Modul Transformator
-
Upload
rizza-ade-f -
Category
Documents
-
view
387 -
download
18
Transcript of Modul Transformator
-
7/24/2019 Modul Transformator
1/27
Ivlodu
I
Ajar
Mes in-mesin
Lisirik PSTE-SMT3iD3
BAB
II
TRANSFORITJATGR
Capaian
Pembelajaran:
\
Sesudah
mempelajari
bab
ini mahasiswa
diharapkan
mampu:
l.
Menjelaskan
prinsip
kerja transformator
2.
Memahami
analisis dasar transfonnator
3.
Menjelaskan
tipe/jenis
tansformator
4.
Mernahami
fungsi
atau kegunaan
hansformator
Arus bolak-balik
banyak
dipakai
dalam
keperluan
sehari-hari
salah
satu
penyebabnya
adalah
adanya kemudahan
untuk dipindahkan
dan
-
7/24/2019 Modul Transformator
2/27
Mesin-mesin
Listrik
PSTE-SMT3/D3
c)
b)
Transformator
pendengaran
QA
Hz
-
20
WIz)
(a)
(b)
Gambar
2.2
Trafo
pendengaran
Keterangan:
(a)
Ti
:
trafo input,
C = colector, B
:
basis
(b)
To
:
trafo
output, LS
:
load speaker
Transformator lv{F
(4-s5
kHz)
Gambar
2.3
Trafo
Ir{F
Keterangan:
C:coiector,B:basis
Tiansformator
RF
(>455
kHz)
Trafo
RF disebutjuga
spul
oscillator
atau spul antena
Gambar
2.4 Spul
Oscillator
d)
ll
$ffi;
clH,
T
F-?,
+{r
]. lr
.-+i
L-J
-
7/24/2019 Modul Transformator
3/27
Modul
Ajar
Mesin-mesin
Listrik
PSTE-SMT3iD3
i,
Nt
T
(a)
Gambar
2.8
(a)
Trafo
arus
Gambar
2.5
Spul
Antena
Pengelompokan
transformator
di bidang
Tenaga Lishik
adalah:
a)
Transformator
Daya
Transformator
ini
digunakan
untuk
menaikkan
tegangan
sampai
ratusan
ribu
volt.
."
_ llf'"
,rr"
J
ll[
ll
L,
, ooo,
Garnbar
2.6
Transformator
step-up
b)
Transformator
Distribusi
lt
*
]ll-
"
**"
J
lll
,,,"
'll
Gambar
2.7
Transformator
distribusi
c) Transformator
Pengukwan
o)
(b)
Trafo
tegangan
12
ffi#Hgt
-
7/24/2019 Modul Transformator
4/27
lviod
u
I
Aja
r Mesin-mesin
Listrik
PSTE-S
MT3/D3
@
2.1.
Transformator
Tanpa Beban
Saat
kumparan
primer
transformator
dihubungkan
dengan
sumber
tegangan
AC
(vr)
yang
berbentuk
sinusoida
maka
mengalirlah
arus primer
16
yang
juga
berbentqk
sinusoida (gambar
2.9).
Dengan menganggap
belitan
N1
reaktif murni,
Io
akan
tertinggal
90'
dari
v1
(gambar
2.10).
Arus
primer
16
menimbulkan
fluks
($)
bersamayng
sefasa
dan
juga
berbenhrk
sinusoida.
Besar
fluks
adaiah:
Q
=
$^ox,
sin
alt
e-l)
Fluks
yang
sinusoida
ini
akan
menghasilkan
tegangan
induksi
e1
(Hukum
Faraday)
g,
-
-\tJ,
dQ
'
'dt
-
-/V1
g#
=
-Nrr;r6map5
coS
art
(tertinggal
90"
darr
+)(2-2)
Harga
efektifirya
adalah:
F _
N1.
2rt.f
.
omaks
Li=
ff:4.44Nr-f
.Qnays
I
r
r?-?\
l3
ffi
Gambar 2.9 Fluks
pada
transformator
Gambar
2.10 Arah
besaran
vektor
Pacia
rangkaian
sekunder,
fluks
({)
bersama
tadi
menimbulkan:
g,
- -l{.
d0
' 'dt
-
7/24/2019 Modul Transformator
5/27
Mesin-mesin
Llstrik
PSTE-SMT3/D3
E,
-
N,2r'i-@mo*s
=
4,44
Nz
.
f
.
6*ok,
2
sehingga"
&=
&
,, t'
N2
Dengan
mengabaikan
rugi
tahanan
dan
adanya
fluks
bocor,
maka
ET
V,
N,
-_--=
-=d
2 V2
N2
a
:
perbandingan
transformasi
Arus
primer
Io
yang
mengalir
pada
saat
kumparan
sekunder
tidak
dibebani
disebut
arus
penguat.
Dalam
keadaan
ini, arus
Io
yang
mengalir
adalah
sangat
kecil.
Dalam kenyataannya
arus
primer
I0
bukanlah
merupakan
arus
induktif
murni,
alian tetapi
terdiri
dari
arus pemagnetan
(Iv)
dan arus ternbaga
(16).
Arus Iv
menimbulkan
fluks nngnet
bersama yang
dapat
mengakibatkan
timbulr^ya
rugi
histeresis dan
rugi edCy
current.
Rugi
histeresis
dan ragi
eddy
current
inilah
;t'ang
disebiit sebagai
rugi inii,
sedangk-an
a,Sanya
a-..is
tembasa
menimbulkan
r.:gi
tem-baga. Secara
vektoris hubungan
antaia arus penguat,
fiuks
magnet
bersama dan
gaya
gerak
listrik
primer
ditunjukkan
pada
gamb
ar
2.t1.
