transformer - Website Staff UI

TEKNIK TENAGA LISTRIK
TRANSFORMER
Kelompok 5
Aditya Prayoga (0806365412)
Benson Marnatha S. (0806365551)
Edison Marulitua S. (0806365702)
M. Nahar (0806366150)
FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS INDONESIA
DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO
DEPOK
2010
1.1 Pengertian Trafo
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 elektromagnetik
Gambar 1-1 Transformasi Energi
1.2 Sejarah Transformer
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
1.3 Prinsip Dasar 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 bolak-balik 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).
Gambar 1-2 Sejarah Perkembangan Trafo
1.4 Simbol Transformer
Gambar 1-3 Simbol Transformer 1 phase
Gambar 1-4 Simbol Transformer 3 phase
Daya – daya nominal pada 50 Hz dalam KVA:
Untuk transformator-transformator tiga fasa: 5, 10, 20, 30, 50, 75, 100, 125, 160, 200, 250,
325, 400, 500, 630, 800, 1000, 1250, 1600, 2000, 2500, 3150, 4000, 5000, 6300, 8000, 10000,
dan seterusnya.
Untuk transformator-transformator satu fasa: 1, 2, 3, 5, 7, 13, 20, 35, 50, 70.
Normalisasi tegangan: 125 V, 220 V, 380 V, dan 500 V untuk tegangan rendah dan 3 KV, 5
KV, 6 KV, 10 KV, 15 KV, 20 KV, 25 KV, 30 KV, 60 KV, 110 KV, 220 KV, dan 380 KV
untuk tegangan tinggi. Data tersebut Merupakan nilai nominal dari Daya, tegangan, frekuensi
pada Transformator Distribusi menurut VDE.
1.5 Macam – macam Trafo
1.5.1 Trafo Radio
Trafo yang biasa digunakan pada rangkaian radio dan televisi dengan tegangan input
220 v/110 v dan tegangan output 48 v – 24 v step down.Dimensi pada trafo ini sangat kecil
dan efisiensi rendah.
1.5.2 Trafo Pengukuran
1.5.2.1 Current Transformer
Current transformer
mengukur aliran listrik dan memberikan masukan untuk
kekuasaan transformer dan instrumen. Current transformer baik menghasilkan arus bolakbalik atau tegangan bolak-balik yang sebanding dengan arus yang diukur. Ada dua tipe dasar
transformator saat ini: wound dan toroida. Transformer wound saat ini terdiri dari integral
belitan primer yang dimasukkan secara seri dengan konduktor yang membawa arus yang
diukur. Toroidal atau berbentuk donat transformer saat ini tidak mengandung belitan primer.
Sebaliknya, kawat yang membawa arus threaded melalui jendela di transformator toroida.
Beberapa CTS dibuat untuk engsel terbuka, memungkinkan insersi sekitar konduktor
listrik konduktor tanpa mengganggu sama sekali. Standar industri untuk arus sekunder CT
adalah kisaran 0 hingga 5 ampli AC. Seperti PTS, CTS dapat dibuat dengan rasio berliku
kustom untuk memenuhi hampir semua aplikasi. Karena mereka "beban penuh" arus
sekunder adalah 5 ampli, rasio CT biasanya digambarkan dalam hal beban penuh amp utama
sampai 5 ampli, seperti ini:
Gambar 1-5 Metering Current transformer
1.5.2.2 Potential Transformer
Transformer juga dapat digunakan dalam sistem instrumentasi listrik. Karena
transformer kemampuan untuk meningkatkan atau turun tegangan dan arus, dan listrik isolasi
yang mereka berikan, mereka dapat berfungsi sebagai cara untuk menghubungkan peralatan
listrik tegangan tinggi, sistem tenaga arus tinggi. Misalkan kita ingin secara akurat mengukur
tegangan 13,8 kV sebuah power sistem.
Gambar 1-6 Aplikasi Instrumentasi: "Potensi transformator" skala tegangan tinggi ke nilai
aman diterapkan pada voltmeter konvensional.
