transformator - WordPress.com

Transformator 8 Aug 12.doc.DOC
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
Transformator 8 Aug 12.doc.DOC
• 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
Transformator 8 Aug 12.doc.DOC
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 I0 yang mengalir pada saat kumparan sekunder
tidak dibebani disebut arus penguat.
Dalam kenyataan, arus I0 bukan merupakan arus induktif murni,
tapi terdiri dari 2 komponen, yaitu :
1. Komponen arus pemagnitan (Im), yang menghasilkan fluks
ϕ.
2. Komponen arus rugi tembaga (Ic) yang menyatakan daya
hilang akibat adanya :
a. Rugi Histerisis (pada kurva B-H)
b. Rugi arus Eddy (arus pusar / Eddy Current)
Hal : 3
Transformator 8 Aug 12.doc.DOC
Ic sefasa dengan V1 sehingga Ic x V1 = daya yang hilang
Im = I0 Sin ϕ
Ic = I0 Cos ϕ
Catatan:
Karena sifat besi yang non-linier (kurva B-H) maka arus
pemagnetan Im dan fluks dalam kenyataannya tidak
sinusoidal murni (namun terdistorsi) seperti pada gambar
berikut.
Hal : 4
Transformator 8 Aug 12.doc.DOC
Keadaan Berbeban
Pp = Ps
Vp Ip = Vs Is
Vp / Vs = Is / Ip
Hal : 5
Transformator 8 Aug 12.doc.DOC
Rugi dan Effisiensi
Rugi tembaga (Pcu)
Rugi yang disebabkan arus beban mengalir pada kawat tembaga,
dapat dinyatakan sebagai berikut :
Pcu = I2 R
Karena arus beban berubah-ubah, maka rugi tembaga juga tidak
konstan, bergantung pada beban
Rugi Besi (Pi)
Rugi besi terdiri atas :
1. Rugi Histerisis, yaitu rugi yang disebabkan fluks bolakbalik pada inti besi, dirumuskan sebagai :
Ph = Kh . f . Bmaks1.6
Kh
= konstanta hysterisis
Bmaks
= Fluks maksimum (Weber)
Hal : 6
Transformator 8 Aug 12.doc.DOC
2. Rugi arus Eddy (Eddy Current Losses), yaitu rugi yang
disebabkan arus pusar pada inti besi, dirumuskan sebagai :
Pe = Ke . f 2 . Bmaks2
Jadi rugi besi (rugi inti) adalah :
Pi = Ph + Pe
Effisiensi
Effisiensi dinyatakan sebagai :
Daya keluar
η=
Daya masuk
Daya keluar
η=
Daya keluar + Σ rugi-rugi
Σ rugi-rugi
η= 1 Daya masuk
Dimana Σ rugi-rugi = Pcu + Pi
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
Transformator 8 Aug 12.doc.DOC
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)
Output in kWh
(24 jam)
ηall day =
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
Transformator 8 Aug 12.doc.DOC
♦ 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
Transformator 8 Aug 12.doc.DOC
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
Transformator 8 Aug 12.doc.DOC
♦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
Transformator 8 Aug 12.doc.DOC
Macam-macam hubungan belitan
Hal : 12
Transformator 8 Aug 12.doc.DOC
Name Plate Tranformator
Hal : 13
Transformator 8 Aug 12.doc.DOC
Spesifikasi Teknik Tranformator
Hal : 14