

    c. Angka jam yang menyatakan bagaimana kumparan-kumparan pada sisi

    tegangan rendah terletak terhadap sisi tegangan tinggi.

    Mengenai angka jam ini masih perlu jauh dijelaskan dengan melihat

    pada gambar yang dipergunakan dalam peraturan VDE 0532.

    V

    12

    11 1

    10 2

    u

    9 w 3

    v

    8 4

    U W

    7 5

    6 Gambar Gambar angka jam dalam peraturan VDE 0532

    Misalkan sebuah transformator dalam hubungan D pada sisi tegangan

    tinggi dan dalam hubungan y pada sisi tegangan rendah. Lukis kemudian suatu

    lingkaran yang menyerupai sebuah jam dengan angka-angka 1 sampai dengan

    angka 12 (0). Pada lingkaran itu digambar sisi tegangan tinggi berupa sebuah

    segitiga (sebab hubungan D) sedemikian rupa hingga fasa V berada pada angka

  • PUTU RUSDI ARIAWAN

    12. Lukis selanjutnya sisi tegangan rendah berupa bintang (hubungan y) dengan

    menempatkan secara tepat letak fasa-fasa u, v, dan w. Dan apa yang disebut

    angka jam itu adalah pergeseran antara tegangan tinggi v dan fasa tegangan

    rendah v yang dinyatakan dalam jam. Dalam contoh dalam gambar diatas ini

    berbeda 5 jam. Dengan demikian transformator ini mempunyai golongan

    hubungan Dy5.

    Kiranya jelas bahwa ada banyak kemungkinan untuk memperoleh

    berbagai kombinasi golongan hubungan dengan angka jam. Untuk maksud

    kemudahan, pabrik-pabrik pada umumnya membatasi jumlah yang dianggap baku

    dengan membuat semacam normalisasi. Standarisasi menurut aturan Jerman, yaitu

    VDE 0532, tercantum seperti di bawah ini :

    a). Standar kelompok sambungan transformator tiga fasa dengan sistim jam :

    0, terdiri dari hubungan Ddo, Yyo, Dzo.

    b). Standar kelompok sambungan transformator tiga fasa dengan sistim jam :

    6, terdiri dari hubungan Dd6, Yy6, Dz6.

    c). Standar kelompok sambungan transformator tiga fasa dengan sistim jam :

    1, terdiri dari hubungan Dy1, Yd1, Yz1.

    d). Standar kelompok sambungan transformator tiga fasa dengan sistim jam :

    11, terdiri dari hubungan Dy11, Yd11, Yz11.

    Rugi-rugi Transformator

    Rugi-rugi transformator terdiri dari beberapa macam yaitu:

    a. Rugi tembaga (Pcu)

    Rugi tembaga ini terdiri dari rugi-rugi tahanan murni yang disebabkan

    oleh arus beban yang mengalir pada belitan primer maupun sekunder pada

    transformator. Dimana dengan semakin besar arus yang mengalir maka kerugian

    tersebut akan semakin besar pula. Jadi karena arus beban yang berubah, maka rugi

    tembaga juga tidak konstan tergantung pada beban. Rugi tembaga ini dinyatakan

    dengan persamaan berikut:

    Pcu = (I2)2 R2

    Dimana :

    Pcu = rugi tembaga (Watt)

  • PUTU RUSDI ARIAWAN

    I2 = arus pada kumparan sekunder (A)

    R2 = tahanan kumparan di sisi sekunder (ohm)

    b. Rugi pada inti (besi)

    Rugi pada inti besi ini terdiri dari:

    - Rugi arus eddy

    Rugi arus eddy adalah rugi yang disebabkan oleh arus pusar pada inti

    besi, yang disebabkan oleh arus induksi yang mengalir pada inti tranformator

    yang dinyatakan sebagai berikut:

    Pe = Ke ( f Bmax )2

    Dimana:

    Pe = rugi arus eddy (Watt)

    f = frekuensi (Hz)

    B = kerapatan fluks (Wb)

    Ke = konstanta arus eddy

    - Rugi hysterisis

    Rugi hysterisis adalah rugi yang disebabkan oleh adanya gesekan-

    gesekan partikel pada inti transformator akibat perubahan fluks magnet. Rugi

    hysterisis ini dinyatakan dengan:

    Ph = Kh f (Bmax)1,6

    Dimana :

    Ph = rugi hysterisis

    Kh = konstanta hysterisis

    B = kerapatn fluks (Wb)

    f = frekuensi (Hz)

    Efisiensi Transformator

    Efisiensi dari setiap peralatan dalam bidang teknik adalah daya

    keluaran (output) dibagi dengan daya masukan (input), dapat dinyatakan dalam

    persen (%) atau dengan persamaan :