Sekarang voltmeter membaca fraksi yang tepat, atau rasio, dari sistem yang sebenarnya
tegangan, mengatur skala untuk membaca seolah-olah mengukur tegangan secara langsung.
Transformator instrumen menjaga tegangan pada tingkat yang aman dan mengisolasi listrik
dari sistem , sehingga tidak ada hubungan langsung antara saluran listrik dan instrumen atau
kabel instrumen. Ketika digunakan dalam kapasitas ini, trafo disebut Potensi Transformer,
atau hanya PT.
Potensial transformer dirancang untuk memberikan seakurat tegangan rasio stepdown . Untuk membantu dalam regulasi tegangan yang tepat, beban seminimal mungkin:
voltmeter dibuat untuk memiliki impedansi masukan yang tinggi sehingga menarik sedikit
arus dari PT . Seperti yang anda lihat,pada gambar 6. sumbu telah terhubung secara seri
dengan gulungan primer PT,untuk keselamatan dan kemudahan memutus tegangan dari PT.
Standar tegangan sekunder untuk sebuah PT adalah 120 volt AC, untuk full-rated
tegangan listrik. Rentang voltmeter standar untuk menemani PT adalah 150 volt, skala penuh.
PTS dengan rasio berliku kustom dapat dibuat sesuai dengan aplikasi apapun. Ini cocok baik
untuk standarisasi industri voltmeter yang sebenarnya instrumen sendiri, karena PT akan
menjadi ukuran untuk langkah sistem tegangan ke tingkat instrumen standar ini.
1.5.3 Trafo Tenaga
Trafo ini biasanya digunakan pada pemakaian daya dari rumah tangga, sampai
pembangkit , transmisi dan distribusi tenaga 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),dan
3. Kebutuhan pemakai/beban memerlukan tegangan yang bervariasi.
Selain kapasitas daya, dalam pemilihan transformator distribusi kita juga harus mengetahui:
a. Bushing
Bushing merupakan salah satu komponen pada transformator sebagai tempat
penghubung antara transformator dengan jaringan luar. Bushing terbuat dari porselin, dimana
porselin ini berfungsi sebagai penyekat antara konduktor (penghantar yang bertegangan)
dengan tangki transformator.
b. Sistem Pendinginan
Dalam memilih transformator kita harus mengetahui system pendinginan yang
digunakan transformator tersebut.
c. Peralatan Proteksi
Transformator Distribusi yang digunakan harus memiliki peralatan proteksi.
d. Indikator
Indikator dalam transformator digunakan untuk mengetahui tinggi dari permukaan
minyak dan temperature / suhu minyak.
e. Tap Changer
Tap Changer adalah perubahan tegangan dari satu tegangan ke tegangan lain
dilakukan dalam keadaan tanpa beban (tegangan off) dan dilakukan secara manual melalui
sebuah tuas.
f. Spesifikasi Teknis Transformator
Untuk pemilihan transformator perlu melihat spesifikasi teknisnya, apakah
transformator tersebut Step Up atau transformator Step Down
Dari spesifikasi tersebut kita akan mengetahui :
1. Type
2. Standar menurut IEC dan SPLN
3. Rating
4. Vektor grup
5. Sifat kelistrikan
6. Berat dan dimensi
Deskripsi kerja transformator step down
Transformator ini berfungsi untuk menaikkan tegangan misalnya dari 380 V pada sisi
primer menjadi 20 KV pada sisi sekunder.
Deskripsi kerja transformator step up
Transformator ini berfungsi untuk menurunkan tegangan misalnya dari 20 KV pada
sisi primer menjadi 380 V pada sisi sekunder.
2.1 Prinsip Kerja
Prinsip kerja 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 yang secara listrik terpisah tetapi secara magnet
dihubungkan oleh suatu alur induksi. Kedua kumparan tersebut mempunyai mutual induction
yang tinggi. Jika salah satu kumparan dihubungkan dengan sumber tegangan bolak-balik,
fluks bolak-balik 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.
