Makalah transformator

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Transformator merupakan suatu alat listrik yang termasuk ke dalam klasifikasi mesin listrik statis yang berfungsi menyalurkan tenaga/daya listrik dari tegangan tinggi ke tegangan rendah dan sebaliknya. Atau dapat juga diartikan mengubah tegangan arus bolak-balik dari satu tingkat ke tingkat yang lain melalui suatu gandengan magnet dan berdasarkan prinsip-prinsip induksi-elektromagnet. induksi-elektromagnet. Transformator terdiri atas sebuah inti, yang terbuat dari besi berlapis dan dua buah kumparan, yaitu kumparan primer dan kumparan sekunder. Transformator Arus Adalah trafo yang digunakan untuk mengambil input data masukan berupa besaran arus dengan cara perbandingan belitan pada belitan primer atau sekunder. Trafo ini biasa digunakan untuk pengukuran tak langsung beban arus yang mengalir ke pelanggan kemudian membatasinya. Selain itu bisa juga besaran arusnya diambil sebagai input data masukan peralatan pengaman jaringan.

1.2 Rumusan Masalah

Dalam makalah ini penulis membatasi tentang Jenis-Jenis Transformator, Konstruksi Transformator, Prinsip Kerja Transformator, Penyebab Gangguan Trafo, serta Transformator Arus dan tidak membahas mengenai perhitungan dalam trafo arus baik itu perhitungan burden dan perhitungan dalam pengujian trafo arus.

1.3 Tujuan

Tujuan makalah ini adalah untuk mengetahui

dan memahami tentang

Transformator beserta jenis-jenisnya dan prinsip kerjanya. Serta dapat memahami transformator arus beserta pengertian transformator arus serta fungsi, jenis-jenisnya.

1

Trusted by over 1 million members

Try Scribd FREE for 30 days to access over 125 million titles without ads or interruptions! Start Free Trial Cancel Anytime.













BAB II DASAR TEORI

2.1 Mesin Listrik

Mesin listrik dapat dibagi menjadi dua bagian, yaitu mesin listrik statis dan mesin listrik dinamis. Mesin listrik statis adalah transformator, alat untuk mentransfer energi listrik dari sisi primer ke sekunder dengan perubahan tegangan pada frekuensi yang sama. Mesin listrik dinamis terdiri atas motor listrik dan generator. Motor listrik merupakan alat untuk mengubah energi listrik menjadi energi mekanik putaran. Generator merupakan alat untuk mengubah energi mekanik menjadi energi listrik. Anatomi keseluruhan mesin listrik tampak pada Gambar 2.1 berikut.

Gambar 2.1 Peta jenis-jenis mesin listrik li strik

2.2 Teori Transformator

Transformator merupakan suatu alat listrik yang termasuk ke dalam klasifikasi













bolak-balik dari satu tingkat ke tingkat yang lain melalui suatu gandengan magnet dan berdasarkan prinsip-prinsip induksi-elektromagnet. induksi-elektromagnet. Transformator terdiri atas sebuah inti, yang terbuat dari besi berlapis dan dua buah kumparan, yaitu kumparan primer dan

kumparan sekunder. Gambar 2.2 Bagan Transformator

Transformator digunakan secara luas, baik dalam bidang tenaga listrik maupun elektronika. Penggunaan transformator dalam sistem tenaga listrik memungkinkan terpilihnya tegangan yang sesuai dan ekonomis untuk tiap-tiap keperluan, misalnya kebutuhan akan tegangan tinggi dalam pengiriman daya listrik jarak jauh. Dasar teori dari transformator adalah apabila ada arus listrik bolak-balik yang mengalir mengelilingi suatu inti besi maka inti besi itu akan berubah menjadi magnet dan apabila magnet tersebut dikelilingi oleh suatu belitan maka pada kedua ujung belitan tersebut akan terjadi beda tegangan mengelilingi magnet, sehingga akan timbul Gaya Gerak Listrik (GGL). Transformator yang dipakai pada jaringan tenaga listrik merupakan transformator tenaga. Disamping itu ada jenis – jenis – jenis jenis transformator lain yang banyak dipergunakan, dan yang pada umumnya merupakan transformator yang jauh lebih kecil. Misalnya transformator yang dipakai di rumah tangga untuk menyesuaikan tegangan dari lemari es dengan tegangan yang yang berasal dari jaringan listrik umum. Atau transformator transformator yang lebih kecil, yang dipakai pada lampu TL. Atau, lebih kecil lagi, transformator – transformator transformator “mini” yang dipergunakan pada berbagai alat elektronik, seperti pesawat penerima radio, televisi, dan lain sebagainya