    Efisiensi () = %100nDayaMasuka

    anDayaKeluar

    Daya masukan = Daya keluaran + rugi-rugi

  • PUTU RUSDI ARIAWAN

    Daya keluaran = Daya masukan - rugi-rugi

    Jadi :

    Efisiensi () = %100nDayaMasuka

    rugirugianDayaMasukk

    Atau,

    Efisiensi () = %1001anDayaMasukk

    rugirugi

    Atau,

    Efisiensi () = %100rugirugianDayaKeluar

    anDayaKeluar

    Transformator Tenaga

    1. Pengertian Transformator Tenaga

    Transformator tenaga adalah suatu peralatan tenaga listrik yang

    berfungsi untuk menyalurkan tenaga/daya listrik dari tegangan tinggi ke tegangan

    rendah atau sebaliknya. Dalam operasi umumnya, transformator tenaga di

    tanahkan pada titik netralnya sesuai dengan kebutuhan untuk sistem

    pengamanan/proteksi, sebagai contoh transformator 150/70 kV ditanahkan secara

    langsung di sisi netral 150 kV,dan transformator 70/20 kV ditanahkan dengan

    tahanan di sisi netral 20 kV-nya. (PT PLN,1984)

    2. Klasifikasi Transformator Tenaga

    Transformator tenaga dapat diklasifikasikan menurut :

    a. Pasangan

    - Indoor

    - Outdoor

    b.Pendinginan

    Menurut cara pendinginanya dapat dibagi seperti yang terlihat pada tabel

    c. Fungsi/pemakaian

    - Transformator mesin

    - Transformator Gardu Induk

    - Transformator Distribusi

    d. Kapasitas dan tegangan

  • PUTU RUSDI ARIAWAN

    - Transformator besar

    Tegangan transformator 70 kV dan dayanya 10 MVA

    - Transformator sedang

    Tegangan transformator 30 kV sampai dengan < 70 kV dan daya

    1MVA sampai < 10MVA

    - Transformator kecil

    Tegangan transformator

  • PUTU RUSDI ARIAWAN

    adanya pendinginan yang baik, akan merusak penyekat pada inti, lilitan dan pada

    bagian penting lainnya.

    Inti belitan pada transformator seluruhnya dimasukkan dalam bak

    yang berisi minyak tersebut. Minyak transformator ini berfungsi ganda selain

    berfungsi pendingin juga berfungsi sebagai isolasi.

    d. Bushing

    Hubungan antara kumparan transformator ke jaringan luar adalah

    melalui sebuah bushing yaitu konduktor yang terselubungi oleh isolator yang

    sekaligus berfungsi sebagai penyekat antar konduktor tersebut dengan tangki.

    Bushing ini terbuat dari porselin.

    e.Tangki dan konservator

    Pada umumnya bagian-bagian transformator yang terendam dalam

    minyak berada didalam tangki. Sedangkan untuk menampung pemuaian minyak

    transformator dilengkapi dengan konservator. Tangki ini terbuat dari mild stell

    plate yang kuat untuk menahan tekanan kerja minyak transformator.

    2. Peralatan Bantu Transformator Tenaga

    a. Pendingin

    Pada inti besi dan kumparan-kumparan akan timbul panas yang

    diakibatkan oleh rugi-rugi besi dan tembaga. Apabila panas tersebut

    mengakibatkan kenaikkan suhu yang berlebihan, akan merusak isolasi (di dalam

    transformator ), maka untuk mengurangi kenaikan suhu yang berlebihan ini perlu

    adanya alat atau sistem pendingin untuk memindahkan panas keluar dari

    transformator.

    Media yang dipakai sebagai pendinginnya dapat berupa :

    - Udara/gas

    - Minyak

    - Air

    Sedangkan pengalirannya (sirkulasi) dapat dengan cara :

    - Alamiah (natural)

    - Tekanan/paksaan

  • PUTU RUSDI ARIAWAN

    Pada cara alamiah (natural), pengaliran media sebagai akibat adanya

    perbedaan suhu media dan untuk mempercepat perpindahan panas dari media

    tersebut ke udara luar diperlukan bidang perpindahan panas yang lebih luas antara

    media (minyak-udara/gas), dengan cara melengkapi transformator dengan sirip-

    sirip (radiator).

    Jika dikehendaki/diinginkan penyaluran panas yang lebih cepat lagi,

    cara natural atau alamiah tersebut dapat dilengkapi dengan peralatan untuk

    mempercepat sirkulasi media pendingin dengan pompa-pompa sirkulasi minyak,

    udara dan air. Cara ini disebut dengan pendingin paksa.