Gambar 2.1 Rangkaian transformer
Berdasarkan hukum Faraday yang menyatakan magnitude dari electromotive force
(emf) proporsional terhadap perubahan fluks terhubung dan hukum Lenz yang menyatakan
arah dari emf berlawanan dengan arah fluks sebagai reaksi perlawanan dari perubahan
fluks tersebut didapatkan persaman :
 dψ 
e = −

 dt 
(2.1)
e = emf sesaat (instantaneous emf)
Ψ = fluks terhubung (linked flux)
Dan pada transformer ideal yang dieksitasi dengan sumber sinusoidal berlaku
persamaan:
E = 4,44 Φm N f
E = 4,44 ⋅ Φ m ⋅ N ⋅ f
E = Tegangan (rms)
(2.2)
N = jumlah lilitan
Φm = fluks puncak (peak flux)
f = frekuensi
dan persamaan:
E1 N1
=
E2 N 2
(2.3)
Dikarenakan pada transformer ideal seluruh mutual flux yang dihasilkan salah satu
kumparan akan diterima seutuhnya oleh kumparan yang lainnya tanpa adanya leakage flux
maupun loss lain misalnya berubah menjadi panas. Atas dasar inilah didapatkan pula
persamaan:
P1 = P2
V1.I1 = V2.I2
N1.I1 = N2.I2
(2.4)
Gambar 2.2 Grafik arus, tegangan dan fluks yang terjadi
2.2 Rangkaian ekuivalen transformer
Untuk mempermudah analisis dalam pengujian, rangkaian primer dan sekunder dibuat
menjadi sebuah rangkaian yang disebut rangkaian equivalent. Pada rangkaian ini rugi
tembaga pada sisi sekunder diubah menjadi nilai ekuivalennya dan dilihat dari arah primer.
Gambar 2.3 Rangkaian ekuivalen transformer
Loss2 = I22.R2
= I12(I22/I12).R2
= I12(I2/I1)2.R2
Loss2 =I12. a2.R2
(2.5)
Dimana a adalah rasio perbandingan lilitan kumparan sekunder terhadap kumparan
primer sehingga resistansi sekunder didapatkan :
R2’ = a2.R2
(2.6)
dan reaktansi sekunder didapatkan:
X2’ = a2.X2
(2.7)
Dari persamaan sebelumnya dapat digambarkan rangkaian ekuivalen transformer menjadi
Gambar 2.4 Rangkaian ekuivalen yang telah disederhanakan
2.3 Transformer Praktis
Pada dasarnya rangkaian ekuivalen transformer praktis sama dengan transformer ideal,
hanya saja ditambahkan rugi-rugi inti yaitu rugi hysterisis dan rugi arus pusar (eddy current).
Rugi-rugi ini digambarkan sebagai induktansi dan resistansi yang terhubung secara paralel
dengan kumparan primer, pada gambar dilambangkan sebagai Xm untuk induktansi dan Rm
untuk resistansi.
Gambar 2.5 Rangkaian ekuivalen transformer praktis
Selain memperhitungkan rugi-rugi inti, transformer praktis juga memasukkan unsur
fluks bocor (leakage flux). Untuk menghitung tegangan induksi akibat fluks bocor ini dapat
dilakukan dengan memodifikasi Φm menjadi Φl leakage pada persamaan 2.2.
El = 4,44 ⋅ Φ l ⋅ N ⋅ f
(2.8)
2.4 Rugi-Rugi Pada Transformer
2.4.1 Rugi Arus Pusar (eddy current)
Arus pusar adalah arus yang mengalir pada material inti karena tegangan yang
diinduksi oleh fluks. Arah pergerakan arus pusar adalah 90o terhadap arah fluks seperti
terlihat pada Gambar 2.6.