2.3 Jenis - Jenis Transformator

2.3.1 Jenis – Jenis Jenis Transformator Berdasarkan Level Tegangan

Trafo yang diklasifikasikan berdasarkan level tegangan ini merupakan trafo yang paling umum dan sering kita gunakan. Pengklasfikasian ini pada dasarnya tergantung pada rasio jumlah gulungan di kumparan Primer dengan jumlah kumparan Sekundernya. Jenis Trafo berdasarkan Level tegangan ini diantaranya adalah Trafo Step Up dan Trafo Step Down.

2.3.1.1 Trafo Step Up

Seperti namanya, Trafo Step Up adalah Trafo yang berfungsi untuk menaikan taraf atau level tegangan AC dari rendah ke taraf yang lebih tinggi. Tegangan Sekunder sebagai tegangan Output yang lebih tinggi dapat ditingkatkan dengan cara memperbanyak jumlah lilitan di kumparan

sekundernya daripada jumlah lilitan di kumparan primernya. Pada pembangkit listrik, Trafo jenis ini digunakan sebagai penghubung trafo generator ke grid.

2.3.1.2 Trafo Step Down

Trafo Step Down adalah Trafo yang digunakan untuk menurunkan taraf level tegangan AC dari taraf yang tinggi ke taraf yang lebih rendah. Pada Trafo Step Down ini, Rasio jumlah lilitan pada kumparan primer lebih banyak jika dibandingkan dengan jumlah lilitan pada kumparan sekundernya. Di jaringan Distribusi, transformator atau trafo step down ini biasanya digunakan untuk mengubah tegangan grid yang tinggi menjadi tegangan rendah yang bisa digunakan untuk peralatan rumah tangga. Sedangkan di rumah tangga, kita













dari PLN (220V) menjadi taraf tegangan yang sesuai dengan peralatan elektronik kita.

2.3.2 Jenis-jenis Transform T ransformator ator berdasarkan Penggunaannya

Ada beberapa jenis trafo yang dikenal dan digunakan secara luas di masyarakat, diantaranya adalah :

2.3.2.1 Trafo Daya

Adalah trafo yang biasa digunakan di GI baik i tu GI baik itu GI G I Pembangkit dan GI Distribusi dimana trafo tersebut memiliki kapasitas daya yang besar. Di GI Pembangkit, trafo digunakan untuk menaikkan tegangan ke tegangan transmisi/tinggi (150/500kV). Sedangkan di GI Distribusi, trafo digunakan untuk

menurunkan

(11,6/20kV).

tegangan

transmisi

ke

tegangan

primer/menengah













2.3.2.2 Trafo Distribusi

Adalah trafo yang digunakan untuk menurunkan tegangan menengah (11,6/20kV) menjadi tegangan rendah (220/380V). Trafo ini tersebar luas di lingkungan masyarakat dan mudah mengenalinya karena biasa dicantol di tiang. Oleh karena itu, biasa juga disebut dengan

gardu cantol. Dalam tulisan ini,

penulis hanya membahas tentang trafo ini saja.

Gambar 2.3.2 Trafo Distribusi 3 fasa

2.3.2.3 Trafo Tegangan ( Potensial Trafo )

Adalah trafo yang digunakan untuk mengambil input data masukan berupa besaran tegangan dengan cara perbandingan belitan pada belitan primer atau sekunder. Trafo ini biasa digunakan untuk pengukuran tak langsung beban yang mengalir ke pelanggan kemudian membatasinya. Selain itu bisa juga besaran tegangannya diambil sebagai input data masukan peralatan pengaman jaringan.















