TRANSFORMATOR

Pengertian Transformator

• Alat listrik yang dapat memindahkan energi listrik dengan merubah tingkat tegangan dari suatu rangkaian listrik ke rangkaian listrik lain melalui prinsip induksi magnetik tanpa merubah frekuensi.

BAGIAN UTAMA TRANSFORMATOR

INTI BESI

INTI BESI

Inti besi berfungsi untuk mempermudah jalan fluksi, yang ditimbulkan oleh arus listrik yang melalui kumparan. Pada transformator, inti besi dibuat dari lempengan-lempengan besi tipis yang berisolasi, untuk mengurangi panas (sebagai rugi-rugi besi) yang ditimbulkan oleh “Eddy Current”

KUMPARAN

KUMPARAN

Beberapa lilitan kawat berisolasi akan membentuk suatu kumparan. Kumparan tersebut di-isolasi, baik terhadap inti besi maupun terhadap kumparan lain disebelahnya dengan isolasi padat, seperti karton, pertinax.

MINYAK TRANSFORMATOR

MINYAK TRANSFORMATOR

Sebagian besar trafo tenaga, kumparan-kumparan dan intinya direndam dalam minyak trafo, terutama trafo-trafo tenaga yang berkapasitas besar, karena minyak trafo mempunyai sifat sebagai media pemindah panas (di sirkulasi), dan bersifat sebagai isolasi (daya tegangan tembus tinggi), sehingga minyak trafo tersebut berfungsi sebagai media pendingin dan isolasi.

TANGKI

Pada umumnya bagian-bagian dari trafo yang terendam minyak trafo berada (ditempatkan) dalam tangki. Untuk menampung pemuaian minyak trafo, tangki dilengkapi dengan konservator.

BUSHING

BUSHING

Hubungan antara kumparan trafo ke jaringan luar melalui sebuah bushing, yaitu sebuah konduktor yang diselubungi oleh isolator, yang sekaligus berfungsi sebagai penyekat antara konduktor tersebut dengan tangki trafo.

PERALATAN BANTU

PENDINGINTAP CHANGERALAT PERNAPASANPENGAMAN

PENDINGINPada inti besi dan kumparan-kumparan akan timbul panas, akibat rugi-rugi besi dan rugi-rugi tembaga. Bila panas tersebut mengakibatkan kenaikan suhu yang berlebihan, akan merusak isolasi (di dalam trafo), maka untuk mengurangi kenaikan suhu yang berlebihan tersebut trafo perlu dilengkapi dengan alat/system pendingin untuk menyalurkan panas keluar trafo. Media yang dipakai pada system pendingin dapat berupa:udara/gas, minyak, dan air.Sedangkan pengalirannya (sirkulasi) dapat dengan cara alamiah (natural) atau tekanan/paksaan.

PENDINGINMEDIA

No MACAM SISTEM PENDINGIN*

Dalam Trafo Luar Trafo

Sirkulasi Alamiah

Sirkulasi Paksa

Sirkulasi Alamiah

Sirkulasi 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

TAP CHANGER

Merupakan alat pengubah perbandingan transformasi untuk mendapatkan tegangan operasi sisi sekunder yang konstan/stabil (diinginkan) dari tegangan jaringan/sisi primer yang berubah-ubah. Tap changer dapat dilakukan baik dalam keadaan berbeban (on-load) atau dalam keadaan tak berbeban (off load) tergantung pada jenisnya.

ALAT PERNAFASAN

Akibat pengaruh naik turunnya beban transformator maupun suhu udara luar, maka suhu minyak 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 turun, minyak menyusut maka udara luar akan masuk ke dalam tangki.