Gambar 2.6 Arus pusar yang berputar pada material inti
Dengan adanya resistansi dari material inti maka arus pusar dapat menimbulkan panas
sehingga mempengaruhi sifat fisik material inti tersebut bahkan hingga membuat transformer
terbakar. Untuk mengurangi efek arus pusar maka material inti harus dibuat tipis dan
dilaminasi sehingga dapat disusun hingga sesuai tebal yang diperlukan
Rugi arus pusar dapat dihitung dengan menggunakan persamaan :
2
p e = k e ⋅ f 2 ⋅ t 2 ⋅ Bmax
(2.9)
pe = Rugi arus pusar [w/kg]
ke = Konstanta material inti
f = frekuensi [Hz]
t = ketebalan material [m]
Bmax = Nilai puncak medan magnet [T]
2.4.2 Rugi Hysterisis
Rugi hysterisis terjadi karena respon yang lambat dari material inti. Hal ini terjadi
karena masih adanya medan magnetik residu yang bekerja pada material, jadi saat arus
eksitasi bernilai 0, fluks tidak serta merta berubah menjadi 0 namun perlahan-lahan menuju 0.
Sebelum fluks mencapai nilai 0 arus sudah mulai mengalir kembali atau dengan kata lain arus
sudah bernilai tidak sama dengan 0 sehingga akan membangkitkan fluks kembali. Grafik
hysterisis dapat dilihat pada Gambar 2.7.
Gambar 2.7 Grafik hysterisis Iex terhadap Φ
Rugi hysterisis ini memperbesar arus eksitasi karena medan magnetik residu
mempunyai arah yang berlawanan dengan medan magnet yang dihasilkan oleh arus eksitasi.
Untuk mengurangi rugi ini, material inti dibuat dari besi lunak yang umum digunakan adalah
besi silikon. Besarnya rugi hysterisis dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan 2.10.
n
p h = k h ⋅ f 2 ⋅ Bmax
(2.10)
ph = Rugi arus pusar [w/kg]
kh = Konstanta material inti
f = frekuensi [Hz]
Bmax = Nilai puncak medan magnet [T]
n = Nilai eksponensial, tergantung material dan Bmax
Rugi hysteris maupun rugi arus pusar bernilai tetap, tidak bergantung pada besarnya beban.
2.4.3 Rugi Tembaga
Rugi tembaga adalah rugi yang dihasilkan oleh konduktor/tembaga yang digunakan
sebagai bahan pembuat kumparan. Rugi ini diakibatkan oleh adanya resistansi bahan. Nilai
resistansi konduktor dapat dihitung dengan Persamaan 2.11.
R=
ρ ⋅l
A
(2.11)
R = Tahanan (Ohm)
ρ = Tahanan jenis (Ohm.m)
l = Panjang (m)
A = Luas penampang (m2)
Sedangkan untuk menghitung kerugian tembaga itu sendiri dapat mempergunakan Persamaan
2.12 untuk sisi primer dan Persamaan 2.13 untuk sisi sekunder.
Pcp = I p2 ⋅ R p
(2.12)
Pcs = I s2 ⋅ Rs
(2.13)
Pcp = Rugi konduktor primer
Pcs = Rugi konduktor sekunder
Ip = Arus pada kumparan primer
Is = Arus pada kumparan sekunder
Rp = Tahanan kumparan primer, didapat dari Persamaan 2.11
Rs = Tahanan kumparan sekunder, didapat dari Persamaan 2.11
Dengan memperhatikan Persamaan 2.12 dan Persamaan 2.13 terlihat bahwa besarnya arus
yang mengalir pada kumparan berpengaruh terhadap besarnya rugi konduktor, dengan kata
lain besarnya beban mempengaruhi besarnya nilai kerugian.
2.5 Efisiensi Transformer
Efisiensi transformer adalah perbandingan antara daya output yang dihasilkan
dibanding dengan daya input masukannya.
