Download - Transformator _ djukarna

4/7/2015 Transformator|djukarna

https://djukarna.wordpress.com/2013/10/21/transformator/ 1/15

Postedbydjukarna

djukarna

Transformator

OKT21

KonstruksiTransformator

Transformatorseringjugadisebuttrafomemilikikonstruksidansimbolsepertipadagambar1berikutini.

(https://djukarna.wordpress.com/2013/10/21/transformator/gbr14/)Gambar1konstruksidansimboltransformator

Keterangandarigambar1:

N :jumlahlilitanprimer

N :jumlahlilitansekunder

V :teganganprimer

V :tegangansekunder

Sebuahtrafoterdiridarikumparandanintibesi.Biasanyaterdapat2buahkumparanyaitukumparanprimerdankumparansekunder.Keduakumparaninitidakberhubungansecarafisiktetapidihubungkanolehmedanmagnet.Untukmeningkatkaninduksimagnetikantara2

P

S

P

S



kumparanmakaditambahkanintibesisepertipadagambar1.

Intibesipadatrafodibedanyamenjadi2macamyaitu:

1.IntibesitipeShell(ShellCoreTransformator)

2.Intibesitipetertutup(ClosedCoreTransformator)

Keduajenisintibesiinidapatdilihatsepertipadagambar2berikutini.

(https://djukarna.wordpress.com/2013/10/21/transformator/gbr25/)Gambar2intitrafo

Padatrafodengan intibesiberbentukshell,kumparandikelilingioleh intibesi.Fluksmagnetikpada inti besi tipe shell akan terbelah dua (lihat gambar 2). Sementara kumparan primer dankumparan sekunder digulung bersamaan. Untuk trafo yang memiliki inti besi tipe tertutup.Tidak ada pembagian flukmagnetik. Kumparan primer dan kumparan sekunder terpisah dandihubungkandenganintibesi.

Intibesi trafo tidakdibuatberbentukbesi tunggal, tetapidibuatdaripelatbesiyangberlapis lapis.Bentuklapisanpelatbesipadaintitrafodapatdilihatsepertipadagambar3berikutini.

(https://djukarna.wordpress.com/2013/10/21/transformator/gbr35/)Gambar3intibesiberlapispadatrafo

Cara menghubungkan lapisan inti besi juga bermacammacam. Beberapa cara yang umum



Cara menghubungkan lapisan inti besi juga bermacammacam. Beberapa cara yang umumdigunakandapatdilihatsepertipadagambar4berikutini.

(https://djukarna.wordpress.com/2013/10/21/transformator/grb4/)Gambar4caramenghubungkanlapisanintibesipadatrafo

Mengapaintibesisebuahtrafoharusdibuatberlapislapis?.

Untukmenjawabpertanyaanini,kitaterlebihdahuluharusmempelajarirugirugiyangterjadipadaintibesi.Rugirugiyangterjadipadaintibesidisebutironlosses(rugirugibesi).Kerugianpadaintibesiterdiridari:

1.Hysterisislosses(rugirugihisterisis)

Kerugianhisterisisdisebabkanolehgesekanmolekulyangmelawanalirangayamagnetdidalamintibesi.Gesekanmolekuldalamintibesiinimenimbulkanpanas.Panasyangtimbulinimenunjukankerugianenergi,karenasebagiankecilenergilistriktidakdipindahkan,tetapidiubahbentukmenjadienergipanas.Panasyangtinggijugadapatmerusaktrafo,sehinggapadatrafotrafotransmisidayalistrikukuranbesar,harusdidinginkandenganmediapendingin.Umumnyadigunakanminyakkhususuntukmendinginkantrafoini.

Sebuahtrafodidesainuntukbekerjapadarentangfrekuensitertentu.Menurunnyafrekuensiaruslistrikdapatmenyebabkanmeningkatnyarugirugihisterisisdanmenurunkankapasitas(VA)trafo.

