TRANSFORMATOR PENGERTIAN TRANSFORMATOR : Suatu alat untuk memindahkan daya listrik arus bolak-balik dari suatu rangkaian ke rangkaian lainnya secara induksi elektromagnetik (lewat mutual induktansi) Bagian-bagian Tranformator adalah : 1. Lilitan Primer 2. Inti besi berlaminasi 3. Lilitan Sekunder Transformator adalah alat yang : Memindahkan daya listrik dari satu sirkit ke sirkit yang lain (secara magnetis) Bekerja tanpa merubah frekwensi Bekerja dengan prinsip induksi elektro magnetik Kedua sirkit terhubung secara mutual induksi yang saling mempengaruhi Prinsip kerja Transformator : Sumber arus AC diberikan pada kumparan primer sehingga terjadi fluks yang berubah sesuai arus yang masuk Hal : 1
Perubahan fluks mengalir pada inti besi & memotong / menginduksi kumparan sekunder Kumparan sekunder yang terinduksi fluks akan menimbulkan tegangan induksi (jika dibebani akan mengalir arus induksi) Catatan : o Sumber DC tidak dapat melalui transformator karena sumber DC tidak menimbulkan fluks yang berubah-ubah o Hanya fluks yang berubah yang dapat menimbulkan induksi KONSTRUKSI TRANSFORMATOR : Transformator terdiri dari : 1. Kumparan ( primer, sekunder, tersier, dan lain-lain) 2. Inti besi Inti transformator terdiri / terbuat dari bahan lembaran besi silikon yang tipis-tipis (0.35 0.5 mm) & diberi lapisan laminasi tipis dari Varnish / Oxide layer. Hal ini dilakukan untuk menghindari arus induksi pusar (Eddy Current Loss) Catatan: jika terbuat dari bahan yang tebal maka arus induksi dari kumparan akan mengalir pada inti besi cukup besar pula sehingga inti besi menjadi panas Hal : 2
Bentuk inti secara umum dibagi menjadi 2 yaitu : 1. Type shell (cangkang) 2. Type Core (Inti) Arus Penguat (Excitation Current / Arus Beban Nol) Arus primer I 0 yang mengalir pada saat kumparan sekunder tidak dibebani disebut arus penguat. Dalam kenyataan, arus I 0 bukan merupakan arus induktif murni, tapi terdiri dari 2 komponen, yaitu : 1. Komponen arus pemagnitan (I m ), yang menghasilkan fluks ϕ. 2. Komponen arus rugi tembaga (I c ) yang menyatakan daya hilang akibat adanya : a. Rugi Histerisis (pada kurva B-H) b. Rugi arus Eddy (arus pusar / Eddy Current) Hal : 3
I c sefasa dengan V 1 sehingga I c x V 1 = daya yang hilang I m = I 0 Sin ϕ I c = I 0 Cos ϕ Catatan: Karena sifat besi yang non-linier (kurva B-H) maka arus pemagnetan I m dan fluks dalam kenyataannya tidak sinusoidal murni (namun terdistorsi) seperti pada gambar berikut. Hal : 4
Keadaan Berbeban P p = P s V p I p = V s I s V p / V s = I s / I p Hal : 5
Rugi dan Effisiensi Rugi tembaga (P cu ) Rugi yang disebabkan arus beban mengalir pada kawat tembaga, dapat dinyatakan sebagai berikut : P cu = I 2 R Karena arus beban berubah-ubah, maka rugi tembaga juga tidak konstan, bergantung pada beban Rugi Besi (P i ) Rugi besi terdiri atas : 1. Rugi Histerisis, yaitu rugi yang disebabkan fluks bolakbalik pada inti besi, dirumuskan sebagai : 1.6 P h = K h. f. B maks K h B maks = konstanta hysterisis = Fluks maksimum (Weber) Hal : 6