Gambar 2.1I
Hubungan
antara
Io,
0,
Vr dan
El
Dalam
benruk rangkaian
listrik,
trafo
tanpa
beban
digambarkan
pada
gambar
2.12.
Rc
=
hambatan
inti
Xs
:
reaktansi
pemagnetan
RM
ly
=
itfUS pemagnetan
16
=
ol-rrS
tembaga
Gambar
Z.i2Rangkaian
listrik
trafo tanpa
beban
14
W
(2-4)
(2-s)
(2-6)
1o
I
-
7/24/2019 Modul Transformator
6/27
.Llesin-mesin
Listrik
PSTE-SMT3/D3
Contoh
1:
Sebuah
transforrnator
satu fasa
mempunyai
lilitan
primer
400
dan
sekunder
1000.
Luas
penampang
inti
transformator
60
cm2.
Jika belitan
primer
dihubungkan
dengan
jala-jala
500
volt
dengan frekuensi
50 Hz.
Hitunglah
harga maksimum
kerapatan
fluksi
dalam
inti
dan GGL
induksi
dalam
belitan
sekunder.
Diketahui:
N2:
1000,
N1
:400,
Vr
:500
volt,
f
:50
Hz.
Ditanya:
a)
Kerapatan
fluksi
maksimum
(Bn.,X
b)
GGL induksi
belitan
sekunder
(82)?
Jawab:
a)
V.'r
=Er
:
4,44.
Nr
-
f.
$,n
500=4,44x400x5Cx
-
7/24/2019 Modul Transformator
7/27
Modui
Ajar
Mesin-mesin
Listrik
PSTE-SMT3/D3
I
I
I
J
I
I
I
T
v2
I
Gambar
2.
I
3
Transformator
berbeban
Arus
beban 12
ini
akan
menimbulkan
gaya
gerak
magnet
(ggn)
sebesar
NzIz
yang
cenderung menentang
fluks
(+)
bersama
yang
telatr ada akibat arus
pemagnetan
Iy. Agar fluks
bersama
tadi
tidak berubah
nilainya,
pada
kumparan
primer
harus
mengalir
arus
I'2,
yang
menentang
fluks
yang
dibangkitkan
oleh
arus
beban
12,
hingga keseluruhan
arus
yang
mengalir
pada
kumparan
primer
menjadi:
\=la*li
atau
Ii=ir+lM+li
Dengan
mengabaikan
rugi
inti
yang
timbul
pada
maka besar
Ic:0. Maka
persamatm
(2-8)
menjadi,
h=iu*li
(2-1)
(2-8)
transformator
tersebut,
(2-10)
(2-11)
(2-12)
(2-e)
Untuh menjaga
agar fluks
tidak
berubah
sebesar
ggm
yarig
dihasilkan
oleh
arus
pemagnetan
Irra
saj4
berlaku
hubungan:
NJu=N7lr-Nzlz
NJu
=
N
IM
+
Ii
-
Nrl,
sehingga
Illli
-
N2l2
Dengan merrsubstitusikan
persamaan(2-9)
ke
(2-I
I)
diperoleh:
NL Ir- IM
=
Nzlz
Karena
nilai
lr,a
sangatlatr
kecil
bila
dibanding
dengan
nilai Ir,
maka
persamaan
(2-
12)
dapat
juga
ditulis:
Nl1=
N2I2
(2-13)
(2-14)
16
ffii#*
It_&-.
Iz 1V1
o
atau
-
7/24/2019 Modul Transformator
8/27
lvlesin-mesin
Listrik
PSTE-SMT3ID3
2.3.
Raugkaian
Ekivalen
Flux
magnit
bersama
yang
dihasilkan
oleh
arus
pemagnit
IM,tidakseluruhnya
tercangkup
oleh
kumparan
primer
maupun kumparan
sekunder.
Dengan
kata
lain,
terjadi
flux
magnit
bocor
baik
pada kumparan
sekunder.
Adanya
flux
magnit
bocor
pada
kumparan
primer
dinyatakan oleh
oleh
hambatan
primer
dan
reaktansi
primer,
sedangkan
pada
kumparan
sekunder
dinyatakan
oleh
hambatan
sekunder
dan
reakransi
sekunder.
Dengan
demikian
rangkaian
ekivalen
hansformator
dapar
digambarkan
sebagai
berikut
:
x2
R2
zL
Gambar
2.14
Rangkaian
ekivalen
transformator
Keterangan:
Rt
=
Hambatanprimer
Xr
=
Reaktsnsi.
prtmer
Rz
=
Hambatan
sekunder
Xz
=
Reaktansi
sekunder
Rt
=
Hambatan
tnti
Xs
=
Reaktansi
magn-i.t
Jika
ditinjau
pada
bagian
primer
dari Gambar
2.13,
maka:
vr
=
Ir.R1
+
i1.
Xl+
Er
Bentuk diagram
vektor
bagian
primer
dari
transformator
pada
power
faktor
beban
berturut-turut
PF:l,
PF+ertinggal, dan PF:mendahului,
ditunjukkan
pada
gambar
2.15.
i7
sffiw
(2-1s)
E2
v2
-
7/24/2019 Modul Transformator
9/27
Mesin-mesin
Listrik
PSTE-SMT3/D3
4*
Gambar
2.15
Diagram vektor
kumparan
primer
Pada bagian
kumpran
primer
dan sekunder
dari Gambar
2.i3,
inenurut
(2-t6)
(2-i7)
PF mendahului
hukum
Kirchoff
adalah
sebagai
berikut:
Vt=/'RL+17.j\+h
Ez
=
Iz.
