transformer - Website Staff UI

Kelompok 5
Aditya Prayoga (0806365412)
Benson M. S. (0806365551)
Edison M. S. (0806365702)
M. Nahar (0806366150)
Departemen Teknik Elektro
Universitas Indonesia
Teknik Tenaga Listrik – Ekstensi 2010
 Introduksi Transformer
 Transformer
Praktis
 Transformer 3 (Tiga) Fasa
Sejarah
Macam-macam Transformer
Simbol
Prinsip Kerja
Transformer adalah suatu alat listrik yang dapat
memindahkan dan mengubah energi listrik dari satu
atau lebih rangkaian listrik ke rangkaian listrik yang
lain, melalui suatu gandengan magnet dan berdasarkan
prinsip induksi-elektromagnet.
ENERGY
MEKANIK
TRANSFORMER
ENERGY
LISTRIK
TRANSFORMER
ENERGY
LISTRIK
Beberapa alasan digunakannya transformer,
antara lain:
1. Tegangan yang dihasilkan sumber tidak
sesuai dengan tegangan pemakai
2. Biasanya sumber jauh dari pemakai sehingga
perlu tegangan tinggi (Pada jaringan transmisi)
3. Kebutuhan pemakai / beban memerlukan
tegangan yang bervariasi






1831, Michael Faraday mendemonstrasikan sebuah koil dapat
menghasilkan tegangan dari koil lain.
1832, Joseph Henry menemukan bahwa perubahan flux yang
cepat dapat menghasilkan tegangan koil yang cukup tinggi
1836, Nicholas Callan memodifikasi penemuan Henry dengan dua
koil.
1850 – 1884, era penemuan generator AC dan penggunaan listrik
AC
1885, Georges Westinghouse & William Stanley mengembangkan
transformer berdasarkan generator AC.
1889, Mikhail Dolivo-Dobrovolski mengembangkan transformer 3
fasa pertama
 Milestones
1929
1933
1962
2001
2004
200 MVA-
245 MVA-
750 MVA-
765/18 kV
Transformer
generator 3
fasa
435/21 kV
Transformer
generator 3
fasa
3,5 MVA-
40MVA-
100/27,7 kV
Transformer
interkoneksi
220/8,8 kV
220/20 kV
Transformer 3 Transformer
fasa
generator
AREVA,Power Transformer Fundamental (2008)
Berdasarkan fungsinya, trafo dibagi
menjadi :
 Trafo
Radio
 Trafo Pengukuran
• Potential Transformer (PT)
• Current Transformer (CT)
 Trafo
Daya
PENGGUNAAN POWER TRANSFORMER PADA
JARINGAN DISTRIBUSI
AREVA,Power Transformer Fundamental (2008)
 Transformer
1 fasa
 Transformer
3 fasa
Yd
 Transformer
Pengukuran
• Current Transformer
• Potential Transformer
Prinsip dasar suatu transformator adalah induksi bersama
(mutual induction) antara dua rangkaian yang dihubungkan oleh
fluks magnet. Dalam bentuk yang sederhana, transformator terdiri
dari dua buah kumparan induksi yang secara listrik terpisah tetapi
secara magnet dihubungkan oleh suatu path yang mempunyai
relaktansi yang rendah. Kedua kumparan tersebut mempunyai
mutual induction yang tinggi. Jika salah satu kumparan
dihubungkan dengan sumber tegangan bolak-balik, fluks bolakbalik timbul di dalam inti besi yang dihubungkan dengan
kumparan yang lain menyebabkan atau menimbulkan ggl (gaya
gerak listrik) induksi ( sesuai dengan induksi elektromagnet) dari
hukum faraday, Bila arus bolak balik mengalir pada induktor, maka
akan timbul gaya gerak listrik (ggl) .
Trafo dihubungkan dengan sumber tegangan V1.
Mengalir arus a(iex / -90o )
Iex membangkitkan arus gaya maknit (ф / sefasa dengan iex )
ф Membangkitkan tegangan tentang (e1 / -90o terhadap ф)
PRIMER
SEKUNDER
Ф Membangkitkan tegangan
Iex
Sekunder (e2 / -90o terhadap ф)
Ф
V1
E1 E2
V2
INTI BESI
Karena trafo tersebut tidak
berbeban, maka v2 = e2
V1
Ф
~
Iex
O
V1 , E1
E2
/2