    Macam-macam sistim pendingin transformator berdasarkan media dan

    cara pengalirannya dapat diklasifikasikan seperti yang tertera pada tabel

    Tabel. Macam macam sistem pendingin trafo

    MEDIA

    No SISTEM Sirkulasi Di Dalam Trafo Sirkulasi Di Luar Trafo

    PENDINGINAN Alamiah Paksa Alamiah Paksa

    1 AN - - Udara -

    2 AF - - - Udara

    3 ONAN Minyak - Udara -

    4 ONAF Minyak - - Udara

    5 OFAN - Minyak Udara -

    6 OFAF - Minyak - Udara

    7 OFWF - Minyak - Air

    8 ONAN/ONAF Kombinasi 3 dan 4

    9 ONAN/OFAN Kombinasi 3 dan 5

    10 ONAN/OFAF Kombinasi 3 dan 6

    11 ONAN/OFWF Kombinasi 3 dan 7

    b. Tap Changer

    Tap changer adalah alat perubahan perbandingan tranformator untuk

    mendapatkan tegangan operasi sekunder yang lebih baik (diinginkan) dari

    tegangan jaringan atau primer yang berubah-ubah. Tap changer yang hanya dapat

    beroperasi untuk memindahkan transformator dalam keadaan tidak berbeban

    disebut dengan Off Load Tap changer dan hanya dapat beroperasi manual.

    Sedangkan tap changer yang dapat beroperasi pada saat tranformator terbebani

    adalah On Load Tap Changer dan dapat dioperasikan secara manual dan otomatis.

  • PUTU RUSDI ARIAWAN

    c. Indikator-Indikator

    Untuk mengawasi transformator pada saat beroperasi maka perlu

    adanya indikator-indikator seperti:

    - Indikator suhu minyak yang berfungsi untuk mengetahui keadaan dari suhu

    minyak itu sendiri.

    - Indikator permukaan minyak yang berfungsi untuk melihat jumlah dari minyak

    yang berada didalam tangki.

    - Indikator kedudukan tap yang berfungsi untuk melihat posisi tegangan

    transformator bekerja.

    d. Alat Pernafasan

    Karena pengaruh naik turunnya beban transformator maupun suhu

    udara luar, maka suhu minyakpun akan berubah-ubah mengikuti keadaan tersebut.

    Bila suhu minyak tinggi, minyak akan memuai dan mendesak udara di atas

    permukaan minyak keluar dari dalam tangki, sebaliknya apabila suhu minyak

    turun, minyak menyusut maka udara luar akan masuk kedalam tangki. Kedua

    proses di atas disebut pernafasan transformator. Akibat pernafasan transformator

    tersebut maka permukaan minyak akan selalu bersinggungan dengan udara luar.

    Udara luar yang lembab akan menurunkan nilai tegangan tembus minyak

    transformator, maka untuk mencegah hal tersebut, maka pada ujung pipa

    penghubung udara luar dilengkapi dengan alat pernafasan, berupa tabung berisi

    kristal zat hygroskopis.

    4. Gangguan-Gangguan Pada Transformator Tenaga

    Dalam operasi suatu transformator dapat mengalami gangguan-

    gangguan yang dikelompokkan pada 2 (dua) bagian, yaitu :

    a. Gangguan internal

    b. Gangguan eksternal

  • PUTU RUSDI ARIAWAN

    a. Gangguan Internal

    Gangguan internal adalah gangguan yang terjadi di dalam

    transformator tenaga itu sendiri. Gangguan-gangguan yang digolongkan sebagai

    gangguan internal adalah sebagai berikut :

    1. in 5Incipient Faults

    Adalah gangguan kecil yang apabila tidak segera terdeteksi akan

    membesar dan akan menyebabkan yang lebih serius seperti :

    a. Terjadinya busur api (arc) yang kecil dan pemanasan lokal yang

    akan disebabkan oleh :

    - Cara penyambungan kumparan yang kurang baik

    - Kerusakan isolasi dari penjepit inti

    b. Gangguan pada sistem pendingin

    Semua gangguan tersebut diatas akan menyebabkan terjadinya pemanasan

    lokal tetapi tidak mempengaruhi suhu transformator secara keseluruhan.

    Gangguan ini tidak dapat terdeteksi dari terminal transformator karena

    keseimbangan arus tegangan tidak berbeda dengan kondisi normal .

    2. Gangguan hubung singkat

    Pada umumnya gangguan ini dapat segera terdeteksi karena akan selalu

    timbul arus/tegangan yang tidak normal/tidak seimbang .