R2
+
Iz.
jXz
*
Vz
kaiena
ti
=
"
maka
persamaAn
i2-17)
Capat
dituiis:
Et:Q
12.Rz+lz-jXz+Vz
Er
:
a.lz
Rz
+
jxz
+
ZL
Et
=
a2.li R,
+
jxz
+
zL
Subtitusi
persamaurn
2-19 ke
2-16,
didapatkan:
tlr
=
q2.l)
Rz
+
jxz
+
zL
+
I .
R7
+
IL.
jxL
Persamaan
2-20 dapat digambarkan oleh
garbar
2.16.
(2-1
8)
Oleh
karen a I,
=
*
.U
(persamaan
z-ll),maka
perszrmaan
2-18
dapat
ditulis.
'Nz
T
l"'=
I
J
Gambar
2.16
Rangkaian
ekivalen
transformator
oleh karena Ir
=
IS,maka
gambar
2.16
dapat
juga
didekati
dengan
gambar2.l7.
x-l
\2-r9)
(2-20)
l8
EffiEI
-
7/24/2019 Modul Transformator
10/27
Mociul
Ajar
Mesin-mesin
Listrik
PSTE-SMT3/D3
@
lnr
u'zL
Xm
,'Rz
o'x2
Gambar
2.17 Rangkaian ekivalen
pemyataan
primer
Persamaan
(2-2q
mengandung
pengertian,
apabila
parameter
rangkaian
sekunder
dinyatakan
dalam harga rangkaian
primer
harganya
perlu
dikalikan
dengan
faktor
a2.
Jadi
bila
rangkaian
sekunder
ditransfer
atau dipindahkan
ke
sisi
primer
maka
besaran
tegangan,
arus
dan
impedansinya
haros
beruban
harganya
seperti
diiuniukkan
pada gambar
2. 8.
z.+
Gambar
2.18
Rangkaian sekunder
transformator
ditransfer
ke primer
Perubahan harga
besaran
tersebut
di
atas, akan
mengikuti
persamaan-
persamaim
berikut:
a. R'z: a2 Rz
b. X'z: t
Xz
c. I'z:Iz/a
d. E'2: aE2:E1
e.
Y'2:4Y2
f.
Z't= *
Zr
(2-21)
l9
Klffi*
l"'
-
7/24/2019 Modul Transformator
11/27
Mesin-mesin
Listrik
PSTE-SiJ|T3/D3
Rangkaian
ekivalen
pendekatan
seperti
pada
gamb
ar
2.17
tersebut
masih
dapat
disederhanakan
bila
arus
beban
noi (ie)
cukup
kecil,
sehingga
dapat
diabaikan,
dan
gambar
seperti gambar
2.19
berikut:
7.t
Gambar
2.19
R_angkaian
ekivaien
perrciekaian
Parameter
rangkaian
tiansformator
seperti
gambar
2.r9
mengikuti
persamarin
berikut:
a)
Resistansi
ekivalen
transformator
berdasarkan
sisi
primer:
&r-Ri+P.'z:Rr+a2Rz
b)
Reaictansi
ekivalen
tra:rsformator
berdasarkan
sisi
sekuncer:
)Gr:Xl
*X'z:Xr+iXz
c)
impedansi
ekivalen
transformator
berdasarkan
sisi primer:
Zer:&r+j&r
d)
Impedansi
beban
berdasarkan
sisi
primer:
Z'L:
R'i.
+
j
X'L:
u2
R,
+1
*
X,
e)
Arus primer:
\=4=+
R
e
t+
a2
R
L)2
+
(x
et+
x
L)2
D
Regulasi
trafo
berdasarkansisi
primer:
Regulasi.
=
Y*
7000/o
sebaliknya
bila
parameter
rangkaian
transformator
berdasarkan
sisi
sekunder,
akan
mengikuti
persamaan
berikut:
a)
Resistansi
ekivalen
transformator
berdasarkan
sisi
sekunder:
tersebut
akan
(2-22)
(2-23)
(2-24)
(2-2s)
(2-26)
(2-27)
dipindahkan
n"
@4'Xr
-
7/24/2019 Modul Transformator
12/27
Modul
Ajar
Mesin-mesin
Listrik
PSTE-SMT3,'D3
@
Rez=Rl+R2-ft+nz
b)
Reaktansi
hansformator
berdasarka:r
sisi sekunder:
Xer
=
Xi+
Xz
-
ft+
xz
c)
Impedansi
transformator
berdasarkan
sisi sekunder:
Zez=Rez+jX"2
d) Tegangan
masukan (input)
berdasarkan
sisi sekunder:
tr,
-
vt
J1
4
to.
e)
Arus
masukan
(input)
berdasarkan sisi sekunder:
r:-L-\
La
0
Regulasi
transformator berdasarkan
sisi
sekunder:
"v.
e.gulasi.
-
T
xL00o/o
ContoM:
(2-28)
(2-2e)
(2-30)
(2-3t)
(2-32)
(2-33)
Se-bnah tsnsformator
50
KVA, 44A{)1220 volt
rnempunyai
R1
--
3,45
Q;
R2
:
0,009
Cr; Xl
:
5,2
{2
danX2: 0,015
Cf. Hitunglah
konstanta
transfonnator:
a)
Tahanan ekivalen primer
sebagai
referensi.
b)
Tahanan
ekivalen
seki.rnder
sebagai
referensi.
c)
Reaktansi ekivalen
primer
sebagai referensi,
d) Reaktansi
ekivalen
sekunder
sebagai
referensi.
e) Impedansi
ekivalen
primer
sebagai
referensi.
