TRANSFORMATOR

Transformator adalah suatu alat yang mengubah energi listrik AC pada suatu level tegangan menjadi energi listrik AC pada level tegangan yang lain melalui aksi medan magnet.

Transformator terdiri dua atau lebih belitan kawat yang dililit di sekitar inti feromagnetic. Belitan-belitan ini biasannya tidak di hubungkan secara langsung. satu-satunya yang menghubungkan antara belitan tersebut adalah keberadaan flux magnet dalam inti.

Satu dari belitan-belitan trafo dihubungkan ke sumber daya listrik AC, dan yang kedua(dan mungkin yang ketiga) dari belitan trafo mensuplai daya listrik ke beban. Belitan trafo yang dihubungkan ke sumber daya disebut belitan primer atau belitan input dan belitan yang di hubungkan dengan beban disebut belitan sekunder atau belitan output. Bila ada belitan ketiga pada trafo disebut belitan tertiary.

Jenis-jenis transformator

• Jenis-jenis transformator tergantung dari:

1. Letak kumparan terhadap inti

2. Perbandingan transformasi

3. Kontruksi inti transformator

4. Pendingin transformator

5. Jenis fase tegangan

6. Kegunaan

1. Letak kumparan terhadap inti

a. Jenis inti (core Type), bila kumparan mengelilingi inti.

b. Jenis Shell (shell type), bila kumparan dikelilingi inti

Jenis inti (core Type), bila kumparan mengelilingi inti.

Jenis Shell (shell type), bila kumparan dikelilingi inti

2. Perbandingan transformasi

a. Transformator penaik tegangan (step up) atau biasa disebut Transformator Daya, yang di pasang untuk mengurangi rugi2 transmisi I²R

b. Transformator penurun tegangan (step down) atau biasa di sebut transformator Distribusi

3.Konstruksi inti transformator

a. Bentuk L

b. Bentuk E

c. Bentuk F

4. Pendinginan Transformator

a. Pendinginan alam :

- AN ( Air Natural Cooling)

- ON (Oil immersed Natural Cooling)

- OFN (Oil immersed Forced oil circulatio with Natural Cooling)

b. Pendinginan Buatan (udara) :

- OFB (Oil immersed Forced oil circulation with air Blast Cooling)

- OB (Oil immersed air Blast Cooling)

- AB (Air Blast Cooling)

c. Pendinginan n Buatan (air) :

- OW (Oil immersed water Cooling)

- OFW (Oil immersed Forced oil circulation with Water Cooling)

5.Jenis fase tegangan.

6. Kegunaan.

a. Transformator tenaga :

- transformator Unit

- transfornator GI (substation)

- transformator distribusi

b. Ototransformatorc. Transformator Pengamand. Transformator ukur :

- transformator arus (CT)- transformator tegangan (PT)

TRAFO UNIT : trafo yang dihubungkan dengan output generator dan digunakan untuk menaikkan tegangan untuk di transmisikan

SUBSTATION TRANSFORMER : trafo yang ditempatkan pada ujung saluran transmisi untuk meurunkan tegangan dari level tegangan transmisi ke level tegangan distribusi

TRANSFORMATOR DISTRIBUSI : trafo yang mengambil tegangan distribusi dan menurunkannya pada tegangan akhir yang dipakai oleh pelanggan.

Transformator Ideal:

• Sebuah transformator dikatakan ideal,apabila dalam perhitungan dianggap tidak ada kerugian-kerugian yang terjadi pada transformator tersebut, seperti rugi akibat resistansi, induktansi, arus magnetisasi maupun akibat fluks bocor. Jika sebuah transformator tanpa beban kumparan primernya dihubungkan dengan dengan sumber tegangan arus bolak-balik (abb) sinusoid V₁ , maka akan mengalir arus primer I₀ yang juga mempunyai bentuk gelombang sinusoidal, bila diasumsikan kumparan N₁ merupakan reaktif murni, maka I₀ akan tertinggal 90⁰ dari V₁ . Arus primer ini akan menimbulkan fluks sinusoidal yang sefasa,