2.KerugiankarenaEddycurrent(eddycurrentlosses)

KerugiankarenaEddycurrentdisebabkanolehaliransirkulasiarusyangmenginduksilogam.Inidisebabkanolehaliranflukmagnetikdisekitarintibesi.Karenaintibesitrafoterbuatdarikonduktor(umumnyabesilunak),makaarusEddyyangmenginduksiintibesiakansemakinbesar.Eddycurrentdapatmenyebabkankerugiandayapadasebuahtrafokarenapadasaatterjadiinduksiaruslistrikpadaintibesi,makasejumlahenergilistrikakandiubahmenjadipanas.Inimerupakankerugian.

UntukmengurangiarusEddy,makaintibesitrafodibuatberlapislapis,tujuannyauntuk



UntukmengurangiarusEddy,makaintibesitrafodibuatberlapislapis,tujuannyauntukmemecahinduksiarusEddyyangterbentukdidalamintibesi.PerbedaaninduksiarusEddydidalamintibesitunggaldenganintibesiberlapisdapatdilihatpadagambar5berikutini.

(https://djukarna.wordpress.com/2013/10/21/transformator/grb6/)Gambar5Intibesiutuhdanintibesiberlapis

3.Rugirugitembaga(copperlosses)

Rugirugiyangketigaadalahrugirugitembaga(copperlosses).Rugirugitembagterjadidikeduakumparan.Kumparanprimeratausekunderdibuatdarigulungankawattembagayangdilapisiolehisolatortipisyangdisebutenamel.Umumnyakumparandibuatdarigulungankawatyangcukuppanjang.Gulungankawatyangpanjanginiakanmeningkatkanhambatandalamkumparan.Padasaattrafodialiriaruslistrikmakahambatankumparaniniakanmengubahsejumlahkecilaruslistrikmenjadipanasyaitusebesar(i R).SemakinbesarhargaRmakasemakinbesarpulaenergipanasyangtimbuldidalamkumparan.Mutukawatyangbagusdengannilaihambatanjenisyangkecildapatmengurangirugirugitembaga.

Sebuahtrafoyangidealdiasumsikan:

1. Tidakterjadirugirugihysterisis2. TidakterjadiinduksiarusEddy3. Hambatandalamkumparan=0,akibatnyatidakadarugirugitembaga

Gulungankawatpadakumparantrafo

Menggulungkawatpadakumparantrafotidakdilakukandengansembarangan,tetapimengikutiaturan tertentu. Pada trafo fase tunggal, terdapat 2 gulungan kumparan, yaitu gulungan padakumparan primer yang terhubung langsung ke sumber arus listrik dan gulungan kumparansekunderyangterhubunglangsungkebeban.Perbandinganjumlahgulunganantarakumparanprimer dan kumparan sekunder akanmenentukan jenis trafo, apakah jenis stepup atau stepdown.Bilagulungankawatpadakumparanprimerlebihbanyakdibandingkandengangulungankawatpadakumparansekundermakatrafoakanberfungsisebagaipenurunteganganataustep

2



down trafo. Sebaliknya jika gulungan kawat pada kumparan sekunder lebih banyakdari padagulungankawatpada kumparanprimer,maka trafo akanberfungsi untukmenaikan teganganataustepuptrafo.

Jenismaterialkawatyangbanyakdigunakanuntukmembuatkumparanadalahkawattembaga.Kawat tembaga memiliki konduktivitas listrik yang bagus, tetapi memiliki berat yang besar.Untukmengurangi berat transformator, sering juga digunakan jenis kawat aluminium. Kawatdengan bahan dasar aluminium memiliki berat jenis yang kecil, tetapi kawat ini tidak tahanterhadappanasdankonduktivitasnyamasihlebihkecildibandingkandengantembaga.

Satuhalyangpentingdalammenggulungkumparantrafoadalaharahgulungan(orientasititik).Kumparanprimer dan kumparan sekunder dapat digulung searah, tetapi dapat jugadigulungberlawananarah.Hal ini akanberpengaruhke fasa arus listrik.Apabilakumparanprimerdankumparan sekunderdigulung searah,maka fasaarus listrikpadakumparanprimerakan samadenganfasaaruslistrikpadakumparansekunder.Sebaliknyaapabilaarahgulungankumparanprimer dan sekunder berlawanan arah, maka fasa arus listrik pada kumparan primer akanberlawanandenganfasaaruslistrikpadakumparansekunder.Untukjelasnyadapatdilihatpadagambar6berikutini.