0
Impedansi ekivalen
sekunder sebagai
referensi.
g)
Rugi tembaga
(Cu)
total.
Jawab:
" v\
4400
,=E=m=ro
a)
&i
=
R1
+
a1R2
=
3,45
+
202. o,oo9
:7,05
Q
b)
R"z:
R2
.t
R1/a2
:
0,009
+
3,451202
:0,
0176
C)
2l
wffi
-
7/24/2019 Modul Transformator
13/27
c)
d)
Atau:
R"2
=
fu1/a2
=
7,051202
=
0,0176
C)
)Lr=Xr+*Xz
=
5,2
+
202 . 0,015
:11,2
Q
Xe2
=
Xz+X.l/i
:0,015
+
5,2/2A2
:0,028
Q
Atau:
)Lz
=
X"t/i
:
ll,2/2C2
=
0.028
Q
Zer=
ffi
=
7,A52
+
tt,22
:13.23
Q
Zez=
m
=
0,0t762
+
a,0282
=
0,0331O
Atau:
2.,
a,
zez-E
_
13,23
zoz
=
0,0331J}
Arus
primer
beban
penuh
adalah:
KVA trof
o
(/t)op
Ampere
v7
_
S0.O0OVoII
Ampere
4400Volt
=
It,36
Ampere
Arus
sekunder beban
penuh adalah:
n
WI
-
7/24/2019 Modul Transformator
14/27
Modul
Ajar
lvlesin-mesin
Listrik PSTE-SMT3/D3
KVA
tref
o
(tilap
Ampere
V2
_
5O,OOO
Volt
Ampere
220 Volt
=
227
Ampere
Rugi
tembaga
(Psu):
(Ir)2Rr
+
(I2)2R2
:
(71,262
x 3,45)
+
(2272
x
0,009)
:
910
watt
Atau:
(Pcu):
(Ir)up2R"r
:11,362
x 7,05
:910
watt
Atau:
(Pcu):
(Iz)up2R.z
=
2272
x 0,0175
:910
watt
2.4.
P
arameter
Transform
ator
Besaran-besaran
trafo
yang ierdapat dalam
model
rangkaian
ekivalen yaitu
R",
Xr,
&,
dan
)L
eiapat
ditenrukan
besar-nya
cengan
dua
macam
pengukuran,
yaitu:
2.4,1.
Pengujian
Tanpa
Beban
Pada
pengukuran
Eafo
tanpa
beban,
kumparan
trafo
yang
bekerja
sebagai
tegangan
rendah
berfungsi
sebagai
kumparan
primer
sedangkan
kumparan
trafo
yang
bekerja
sebagai
tegangan
tinggi
berfungsi
sebagai
kumparan
sekunder
(perhatikan
Gambar
2.20).
r
"fl
23
ffi4sq
Gambar
2.20Pengqian
tansfonnator
tanpa
beban
-
7/24/2019 Modul Transformator
15/27
ar
Mesin-mesin
Listrik
PSTE-SMT3iD3
Dari
pengujian
transforrnator
tanpa beban akan
diperoleh
nilai
Vl
dari
voitmeter,
I0
dari
amperemeter
dan
P0
dari
wattmeter.
Niiai
&
dan
X, dapat
dicari
berdasarkan
rumus-rumus
berikut:
Po=Vr'1s'cos0
R-=t-
vl
"
I,
I6.cos0
v
-Y:-
-
V1
trm
-
,^-
,"ttri
Rangkaian
ekivalen
akibat
rugi inti
besi
dapat digambarkan
seperti
berikut:
Io
Gambar
2.21
Rangkaian
ekivalen
tansformator
tanpa
beban
2.4.2.
Pengujian Hubung
Singkar
Pada
peng;icuran
ini,
yang
dihubung
singkat
adalah
kumparan
yang
meinpunyai
tegangan rendah
(perhatikan
Gambar
2.22).
Low
Side
G ambar
2.22
P
engujian hubung
singkat
Dari
pengujian
hubung
singkat
transformator akan
diperoleh
nilai
V,, dari
voltmeter, I.c
dari amperemeter
dan
Pt' dari
rnattmeter.
Nilai
R.
dan
X.
dapat
dicari
berdasarkan
rumus-rumus
berikut:
R"=#
24
#sg]F6g
.
(2-34)
(2-3s)
(2-36)
(2-37)
-
7/24/2019 Modul Transformator
16/27
Modul
Ajar
Mesin-mesin
Listrik
PSTE-SMT3/D3
Re
+
jxe
(2-38)
(2-3e)
e-
z3-R3
Contoh
3:
Pengujian
transformator
satu fasa 200/400
volt,
50Hz
mlnghasilkan
data-data
sebagai
berikut:
Pengujian
tanpa
beban: 200
volt;
0,7 A;70
W,
pada
sisi
TR
Pengujian
hubung
singkat:
l5 volt;
10
A; 85
W,
pada
sisi TT.
Buatlah
rangkaian
ekival
en
transformator
tersebut.
