Pengertian Transformator
• Alat listrik yang dapat memindahkan energi listrik dengan merubah tingkat tegangan dari suatu rangkaian listrik ke rangkaian listrik lain melalui prinsip induksi magnetik tanpa merubah frekuensi.
INTI BESI
Inti besi berfungsi untuk mempermudah jalan fluksi, yang ditimbulkan oleh arus listrik yang melalui kumparan. Pada transformator, inti besi dibuat dari lempengan-lempengan besi tipis yang berisolasi, untuk mengurangi panas (sebagai rugi-rugi besi) yang ditimbulkan oleh “Eddy Current”
KUMPARAN
Beberapa lilitan kawat berisolasi akan membentuk suatu kumparan. Kumparan tersebut di-isolasi, baik terhadap inti besi maupun terhadap kumparan lain disebelahnya dengan isolasi padat, seperti karton, pertinax.
MINYAK TRANSFORMATOR
Sebagian besar trafo tenaga, kumparan-kumparan dan intinya direndam dalam minyak trafo, terutama trafo-trafo tenaga yang berkapasitas besar, karena minyak trafo mempunyai sifat sebagai media pemindah panas (di sirkulasi), dan bersifat sebagai isolasi (daya tegangan tembus tinggi), sehingga minyak trafo tersebut berfungsi sebagai media pendingin dan isolasi.
TANGKI
Pada umumnya bagian-bagian dari trafo yang terendam minyak trafo berada (ditempatkan) dalam tangki. Untuk menampung pemuaian minyak trafo, tangki dilengkapi dengan konservator.
BUSHING
Hubungan antara kumparan trafo ke jaringan luar melalui sebuah bushing, yaitu sebuah konduktor yang diselubungi oleh isolator, yang sekaligus berfungsi sebagai penyekat antara konduktor tersebut dengan tangki trafo.
PENDINGINPada inti besi dan kumparan-kumparan akan timbul panas, akibat rugi-rugi besi dan rugi-rugi tembaga. Bila panas tersebut mengakibatkan kenaikan suhu yang berlebihan, akan merusak isolasi (di dalam trafo), maka untuk mengurangi kenaikan suhu yang berlebihan tersebut trafo perlu dilengkapi dengan alat/system pendingin untuk menyalurkan panas keluar trafo. Media yang dipakai pada system pendingin dapat berupa:udara/gas, minyak, dan air.Sedangkan pengalirannya (sirkulasi) dapat dengan cara alamiah (natural) atau tekanan/paksaan.
PENDINGINMEDIA
No MACAM SISTEM PENDINGIN*
Dalam Trafo Luar Trafo
Sirkulasi Alamiah
Sirkulasi Paksa
Sirkulasi Alamiah
Sirkulasi Paksa
1 AN - - Udara -
2 AF - - - Udara
3 ONAN Minyak - Udara -
4 ONAF Minyak - - Udara
5 OFAN - Minyak Udara -
6 OFAF - Minyak - Udara
7 OFWF - Minyak - Air
8 ONAN/ONAF Kombinasi 3 dan 4
9 ONAN/OFAN Kombinasi 3 dan 5
10 ONAN/OFAF Kombinasi 3 dan 6
11 ONAN/OFWF Kombinasi 3 dan 7
TAP CHANGER
Merupakan alat pengubah perbandingan transformasi untuk mendapatkan tegangan operasi sisi sekunder yang konstan/stabil (diinginkan) dari tegangan jaringan/sisi primer yang berubah-ubah. Tap changer dapat dilakukan baik dalam keadaan berbeban (on-load) atau dalam keadaan tak berbeban (off load) tergantung pada jenisnya.
ALAT PERNAFASAN
Akibat pengaruh naik turunnya beban transformator maupun suhu udara luar, maka suhu minyak akan berubah-ubah mengikuti keadaan tersebut. Bila suhu minyak tinggi, minyak akan memuai dan mendesak udara di atas permukaan minyak keluar dari dalam tangki, sebaliknya apabila suhu turun, minyak menyusut maka udara luar akan masuk ke dalam tangki.