(https://djukarna.wordpress.com/2013/10/21/transformator/gbr55/)Gambar6gulungansearahdangulunganberlawanan

Trafodapatdigunakanuntukmenaikanataumenurunkantegangan.Trafoyangdigunakanuntukmenaikantegangandisebuttrafostepupsedangkantrafoyangdigunakanuntukmenurunkantegangandisebuttrafostepdown.Padatrafostepupteganganpadasisisekunderakanlebihtinggidariteganganpadasisiprimersebaliknyapadatrafostepdowntegangansisisekunderakanlebihrendahdariteganganpadasisiprimer.Selaintrafostepupdantrafostep



downjugaadatrafoimpedansi.Trafoimpedansitidakmenaikanataumenurunkantegangan,tetapidigunakanuntukmenyesuaikanimpedansisuaturangkaianlistrikataudapatjugadigunakansebagaibebandanfilterterhadapmedanmagnet.

Teganganpadasisiprimer(V )dantegangansekunder(V )ditentukanolehjumlahlilitankawatpadakumparanprimerdansekunder.Perbandinganantaralilitankawatpadakumparanprimer(N )danlilitankawatpadakumparansekunder(N )disebutrasiolilitan(n).Sedangkanperbandinganantarateganganprimer(V )dengantegangansekunder(V )disebutrasiotegangan.Besarrasiotegangandenganrasiolilitanharussama.Sehinggasecaramatematisdapatditulis:

(https://djukarna.wordpress.com/2013/10/21/transformator/rms1/)

Persamaan1berlakubila fluksmedanmagnetprimerdan fluksmedanmagnet sekunder sama.Rasiolilitanmerupakansalahsatufaktorpentingdalammendesaindanmembuattrafo.

Contoh1

Sebuah trafomemiliki jumlah lilitankumparanprimer 1500dan jumlah lilitanpadakumparansekunder500hitunglahberaparasio lilitan trafo tersebut.Bilapadasisiprimerdiberi teganganlistrikAC300V,hitunglahteganganpadasisisekunderbilafluksmagnetprimerdansekundersama.

Jawab

Bilafluksmedanmagnetpadasisiprimerdansekundersama,makaberlaku:


Carakerjatransfromator

p s

p sp s



(https://djukarna.wordpress.com/2013/10/21/transformator/gbr106/)Gambar7fluksmedanmagnetpadaintibesi

Padatrafokumparanprimerdankumparansekundertidakberhubungansamasekali,jadibagaimanadayalistrikdapatberpindahdariprimerkesekunder?.

Penghubung antara kumparan primer dan kumparan sekunder adalah fluks medan magnet.KetikakumparanprimerdialiriaruslistrikAC,makapadakumparanprimerakantimbulmedanmagnetdisekelilingnyayangdisebutmutualinduktansi.MutualinduktansiinibekerjamenuruthukumFaradaytentanginduksimagnetpadakawatyangdialiriaruslistrik.Kuatmedanmagnetberubahdarinolhinggamaksimumyangdinyatakandengan


Garisgayamagnetinikeluardarikumparanprimerdandiarahkanolehintibesi.Flukmagnetikiniberputardidalamintibesisepertipadagambar2.FluksmedanmagnetberubahnaikdanturunsesuaidengansumberarusACyangdiberikan.

Besarmedanmagnetyangdiinduksikankeintibesiditentukanolehbesarnyaaruslistrikdanjumlahlilitankumparan.Semakinbesarlilitankumparandansemakinbesararuslistrikyangmengalir,makasemakinbesarjugafluksmedanmagnetyangdiinduksikankeintibesi.