(3/2)
Iex
Ф
E1
E2
2
Daya pada rangkaian primer = daya pada rangkaian sekunder
I1
I2
P1
V1
V2
= P2
I1.V1 = I2.V2
I2 : I1 = V1 : V2
=a
= Ratio Trafo
I1.N1 = I2.N2
P1
P2
I1
I2
= Daya Primer
= Daya Sekunder
= Arus Primer
= Arus Sekunder
Sekunder
V1 = Tegangan Primer
V2 = Tegangan Sekunder
N1 = Jumlah Lilitan Primer
N2 = Jumlah Lilitan
N1 : N2 = I2 : I1
= V1 : V2
=a
= Ratio Trafo
Untuk mempermudah analisis dalam pengujian, rangkaian primer dan
sekunder dibuat menjadi sebuah rangkaian yang disebut rangkaian
Equivalent.
Rugi tembaga sekunder dilihat
dari primer = I22 x R2
=
2
I1 (I22/I12)
x R2
= I12 (I2/I1)2 x R2
RANGKAIAN
PRIMER
I1
R1
RANGKAIAN
SEKUNDER
X1
X2
E1
V1
R2
E2
V2
= I12 x a2 x R2
Dari sini maka resistan sekunder
dilihat dari primer (R2’) = a2 R2
Dan reaktan sekunder dilihat
dari primer (X2’) = a2 X2
I1
V1
R1
X1
X2’
I2
R2’


Sebuah trafo ideal mempunyai 90 lilitan disisi primer dan
2250 lilitan di sisi sekunder terhubung pada sumber
tegangan 120V 60Hz
Hitung:
• Tegangan efektif yang melalui terminal sekunder
• Tegangan peak yang melalui terminal sekunder
• Tegangan sesaat yang melalui sisi sekunder ketika tegangan
sesaat yang melalui sisi primer adalah 37 V

Jawab:
 A. E1/E2 = N1/N2
120/E2 = 90/2250
E2 = 3000 V

B. E2peak = √2 E2
= 1,414 x 3000
= 4242 V

C. Ketika e1 = 37 V maka
 N2/N1 = 2250/90
= 25 (rasio)

e2 = 25 x 37
= 925 V
Kerugian pada Transformer
Rangkaian Ekuivalen
 Rugi-rugi
inti:
• Rugi-rugi arus pusar / eddy current
• Rugi-rugi hysterisis
 Rugi-rugi
tembaga

Rugi arus eddy adalah terjadinya arus pusar yang arahnya berputar didalam inti trafo. Arus ini menimbulkan panas didalam inti
trafo.
EDDY CURRENT
INTI BERLAPIS
DAN DISEKAT

Untuk mengurangi rugi arus eddy, inti trafo
dibuat berlapis-lapis masing-masing
lapisan disekat, sehingga arah pusaran
arus dipependek.
Iex


Rugi hysterisis memperbesar Iex
Untuk mengurangi rugi hysterisis,
inti trafo dibuat dari besi lunak


RUGI HYSTERISIS
Rugi hysterisis dan arus pusar
tetap, tidak tergantung besar beban
R
 l
A
R = Tahanan (Ohm)
ρ = Tahanan jenis (Ohm.m)
l = Panjang (m)
A = Luas penampang (m2)
Rugi tembaga adalah rugi-rugi lilitan primer dan sekunder lilitan primer
dan sekunder terdiri dari kawat tembaga yang mempunyai panjang dan
penampang

RUGI TEMBAGA PRIMER
= IP2.RP
(Watt)

RUGI TEMBAGA SEKUNDER = IS2.RS
(Watt)
RP & RS = Tahanan Primer & Sekunder ()
IP & IS
= Arus Primer & Sekunder (Ampere)
Karena rugi tembaga tergantung dari arus primer dan sekunder, maka
rugi tembaga bersifat tidak tetap tergantung beban trafo
R1
Xf1
I1
Xf2
E1
V1
Xm
E2
R2
I2
V2
Rm
Pada rangkaian praktis, terdapat rugi inti yang dinyatakan dengan Xm
dan Rm


