TUGAS MAKALAH

ELEKTRONIKA INDUSTRI

TRANSFORMATOR DAN SISTEM DISTRIBUSI DAYA

Disusun Oleh:

Rizka Hendrawan (21060111130051)

Dwi Prasetyo (21060111130052)

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS DIPONEGORO

SEMARANG

2014

Transformator dan Sistem Distribusi Daya

1.1 Sistem Distribusi Daya

Adalah pemberian daya dari stasiun pusat ke pelanggan melalui sebuah sistem

transmisi. Tegangan tinggi digunakan pada saluran transmisi untuk mengurangi jumlah

arus sampai yang dikehendaki, karena jika arus besar rugi – rugi juga besar. Selain itu,

jika tegangan dinaikkan maka daya yang didistribusikan juga tetap sama. Sebagai

contoh pada gambar dibawah ini, jika kita hendak mengirimkan daya 10.000W, maka

dari staisun pusat kita bisa mengirimkan tegangan sebesar 100v dan dengan arus

sebesar 100 A. Tetapi pada kenyataannya, transmisi jarak jauh dengan arus yang besar

membuat rugi – rugi besar. Sehingga untuk mereduksi rugi – rugi kita dapat menaikkan

tegangan dan menurunkan arus. Sehingga daya yang sampai ke pelanggan tetap sama

yaitu 10.000 W.

Gambar 1 Sistem Transmisi Daya

Gambar dibawah ini menjelaskan tentang transmisi dan distribusi daya listrik 3 phasa

dari stasiun pembangkit ke pelanggan(pabrik). Daya dari stasiun pusat sebelum

ditransmisikan akan dinaikkan tegangannya menggunakan trafo step up kemudian daya

ditransmisikan. Sebelum masuk ke pelanggan, daya memasukki gardu induk terlebih

dahulu untuk diturunkan dayanya baru masuk ke pelanggan.

Gambar 2 Sistem Transmisi dan Distribusi Daya

1.2 Proteksi

Pada sistem distribusi daya perlu adanya peralatan proteksi untuk melindungi makhluk

hidup dari bahaya sengatan listrik dan harta benda dari kerusakan.

Contoh peralatan proteksi yaitu :

1. Penangkal petir – menggunakan prinsip kerja celah loncatan bunga api. Dimana

kedua sisi diisolasi oleh udara. Satu sisi disambungkan ke tanah, sisi lain

disambungkan ke kawat. Ketika petir menyambar kawat, makan akan timbul

tegangan tinggi dan mengionisasi udara sehingga tegangan tinggi tersebut dapat

ditanahkan.

2. Sekering (pelindung arus lebih) – merupakan penghubung tipis yang dapat meleleh

atau putus.

3. Sakalr sebagai pemutus rangkaian(tegangan rendah,medium, dan tinggi.

Gambar 3 Alat proteksi, penangkal petir, sekering, dan busi

Gambar 4 Saklar tegangan rendah medium dan tinggi

1.3 Kualitas Daya

Kualitas daya dalam sistem distribusi daya, dipengaruhi oleh harmonisa. Harmonisa

melrupakan gelombang yang terdistorsi secara periodik dan terjadi pada tegangan, arus

atau daya. Biasanya gel. Sinus yang merupakan kelipatan gelombang fundamentalnya.

Disebabkan oleh beban tidak linear yang menarik arus dengan curam.Ada beberapa

cara untuk mengatasi yaitu dengan memasang filter pasif seperti pemasangan kapasitor,

penyeimbangan beban pada masing masing fasa dari sistem tiga fasa empat kawat,

penambahan kawat netral pada masing masing fasa.

Gambar 5 harmonisa

Berikut ini adalah beberapa pengaruh harmonisa dan akibatnya :

Gambar 6 Tabel Efek dan akibat harmonisa

1.4 Transformator

adalah suatu peralatan listrik yang termasuk dalam klasifikasi mesin listrik statis dan

berfungsi untuk menyalurkan tenaga/daya listrik dari tegangan tinggi ke tegangan

rendah atau sebaliknya, dengan frekuensi sama Prinsip kerjanya berdasarkan induksi

bersama, apabila ada arus listrik bolak-balik yang mengalir mengelilingi suatu inti besi

maka inti besi itu akan berubah menjadi magnit dan apabila magnit tersebut dikelilingi

oleh suatu belitan maka pada kedua ujung belitan tersebut akan terjadi beda tegangan

mengelilingi magnit, sehingga akan timbul gaya gerak listrik induksi (GGL)”.