Efisiensi =
Pout x 100 %
Pin
=
Vout x Iout x 100 %
Vin x Iin
3.1 Transformer Tiga Fasa
Konstruksi suatu trafo tiga fasa terdiri dari rangaian tiga buah trafo satu fasa
R
S
T
r
s
t
Gambar 3-1 Konstruksi trafo tiga fasa
Namun pada saat ini untuk transformer tiga fasa sudah menggunakan satu buah core
untuk ketiga fasanya.
Pada dasarnya formulasi trafo tiga fasa dikembangkan atau merupakan jumlah vektor
dari tiga buah trafo satu fasa. Jadi :
P3 Fasa = P1 + P2 + P3
= I1.V1 + I2.V2 + I3.V3
= 3.I.V
Rumus disamping ini berlaku baik pada trafo terhubung bintang maupun segitiga,
dengan catatan bahwa arus (i) dan tegangan (v) adalah arus dan tegangan trafo satu fasa
(bukan arus dan tegangan line).
3.2 Formulasi Trafo Tiga Fasa
3.2.1 Bila Rangkaian Primer Atau Sekunder Trafo Terhubung Bintang
ILine
R
R
IFasa
VLL
N
N
T
VLN
S
T
S
Gambar 3-2 Rangkaian Terhubung Bintang
ILine = IFasa
VRS = VR – VS
= VR.√3.
Vrs
VR
Vrs
-VS
N
VT
VS
Gambar 3-3 Arah Vektor Tegangan Terhubung Bintang
VRS = VLL = Voltage line to line
VR = VS = VT = VLN
= Voltage line to netral
P3 Fasa = Daya Trafo Tiga Fasa
VLL = VLN. √3
Maka VLN = VLL / √3
P3 Fasa = 3.I.VLN
= 3.I.(VLL/ √3)
= I.VLL. √3
3.2.1 Bila Rangkaian Primer Atau Sekunder Trafo Terhubung Delta
T
VLine = VFasa
It
Is
S
Ir
R
IR
Gambar 3-4 Rangkaian Terhubung Delta
VLine = VFasa
IR = Ir – It
= Ir.√3.
It
Is
Ir
- It
IR
Gambar 3-5 Arah Vektor Arus Terhubung Delta
IR = IS = IT = ILine = Arus Line
Ir = Is = It = IFasa = Arus Fasa
VRS = VST = VTR
= Tegangan Line
P3 Fasa = Daya Trafo Tiga Fasa
ILine = IFasa. √3
Maka IFasa = ILine / √3
P3 Fasa = 3.IFasa.V = 3.(Iline / √3).V
= ILine.V. √3
Jadi daya trafo tiga fasa adalah :
P = V x I x √3
bila bebannya impedansi maka :
P = V x I x Cos ϕ x √3
4.1 Jenis – Jenis Pendingin Pada Transformator
Terdapat dua jenis pendingin pada transformator, diantaranya adalah:
1. Tipe Kering
a. AA : Pendingin udara natural
b. AFA : Pendinginan udara terpompa
2.
Tipe Basah
a. ONAN : Oil Natural Air Natural
Pada tipe ini udara dan oli akan bersikulasi dengan alami. Perputaran oli akan
dipengaruhi oleh suhu dari oli tersebut.
Gambar 4-1 Pendinginan Tipe ONAN
b. ONAF : Oil Natural Air Forced
Pada tipe ini oli akan bersikulasi dengan alami namun saat oli melalui radiator oli
akan didinginkan dibantu dengan kipas/fan.
Gambar 4-2 Pendinginan Tipe ONAF
c. OFAF : Oil Forced Air Forced
Pada tipe ini oli akan didinginkan dengan bantuan pompa agar sirkulasi semakin cepat
dan juga dibantu kipa/fan pada radiatornya.
