KONVERSI ENERGI ELEKTRIK

Ir. Hery Purnomo, MT

DASAR TRANSFORMATOR

TRANSFORMATOR (Transformer)

Peralatan listrik yang digunakan untuk memindahkan

dan merubah energi listrik dari suatu rangkaian listrik ke rangkaian listrik yang lain, melalui gandengan magnetik

TRAFO

f1 = f2 (Hz.)S1 = S2 (VA)P1 > P2 (W)V1 > V2 Step down

V1 < V2 Step up

V1 = V2 Isolasi

Primer Sekunder

+ +

- -V1 V2TRAFO

JENIS TRANSFORMATOR

• Trafo Daya• Trafo Tegangan• Trafo Arus• Trafo Pemisah• Trafo Las Listrik• Trafo Kontrol• dll.

Transformator daya (PLN)

5

Transformator pengukuran(trafo instrumen)

(a) Voltage transformer (b) Current transformer

KONSTRUKSI TRANSFORMATOR

1. Inti besi (baja silikon)

2. Belitan/Kumparan (Tembaga, Aluminium)

3. Isolasi ( email, kertas, kain, minyak isolasi)

TIPE TRANSFORMATOR

• Trafo tipe inti (core type)•Trafo tipe cangkang (shell type)

Tipe intiTipe cangkang

Bentuk Inti Besi

Right Hand Rule

• Ibu jari menunjukkan arah arus

• Jari lainnya menunjukkan arah medan magnet

Hubungan antara arah arus dan arah medan magnet

HUKUM DASAR TRANSFORMATOR

• Hukum Maxwell• Hukum Induksi Faraday

1. Gaya gerak magnet (ggm / mmf):

INLHF

2. Gaya gerak listrik (ggl / emf):

dt

dN)t(e

Luas penampang inti besi(A)

Panjang jalur magnetik (L)

N lilit

INDUKSI GANDENG

dt

dN)t(e

11

dt

dN)t(e

22

I

3. Hubungan antara arus dan tegangan terinduksi

Inti besi jenuh :dengan betambah besarnya arus maka tegangan terinduksi besarnya hampir tetap

Transformator tanpa beban

ggm (N1.Io) fluksi

f

tsin)t( m

2Io

+

-

N1 N2

1. Tegangan terinduksi belitan primer:

2. Tegangan terinduksi belitan sekunder:

Rangkaian Ekuivalen Trafo Tanpa Beban

V1

Io

Ic Im

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

Io = Ic + Im

V1 = E1 + Io (R1 + j X1)

Transformator berbeban

+

-

I1 I2

(ZL )

N2N1

1. Keadaan tanpa beban: I1 = Io

2. Keadaan berbeban:

SIMBOL TRANSFORMATOR

Belitan primer Belitan sekunder

Inti besi

Problem1. Transformator 1 fasa, daya 1000VA, Tegangan 220/110 V, 50 HzDalam keadaan tanpa beban, Hitung tegangan sisi sekunder (sisi TR) apabila sisi primer (sisi TT) disuplai dengan tegangan :

Tegangan 110 V, 50 Hz.Tegangan 220 V, 50 Hz.Tegangan 330 V, 50 Hz.

2110

220

110220

2

1

21

E

Ea

E,E

a

VVa

V

V 12

2

1

V1 = 110, maka:

V1 = 220, maka:

V1 = 330, maka:

volta

VV 55

2

11012

volta

VV 110

2

22012

???volta

VV 165

2

33012

Trafo ideal :

2. Trafo 1 fasa, daya 20 kVA, tegangan 2000/200 V, 50 Hz. Diketahui jumlah lilitan sekunder 66

• Hitung jumlah lilitan primer• Arus beban penuh (nominal) sisi primer dan sekunder

lilitxN

NxE

EN

N

N

E

E

E

Ea

E,E

6666200

2000

10200

2000

2002000

1

22

11

2

1

2

1

2

1

21

A.)nom(I

A.)nom(I

100200

20000

102000

20000

2

1

3. Transformator dengan daya 10 kVA, tegangan 2200/220 V, 50 Hz.Arus penguat 0,60 A dan rugi inti besi 360 watt, apabila sisi TT disuplai tegangan nominal.• Hitung arus pemagnitan• hitung arus rugi inti besi

diabaikan)XjR(I

voltEV

o

11

11 2200

A,E

PI

IERIP

cc

cccc

16402200

360

1

12

A,,,I

III

III

m

com

mco

5760164060 2

22

SOALTrafo 1 fasa, daya 5000 VA, tegangan 2300 V / 230 V, frek. 50 Hz. Data hasil pengukuran sebagai berikut :Arus tanpa beban Io = 0,30 A, rugi inti besi Pc = 40 W, Tahanan belitan primer R1 = 5 ohm dan reaktansi belitan primer X1 = 25 ohm.

1. Hitung arus nominal (arus beban penuh) transformator.2. Dalam keadaan trafo tanpa beban, belitan primer

disuplai dengan tegangan 2300 V, hitung tegangan sisi sekunder

a). Asumsikan trafo ideal b). Trafo sebenarnya

Pada transformator keadaan tanpa beban, buktikan bahwa, apabila trafo disuplai sumber tegangan DC, dibanding dengan trafo disuplai sumber tegangan AC, maka:

Io (DC) >> Io (AC)

Misalkan : V(DC) = 100 volt V(AC) = 100 volt

Terima kasih