Gambar 7 Transformator

Pada keadaaan ideal daya yang masuk pada trafo sama dengan daya yang keluar pada

trafo. Hubungan antara tegangan primer, jumlah lilitan primer, tegangan sekunder,

dan jumlah lilitan sekunder, dapat dinyatakan dalam persamaan berikut:

V 1

V 2

=N1

N2

=I 2

I 1

=a

P1=P2

V 1 I 1=V 2 I 2

Dimana

V1 = tegangan primer (volt)

V2 = tegangan sekunder (volt)

N1 = jumlah lilitan primer

N2 = jumlah lilitan sekunder

a = ratio transformer

P1 = Daya primer (Watt)

P2 = Daya Skunder (Watt)

1.5 Polaritas Trafo

Masing – masing ujung primer dari suatu trafo satu fasa polaritasnya selalu

bergantian pada waktu bekerja karena merupakan tegangan AC. Hal ini sama juga

terjadi pada kumparan sekunder. Polaritas perlu diketahui untuk membuat sambungan

pada trafo. Polaritas trafo ditentukan ileh arah lilitannnya.

Fungsi dari polaritas trafo sendiri adalah sebagai penentu kutub positf dan

negatif dari trafo, untuk menentukan kumparan primer dan sekunder, dan untuk

menghubungkan trafo biasa menjadi autotrafo, selain itu juga untuk memparalelkan

atau serikan trafo.

Ada 2 jenis polaritas trafi, dimana H1 dan X1 adalah identik, dimana saat H1

positif, X1 juga positif., yaitu polaritas aditif dan polaritas subtraktif.

Gambar 8 Polaritas trafo

Polaritas aditif, letak H1 dan X1 bersilangan / diagonal, sedangkan subtraktif,

H1 dan X1 sejajar/ saling berhadapan.

Trafo juga merupakan sebuah device yang dapat membalikan fasa tegangan

antara tegangan input dan juga tegangan sekunder. Dimana perubahan fasa ini

dipengaruhi oleh vektor grup dari trafo. Perbedaan fasa ini dipengaruhi oleh belitan

yang ada pada trafo. Berikut ini titik pada lambang trafo yang menunjukkan ada

tidaknya perubahan fasa pada trafo :

Gambar 9 Titik pembalikan fasa trafo

Ada beberapa syarat yang harus dipenuhi jika akan memparalelkan dan seri

kan trafo :

1. Tegangan kerja harus sama

2. Rasio impedansi harus sama

3. Polaritas harus dibuat bersesuaian

1.6 Hubungan dan Sistem Trafo 1 fasa

Ada dua jenis distribusi satu fasa

1. Satu fasa dua kawat

2. Satu fasa 3 kawat

Gambar 10 Trafo seri dan paralel

Gambar 11 Sistem 1 fasa 2 kawat dan 3 kawat

1.7 Trafo 3 Fasa

Transformator 3 fasa pada dasarnya merupakan transformator 1 fasa yang disusun

menjadi 3 buah dan mempunyai 2 belitan, yaitu belitan primer dan belitan sekunder.

Ada beberapa metode untuk menghubungkan belitan yaitu:

1U 1V 1W

2U 2V 2W

1U 1V 1W

2U 2V 2W

N

2U 2V 2W

1U 1V 1W

N

1U 1V 1W

N

2U 2V 2W

N

1. Hubungan segitiga dan segitiga (delta dan delta) / ()

Gambar 12 Hubungan delta – delta

2. Hubungan segitiga dan bintang (delta dan wye) / (Y)

Gambar 13 Hubungan delta –wye

3. Hubungan segitiga dan bintang (wye dan delta) / (Y)

Gambar 14 Hubungan wye – delta

4. Hubungan segitiga dan bintang (wye dan wye) / (YY)

Gambar 15 Hubungan wye – wye

1.8 Gardu Induk

Gardu induk memiliki perlengkapan untuk merubah tegangan line dan mengaturnya

dengan menggunakan transformator. Pengaturan tegangan menggunakan switch tap

transformator.

Gambar 16 Saklar Ambilan

Jaringan tediri dari gardu induk, line transmisi, dan stasiun pembangkit yang

dihubungkan bersama. Untuk mencegah terjadinya kesalahan dalam jaringan, pada

gardu induk dilengkapi circuit breaker untuk memutuskan daya.

Gambar 17 Susbtansi Gardu Induk

1.9 Gardu Induk Unit Dasar

Gardu induk unit dasar terdiri dari 3 komponen:

1. Bagian switch gear tegangan tinggi

Menggabungkan terminasi untuk kabel pemasukan primer dan switch gear primer,

ditempatkan dalam satu kotak berlapis metal

2. Bagian transformator

Menempatkan transformator untuk menurunkan tegangan primer sampai level

pemakaian tegangan-rendah

3. Bagian distribsi tegangan rendah

Menyediakan perlindungan dan pengendali untuk rangkaian feeder tegangan

rendah.