Kumparan sekunder dari sebuah transformer mempunyai 180
lilitan. Ketika trafo dalam kondisi terbebani arus sekundernya
mempunyai nilai efektif 18 A 60 Hz. Flux mutual mempunyai nilai
peak 20 mWb, flux bocor disisi sekunder mempunyai nilai peak 3
mWb.
Hitung :
A. Tegangan induksi di kumparan sekunder yang disebabkan
oleh flux bocor.
B. Nilai reaktansi bocor disisi sekunder.
C. Nilai dari E2 induksi yang disebabkan oleh flux mutual.
Jawab :
A.
Ef2 = 4,44 f N2Φf2
= 4,44 x 60 x 180 x 0,003
= 143,9 V
B.
Xf2 = Ef2 / I2
= 143,9 / 18
=8Ω
C.
E2 = 4,44 f N2Φm
= 4,44 x 60 x 180 x 0,02
= 959 V
Konstruksi
Perhitungan
Jenis-jenis Pendinginan
Sistem Proteksi
Konstruksi trafo tiga fasa terdiri dari rangaian tiga buah trafo satu
fasa
R
S
T
r
s
t
Bila rangkaian primer atau sekunder trafo terhubung bintang
ILine
R
R
N
IFasa
VLL
ILine = IFasa
VRS = VLL = Voltage line to line
VRS = VR – VS
VR = VS = VT = VLN
N
T
S
VLN
T
= Voltage line to netral
= VR.√3.
S
P3 Fasa = Daya Trafo Tiga Fasa
Vrs
VLL = VLN. 3
VR
P3 Fasa = 3.I.VLN
Vrs
-VS
= 3.I.(VLL/ 3)
N
VT
Maka VLN = VLL / 3
VS
= I.VLL. 3
Bila rangkaian primer atau sekunder trafo terhubung delta
T
VLine = VFasa
It
Is
VLine = VFasa
S
IR = I r – It
Ir
R
= Ir.√3.
IR
IR = IS = IT = ILine = Arus Line
Ir = Is = It = IFasa = Arus Fasa
VRS = VST = VTR
= Tegangan Line
P3 Fasa = Daya Trafo Tiga Fasa
It
ILine = IFasa. 3
Is
Maka IFasa = ILine / 3
P3 Fasa = 3.IFasa.V = 3.(Iline / 3).V
Ir
- It
IR
= ILine.V. 3
AREVA,Power Transformer Fundamental
(2008)
AREVA,Power Transformer Fundamental
(2008)
 Tipe
Kering:
• AA : Pendingin udara natural
• AFA : Pendinginan udara terpompa
 Tipe
Basah :
• ONAN : Oil Natural Air Natural
• ONAF : Oil Natural Air Forced
• OFAF : Oil Forced Air Forced
 Proteksi
Eksternal:
• Over Current Relay
• Ground Fault Relay
 Proteksi
Internal:
• Differensial Relay
• Bucholz Relay
• Sudden Pressure Relay
Yd
CB
CT
CT
CB
OCR
OCR
 Memproteksi trafo dari arus berlebih
 Arus berlebih adalah arus yang melebihi
arus nominal dalam jangka waktu tertentu
Yd
CB
CB
CT
GFR
 Memproteksi
trafo dari kesalahan/gangguan
grounding
 Berlaku hanya untuk trafo yang titik netralnya di
hubungkan ke ground
 Prinsip kerja mirip over current relay
IP
Dy1
CB CT1 (Dd0)
IS (CT1) IS (ACT)
DIFFERENTIAL
RELAY

CT2(Yy0)
IS (CT1)
Id

Is
Ip = Arus primer
Is = Arus sekunder
 Memproteksi


IS (ACT)
CB
ACT
(Dy1)
Id = Arus diferensial
ACT = Auxilliary CT
terhadap kebocoran arus
 Prinsipnya pada perbedaan arus masuk dan
keluar trafo
GELEMBUNG GAS DARI TANGKI
TRAFO TERKUMPUL DAN
MENDORONG GELAS KACA
KE BAWAH
ALARM
COMMAND
GELAS KACA
CONSERVATOR
AIR RAKSA
SOURCE
GELEMBUNG
GAS DARI
TANGKI TRAFO
TANGKI TRAFO
 Memproteksi
trafo dari loncatan listrik di dalam
trafo
 Memanfaatkan sifat kimiawi
SOURCE
TRIP COMMAND
MEMBRAN
KENAIKAN
TEKANAN
MENDADAK
KAPILER
MEMBRAN
TANGKI TRAFO
 Memproteksi
dari tekanan berlebih sesaat
 Tidak bereaksi pada tekanan berlebih, hal ini
telah ditangani oleh relief vent


Utomo, Heri Budi.(2002).Overhaul Trafo Tenaga
Tegangan Tinggi & Extra Tinggi.
AREVA T&D. (2008). Power Transformers (Vol. 1
Fundamentals). Paris: Areva T&D.