TRANSFORMATOR

PENGERTIAN

Transformator adalah peralatan /mesin Listrik yang dapat memindahkan dan mengubah Energi listrik dari satu atau lebih rangkaian Listrik ke rangkaian listrik yang lain melalui Gandengan magnit dan berdasarkan prinsip Induksi elektromagnetik.

Bagian-bagian Trafo

1.Inti Besi

3.Kumparan Sekunder

2.Kumparan Primer

KEGUNAAN TRANSFORMATOR

1. UNTUK MEMPEROLEH TEGANGAN SESUAI DENGAN PERSYARATAN PERALATAN LISTRIK

Misalnya kita mempunyai peralatan listrik dengan tegangan 110 volt sedangkan tegangan PLN adalah 220 volt, maka kita pergunakan trafo untuk memperoleh tegangan 110 volt.

Trafo Trafo

Peralatan Listrik

110 V 220 V

I II

110 V220 V

2. PADA SISTEM TENAGA LISTRIK

Disebut : TRAFO TENAGA

yaitu yang berfungsi untuk menurunkan tegangan dari tegangan lebih tinggi ke tegangan yang lebih rendah

a. STEP UP TRANSFORMER (TRAFO PENAIK TEGANGAN)

b. STEP DOWN TRANSFORMER (TRAFO PENURUN TEGANGAN)

yaitu yang berfungsi untuk menaikkan tegangan dari tegangan lebih rendah ke tegangan yang lebih tinggi

Pusat Pembangkit(PLTU,PLTA,PLTG,PLTD,PLTP)

Gardu Induk (GI)Gardu

Distribusi

Pelanggan besar/Industri

Saluran UdaraTegangan Rendah

SKTL

Pelanggan Domestik

Saluran UdaraTegangan Tinggi(SUTT)

Saluran UdaraTegangan Menengah

(SUTM)

6 kV

150-500 kV 20 kV

220 V

SISTEM TENAGA LISTRIK

TRAFO STEP DOWN

3. UNTUK MENGADAKAN PENGUKURAN DARI BESARAN LISTRIK

Trafo yang dipergunakan untuk mengadakan pengukuran dari besaran listrik (yaitu tegangan dan arus yang tinggi). Disebut TRAFO INSTRUMEN atau TRAFO PENGUKURAN.

V

Beban Beban

A

TRAFO TEGANGAN TRAFO ARUS

RANGKAIAN EKIVALEN

1. Rugi-rugi tembaga (I2R)

Hal-hal yang perlu diperhatikan dalam menyusun rangkaian ekivalen trafo adalah:

4. Fluks bocor

2. Rugi-rugi arus eddy3. Rugi-rugi Histerisis

Sumber Kumpprimer

Inti Besi Kump sekunder

Beban

Rangkaian Ekuivalen Trafo Rangkaian Ekuivalen Trafo BeBerbebanrbeban

Rangkaian Ekuivalen Trafo Tanpa Rangkaian Ekuivalen Trafo Tanpa BebanBeban

V1

Io

Ic Im

R2 – tahanan belitan sekunderX2 – reaktansi belitan sekunder

Io = Ic + Im

V1 = E1 + Io (R1 + j X1)

R1 – tahanan belitan primerX1 – reaktansi belitan primerRc – tahanan pemagnetanXm – reaktansi pemagnetanIc – arus rugi intiIm – arus magnetisasi

Model/Persamaan Matematik

111111 XIRIEV

222222 XIRIVE

atau 21 a EE

aN

N

2

1

2

1 E

E

sehingga 222221 XIRIZIaE L

Karena:

aN

N

I

I 1

1

2

2

2

atau 22 IaI

maka

22

222

22

21 XIaRIaZIaE L

222221 XIRIZIaE L

dan

111122

222

22

21 XIRIXIaRIaZIaV L

111111 XIRIEV

a V2

X1

V1

I1 a2X2

Xm

R1 a2R2

a2ZL

Io

Rangkaian ekivalen trafo dilihat di sisi primer

I2/

dan diperoleh rangkaian ekivalen seperti dibawah ini :

a V2

X1

V1

I1 a2X2

Xm

R1 a2R2

a2ZL

Io

I2/

Rangkaian ekuivalen pendekatan

Apabila Io diabaikan, maka I’2=I1

Rangkaian ekivalen trafo dilihat di sisi sekunder

V2

I2X1/a2

V1/a

aI1 X2

Rc/a2

R1/a2R2

ZLXm/a2

Io

Jika digunakan sisi sekunder sebagai acuan (dilihat dari sisi sekunder), maka didapat rangkaian ekivalen seperti dibawah ini