    Jenis gangguan ini antara lain :

    a. Hubung singkat fasa ke tanah

    b. Hubung singkat antar fasa pada kumparan yang sama

    c. Gangguan pada terminal transformator

    b. Gangguan Eksternal

    Gangguan eksternal yaitu gangguan yang terjadi diluar transformator

    tenaga (pada sistem tenaga listrik) tetapi dapat menimbulkan gangguan pada

  • PUTU RUSDI ARIAWAN

    transformator yang bersangkutan. Gangguan-gangguan yang dapat digolongkan

    dalam gangguan eksternal ini adalah sebagai berikut :

    1. Gangguan hubung singkat

    Gangguan hubung singkat diluar transformator ini biasanya dapat segera

    dideteksi karena timbulnya arus yang sangat besar, dapat mencapai beberapa

    kali arus nominalnya, seperti :

    Hubung singkat di rel

    Hubung singkat pada penyulang (feeder)

    Hubung singkat pada incoming feeder transformator tersebut

    2. Beban lebih (Overload )

    Transformator tenaga dapat beroperasi secara terus menerus pada arus beban

    nominalnya. Apabila beban yang dilayani lebih besar dari 100%, maka akan

    terjadi pembebanan lebih. Hal ini dapat menimbulkan pemanasan yang

    berlebih. Kondisi ini mungkin tidak akan menimbulkan kerusakan, tetapi

    apabila berlangsung secara terus menerus akan memperpendek umur isolasi

    3. Gelombang Surja

    Gelombang surja dapat terjadi karena cuaca, yaitu petir yang menyambar

    jaringan transmisi dan kemudian akan merambat ke gardu terdekat dimana

    transformator tenaga terpasang. Walaupun hanya terjadi dalam kurun waktu

    sangat singkat (beberapa puluh mikrodetik), akan tetapi karena tegangan

    puncak yang dimiliki cukup tinggi dan energi yang dikandungnya besar,

    maka ini dapat menyebabkan kerusakan pada transformator tenaga. Bentuk

    gelombang dari petir yang dicatat dengan sebuah asilograf sinar katoda

    (berupa tegangan sebagai fungsi waktu).

    Disamping dapat menyebabkan kerusakan pada peralatan, gangguan

    tersebut dapat juga membahayakan manusia atau operator yang ada disekitarnya.

    Akibat-akibat yang terjadi pada manusia atau operator adalah seperti terkejut,

    pingsan bahkan sampai meninggal .

    Keadaan yang membahayakan tersebut dipengaruhi oleh beberapa hal,

    yaitu:

  • PUTU RUSDI ARIAWAN

    Seseorang yang berada di suatu tempat dimana badan atau anggota

    tubuhnya menghubungkan dua tempat yang mempunyai perbedaan

    tegangan yang tinggi .

    Besar dan lamanya arus mengalir ke tubuh .

  • PUTU RUSDI ARIAWAN

    DAFTAR PUSTAKA

    Arismundar, A . 1991 . Teknik Tenaga Listrik : Jilid III Gardu Induk .

    Jakarta : Pradnya Pramita.

    Berahim, H . 1991 . Teknik Tenaga Listrik . Yogyakarta : Andi Offset .

    PT PLN (Persero) UBS P3B Sub Region Bali . 2004. Laporan Bulanan

    Pengusahaan .

    Sulasno . 1990 . Teknik Tenaga Listrik . Semarang : Satya Wacana.

    Sumanto . 1991 . Teori Transformator . Yogyakarta : Andi Offset .

    Surat Edaran No. 032/PST/1984 PT. PLN (PERSERO). Himpunan Petunjuk

    Operasi dan Pemeliharaan Peralatan Penyaluran Tenaga Listrik.

    Kokelaar, PH. J. 1983. Teknik Listrik. Jakarta : Pradnya Paramita

    Petruzella, F. D. 2001. Elektronik Industri. Yogyakarta : Andi.

    Sumisjokartono. 1984. Elektronika Praktis. Jakarta: PT Elex Media

    Komputindo.

    Suryatmo, F. 2002. Teknik Listrik. Jakarta : PT Bumi Aksara.

    Shrader, R. L. 1991. Komunikasi Elektronika. Jakarta : Erlangga.

    Valkenburgh. 1983. Listrik Teori dan Praktek. Surabaya : Ghalia Indonesia

    Zuhal. 1991. Dasar Tenaga Listrik. Bandung : Institut Teknologi

    Bandung

    Ctatan Pak Ngakan. 2006. Dasar Teknik Elektro. Denpasar

  • PUTU RUSDI ARIAWAN

    BIODATA PENULIS

    Nama : Putu Rusdi Ariawan

    TTL : Denpasar. 19 April 1990

    Agama : Hindu

    Mahasiswa Teknik Elektro Unv. Udayana

    Email : [email protected]

    www.facebook.com/turusdi