Jawab:
Dari
pengujian
tanpa
beban:
Po:
Vr Is
cos 0
70
:200
x 0,7 xcos
0
-+
cos 0
=
0,5
sin
0
:0,866
I.:
ic ccs
0
: ,j,7
x
0,5
:0,35
A
In':
Io
sin
0:
0,7 x
0,866:0,606
A
R": Vrit
:20010,35:571,4
{)
X6:
V1/I,
:20010,606:330
C)
Dari
pengujian
hubrurg
singkat:
Dalam pengujian
ini
alat-alat
ukur
ditempatkair pada
sisi
sekunder,
yakni
sisi
tegangan
tinggi
(TT)
dan
belitan
sisi
tegangan
rendah
(TR)
atau
primer
dihubung
singkat,
sehingga:
Z"z=Yrilr,
=
l5l10:
1,5 O
a:'J1N2:2001400:
0,5
&2:
Pr/(I,.)2:
85/(10)2:0,85
O
Xez=
W-@,zy
-
TF--@ry
-r,23a
Selanjutnya
besaran
ekivalen
dibawa
ke
belitan
primer:
&r
:
a2
&z:
(0,5)2
x
0,85
:0,21
{)
)Lr
=
f
&r:
(0,5)2
x
7,23
=
0,31
f)
Sehingga
rangkaian
ekivalen transformator
dengan
primer
sebagai
referensi
dapat
digambarkan
sebagai
berikut:
25
sffi{.s*i,&i
z
-vt,
-
I
t,
-
7/24/2019 Modul Transformator
17/27
Modul
Ajar
Mesin-mesin
Lisirik
PSTE-SMT3iDS
F.e1
Xe1
Gambar 2.23 Rangkaian ekivalen transformator (Brimer
sebagai
referensi)
2.5. Pengaturan
Tegangan
Pengaturan tegangan
suatu
transformator
adalah
penrbahan
tegangan
sekunder
antara
beban
noi
dan
beban
penuh
pada
suaru
faictur
kerja
tertentu,
Cengan
tegangan primer
konstan.
Pengaturan
tegangan
(VR)
=w
x 00o/o
2.6.
Polaritas Transf,ormator
Arah
atau cara melilit kumparan
pada
sebuah
transformator
menenhlkan
arah
tegangan
induksi
yang
dibangkitkan. Arah
tegangan
induksi
ini
dikenai
sebagai
po
laritas
transform ator.
Bila
kumparan
primer
(dengan
cara melilit
seperti
ditunjukkan pada
gambar
2.24),
yang
merupakan kumparan
tegangan
tinggi
diberi tegangan,
akan
menghasilkan arah
tegangan induksi
seperti
ditunjukkan oleh
masing-masing
anak
panah.
Artinya
termina
Tr(+)
mempunyai
polaritas
yang
sama
dengan
terminal
Rr(+),
sedangkan
T2(-) mempunyai
polaritas
yang
sruna
dengan
RzG).
Bentuk
polaritas
seperti ini
dikenal
dengan
polaritas
pengurangan.
26
ffiEH
(2-40)
571,4
oh
-
7/24/2019 Modul Transformator
18/27
Mesin-mesin
Listrik
PSTE-SMT3iD3
Gambar
2.24
p
olaitas
pengurangan
paCa
transformator
Bila
polaritas
Tr(+)
= Rz(+)
dan
T2(-)
:
Rr(-),
berarti
cara
merilit
kumparan
tegangan
rendah
RrRz
adalah
sebaliknya
dari
garnbar
2.24.
tiubrmgan
krrmpara'
semacam
ini
disebut
poiaritas
penjumlahan.
untuk
mengetahui
apakah
suatu
transformator
mempunyai
poraritas
pengurangan
atau penjumlahan,
dilakukan
peng
ulc.rran
sebagai
berikut
:
Buatlah
rangkaian
seperti
pada
garnabr
2.24
dan
berilah
masukan
tegangan
pada
kumparan
tegangan
tinggi
sesrni
tegangaR
norninalnya.
I-Ikuriah
tegangan
terminal
Vl,V2daii
V3.
Maka
bila:
V3
Vl
disebut
polaritas
penjumlahan
2.7.
Efisiensi
Transformator
Efisiensi
dari
setiap
peralatan
alam
bidang
teknik
adalah
daya
keluaran
dibagi
dengan daya
masukan, dapat dinyatakan
dara-,n
persen
(%)
denganpersamiurn:
Eflsienst
q
=
ffix700o/o
Dari
pengujian
beban
nol
dan
pengujian
hubung
pada
transformator
sehin g
ga:
Dayamasukan
=
Daya
keluaran
*
Rugi
Q-4t)
singkat
didapatkan
rugi
total
Dengan
demikian
efisiensi
transformator
berdasarkan
rugi-rugi
yang
acia:
Efi,sienst
q
-Davamastkan-
Rusi
x111o/oDayamantkan
(2-42)
(2-43)
27
ffieE
fl
-
7/24/2019 Modul Transformator
19/27
Modul
Ajar
Mesin-mesin
Listrik PSTE-SMT3iD3
atau,
Efi.sienst
q
=
1-
atau,
Efisienst
n
-
-
Dlv?ketuarat\-
'x100%
Doyokeluaran +
Rugi
Daya
keluaran
transformator
dalam besaran
watt:
Po
:
t/2
12
cos
02
Rugi-rugi
transformator:
(2-45)
(2-46)
a.
Rugi
inti
besi
(Pi):
Ps,
dari
pengujian
tanpa
beban.
b.
Rugi
tembaga
(P.u)
:
(iz)z
&2,
dari pengujian
hubrurg
singkat.
Berdasarkan
daya
keluaran
dan
rugi-rugi,
maka
efisiensi transformator
adalah:
Eftsi.ensi.