Ketikamedanmagnetinimemotongataumasukkekumparansekunder,makapadakumparansekunderakantimbulgayageraklistrikyangdisebutteganganinduksi.Besarteganganinduksiditentukanmenuruthukumfaradayyaitu:


Teganganinduksiinitidakmengubahfrekuensi,sehinggafrekuensipadakumparanprimerakan



Teganganinduksiinitidakmengubahfrekuensi,sehinggafrekuensipadakumparanprimerakansamadenganfrekuensipadakumparansekunder.

Bilakiramempunyaisebuahtrafodengan1lilitantunggalpadakumparanprimerdandemikianjugadengankumparansekunder.Jikategangan1voltdiberikanpadakumparanprimerdandiasumsikantidakadakerugian,aruslistrikyangmengalircukupuntukmembangkitkanfluksmedanmagnetdanmenghasilkanteganganinduksisebesar1voltpada1lilitandikumparansekunder.Iniyangdisebutdenganbesarteganganperlilitan.

Jikaflukmedanmagnetbervariasisebesar= sint,makahubunganantarainduksiemf,(E)danNdiberikan:


TeganganmaksimumjikaCos(wt)=1,atau


Teganganrms(rms=rootmeansquare)adalah:



max



PersamaaninidikenaldengannamatransformerEMFequation.UntukkumparanprimermakadigunakanN danuntukkumparansekunderdigunakanNs.TrafotidakdapatbekerjapadaarusDC,karenaarusDCtidakmenimbulkanflukmedanmagnet.

Contoh2

Sebuahtrafomempunyai480lilitanpadakumparanprimerdan90lilitanpadakumparansekunder.Flukmagnetmaksimumsebesar1,1Teslapadategangan2000Voltdenganfrekuensi50Hz,hitunglah:

1. Fluksmaksimumdiintibesi2. Luaspenampanginti3. Induksiemfsekunder

Jawab:

Fluksmaksimumdiintibesi

(https://djukarna.wordpress.com/2013/10/21/transformator/rms10/)Luaspenampanginti

(https://djukarna.wordpress.com/2013/10/21/transformator/rms11/)Induksiemdsekunder

P




DayaTransformator

DayatrafodinyatakandalamsatuanVA(VoltAmpere).UntukukuranyanglebihbesardinyatakandalamsatuankVA(kiloVoltampere).Padatrafoyangideal,dayayangdiberikanpadakumparanprimerakanseluruhnyadipindahkankekumparansekundertanparugirugi.Trafoidealtidakmengubahdayayangdiberikan,hanyamengubahtegangan.Trafohanyadapatmenaikkanataumenurunkantegangantetapitidakdapatmenaikandayalistrik.Secaramatematis,dayasebuahtrafodapatdituliskan:


Dimana dan adalahfasepadaprimerdansekunder.

Efisiensitransformator

Sebuah trafo tidak membutuhkan bagian yang bergerak untuk memindahkan energi darikumparan primer ke kumparan sekunder. Ini berarti tidak ada kerugian karena gesekan atauhambatan udara seperti yang terdapat pada mesin mesin listrik (contoh motor listrik dangenerator).Namundidalamtrafojugaterdapatkerugianyangdisebutrugirugitembaga(copperlosses) dan rugirugi besi (iron losses). Rugirugi tembaga terdapat pada kumparan primer dankumparan sekunder, sedangkan rugirugi besi terdapat dalam inti besi. Rugirugi ini berupapanasyangdilepaskanakibat terjadinyaEddycurrent.Tetapi rugirugi ini sangatkecil.Efisiensisebuah trafo dapat dihitung dengan membandingkan daya yang dikeluarkan di kumparansekunderdengandayayangdiberikanpadakumparanprimer.

