TRANSFORMER

TRANSFORMERKelompok 5Aditya Prayoga (0806365412)Benson M. S. (0806365551)Edison M. S. (0806365702)M. Nahar (0806366150)

Departemen Teknik ElektroUniversitas IndonesiaTeknik Tenaga Listrik Ekstensi 2010Pokok Pembahasan:Introduksi TransformerTransformer PraktisTransformer 3 (Tiga) FasaIntroduksi TransformerSejarahMacam-macam TransformerSimbolPrinsip Kerja

TransformerTransformer adalah suatu alat listrik yang dapat memindahkan dan mengubah energi listrik dari satu atau lebih rangkaian listrik ke rangkaian listrik yang lain, melalui suatu gandengan magnet dan berdasarkan prinsip induksi-elektromagnet. ENERGYMEKANIK ENERGYLISTRIK ENERGYLISTRIK TRANSFORMERTRANSFORMERGENERATORMOTORGENERATORMOTORMENGAPA TRANSFORMERBeberapa alasan digunakannya transformer,antara lain:1. Tegangan yang dihasilkan sumber tidak sesuai dengan tegangan pemakai2. Biasanya sumber jauh dari pemakai sehingga perlu tegangan tinggi (Pada jaringan transmisi)3. Kebutuhan pemakai / beban memerlukan tegangan yang bervariasi

Sejarah1831, Michael Faraday mendemonstrasikan sebuah koil dapat menghasilkan tegangan dari koil lain.1832, Joseph Henry menemukan bahwa perubahan flux yang cepat dapat menghasilkan tegangan koil yang cukup tinggi1836, Nicholas Callan memodifikasi penemuan Henry dengan dua koil.

1850 1884, era penemuan generator AC dan penggunaan listrik AC

1885, Georges Westinghouse & William Stanley mengembangkan transformer berdasarkan generator AC.1889, Mikhail Dolivo-Dobrovolski mengembangkan transformer 3 fasa pertama

Sejarah (2)192919331962200120043,5 MVA-100/27,7 kVTransformer interkoneksi40MVA-220/8,8 kVTransformer 3 fasa200 MVA-220/20 kVTransformer generator245 MVA-765/18 kVTransformer generator 3 fasa750 MVA-435/21 kVTransformer generator 3 fasaMilestones

AREVA,Power Transformer Fundamental (2008)Macam-macam TransformerBerdasarkan fungsinya, trafo dibagi menjadi :

Trafo RadioTrafo PengukuranPotential Transformer (PT)Current Transformer (CT)Trafo Daya

PENGGUNAAN POWER TRANSFORMER PADA JARINGAN DISTRIBUSIAREVA,Power Transformer Fundamental (2008)Simbol TransformerTransformer 1 fasa

Transformer 3 fasa

Simbol Transformer (2)Transformer PengukuranCurrent Transformer

Potential Transformer

Prinsip KerjaPrinsip dasar suatu transformator adalah induksi bersama(mutual induction) antara dua rangkaian yang dihubungkan oleh fluks magnet. Dalam bentuk yang sederhana, transformator terdiri dari dua buah kumparan induksi yang secara listrik terpisah tetapi secara magnet dihubungkan oleh suatu path yang mempunyai relaktansi yang rendah. Kedua kumparan tersebut mempunyai mutual induction yang tinggi. Jika salah satu kumparan dihubungkan dengan sumber tegangan bolak-balik, fluks bolak-balik timbul di dalam inti besi yang dihubungkan dengan kumparan yang lain menyebabkan atau menimbulkan ggl (gaya gerak listrik) induksi ( sesuai dengan induksi elektromagnet) dari hukum faraday, Bila arus bolak balik mengalir pada induktor, maka akan timbul gaya gerak listrik (ggl) .