Tl
-
-Ulti?*r
v2'I2.cos02+e6rl4rx
I0Ao/o
(-2-47)
Pada
transformator
komenial
dikenal
efisiensi
sepanjang
hari
atau
efisiensi
cpeiasicnai
selanra
21jan
dengan
persainaan:
qail-day-ffix7ooo/a
Rugi
DatamasTLkan
x
ffiA%
(2-44)
(2-48)
Contoh
4:
Suatu
transformator
satu
'sasU
25
KVA,
2200/220
Voit
mempunyai
resistansi
primer
lfl
dan
resistansi
sekunder
0.01C).
Hitung
efisiensi pada
waktu
beban
penuh
dengan
fbktor
daya 0,8,
jika
rugi
inti dari
transformator
sama dengan
80%
dari
rugi
iembaga pada
waictu beban
penuh
Jawab:
a:2200/220:
l0
&.,:
R2
*
R1/a2
&z:
0,01
+
(l/100):0,02
Q
Arus beban
sekunder
lz:25A00/220
:
113,6 A
P.u: I22
&z
:
(113,6)2
x 0,02:258 W
Rugi
inti Pi:80olo
x258:206,4W
Rugi
total
:258
+
206,4:
464,4W
Dayaoutput
Po:
Vz Iz cos 0z=25
x
0,8 KW
:20.000
W
Ef
isiensi
n
=
ffix
l}Ao/o
=
97,7o/o
"2S
"
ffiligfdl
-
7/24/2019 Modul Transformator
20/27
Mesin-mesin
Lisirik
PSTE-SMT3iD3
2.8.
Kerja
Paralei
Transformator
Pertambahan
beban
pada
suatu
saat
menghendaki
adan1.'a
kerja
paralei
di
antara
transformator.
Tujuan
utama
kerja
paralel
adalah
agar
beban
yang
dipikul
sebanding dengan
kemapuanrKvA
masing-masing transformator,
hingga
tidak
terjadi
pembebanan
lebih
dan
pemanasan
lebih.
I.'
total
l', A
.
'rO
l,
total
Gambar
2.25
Ke4a
pa,*alel
transformator
Unhrk maksud
di atas
diperlukan
beberapa
syaiat:
l.
Perbandingan
tegangan
harus
sama.
2.
Polariias
transformator
harus
sama.
3. Tegangan
impedansi pada
keadaan
beban penuh
harus
sama.
4.
Perbandingan reaktansi terhadap
tahzuran
sebaiknya
sarna.
2.9.
Transformator
Tiga
Fasa
Transformator
3
phasa
digunakan
untuk
sistem lishik
berdaya
besar,
baik
pada
sistem
pembangkitan,
transmisi
maupun
distribusi.
Transformator
3
phasa
yang
umnm
kita
lihat
pada gardu
distribusi daya250
KVA
sampai
630
KVA
berbentuk
persegi
(gambar
2.26).
Inti trafo
berbentuk
E-I
dengan
belitan
primer
dan
sekunder pada
ketiga
kaki
inti
trafo. Terminal
tegangan
tinggi
(primer)
rampak
dari
isolator
yang
panjang.
Terminal
tegangan rendah (sekunder)
dengan
terminal
lebih
pendek.
Trafo
ditempatkan
dalam
ruman
trafo
yang
diisi
dengan
minyak
trafo
yang
berfirngsi
sebagai
pendingin
sekaligus isolasi.
Secara
berkala
minyak
hafo
diganti.
Pendinginan
rumah
trafo
disempurnakan
dengan
dipasang
sirip
pendingin
agar
panas
mudah
diserap oleh
udara
luar.
29
*Fials*s6
-
7/24/2019 Modul Transformator
21/27
Modul
Ajar
Mesin-mesin
Listrik PSTE-SMT3/D3
tr'>t.t.ar
l- :)
Gambar
2.26Benn/r.
fisik
Transforrnator
tiga phasa
Trafo
3
phasa
bisa
dibangun
Cari
dua
buah
trafo
safrr
phasa
atau
tiga
buah
trafo
satu phasa.
Unhrk
trafo 3
phasa
berukuran
berciaya
besar,
dibarrg'.in
dari
tiga
buah
trafo
satu
phasa,
tujuannya
jika
ada
sala-h
satu phasa
yang
rusak/
terbakar,
maka
trafo
yg
rusak tersebut
dnpat
diganti
dengan
cepat
dan
praktis.
Trafo
3
phasa
memiliki
enam
belitan
(gambar
2.27).
Tiga
belitan
primer
dan
tiga belitan
sekunder.
Belitan primer diberikan nomor
awal
l,
belitan
lul -
lU2
artinya
belitan primer
phasa
U.
Beiitan
sekunder
diberikan
notasi
nomor
aw4i
Z,
misalnya
2Y2
-
2Vl,
artinya
belitan
sekunder
phasa
v.
Belitan
primer
atau
sekunder
dapat
dihubungkan
secara
Bintang
atau
hubun
gan
segitiga.
Belilan
inpul
1U2
30
Bet*an
2u2
\
2v2
\
2w2
out'Ur
zul
I
?v1l
2w1l
Gambar
2.27 Belitanprimer
dan
sekunder
trafo
tiga phasa
-
7/24/2019 Modul Transformator
22/27
Modul
Ajar
Mesin-mesin
Lisirik
PSTE-SMT3/D3
2.9.1.
Konstruksi
Inti Transiormator
Tiga
Fasa
Bahan
inti
trafo
3
phasa
dari bahan
piat
tipis
fbrrcrnagnetis
yang
diturnpuk
dengan
ketebalan
tertentu.