Khusus jenis trafo tenaga tipe basah, kumparan-kumparan dan intinya direndam
dalam minyak-trafo, terutama trafo-trafo tenaga yang berkapasitas besar, karena minyak trafo
mempunyai sifat sebagai media pemindah panas dan bersifat pula sebagai isolasi ( tegangan
tembus tinggi ) sehingga berfungsi sebagai media pendingin dan isolasi. Untuk itu minyak
trafo harus memenuhi persyaratan sbb. :
a.Ketahanan isolasi harus tinggi ( >10kV/mm )
b.Berat jenis harus kecil, sehingga partikel-partikel inert di dalam minyak dapat
mengendap dengan cepat.
c. Viskositas yang rendah agar lebih mudah bersirkulasi dan kemampuan pendinginan
menjadi lebih baik.
d. Titik nyala yang tinggi, tidak mudah menguap yg dapat membahayakan
e. Tidak merusak bahan isolasi padat ( sifat kimia ‘y’ )
4.2 Sistem Proteksi Transformator
Terdapat dua jenis system Proteksi Transformator, diantaranya adalah:
4.2.1 Proteksi Ekternal
a. Over Current Relay
Yd
CB
CT
CT
CB
OCR
OCR
Gambar 4-3 Over Current Relay
Memproteksi trafo dari arus berlebih
Arus berlebih adalah arus yang melebihi arus nominal dalam jangka waktu tertentu
b. Ground Fault Relay
Yd
CB
CB
CT
GFR
Gambar 4-4 Ground Fault Relay
Memproteksi trafo dari kesalahan/gangguan grounding
Berlaku hanya untuk trafo yang titik netralnya di hubungkan ke ground
Prinsip kerja mirip over current relay
4.2.2
Proteksi Internal
a. Differensial Relay
Gambar 4-5 Differensial Relay
Memproteksi terhadap kebocoran arus
Prinsipnya pada perbedaan arus masuk dan keluar trafo
b. Bucholz Relay
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
Gambar 4-6 Bucholz Relay
Memproteksi trafo dari loncatan listrik di dalam trafo
Memanfaatkan sifat kimiawi
c. Sudden Pressure Relay
SOURCE
TRIP COMMAND
MEMBRAN
KENAIKAN
TEKANAN
MENDADAK
KAPILER
MEMBRAN
TANGKI TRAFO
Gambar 4-7 Sudden Pressure Relay
Memproteksi dari tekanan berlebih sesaat
Tidak bereaksi pada tekanan berlebih, hal ini telah ditangani oleh relief vent
Referensi
Utomo, Heri Budi.(2002).Overhaul Trafo Tenaga Tegangan Tinggi & Extra Tinggi.
AREVA T&D. (2008). Power Transformers (Vol. 1 Fundamentals). Paris: Areva T&D.
AREVA T&D. (2008). Power Transformers (Vol. 2 Expertise). Paris: Areva T&D.
PUIL2000
TANYA JAWAB
1. Arif Kurniawan
Selain menggunakan inti besi lunak bagaimana cara mengurangi rugi hysterisis?
Jawab:
Sejauh ini untuk inti besi masih menggunakan besi lunak (silicon steel) dan dengan tambahan
shunt panel pada dinding tangki trafo. Untuk jenis besi yang memiliki rugi hysterisis yang
lebih baik dari silicon steel yaitu amorphus, namun harganya lebih mahal dan menjadi
pertimbangan bagi produsen trafo.
2. Ahmad Fahlufi
Apakah yang dimaksud dengan autotrafo dan bagaimana cara kerjanya?
Jawab:
Transformator jenis ini hanya terdiri dari satu lilitan yang berlanjut secara listrik, dengan
sadapan tengah. Dalam transformator ini, sebagian lilitan primer juga merupakan lilitan
sekunder. Fasa arus dalam lilitan sekunder selalu berlawanan dengan arus primer, sehingga
untuk tarif daya yang sama lilitan sekunder bisa dibuat dengan kawat yang lebih tipis
dibandingkan transformator biasa. Keuntungan dari autotransformator adalah ukuran fisiknya
yang kecil dan kerugian yang lebih rendah daripada jenis dua lilitan. Tetapi transformator
jenis ini tidak dapat memberikan isolasi secara listrik antara lilitan primer dengan lilitan
sekunder. Untuk perubahan tegangan pada auto trafo digunakan OLTC (On Load Tap
Changer) dimana OLTC ini akan mengganti tegangan dengan cara pergantian jumlah lilitan.