Sebuah trafo ideal akanmemiliki efisiensi sebesar 100%. Artinya semua daya yang diberikanpada kumparan primer dipindahkan ke kumparan sekunder tanpa ada kerugian. Sebuah trafoyangrealmemilikiefisiensidibawah100%danpadasaatbebanpenuh(fullload) efisiensi trafo

p s



berkisar pada harga 94 96%. Untuk trafo yang bekerja pada tegangan dan frekuensi yangkonstan,efisiensitrafodapatmencapai98%.Efisiensitrafodapatdinyatakan:


Transformatordenganbanyakkumparan

Padapembahasansebelumnyakitahanyamelihattrafodengan2kumparan,yaitu1kumparanprimerdan1kumparansekunder.Tetapi,trafodapatdibuatdenganbanyakkumparan,baikpadakumparanprimermaupunpadakumparansekunder.Trafodenganbanyakkumparandisebutmultiplewindingtransformer.

Prinsipkerjatrafodenganbanyakkumparansamadengantrafodengan2kumparan.Perhitunganteganganprimer,tegangansekunder,jumlahlilitanprimerdanjumlahlilitansekundersertaarahlilitansamadenganperhitunganpadatrafodengan2kumparan.Halyangperludiperhatikanadalahpolaritasteganganpadakumparan,baikkumparanprimermaupunkumparansekunder.Gambar7menunjukanskematrafodenganbanyakkumparan.



(https://djukarna.wordpress.com/2013/10/21/transformator/grb7/)Gambar7skematrafodenganbanyakkumparan

Gambar 7 menunjukan sebuah trafo yang memiliki 2 kumparan primer dan 3 kumparansekunder.Kumparanprimer trafodapatdihubungkan secara seri atauparalel.Apabilahendakdihubungkandenganteganganyanglebihtinggikumparanprimerdapatdihubungkanseri.Bilakumparanprimerdihubungkansecaraparelel,makakumparanprimerdapatdialiriarus listrikyanglebihbesarlagi.Demikianjugadengankumparansekunder.Biladihubungkansecaraseri,makateganganyangdihasilkanakansemakinbesar,danbiladihubungkansecaraparalel,makaarusyangdihasilkanakansemakinbesar.

Proses menghubungkan 2 kumparan atau lebih, harus diperhatikan polaritas masing masingkumparan.Kumparanyangdihubungkanseriatauparalelharusmemilikipolaritasyangsama.Gambar 8 memberikan contoh cara menghubungkan kumparan kumparan primer dankumparankumparansekunder.



(https://djukarna.wordpress.com/2013/10/21/transformator/grb8/)Gambar8contohgabunganbeberapakumparanpadatrafo

Trafocertertap(TrafoCT)

TrafoCTadalahtrafostepdownyangkumparansekundernyamemilikititiktengah(centertap).Trafoinidigunakanuntukmenciptakan2tegangansekunderyangsama.TrafoCTdigunakanuntukmembuatpowersupplybipolar.Gambar9menunjukanskematrafoCT.

(https://djukarna.wordpress.com/2013/10/21/transformator/grb9/)Gambar9skematrafoCT

Gambar10dangambar11menunjukan2macamtrafostepdownyangbanyakdigunakanpadasaatini.Gambar10menunjukanjenistrafoCTdangambar11menunjukanjenistrafoengkel.Trafoengkeladalahsebutanuntuktrafostandaryangmemiliki1kumparanprimerdan1kumparansekunder.



(https://djukarna.wordpress.com/2013/10/21/transformator/trafoengkelfoto/)

Gambar10contohtrafoengkel

(https://djukarna.wordpress.com/2013/10/21/transformator/fototrafoct/)

Gambar11contohtrafoCT

Catatan:beberapagambardiambildarihttp://www.electronicstutorials.ws/index.html(http://www.electronicstutorials.ws/index.html)

PostedonOktober21,2013,inElektronikaandtaggedstepdown,stepup,trafo,trafoCT,transformator,transformer.Bookmarkthepermalink.2Komentar.

Meninggalkankomentar

About these ads



Trackbacks1

Comments1

djukarna|Oktober25,2014pukul6:47amdiceklagi,masihadaygsalahgak,kalausalahdiperbaiki,

1. Pingbalik:Transformator|LaTahzan..!

BlogdiWordPress.com.TheMystiqueTheme.

Ikuti

Followdjukarna

BuatsitusdenganWordPress.com