2. Rugi arus Eddy (Eddy Current Losses), yaitu rugi yang disebabkan arus pusar pada inti besi, dirumuskan sebagai : P e = K e. f 2 2. B maks Jadi rugi besi (rugi inti) adalah : P i = P h + P e Effisiensi Effisiensi dinyatakan sebagai : Daya keluar η= Daya masuk η= Daya keluar Daya keluar + Σ rugi-rugi η= 1 - Σ rugi-rugi Daya masuk Dimana Σ rugi-rugi = P cu + P i All Day Effisiensi Ada transformator yang performansinya tidak dapat ditentukan dengan perhitungan effisiensi. Misalnya transformator untuk penerangan dan jaringan umum seperti transformator distribusi dimana sisi primernya Hal : 7
disupply 24 jam walau sisi sekundernya tidak selalu dibebani (hanya untuk malam hari). Ini berarti rugi inti akan berlangsung 1 hari penuh (perlu perencanaan agar rugi inti kecil) dan rugi tembaga tergantung pada beban. Performasi transformator seperti ini harus ditentukan dengan effisiensi harian (all day effisiensi) dimana yang dihitung adalah konsumsi energi selama 24 jam (1 hari) η all day = Output in kwh (24 jam) Input in kwh Auto Transformer Auto transformer merupakan transformator yang hanya memiliki satu kumparan saja (primer dan sekunder menggunakan kumparan yang sama) sehingga antara primer dan sekunder tidak terisolasi secara listrik. Secara teori sama dengan transformator 2 belitan yang umum ada. Kegunaan Autotrafo : untuk peralatan yang tidak perlu isolasi antara primer dan sekunder, seperti : Menaikkan sedikit tegangan pada kabel distribusi untuk mengatasi drop tegangan Hal : 8
Sebagai autotrafo pada stator motor induksi (50 60%) Furnace trafo Interconnecting trafo Control equipments Kerja Paralel Penambahan beban memerlukan penambahan daya, untuk itu dilakukan kerja paralel di antara transformator. Tujuan utama kerja paralel adalah agar beban yang dipikul sebanding dengan kemampuan kva masing-masing transformator sehingga tidak terjadi pembebanan lebih dan pemanasan lebih. Syarat utama kerja paralel adalah Tegangan sesaat harus sama Untuk itu syarat di atas dapat dijabarkan lebih rinci sebagai berikut : 1. Perbandingan tegangan harus sama Jika perbandingan tidak sama maka tegangan induksi di sekunder tidak sama. Perbedaan ini menyebabkan terjadinya arus pusar pada kumparan sekunder sehingga ketika transformator dibebani, arus ini menimbulkan panas pada kumparan sekunder. Hal : 9
2. Polaritas transformator harus sama Polaritas lilitan (walau diberi tegangan AC) bergantung pada arah putar lilitan dan mempengaruhi kutub utara selatan 3. Tegangan impedansi pada keadaan beban penuh harus sama 4. Perbandingan reaktansi terhadap tahanan sebaiknya sama Apabila perbandingan R/X sama maka kedua transformator tersebut akan bekerja pada faktor kerja yang sama Transformator 3 phasa Transformator 3 phasa dapat dibuat / dibentuk dari 2 hal : 1. 3 buah transformator 1 phasa 2. 1 buah transformator 3 phasa dengan bentuk inti tertentu Penggunaan 1 buah transformator 3 phasa secara ekonomi lebih hemat dibandingkan dengan 3 transformator 1 phasa terutama pada inti besinya. Hubungan Lilitan Hubungan Lilitan transformator disesuaikan dengan yang diperlukan, bisa Y atau Antara kumparan primer dan sekunder bisa berbeda hubungannya. Contoh Hubungan Lilitan transformator : Hal : 10
Y Y Y Y dan lain-lain Yang perlu diperhatikan adanya perubahan arah vektor untuk hubungan primer dan sekunder yang berbeda. Selisih sudut vektor ini umumnya dinyatakan dengan istilah angka lonceng. Hal : 11
Macam-macam hubungan belitan Hal : 12
Name Plate Tranformator Hal : 13
Spesifikasi Teknik Tranformator Hal : 14