Gambar 2.3.3 Trafo Tegangan

2.3.2.4 Trafo Arus ( Current Trafo )

Adalah trafo yang digunakan untuk mengambil input data masukan berupa besaran arus dengan cara perbandingan belitan pada belitan primer atau sekunder. Trafo ini biasa digunakan untuk pengukuran tak langsung beban arus yang mengalir ke pelanggan kemudian membatasinya. Selain itu bisa juga besaran arusnya diambil sebagai input data masukan peralatan pengaman jaringan.













2.3.3 Jenis fasa Tegangan Transformator

Sebagaimana diketahui, bahwa fasa tegangan listrik lis trik yang umum digunakan adalah tegangan satu fasa dan tegangan tiga fasa.

Berdasarkan Berdasarkan ini dikenal 2 jenis transformator transformator :

a.

Transformator

satu

fasa,

bila

transformator

digunakan

untuk

digunakan

untuk

memindahkan tenaga listrik satu fasa. b.

Transformator

tiga

fasa,

bila

transformator

memindahkan tenaga listrik tiga fasa.

2.4 Konstruksi Konstruksi Transformator Transformator

Secara umum dapat dibedakan dua jenis transformator menurut konstruksinya, yaitu:

2.4.1

Tipe Inti

Pada tipe inti terdapat dua kaki, dan masing-masing kaki dibelit oleh satu kumparan.

Gambar 2.4.1 Konstruksi Transformator Transformator Tipe Inti













Gambar 2.4.2 Konstruksi Transformator Tipe Cangkang

2.5 Prinsip Kerja Transformator Transformator

Transformator adalah suatu alat listrik yang dapat mengubah dan menyalurkan energi listrik dari satu atau lebih rangkaian listrik ke rangkaian ke rangkaian listr ik yang lain melalui suatu gandengan megnet dan berdasarkan prinsip induksi elektromagnetik. Transformator di gunakan secara luas baik dalam bidang tenaga listrik maupun elektronika. Penggunaan transformator dalam sistem tenaga memungkinkan terpilihnya tegangan yang sesuai dan ekonomis untuk tiap-tiap keperluan misalnya, kebutuhan akan tegangan tinggi dalam pengiriman daya jarak jauh.

Transformator terdiri atas dua buah kumparan ( primer dan sekunder ) yang bersifat induktif. Kedua kumparan ini terpisah secara elektrik namun berhubungan secara magnetis melalui jalur yang memiliki reluktansi ( reluctance ) reluctance ) rendah. Apabila kumparan primer dihubungkan dengan sumber tegangan bolak-balik maka fluks bolak-balik akan muncul di dalam inti yang dilaminasi, karena kumparan tersebut membentuk jaringan tertutup maka mengalirlah arus primer. Akibat adanya fluks di kumparan primer maka di kumparan primer terjadi induksi sendiri ( self induction )













Dimana : e = gaya gerak gerak listrik ( ggl ggl ) [ volt ] N = jumlah lilitan dφ dt

= perubahan fluks magnet magnet

Perlu diingat bahwa hanya tegangan listrik arus bolak-balik yang dapat ditransformasikan oleh transformator, sedangkan dalam bidang elektronika, transformator digunakan sebagai gandengan impedansi antara sumber dan beban untuk menghambat arus searah sambil tetap melakukan arus bolak-balik antara rangkaian. Tujuan utama menggunakan inti pada transformator adalah untuk mengurangi reluktansi ( tahanan magnetis ) dari rangkaian magnetis ( common magnetic circuit ) 2.5.1 Keadaan Transformator Tanpa Beban

Bila kumparan primer suatu transformator dihubungkan dengan sumber tegangan V1

yang sinusoidal, akan mengalirkan arus primer I0 yang juga

sinusoid dan dengan menganggap belitan N 1 reaktif murni. I0 akan tertinggal 90 0 dari V1. Arus primer I0 menimbulkan fluks ( Ф ) yang sefasa dan juga berbentuk sinusoid

Ф = Фmax sin

ωt

........................................... ........................................................... ................ (2.2)