Tegangan yang dihasilkan akan bervariasi sesuai dengan spesifikasi yang terdapat pada trafo
tersebut.
OLTC (On Load Tap Changer)
Secara umum Prinsip dasar dari OLTC ini yaitu melakukan pengaturan tegangan baik sisi
sekunder maupun primer yang dilakukan dengan cara memilih rasio tegangan, dimana untuk
memilih rasio yang dikehendakidilakukan dengan cara menambahkan atau mengurangi
jumlah kumparan yang dimana proses tersebut dilakukan oleh tap selector dan diverter switch.
Aplikasi:
Autotrafo sering digunakan dalam aplikasi listrik untuk sistem interkoneksi beroperasi pada
tegangan yang berbeda kelas, misalnya 138 kV menjadi 66 kV untuk transmisi. Aplikasi lain
sedang dalam industri untuk menyesuaikan mesin dibangun (misalnya) untuk 480 V
persediaan untuk beroperasi pada 600 V suplai. Mereka juga sering digunakan untuk
menyediakan konversi antara dua tegangan utama domestik Common band di dunia (100-130
dan 200-250). Hubungan antara Inggris 400 kV dan 275 kV 'SuperGrid' jaringan biasanya
tiga
fase
autotrafo
dengan
keran
(tap)
di
akhir
Common
netral.
Panjang jalur distribusi listrik pedesaan, autotrafo khusus dengan keran (tap) otomatis
peralatan yang mengubah tegangan dimasukkan sebagai regulator, sehingga pelanggan di
ujung baris rata-rata menerima tegangan yang sama seperti yang lebih dekat ke
sumbernya.Variabel rasio ototransformator mengkompensasi penurunan tegangan sepanjang
garis.
Dalam aplikasi audio, mengetuk autotrafo digunakan untuk beradaptasi speaker ke tegangan
konstan sistem distribusi audio, dan pencocokan impedansi seperti antara impedansi rendah
mikrofon dan penguat impedansi tinggi masukan.
Aplikasi kereta api di Inggris, biasanya untuk menyalakan kereta di 25 kV AC. Untuk
meningkatkan jarak antara pasokan listrik feeder Grid poin mereka dapat diatur untuk
menyediakan pasokan 25-0-25 kV dengan kawat ketiga (fase berlawanan) di luar jangkauan
dari atas kereta pantograph kolektor. The 0 V titik pasokan dihubungkan ke rel sementara
satu titik 25 kV tersambung ke kontak overhead kawat. Pada sering (sekitar 10 km) interval
sebuah link ototransformator kawat kontak dengan jalur kereta api dan kedua (antiphase)
pasokan konduktor. Sistem ini digunakan transmisi meningkatkan jarak, mengurangi
gangguan induksi ke peralatan eksternal dan mengurangi biaya. Varian kadang-kadang
terlihat di mana pasokan konduktor berada pada tegangan yang berbeda ke kontak kawat
dengan rasio ototransformator disesuaikan.
3. Adi
Bilamanakah trafo disebut ideal, lalu apakah ada trafo yang ideal?
Jawab:
Trafo ideal adalah trafo yg tidak mempunyai rugi – rugi inti. Untuk jenis trafo ideal tidak
mungkin ada material yang dapat menghilangkan rugi – rugi inti. Berarti diasumsikan bahwa
tegangan output yang dihasilkan 100% tanpa ada adanya rugi – rugi transformer.
4. Adi
Bagaimana cara mengukur arus dengan CT (current transformer) dan tegangan dengan PT
(potensial transformer)?
Jawab:
1.Trafo CT = Current Transformer = Trafo Arus.
Berfungsi untuk merubah kuat arus dimana outputnya digunakan untuk a.l : Ampere meter,
KWH meter, OCR (Over Current Relay).