MENENTUKAN PARAMETER TRAFO

Nilai resistansi dan induktansi trafo dapat ditentukan secara eksperimen, yaitu dengan rangkaian hubung terbuka (open circuit) dan rangkaian hubung singkat (short circuit)

Uji rangkaian terbuka:

X1

V1

I1 a2X2

Xm

R1 a2R2

R1 dan X1 diabaikan:

Xmj

RcYE

11

OC

OCE V

IY

OCOC

OC

IV

P

cos

X1

V1

I1 a2X2

Xm

R1 a2R2

Faktor daya:

Faktor daya pada sebuah trafo selalu lagging, jadi arus selalu tertinggal terhadap tegangan sebesar θ0.

Jadi admitansi YE adalah

OC

OCE V

IY

Uji Hubung Singkat

X1

V1

I1 a2X2

Xm

R1 a2R2

Kumparan sekunder dihubung singkatkan sedangkan kumparanprimer dihubungkan ke tegangan sumber tegangan sangat rendah.

Untuk menghindari kerusakan, tegangan yang diberikan ke kumparan primer dimulai dari nol dan dinaikkan perlahan-lahan dan harus dihentikan ketika arus mencapai nilai kapasitas trafo.

Dengan mengukur tegangan Vsc, arus Isc, dan daya Psc dapat Diketahui parameter:

21

sc

sceq

I

PR

111 eqeqsc

sceq jXR

I

VZ

21

211 eqeqeq RZX

Contoh soal:

Pada pengujian sebuah trafo 20 kVA, 8000/240 Volt, 60 Hz disisi primer didapat data sebagai berikut:

Uji UjiRangkaian Terbuka Hubung Singkat

VOC = 8000 Volt VSC = 489 Volt

IOC = 0,214 Ampere ISC = 2,5 Ampere

POC = 400 Watt PSC = 240 Watt

Dapatkan rangkaian ekivalen yang disederhanakan dilihat disisi primer.

Penyelesaian:

Uji rangkaian terbuka:

234,0

)214,0)(8000(

400cos

OCOC

OC

IV

P tertinggal

000 5,760000268,05,76

8000

214,05,76

OC

OCE V

IY

mCE X

jR

jY11

0000261,00000063,0

kRC 159

0000063,0

1Jadi,

kX m 4,38

0000261,0

1

05,76

Uji Rangkaian Hubung Singkat:

196,0

)5,2)(489(

240cos

SCSC

SC

IV

P

07,78

Impedansi seri adalah

7,786,1957,78

5.2

489

SC

SCSE I

VZ

4,387,78cos6,1951eqR

1927,78sin6,1951eqX

Xeq1Req1

aV2

I2

V1

I1

Contoh

Dapatkan:

b. Rugi-rugi daya pada saluran transmisi (region 2)

a. Tegangan beban

c. Daya yang dikirim oleh generator

T2T1

Eliminasi T2:

201

202 a

022 304000 LL ZaZ

ZL/

T1

1:10j60 Ω20 Ω

02 3040006020 jZ

2060102,3484 j

Z2

T1

1:10

Eliminasi T1:

ZekVG

IG

2060102,34842 jZ 06,30538,4047

00

6,304754,40100

6,30538,4047

ekZ

10

11 a

0

0

6,304754,40

0480

GI

06,308591,11

Daya yang dikirim oleh generator:

00 6,3035,56926,308591,11480 GGG IVS VA

95,4899)6,30cos(35,5692 0 GP Watt

Daya hilang pada saluran Pline

01 6,301859,1 Ginel xIaI

1275,2820 2 lineinel xIP

Tegangan beban Vload:

0

02

6,307181,23

6,301859,120

xxIaI lineload

00 6,307181,233010 loadloadload xIZV 06,0181,237