12Prinsip Kerja (cont)V2Iex membangkitkan arus gaya maknit ( / sefasa dengan iex )Mengalir arus a(iex / -90o ) Membangkitkan tegangan tentang (e1 / -90o terhadap ) Membangkitkan teganganSekunder (e2 / -90o terhadap )IexE1E2Trafo dihubungkan dengan sumber tegangan V1.IexKarena trafo tersebut tidakberbeban, maka v2 = e2/2(3/2)2OV1INTI BESIPRIMERSEKUNDERE1E2 V1~V1IexE2, E1Ideal TransformerDaya pada rangkaian primer = daya pada rangkaian sekunderV1V2I1I2 P1 = P2I1.V1 = I2.V2I2 : I1 = V1 : V2 = a = Ratio Trafo I1.N1 = I2.N2N1 : N2 = I2 : I1 = V1 : V2 = a = Ratio Trafo P1 = Daya Primer V1 = Tegangan PrimerP2 = Daya Sekunder V2 = Tegangan SekunderI1 = Arus Primer N1 = Jumlah Lilitan PrimerI2 = Arus Sekunder N2 = Jumlah Lilitan SekunderRANGKAIAN EQUIVALENT TRAFOUntuk mempermudah analisis dalam pengujian, rangkaian primer dan sekunder dibuat menjadi sebuah rangkaian yang disebut rangkaian Equivalent.

Rugi tembaga sekunder dilihatdari primer = I22 x R2 = I12 (I22/I12) x R2 = I12 (I2/I1)2 x R2 = I12 x a2 x R2

Dari sini maka resistan sekunderdilihat dari primer (R2) = a2 R2

Dan reaktan sekunder dilihat dari primer (X2) = a2 X2 V2RANGKAIAN PRIMERRANGKAIANSEKUNDERE1E2 R1X1R2X2V1I1I2R2X2V1I1R1X1Contoh SoalSebuah trafo ideal mempunyai 90 lilitan disisi primer dan 2250 lilitan di sisi sekunder terhubung pada sumber tegangan 120V 60Hz

Hitung:Tegangan efektif yang melalui terminal sekunderTegangan peak yang melalui terminal sekunderTegangan sesaat yang melalui sisi sekunder ketika tegangan sesaat yang melalui sisi primer adalah 37 VJawab:A. E1/E2 = N1/N2120/E2 = 90/2250E2 = 3000 V

B. E2peak = 2 E2= 1,414 x 3000= 4242 V

C. Ketika e1 = 37 V makaN2/N1 = 2250/90 = 25 (rasio)

e2 = 25 x 37= 925 V

Transformer PraktisKerugian pada TransformerRangkaian Ekuivalen

17Kerugian pada TransformerRugi-rugi inti:Rugi-rugi arus pusar / eddy currentRugi-rugi hysterisis

Rugi-rugi tembagaRugi Arus PusarRugi arus eddy adalah terjadinya arus pusar yang arahnya ber-putar didalam inti trafo. Arus ini menimbulkan panas didalam inti trafo.

Untuk mengurangi rugi arus eddy, inti trafo dibuat berlapis-lapis masing-masing lapisan disekat, sehingga arah pusaran arus dipependek.

EDDY CURRENTINTI BERLAPISDAN DISEKAT

Rugi HysterisisRUGI HYSTERISISIexRugi hysterisis memperbesar IexUntuk mengurangi rugi hysterisis, inti trafo dibuat dari besi lunakRugi hysterisis dan arus pusar tetap, tidak tergantung besar bebanRugi-rugi tembaga

R = Tahanan (Ohm) = Tahanan jenis (Ohm.m)l = Panjang (m)A = Luas penampang (m2)Rugi tembaga adalah rugi-rugi lilitan primer dan sekunder lilitan primer dan sekunder terdiri dari kawat tembaga yang mempunyai panjang dan penampang

RUGI TEMBAGA PRIMER = IP2.RP (Watt)RUGI TEMBAGA SEKUNDER = IS2.RS (Watt)

RP & RS = Tahanan Primer & Sekunder ()IP & IS = Arus Primer & Sekunder (Ampere)

Karena rugi tembaga tergantung dari arus primer dan sekunder, maka rugi tembaga bersifat tidak tetap tergantung beban trafo

Rugi-rugi tembaga(2)RANGKAIAN EQUIVALENT TRAFOPada rangkaian praktis, terdapat rugi inti yang dinyatakan dengan Xm dan Rm V2E1E2 R1Xf1R2Xf2V1I1I2XmRm23Contoh SoalKumparan sekunder dari sebuah transformer mempunyai 180 lilitan. Ketika trafo dalam kondisi terbebani arus sekundernya mempunyai nilai efektif 18 A 60 Hz. Flux mutual mempunyai nilai peak 20 mWb, flux bocor disisi sekunder mempunyai nilai peak 3 mWb.

