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 (Ф) 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

Φb : 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

( a<1 ).

b. Transformator penurun tegangan

Bila GGL induksi sekunder Es lebih kecil dari GGL induksi primer Ep

(a>1).

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 :

ÿÿÿÿÿqj ÿÿÿ7ÿÿÿÿslÿÿltÿÿÿÿÿÿtlÿÿrÿÿÿÿÿÿpnumÿÿÿÿrighÿÿrin0a. 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 (η) = %100nDayaMasuka

anDayaKeluar

Daya masukan = Daya keluaran + Σ rugi-rugi

PUTU RUSDI ARIAWAN

Daya keluaran = Daya masukan - Σ rugi-rugi

Jadi :

Efisiensi (η) = %100nDayaMasuka

rugirugianDayaMasukk

Atau,

Efisiensi (η) = %1001anDayaMasukk

rugirugi

Atau,

Efisiensi (η) = %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 <30 kV dan daya < 1 MVA

3. Komponen Transformator Tenaga

1. Bagian Utama Transformator Tenaga

a. Inti trafo

Inti trafo mempermudah jalannya fluksi, yang ditimbulkan oleh arus

listrik yang mengalir pada kumparan. Inti dari transformator ini terbuat dari bilah

besi tipis yang berisolasi, yang berguna untuk mengurangi panas yang

ditimbulkan oleh rugi-rugi besi karena adanya arus pusar atau arus eddy.

Inti besi yang terbuat dari plat-plat disebut juga dengan bilik-bilik

trafo. Tebal dari bilik-bilik ini berkisar antara 0,3 dan 1,5 mm di mana inti ini

disusun antara satu dan lainnya merupakan kesatuan yang tebal. Di dalam inti besi

ini mengalir sejumlah fluks magnetik, karena itulah inti besi menjadi panas.

b. Kumparan

Kumparan dari transformator terdiri dari tembaga serta dilapisi isolasi

seperti karton yang dibelitkan diseputar kaki inti transformator. Umumya

transformator terdapat kumparan primer dan kumparan sekunder, bila pada

kumparan primer dihubungkan dengan tegangan bolak-balik maka akan timbul

fluksi. Fluksi ini akan menginduksikan tegangan dan jika pada kumparan

sekunder terisi beban maka akan ada arus yang mengalir pada kumparan tersebut.

c. Minyak transformator

Minyak transformator adalah berasal dari pemurnian minyak bumi.

Minyak ini sangat diperlukan sebagai pendingin. Karena transformator terutama

yang bekeja untuk tegangan tinggi sangat membutuhkan pendinginan. Tanpa

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. ÿÿin ÿ5Incipient 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 : turusdi.info@gmail.com

www.facebook.com/turusdi