PENGAMANRele Bucholz untuk mendeteksi dan mengamankan terhadap gangguan di dalam trafo yang menimbulkan gas

PENGAMAN• Rele Differensial pengaman trafo dari

gangguan hubung singkat di dalam trafo

Over Load

Load

factor% Over load

10% 20% 30% 40% 50%

Jam jam jam menit menit

0.5 3 1.5 1 30 15

0.75 2 1 0.5 15 8

0.9 1 0.5 0.25 8 4

Suhu tertinggi terhadap isolasi transformator yang diijinkan oleh VDE 0532

Bagian Minyak

Kelas Isolasi

A A E B F H

LIilitan °C 60 76 75 85 110 135

0

PRINSIP KERJA TANSFORMATOR• Keadaaan Transformator Tanpa beban

F

E1

I0

N1 N2

E2

V1

I0

F

E1

Vektor transformator tanpa beban

Transformator tanpa beban

Keadaan Tanpa Beban

• Bila kumparan primer suatu transformator dihubungkan dengan sumber tegangan V1 yang sinusoid, akan mengalirlah arus primer Io yang juga sinusoid dan dengan mengannggap belitan N1 reaktif murni, Io akan tertinggal 90o dari V1 (lihat gambar ). Arus primer Io menimbulkan fluks (f) yang sefasa dan juga berbentuk sinusoid.

• f = fmaks sin wt

Keadaan Tanpa Beban

• Fluks yang sinusoid ini akan menghasilkan tegangan induksi e1 (Hukum Faraday). Fluks yang berubah-ubah memotong suatu kumparan maka pada kumparan tersebut akan di induksikan suatu tegangan listrik :

dtdNe f

11

wtNdt

wtdNe maks

maks cos)sin(

111 ff

(tertinggal 90o dari  f)

maksmaks fN

fNE f

f1

11 44,4

22

Harga efektifnya

Keadaan Tanpa Beban• Pada rangkaian sekunder, fluks (f) bersama tadi

menimbulkan

dtdNe f

22 wtwNe m cos22 f maksfNE f22 44,42

1

2

1

NN

EE

aNN

VV

EE

2

1

2

1

2

1

Dalam hai ini tegangan E1 mempunyai kebesaran yang sama tetapi berlawanan arah dengan tegangan sumber V1.

Dengan mengabaikan rugi tahanan dan adanya fluks bocor,

a = perbandingan transformasi

Keadaan Tanpa BebanArus Penguat

• Arus primer Io yang mengalir pada saat kumparan sekunder tidak dibebani disebut arus penguat. Dalam kenyataannya arus primer Io bukanlah merupakan arus induktif murni, hingga ia terdiri atas dua komponen:(1) Komponen arus pemagnetan IM, yang menghasilkan fluks (f). (2) Komponen arus rugi tembaga IC, menyatakan daya yang hilang akibat adanya rugi histeris dan ‘arus eddy’. IC sefasa dengan V1, dengan demikian hasil perkaliannya (IC x V1) merupakan daya (watt) yang hilang

V1 E1

F

I0

IC

IM V1IMICRC XM

I0

Vektor hubungan fasor Io, IM dan IC Rangkain pengganti Io, IM dan IC

Keadaaan Transformator Berbeban

• Apabila kumparan sekunder dihubungkan dengan beban ZL, I2 mengalir pada kumparan sekunder, di mana I2 = V2/ZL .

V2V1 E1

I1

N1 N2

E2

I2

ZL

F2

F1

Keadaaan Transformator Berbeban• Arus beban I2 ini akan menimbulkan gaya gerak magnet

(ggm) N2 I2 yang cenderung menentang fluks (f) bersama yang telah ada akibat arus pemagnetan IM. Agar fluks bersama itu tidak berubah nilainya, pada kumparan primer harus mengalir arus I’2, yang menentang fluks yang dibangkitkan oleh arus beban I2, hingga keseluruhan arus yang mengalir pada primer menjadi :

'21o

'2o1

III

II I

Keadaaan Transformator Berbeban

• Bila rugi besi diabaikan (IC diabaikan) maka Io = IM

I1 = IM + I’2

• Untuk menjaga agar fluks tetap tidak berubah sebesar ggm yang dihasilkan oleh arus pemagnetan IM saja, berlaku hubungan : N1IM = N1I1 – N2I2 N1IM = N 1(IM + I’2) – N2I2

Sehingga N1I’2 = N2I2

• Karena nilai IM dianggap kecil maka I’2 = I1 N1I1 = N2I2 atau I1/I2 = N2/N1