Fluks yang sinusoid ini akan menghasilkan tegangan. Induksi е 1 ( Hukum Faraday













Dimana : e1 = Gaya gerak listrik induksi N1 = Jumlah belitan di sisi primer ω = Kecepatan Kecepatan sudut sudut putar Φ = Fluks magnet Harga efektif :

E1 =

E1 =

- N 1 ωΦ max 2

- N 1 2 πf Φ max 2

E1 = 4, 44 N 1 f Фmax (volt)....................................... (volt)....................................................(2.4) .............(2.4) Dimana : E1 = Gaya geraqk listrik induksi (efektif) N1 = Jumlah belitan di sisi primer f = Frekuensi















Dimana : E1 = GGL induksi di sisi primer (volt) E2 = GGL induksi di sisi sekunder (volt) V1 = Tegangan terminal di sisi primer (volt) V2 = Tegangan terminal di sisi sekunder (volt) N1 = Jumlah belitan di sisi primer N2 = Jumlah belitan di sisi sekunder a

= Faktor transformasi

2.5.2 Keadaan Berbeban

Apabila kumparan sekunder di hubungkan dengan beban Z L, I2 mengalir pada kumparan sekunder, dimana I 2 = V2 / ZL dengan θ 2 = faktor kerja beban













I2' I0

I2

V

Gambar 2.5.1 Pergerakan Fluks Didalam Inti Transformator Transformator

Agar fluks bersama itu tidak berubah nilainya, pada kumparan primer harus mengalir arus I2’, yang menentang fluks yang dibangkitkan oleh arus beban I 2, hingga keseluruhan arus yang mengalir pada kumparan primer menjadi :

I1 = I0 + I2' (ampere)..............................................................(2.6) 2.6 Penyebab Gangguan Trafo













2.6.2 Overload dan Beban Tidak Ti dak Seimbang

Overload terjadi karena beban yang terpasang pada trafo melebihi kapasitas maksimum yang dapat dipikul trafo dimana arus beban melebihi arus beban penuh ( full full load ) dari trafo. Overload akan menyebabkan trafo menjadi panas dan kawat tidak sanggup lagi menahan beban, sehingga timbul panas yang menyebabkan naiknya suhu lilitan tersebut. Kenaikan ini menyebabkan rusaknya isolasi lili tan pada kumparan trafo.

L oss Contact Contact Pada Terminal Bushing 2.6.3 Loss Gangguan ini terjadi pada bushing trafo yang disebabkan terdapat kelonggaran pada hubungan kawat phasa (kabel schoen) dengan terminal bushing. Hal ini mengakibatkan tidak stabilnya aliran listrik yang diterima oleh trafo distribusi dan dapat juga menimbulkan panas yang dapat menyebabkan men yebabkan kerusakan belitan trafo.

2.6.4 Isolator Bocor/Bushing Pecah

Gangguan akibat isolator bocor/bushing pecah dapat disebabkan oleh :

lash Ove Over 2.6.4.1 F lash Flash Over dapat terjadi apabila muncul tegangan lebih pada jaringan distribusi seperti pada saat terjadi sambaran petir/surja hubung. Bila besar surja













2.6.5 Kegagalan Isolasi Isolasi Minyak Trafo/Packing Trafo/Packing Bocor Bocor

Kegagalan isolasi minyak trafo dapat terjadi akibat penurunan kualitas minyak trafo sehingga kekuatan dielektrisnya menurun. Hal ini disebabkan oleh : 1. Packing bocor, sehingga air masuk dan volume minyak trafo berkurang. 2. Karena umur minyak trafo sudah tua.













BAB III TRANSFORMATOR TRANSFORMATOR ARUS

3.1 Pengertian Trafo Arus

Trafo Arus (Current (Current Transformator ) yaitu peralatan yang digunakan untuk melakukan pengukuran besaran arus pada intalasi tenaga listrik disisi primer (TET, TT dan TM) yang berskala besar dengan melakukan transformasi dari besaran arus yang besar menjadi besaran arus yang kecil secara akurat dan teliti untuk keperluan pengukuran dan proteksi. proteksi. Prinsip kerja trafo arus adalah sebagai berikut:

N 1

N 2

P2 P1 S1 I 1

I 2

S2

Gambar 3.1 Rangkaian pada Trafo Arus















N 2



jumlah lilitan sekunder.