Hitung :A. Tegangan induksi di kumparan sekunder yang disebabkan oleh flux bocor.B. Nilai reaktansi bocor disisi sekunder.C. Nilai dari E2 induksi yang disebabkan oleh flux mutual.Contoh Soal (2)Jawab :A. Ef2 = 4,44 f N2f2= 4,44 x 60 x 180 x 0,003= 143,9 V

B. Xf2 = Ef2 / I2= 143,9 / 18= 8

C.E2 = 4,44 f N2m= 4,44 x 60 x 180 x 0,02= 959 VThree Phase TransformerKonstruksiPerhitunganJenis-jenis PendinginanSistem Proteksi

Three Phase Transformer

Konstruksi trafo tiga fasa terdiri dari rangaian tiga buah trafo satu fasa

SRTrstFORMULASI TRANSFORMER TIGA FASAILineIFasaVLLVLNRSTNRSTNILine = IFasaVRS = VR VS = VR.3.VRS = VLL = Voltage line to lineVR = VS = VT = VLN = Voltage line to netral P3 Fasa = Daya Trafo Tiga FasaVLL = VLN. 3 Maka VLN = VLL / 3P3 Fasa = 3.I.VLN = 3.I.(VLL/ 3) = I.VLL. 3 VRVTVSVrs-VSVrsNBila rangkaian primer atau sekunder trafo terhubung bintangcontBila rangkaian primer atau sekunder trafo terhubung deltaRSTIRVLine = VFasaIr Is It VLine = VFasaIR = Ir It = Ir.3.IR = IS = IT = ILine = Arus LineIr = Is = It = IFasa = Arus Fasa

VRS = VST = VTR = Tegangan LineP3 Fasa = Daya Trafo Tiga FasaIrIsIt- ItIRILine = IFasa. 3 Maka IFasa = ILine / 3P3 Fasa = 3.IFasa.V = 3.(Iline / 3).V = ILine.V. 3

AREVA,Power Transformer Fundamental (2008)

AREVA,Power Transformer Fundamental (2008)Jenis-jenis PendinginTipe Kering:AA : Pendingin udara naturalAFA : Pendinginan udara terpompa

Tipe Basah :ONAN : Oil Natural Air NaturalONAF : Oil Natural Air ForcedOFAF : Oil Forced Air Forced

Sistem Proteksi TransformerProteksi Eksternal:Over Current RelayGround Fault Relay

Proteksi Internal:Differensial RelayBucholz RelaySudden Pressure RelayOver Current RelayMemproteksi trafo dari arus berlebihArus berlebih adalah arus yang melebihi arus nominal dalam jangka waktu tertentu

Ground Fault RelayMemproteksi trafo dari kesalahan/gangguan groundingBerlaku hanya untuk trafo yang titik netralnya di hubungkan ke groundPrinsip kerja mirip over current relay

Differential RelayMemproteksi terhadap kebocoran arusPrinsipnya pada perbedaan arus masuk dan keluar trafo

Ip = Arus primerIs = Arus sekunderId = Arus diferensialACT = Auxilliary CTBucholz RelayMemproteksi trafo dari loncatan listrik di dalam trafoMemanfaatkan sifat kimiawi

Sudden Pressure RelayMemproteksi dari tekanan berlebih sesaatTidak bereaksi pada tekanan berlebih, hal ini telah ditangani oleh relief vent

ReferensiUtomo, Heri Budi.(2002).Overhaul Trafo Tenaga Tegangan Tinggi & Extra Tinggi.

AREVA T&D. (2008). Power Transformers (Vol. 1 Fundamentals). Paris: Areva T&D.