Cara memasang :
Input nya SERI dengan beban, Output nya parallel dengan perangkat yg tsb diatas.
2.Trafo PT = Potensial Transformer = Trafo Tegangan.
Berfungsi untuk merubah besar tegangan (Menurunkan atau menaikan / step up / step down).
Cara pasangnya :
Input nya PARALLEL dengan sumber tegangan.Output nya parallel dengan perangkat yg
membutuhkan tegangan yg sesuai dengan outputnya.
5. Ilma
Apa yang dimaksud dengan tulisan Dy pada nameplate trafo?
Jawab:
Huruf pertama merupakan konfigurasi kumparan primer dan huruf kedua merupakan
konfigurasi kumparan sekunder. Untuk “D” menyatakan dirangkai dengan hubungan delta
dan “Y” menyatakan dirangkai dengan hubungan bintang.
Contoh name plate daya trafo:
160 KVA, tegangan primer 20 KV, dengan tiga tahapan tapping, tegangan sekunder 400 V.
Arus primer 4,62 A dan arus sekunder 231 A. Impedansi trafo 4%, frekuensi 50 Hz,
Hubungan belitan trafo Yzn5, Klas isolasi A kemampuan hubung singkat 1,8 detik.
6. Chairul Hudaya
Apa yang dimaksud dengan tegangan efektif dan tegangan peak?
Jawab:
Arus bolak-balik sebagai sumber tenaga listrik yang mempunyai GGL :
E = Emax sin
t
Persamaan di atas jelas-jelas menunjukkan bahwa GGL arus bolak-balik berubah secara
sinusoidal. Suatu sifat yang menjadi ciri khas arus bolak-balik.
Dalam menyatakan harga tegangan AC ada beberapa besaran yang digunakan, yaitu :
1. Tegangan sesaat : Yaitu tegangan pada suatu saat t yang dapat dihitung dari
persamaan E = Emax sin 2
ft jika kita tahu Emax, f dan t.
2. Amplitudo tegangan Emax : Yaitu harga maksimum tegangan. Dalam persamaan : E
= Emax sin 2
ft, amplitudo tegangan adalah Emax.
3. Tegangan puncak-kepuncak (Peak-to-peak) yang dinyatakan dengan Epp ialah beda
antara tegangan minimum dan tegangan maksimum. Jadi Epp = 2 Emax.
4. Tegangan rata-rata (Average Value).
5. Tegangan efektif atau tegangan rms (root-mean-square) yaitu harga tegangan yang
dapat diamati langsung dalam skala alat ukurnya.
7. Chairul Hudaya
Kenapa trafo sering bergetar atau beresonansi?
Jawab:
Biasanya dikarenakan adanya induksi magnetik kumparan dan core besi, Karena adanya
harmonic dalam system induksi akibat harmonic arus frekuensi tinggi. Tapi jika
dengungannya sudah terlalu keras dan tidak seperti biasanya terjadi gangguan pada kencang
atau tidaknya pegangan terminal kumparan, usahakan dilakukan pengencangan sedemikian
rupa dengan menggunakan solder atau las.
Wajar kalau trafo beroperasional berbunyi
mendengung, hal yang perlu diperhatikan adalah tindakan pencegahan (preventive
maintenance) seperti pengecekan dibawah ini secara periodik
-On-load tap changer
-Bushings
-Insulations
-Gaskets
-Oil filtering system
-Protective equipment
-valves
-relays
-meters and indicators
-cooling system juga jangan lupa check breakdown voltage ataupun dissolved gas analysis
(DGA) melalui analisa oli trafo
8. Chairul Hudaya
Bisakah trafo digunakan pada arus DC?Bagaimana dengan trafo HVDC?
Jawab:
Trafo tidak bisa digunakan pada arus DC karena tidak terjadi perubahan flux. Trafo HVDC
tidak bekerja pada arus DC dia hanya menkonversikan arus AC menjadi DC untuk
ditransmisikan dan mengkoversi kembali menjadi AC di tujuan.