Gambar 18 Diagram lin Unit Substation

Gambar 19 Diagram lin rangkaian

1.10 Distribusi Dalam Pabrik

Di dalam pabrik sistem pengisian listrik diperlukan untuk mengirimkan energii dengan

aman menuju tiap-tiap peralatan tanpa ada komponen yang mengalami pemanasan

lebih, atau penurunan tegangan.

Pengawatan dalam bangunan dapat dibagi menjadi bagian-bagian sebagai berikut

1. Tempat masuk servis

Bagian ini termasuk penghantar untuk mengirim energi dari sistem suplai listrik

dan tempat-tempat yang dilayani Pada pabrik atau sejenisnya, daya listrik biasanya

disuplai oleh utility listrik pada level tegangan menengah. Diperlukan substation

unit dengan transformator untuk menurunkan tegangan pada level pemakaian.

2. Feeder

Bagian ini termasuk penghantar untuk mengalirkan energi dari tempat

perlengkapan servis ke peralatan over-current pada rangkaian cabang akhir

Melindungi tiap bagian perlengkapan pemakaian

3. Rangkaian Cabang

Bagian ini termasuk penghantar untuk mengalirkan energi dari titik over current

device ke perlengkapan pemakaian

Gambar 20 Distribusi dalam pabrik

Untuk penghantar yang digunakan harus dilakukan pemilihan yang tepat dalam

memperhatikan kapasitas arus, hubung singkat, dan penurunan tegangan Hubung

singkat yang tinggi dapat menyebabkan suhu penghantar naik dengan cepat

Tegangan yang tepat sangat diperlukan pada keluaran, karena digunakan oleh

perlengkapan pemakaian

Oleh karena itu penurunan tegangan line harus dijaga sekecil mungkin, yaitu

dengan penghantar yang memiliki tahanan rendah Tahanan pada penghantar naik

bila panjang penghantar bertambah, dan turun jika diameter bertambah.

Penghantar yang dipasang pada gedung harus dilindungi, biasanya dengan

memasangnya di dalam raceway, contohnya saluran, baki kabel, rel impedansi

rendah, dan stop kontak rel kumpul

1. Saluran

Berjenis logam atau non logam. Penghantar memanjang harus disangga dengan

benar dan mempunyai cukup titik masuk (akses)

2. Baki Kabel

Menyangga kabel feeder, sejumlah kabel disalurkan dari lokasi yang sama

3. Rel Impedansi Rendah

Untuk penghantar feeder arus tinggi. Pengumpul terdiri dari batang rel tertutup

yang diberi ventilasi

4. Stop Kontak Rel Kumpul

Untuk sistem distribusi udara (overhead)

Gambar 21 Raceway

Papan saklar terdapat petunjuk meter seperti ampmeter, voltmeter, dsb. Papan sakla

juga mengontrol daya dan melindungi sistem distribusi. Bila papan saklar memiliki

lebih dari 6 saklar, harus ada saklar utama untuk memutuskan semua rangkaian.

Gambar 22 Papan saklar

Papan panel adalah lemari distribusi yang berisi sekelompok pemutus rangkaian atau

alat perlindungan sekring. Papan panel merupakan perlindungan terakhir yang

diletakkan di setiap pusat

Gambar 23 Papan panel

Terdiri satu atau lebih bagian vertikal dengan masing-masing bagian mempunyai

sejumlah ruangan untuk starter motor. Jumlah ruangan ditentukan oleh besarnya horse

power (hp) dari starter masing-masing.

Gambar 24 Pusat Kontrol Motor

KESIMPULAN

Dari uraian yang telah disampaikan di atas dapat disimpulkan :

1. Gardu Induk berisi transformator step down yang berfungsi menurunkan tegangan

sampai ke level tegangan pengguna

2. Daya satu fasa disuplai ke pelanggan tempat tinggal, daya tiga fasa disuplai ke

pelanggan industri

3. Sistem distribusi listrik ditanahkan untuk melindungi dari bahaya kejutan listrik dan

peralatan dari kerusakan

4. Pada transformator ideal, daya output sama dengan daya input

5. Output transformator dirancang dengan ukuran kerja dalam kilovolt-ampere bukan

dalam watt

6. Transformator tiga fasa disempurnakan dengan hubungan bintang atau delta

7. Fasa-fasa dari sistem tiga fasa selalu bergeser sebesar 120 derajat. Jadi angka 1,73 (√3

) digunakan pada perhitungan tegangan, arus, dan daya tiga fasa.

8. Substation unit terdiri dari switch gear primer tegangan tinggi, transformator, dan

bagian distribusi tegangan rendah

9. Papan saklar membagi blok menjadi bagian yang lebih kecil untuk distribusi ke

seluruh bangunan

10. Pusat pengendali motor adalah struktur yang dirancang secara khusus untuk unit

pengendali jenis fluging dan pengendali daya