TRANSFORMATOR DAYA

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, kumparankumparan 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
PENDINGIN
TAP CHANGER
ALAT PERNAPASAN
PENGAMAN
PENDINGIN
Pada 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.
PENDINGIN
MEDIA
No
MACAM
PENDINGIN*
SISTEM
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 (onload) 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.
PENGAMAN
Rele 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
% Over load
factor
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
0
Suhu tertinggi terhadap isolasi transformator
yang diijinkan oleh VDE 0532
Kelas Isolasi
Bagian Minyak
LIilitan °C
A
A
E
B
F
H
60
76
75
85
110
135
PRINSIP KERJA TANSFORMATOR
• Keadaaan Transformator Tanpa beban
F
I0
N1
N2
E1
E2
F
I0
Transformator tanpa beban
V1
E1
Vektor 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 berubahubah memotong suatu kumparan maka pada
kumparan tersebut akan di induksikan suatu
tegangan listrik :
e1   N 1
e1   N1
Harga efektifnya E1 
df
dt
d (fmaks sin wt )
  N1fmaks cos wt
dt
N1 2ff maks
2
 4,44 N1 ff maks
(tertinggal 90o dari f)
Keadaan Tanpa Beban
• Pada rangkaian sekunder, fluks (f) bersama tadi
menimbulkan
e2   N 2
df
dt
e2   N 2 wfm cos wt
E2  4,44 N 2 ffmaks
Dengan mengabaikan rugi tahanan dan adanya fluks bocor,
E1 V1 N1


a
E2 V2 N 2
a = perbandingan transformasi
Dalam hai ini tegangan E1 mempunyai kebesaran yang sama tetapi
berlawanan arah dengan tegangan sumber V1.
E1 N1

E2 N 2
Keadaan Tanpa Beban
Arus 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
F
I0
V1
I0
IM
IC
Vektor hubungan fasor Io, IM dan IC
V1
RC
IC
IM
E1
Rangkain pengganti Io, IM dan IC
XM
Keadaaan Transformator Berbeban
F1
F2
I1
I2
N1
V1
E1
N2
E2
ZL
V2
• Apabila kumparan sekunder dihubungkan dengan
beban ZL, I2 mengalir pada kumparan sekunder, di
mana I2 = V2/ZL .
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 :
I1  I o  I '2
I o  I1  I '2
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 = N1(IM + I’2) – N2I2
Sehingga
N1I’2 = N2I2
• Karena nilai IM dianggap kecil maka I’2 = I1
N1I1 = N2I2 atau I1/I2 = N2/N1