Rangkaian Ekivalen

I1 Z 1

U1

I2 Z 2

I0

E 2

I2

Gambar 3.1.1 Rangkaian Ekivalen

Tegangan induksi pada sisi sekunder adalah :

I2· Z b = U2













Z kawat

Z inst





impedansi/tahanan kawat dari terminasi CT ke instrumen impedansi/tahanan internal instrumen, misalnya relai proteksi proteksi atau peralatan meter.

Diagram Fasor Arus dan Tegangan pada Trafo Arus (CT)

U1

I1 Z1

E

I2 Z2 U2 I2

IO

I1













dari kelasnya dan tingkat kejenuhan yang relatif rendah dibandingkan trafo arus untuk proteksi. o

Penggunaan trafo arus pengukuran untuk Amperemeter, Watt-meter, VARh-meter, dan cos  meter.

3.2.2 Trafo arus proteksi  Trafo

arus untuk proteksi, memiliki ketelitian tinggi pada saat terjadi

gangguan dimana arus yang mengalir beberapa kali dari arus pengenalnya dan tingkat kejenuhan cukup tinggi.  Penggunaan

trafo arus proteksi untuk relai arus lebih (OCR dan GFR), relai

beban lebih, relai diferensial, relai daya dan relai jarak.  Perbedaan

mendasar trafo arus pengukuran dan proteksi adalah pada titik

saturasinya seperti pada kurva saturasi dibawah di bawah (Gambar 3.2).













CT Pengukuran

CT Proteksi A2

A1

Gambar 3.2.1 Luas Penampang Inti Trafo Arus

3.3 Jenis Trafo Arus













Gambar 1.6. Bar Primary

o

Sisi tipe lilitan (wound (wound primary). primary ).















3.3.3.2 Trafo arus tanpa inti besi

Trafo arus tanpa inti besi tidak memiliki saturasi dan rugi histerisis, transformasi dari besaran primer ke besaran sekunder adalah linier di seluruh jangkauan pengukuran, contohnya adalah koil rogowski ( coil rogowski)

3.3.4 Jenis trafo arus berdasarkan berdasarkan jenis isolasi













3.3.5 Jenis trafo arus berdasarkan pemasangan

Berdasarkan lokasi pemasangannya, trafo arus dibagi menjadi dua kelompok, yaitu: 3.3.5.1 Trafo arus pemasangan luar ruangan ( outdoor )

Trafo arus pemasangan luar ruangan memiliki konstruksi fisik yang kokoh, isolasi yang baik, biasanya menggunakan isolasi minyak

untuk

rangkaian

elektrik

internal

dan

bahan













3.3.6.1 Trafo arus dengan inti tunggal

Contoh: 150 – 150 – 300 300 / 5 A, 200 – 400 400 / 5 A, atau 300 – 300 – 600 600 / 1 A.

3.3.6.2 Trafo arus dengan inti banyak

Trafo arus dengan inti banyak dirancang untuk berbagai keperluan yang mempunyai sifat pengunaan yang berbeda dan untuk menghemat tempat.













Penandaan sekunder inti ke-2: 2S 1-2S2 (untuk relai arus lebih) Penandaan sekunder inti ke-3: 3S 1-3S2 (untuk relai jarak) Penandaan sekunder inti ke-4: 4S 1-4S2 (untuk proteksi rel) Trafo arus 4 (empat) inti 800 – 800 – 1600 1600 / 5 – 5 – 5 – 5 – 5 – 5 – 5 5 A













800 / 1 A, lihat Gambar 3.3.7.a. berikut : P1

S1

P2

S2

P1

S1

P2

S2







































5. Inti kumparan dengan belitan berisolasi utama (core ( core and coil













BAB IV













DAFTAR PUSTAKA

Makalah transformator

Recommend Documents