Fluks yang sinusoidal akan mengkibatkan kan terbangkitnya tegangan induksi E₁

maka pada sisi sekunder, fluks tersebut akan mengakibatkan timbulnya tegangan E₂

Dimana:

N = jumlah belitan

φm = fluks maksimum pada inti dalam weber = Bm x A

Bm = rapat fluks dalam weber/m²

A = luas penampang inti besi dalam m²

f = frekuensi sumber

Bila persamaan (1.1) dibagi persamaan (1.2) maka didapat :

Pada trafo ideal tanpa beban, V₁ = E₁ dan E₂ = V₂ maka didapat :

Dimana:

a = perbandingn transformasi

Contoh soal :

• Kerapatan fluks dari suatu transformator fasa tunggal 250/3000 volt ,50 Hz adalah 1.2 Wb/m². bila ggl perbelitan adalah 8 volt, tentukan : a. belitan primer dan sekunder , b. luas penampang inti besi

Penyelesaian :

a. E₁ = N₁ x ggl induksi/belitan

N₁ = 250/8 = 32 belitan ; N₂ = 3000/8 = 375 belitan.

b. E₂ = 4,44 f N₂ Bm A

3000 = 4,44 x 50 x 375 x 1.2 x A → A = 0.03 m²

Contoh soal 2 :

Suatu transformator fasa tunggal belitan primernya 400 belitan dan sekunder 1000 belitan. Penampang inti besi = 60 cm² bila pada sisi primer dihubungkan pada sumber tegangan 520 V .50 Hz, hitunglah:

a. tegangan yang di induksikan pada sekunder, b. kerapatan fluks maksimum pada inti,

Penyelesaian:

a)

b)

Rangkaian ekivalen trafo

Berpatokan pada sisi primer :

Berpatokan pada sisi sekunder :

Gambar 2.1 Transformator FaktorDaya ”Lagging”

Gambar 2.2 Transformator FaktorDaya ”Leading”

Pengujian Transformator:

1. Tes rangkaian terbuka :

2. Tes hubung singkat :

Tujuan pengujian transformator:

Untuk menganalisis transformator berdasarkan rangkaian ekuivalen, maka perlu diketahui parameter-parameter yang ada pada transformator tersebut. Parameter transformator bisa diketahui dari datasheet yang diberikan oleh pabrik pembuat atau bila tidak ada bisa diketahui berdasarkan hasil percobaan.

Dua macam percobaan yang terpenting adalah percobaan beban nol (tanpa beban) dan percobaan hubung singkat. Percobaan beban nol dilakukan untuk mengetahui rugi inti dari transformator (admittansi eksitasi), sedangkan percobaan hubung singkat dilakukan untuk mengetahui rugi tembaganya (impedansi serie ).

Contoh soal 3 :

Sebuah trafo 15 kVA, 2300/230 V di tes untuk menentukan komponen cabang eksitasi, impedansi serie dan pengaturan tegangannya. Berikut data test trafo :

Test rangkaian terbuka (OC) Test hubung singkat (SC)

Voc = 2300 V Vsc = 47 V

Ioc = 0.21 A Isc = 6.0 A

Poc =50 W Psc =160 W

a. Dapatkanlah rangkaian ekivalen berpatokan pada sisi primer

b. Dapatkanlah rangkaian ekivalen berpatokan pada sisi sekunder

c. Hitung pengaturan tegangan beban penuh pada faktor daya PF=0.8 lagging

d. Berapakah efisiensi trafo pada beban penuh dengn faktor daya 0.8 lagging.

Penyelesaian:

a. Dari data rangkaian terbuka (oc):

Admittansi eksitasi :

Elemen cabang eksitasi :

Dari data hubung singkat (sc):

Impedansi serie ekivalen :

Elemen-elemen serie :

Rangkaian ekivalen berpatokan pada sisi primer :

b. Rangkaian ekivalen berpatokan pada sisi tegangan rendah:

Perbandingan trafo:

Impedansi dibagi dengan a² :

c. Arus beban penuh pada sisi sekunder:

Pada PF=0,8 lagging, arus :

Pengaturan tegangan:

d. Menghitung efisiensi:

Rugi Tembaga :

Rugi inti :

Output trafo pada PF = 0.8 lagging :

Effisiensi :