Plat
tipis
dimaksudkan
untuk
menekan
rugi-rugi
histerisis
dan arus
edy
pada batas
minimal.
Ada
beberapa
tipe
inti
trafo
3
phasa
tampak
pada
gambat
2.28.
Tipe
U-I terdiri
dari
tiga
inti
yang
dipasangkan
sudut
menyudut
120"
(gambar
2.28a).
Tipe U
terdiri
atas
tiga
inti
U
dipasang
sudut
mennrdut
120'
(gambar
2.28b).
Tipe menyudut
ini
dipakai
untuk
trafo
3
phasa
yang
dipasang
pada
tabung
bulat
untuk
trafa
outdoor
yang
dipasang
pada
tiang
jaringan
distribusi.
Tipe E-I
yang
banyak
dipakai,
tiap kaki
terdapat
belitan primer
dan
sekunder
masing-masing
phasa
(gambar
2.28c).
Tipe
jenis
ini
banyak
dipakai
untuk
daya
kecil,
sedang
sampai daya besar.
Bah.kan
tiga
buah
trafo
satu
phasa
yang
digabungkan,
bisa
menjadi
trafo
tiga
phasa.
(b)
(c)
Gambar
2.28
Konstruksi
inti
trafo
tiga
phasa
2.9.2.
Ifubungan
Belitan
Transformator
3 Fasa
Ada
dua
metoda
hubungan
belitan
primer
dan
belitan
sekunder.
Pertama
hubungan
bintang,
kedua hubungan
segitiga.
Pada gambar
2.29,
baik
belitan
primer
dan sekunder
dihubungkan
secara
bintang.
Belitan primer
terminal
lU,
lV
dan
lW
dihubungkan
dengan
supply
tegangan
3
phasa.
Belitan
sekunder
terminal
2U,2',/
dan
2W
disambungkan
dengan
sisi
beban.
Hubungan
beiitan segitiga
baik
pada
belitan
primer
maupun
belitan
sekunder
(gambar
2.30).
pa
-
7/24/2019 Modul Transformator
23/27
Modul
Ajai'
Mesin-mesin
Listrik PSTE-SMT3/D3
?Vt
\/
LYU
1U
1V
lW
Gambar
2.29
Trafo
tiga phasa
belitan
primer
dan
sekunder
hubungan
segitiga
Gambar
230
Trafo
tiga
phasa
belitan
primer
dan
sekunder
hubungan
bintang (yj
2,9.3.
Angka
Jam
Belitan
Transformator
Tiga
Fasa
Seperti
telah
diuraikan
pada
pembahasan
sebelumny4
vektor
tegangan
primer
dan
sekunder
dapat
dibuat
searah
atau
berlawanan
dengan
rnengubah
cara
melilit
kurnparan.
Pada
transfonnator
3
fasa,
arah
iegangan
akan
menimbulkan
perbedaan
fasa.
Arah
dan besar
perbe
-
7/24/2019 Modul Transformator
24/27
Mesin-mesin
Listrik PSTE-S|v1T3/D3
il
lr
',
rt"-)
,.,'
ir
:
'' .,L
f,--,
.,
t
ti
'
i
i/
i.
i
'r
.v,,j'
\l'
r
ts:\.
.
,.,
i
'',-.
,. ,.,r.,
''
'\,'
,,
:
."1
r,
t : >
.''
'
wl'
'
l;f
r.,.'
tsI
''.
1l.l
;r
a:,,=
.._
.,,,,.i
Gambar
2.31
Vektor
kelompok
jam
pada
hafo
3
phasa
Belitan
transtbrmator
Dy-l1
(gambar
2.31c),
menunjukkan
belitan
primer
dalam
hubungan
delta
(segitiga),
belitan
sekunder
y
(bintang),
beda phasa
antaftl
tegangan
primer-sekunder
I I
x
30"
:
330".
2.10.
Transformaio:-
Pengukuran
Untuk
pengukuran
tegangan
dan
arus
yang
besar
diperlukan
trafo pengukwan.
Tujuannya
unhik
menyesuikan
besaran
pengukuran
dengan
kemampuan
alat
ukur,
disamping
untuk
keamanan
mzmusia.
Pemakaian
trafo
pengukuran
tidak
hanya
unfuk
voitmeter,
ampermeter,
kiVhmeter
saja,
tetapi
unfuk
mengoperasikan
berbagai
peralatan
kontrol relai
tegangan,
relai arus,
relai
bimetal,
dan
sebagainya.
2.10.1.
Transformator
Tegangan
Panel
distribusi dengan
tegangan
menengah
20
KV
atau panel
tegangan
tinggi
150
KV
menggunakan
trafo
penguicuran
tegangan
(Potential
Transformer
:
PT),
untuk
memrnrnkan
tegangarr
150
KV
atau20
KV
menjadi
100
v.
urrtuk
pengukuran
tegangan
20
KV
sistem
tiga
phasa,
diggnakan
trafo
tegangan
PT
dengan
ratio
20KV/100
v
(gambar
2.32).
Bagian
primer
trafo
tegangan
terminal
l.l
dan
1.2 dipasang
pengaman
dua
sekering
yang
terhubung
dengan
jalajala
Ll dan
L2.
Bagian
sekunder
trafo
tegangan,
termin
al
2.1
dan
2.2
dihubungkan
dengan
voltmeter dengan
batas
ukur
100
v.