PENGAMANRele Bucholz untuk mendeteksi dan mengamankan terhadap gangguan di dalam trafo yang menimbulkan gas
Over Load
Load
factor% Over load
10% 20% 30% 40% 50%
Jam jam jam menit menit
0.5 3 1.5 1 30 15
0.75 2 1 0.5 15 8
0.9 1 0.5 0.25 8 4
Suhu tertinggi terhadap isolasi transformator yang diijinkan oleh VDE 0532
Bagian Minyak
Kelas Isolasi
A A E B F H
LIilitan °C 60 76 75 85 110 135
0
PRINSIP KERJA TANSFORMATOR
• Keadaaan Transformator Tanpa beban
F
E1
I0
N1 N2
E2
V1
I0
F
E1
Vektor transformator tanpa beban
Transformator tanpa beban
Keadaan Tanpa Beban
• Bila kumparan primer suatu transformator dihubungkan dengan sumber tegangan V1 yang sinusoid, akan mengalirlah arus primer Io yang juga sinusoid dan dengan mengannggap belitan N1 reaktif murni, Io akan tertinggal 90o dari V1 (lihat gambar ). Arus primer Io menimbulkan fluks (f) yang sefasa dan juga berbentuk sinusoid.
• f = fmaks sin wt
Keadaan Tanpa Beban
• Fluks yang sinusoid ini akan menghasilkan tegangan induksi e1 (Hukum Faraday). Fluks yang berubah-ubah memotong suatu kumparan maka pada kumparan tersebut akan di induksikan suatu tegangan listrik :
dt
dNe
11
wtNdt
wtdNe maks
maks cos)sin(
111
(tertinggal 90o dari f)
maksmaks fN
fNE
1
11 44,4
2
2Harga efektifnya
Keadaan Tanpa Beban• Pada rangkaian sekunder, fluks (f) bersama tadi menimbulkan
dt
dNe
22 wtwNe m cos22 maksfNE 22 44,4
2
1
2
1
N
N
E
E
aN
N
V
V
E
E
2
1
2
1
2
1
Dalam hai ini tegangan E1 mempunyai kebesaran yang sama tetapi berlawanan arah dengan tegangan sumber V1.
Dengan mengabaikan rugi tahanan dan adanya fluks bocor,
a = perbandingan transformasi
Keadaan Tanpa BebanArus Penguat
• Arus primer Io yang mengalir pada saat kumparan sekunder tidak dibebani disebut arus penguat. Dalam kenyataannya arus primer Io bukanlah merupakan arus induktif murni, hingga ia terdiri atas dua komponen:(1) Komponen arus pemagnetan IM, yang menghasilkan fluks (f).
(2) Komponen arus rugi tembaga IC, menyatakan daya yang hilang akibat adanya rugi histeris dan ‘arus eddy’. IC sefasa dengan V1, dengan demikian hasil perkaliannya (IC x V1) merupakan daya (watt) yang hilang
V1 E1
F
I0
IC
IMV1
IMICRC XM
I0
Vektor hubungan fasor Io, IM dan IC Rangkain pengganti Io, IM dan IC
Keadaaan Transformator Berbeban
• Apabila kumparan sekunder dihubungkan dengan beban ZL, I2 mengalir pada kumparan sekunder, di mana I2 = V2/ZL .
V2V1 E1
I1
N1 N2
E2
I2
ZL
F2
F1
Keadaaan Transformator Berbeban• Arus beban I2 ini akan menimbulkan gaya gerak
magnet (ggm) N2 I2 yang cenderung menentang fluks (f) bersama yang telah ada akibat arus pemagnetan IM. Agar fluks bersama itu tidak berubah nilainya, pada kumparan primer harus mengalir arus I’2, yang menentang fluks yang dibangkitkan oleh arus beban I2, hingga keseluruhan arus yang mengalir pada primer menjadi :
'21o
'2o1
III
II I
Keadaaan Transformator Berbeban
• Bila rugi besi diabaikan (IC diabaikan) maka Io = IM
I1 = IM + I’2
• Untuk menjaga agar fluks tetap tidak berubah sebesar ggm yang dihasilkan oleh arus pemagnetan IM saja, berlaku hubungan : N1IM = N1I1 – N2I2
N1IM = N 1(IM + I’2) – N2I2
Sehingga N1I’2 = N2I2
• Karena nilai IM dianggap kecil maka I’2 = I1
N1I1 = N2I2 atau I1/I2 = N2/N1