Terminal
2.1
dipasangkan
sebuah
sekering
pengaman,
terminal
2.2
dihubrurgkan
dengan
bumi
,t-
JJ
r31g4f&
-
7/24/2019 Modul Transformator
25/27
iviodul
Ajar
Mesin-mesin
Listrik
PSTE-SMT3ID3
i
I
l^.,,r..;r
2i)
rV
sebagai
pengaman
bahaya
tegangan
tegangan.
sentuh
iika
terjadi gangguan
pada
trafo
Gambar
2.32
Pengukuran
dengan
trafo
regangan
(pT)
2.10.2.
Transformator
Arus
Lintuk
penguk'aran
arus beban
vang
besar
digunakan
trafo pengukuran
arus
(Current
Trensfarmer
:
Cl).
Trafo
cr
iipasang pada
jala-jala
seoeni
B?mbai
2.33
dengan
teiminal
K
menghadap
sisi
suplai
daya,
dan
terminal
L
menghadap
sisi beban.
Terminal
K
harus
dihubungkan
dengan
bumi
untuk
mengamankan
dari
tegangan
sentuh
yang
berbahaya
jika
ada
gangguan
kerusakan
cr.
Ampermeter
yang
digunakan
memilikj
batas
ukur
I
A atau
5
A
dengan
skala
pengukgran
sesuai
kebutuhan.
Yang perlu
diperhatikan
ratio arus
primer
dan
arus
sekunder
trafo
CT
(CT
ratio
300
A/5
A,\.
Jika
terjadi
kerusakan
pada
alat
ukur atau
alat
kontrol
yang
dihubungkan
dengan
trafo
pengukuran
arus
CT,
maka
sisi
sekunder
trafo
arus
harus
dihubung
singkatkan.
Jika
tidak akan
berbahaya
karena
akan
menimbulkan
tegangan
induksi
yang
sangat
tinggi
dan
berbahaya.
Gambar 2.33 Pengukuran
dengan
trafo
arus
Trafo
arus dalam
bentuk
port;abel
untuk
kebutuhan
pemeriksaan
atau
pemeliharaan
dipakai
jenis
tang
amper
dengan
sisem
digital
gambar
2.34.
Cara
34
ffiia+6
:-
;'slla
n
a
r,in
-
7/24/2019 Modul Transformator
26/27
tulodu
I
Ajar
Mesin-mesin
Listrik
pSTE-Sfu, T3/D3
penggunaannya
sangat
pra.tlis,
tekan tang
amper
rnasukkan
ke
salah
satu
kaoel
phasa
yang
akan
diukru, p-,nksa
batas
ukurnya
dan penunjukan
amper terbaca
secara
digital.
Tang
amper
juga
dapat
mengukur
daya
listrik
KW_
meter
dengan
menghubungkan
kabel clip-on
tegangan
ke
phasa
R,
s, T
dan
N.
Tang
amper
sangat
bermanfaat
untuk
mengukur
arus
beban
tiap{iap
phasa
unhrk
mengetahui
keseimbangan
arus.
Arus
beban yang
tidak
seimbang
berpotensi
merusak
aiat
listrik-
Dengan
metode
tertentu
tang
amper
bisa
digunakan
untuk
melacak
jika
terjadi
pencurian
lisfik yang
disengaja.
Gambar
234
Aplikasi
trafo
arus
sebagai
meterportabei
Soal-soal
latihan
Jawablah
pertcnyaan-pertanyaan
berikut
dengan
singkat
dan
tepat .
1.
Apa
kegunaan
dari
transformator?
2.
Jelaskan
prinsip
kerja
transformator
3.
Jelaskan
apa
yang
dimaksud
dengan
transformator
ideal
4.
Jelaskan
kondisi
transformator
secara praktis
5.
Gambar
dan
jelaskan
rangkaian
ekivalen
transformator
6.
Mengapa
transformator
perlu
di
uji?
Jelaskan
metode
pengujian
transformator
7.
Jelaskan
apa
yang
dimaksud
dengan
efisiensi
dari
transformator
8.
Suatu
transformator
satu fasa
50
Hz
dipergunakan
untuk
menunrnkan
tegangan
da'i
2200
volt
menjadi
250
volt.
Luas
penampang
inti
36
cm2
dan
kerapatan
fluks
maksimurn
6Wblm2. Hitung
banyaknya
lilitan
primer
dan
sekrinder
35
ffiB3FHlI
-
7/24/2019 Modul Transformator
27/27
Modui,Ajar
Mesin-mesin
Lisirik
PSTE-SMT3ID3
9. suatu
transformator
safir
fasa
23a01230
vclt,
15
KVA
dengan
data
pengujian
hubug
singkat:
45,T
vol,t;6,52 ampere;
170
watt.
Alat
ukur
di
sisi
TT.
Hitung:
Resistansi,
reaktansi,
dan
impedansi
ekivalen
berdasarkan
sisi
tegangan
tinggi
maupun
sisi
tegangan
rendah.
10.
sebuah
hansformator
satu
fasa
2200/220
vort,
50
Hz.
Dilakukan
pengujian
sehingga
diperoleh
tahanan
primer
dan
sekunder
berturut-hrrut:
6 e
dan 0,06
o,
reaktansi
primer
dan sekurder
berhrrut-turut:
5
e
dan
0,05
cl.
Data
dari
pengujian
tanpa
beban:
220
volt,
I
ampere,
100
watt.
Tentukan:
a.
Rangkaian
ekivalen
transformator.
b.
Efisiensi
pada beban
penuh
dengan
faktor
daya
0,g lagging.