Transformator

Transformator

Pada kesempatan ini saya akan berbagi celotehan menngenai transformator yang saya dapat dari perkuliahan Teknik tenaga listrik ( Teknik Mesin UNEJ).

Bagian-bagian transformator :

Pertama, tumpukan plat-plat baja/besi yang disusun membentuk seperti gambar dibawah. Plat ini terdiri dari dua jenis bentuknya, bentuk plat huruf E dan I. Masing-masing dirangkai bolak balik dalam penyusunan posisinya agar tumpukan plat menjadi lebih kokoh. Bagian kedua adalah kumparan/lilitan kawat. Pada transformator ini ada dua tempat kumparan dan masing-masing memiliki perbedaan banyak lilitan/kumparan pada bagian transformatornya, yaitu kumparan utama/primer dan kumparan/kedua sekunder. Transformator ada dua macam berdasarkan jumlah lilitannya :

a.       Step UP yaitu jenis transformator yang memiliki jumlah kumparan/lilitan sedikit di bagian kumparan primernya, sedangkan kumparan sekunder (lebih banyak jumlah lilitannya).

b. 
step Down yaitu jenis transformator yang memiliki jumlah kumparan/lilitan kawat banyak di bagian kumparan primernya, sedangkan kumparan sekunder (lebih sedikit jumlah lilitannya).

Prinsipnya Transformator sering menggunakan Arus AC, dan untuk perumusannya adalah :

Eprimer = - Nr dɸ/dt

Esekunder = - Ns dɸ/dt

Keteterangan :     N = jumlah lilitan

                            dɸ = perubahan fluk magnet

Dari perumusan diatas dapat di satukan dalam satu rumus, diperoleh :

    Es/Ep = Ns/Np = K

    K = Rasio Transformator

Jika Es > Ep, maka K > 1 ini adalah ciri dari Kumparan jenis Step UP, sedangkan untuk step DOWN, jika Es < Ep dan K < 1.

Contoh perhitungan :

   V masukan = 5 volt

   Np = 50 kumparan

   Ns =  100 kumparan

Ditanyakan : berapa Vkeluarannya ?

Jawab :

Ns/Np = I

100/50 = 2 A

Maka Vkeluaran = Vmasukan x I = 5 x 2  = 10 volt.

   
     Pada Transformator bagian yang dililiti adalah tumpukan-tumpukan plat tipis bukan besi pejal utuh, ini dikarenakan besi pejal jika dililiti kawat dan dialiri arus, maka elektron di permukaan lebih cepat bergerak dan yang di inti/dalam lebih lambat, sehingga muncul arus PUSAR. Karena kecepatan permukaan dan dalam/inti tidak sama, ini juga dinamakan RUGI BESI. Makanya TRANSFORMATOR dibuat dari plat-plat tipis.

Transformator Satu Fasa

Transformator  merupakan  alat konversi energi listrik ke listrik. Transformator  banyak  digunakan  dalam bidang elektro (Rumah-rumah, perkantoran, sekolah-sekolah dan lainnya). Dalam  sistem komunikasi,  transformator  digunakan  pada  rentang  frekuensi  audio sampai  frekuensi  radio  dan  video,  untuk  berbagai  keperluan. Transformator  juga dimanfaatkan  dalam  sistem  komunikasi  untuk  penyesuaian  impedansi agar tercapai transfer daya maksimum. Dalam  penyaluran  daya  listrik  banyak  digunakan  transformator berkapasitas  besar  dan  juga  bertegangan  tinggi.  Dengan  transformator tegangan tinggi ini penyaluran daya listrik dapat dilakukan dalam jarak jauh  dan  susut  daya  pada  jaringan  dapat  ditekan.  Di jaringan  distribusi listrik banyak digunakan transformator penurun tegangan, dari tegangan menengah  20  kV  menjadi  380  V  untuk  distribusi  ke  rumah-rumah  dan kantor-kantor  pada  tegangan  220  V. Transformator  daya  tersebut  pada umumnya merupakan transformator tiga fasa. Contohnya kita bisa liat sendiri pada tiang listrik di sekitar rumah kita. Dtiang listrik yang paling atas ada tiga kabel yang membentang, itu merupakan transformator tiga fasa.

Transformator Pada Sistem Tiga Fasa

Pada sistem tiga fasa, penaikan dan penurunan tegangan dapat dilakukan dengan dua cara yaitu :

(a) menggunakan tiga unit transformator satu fasa,

(b) menggunakan satu unit transformator tiga fasa.

Transformator tiga fasa mempunyai inti dengan tiga kaki dan setiap kaki mendukung belitan primer dan sekunder. Untuk penyaluaran daya yang sama,  penggunaan  satu  unit  transformator  tiga  fasa  akan  lebih  ringan, lebih  murah  dan  lebih  efisien  dibandingkan  dengan  tiga  unit transformator satu fasa. Akan tetapi penggunaan tiga unit transformator satu fasa juga mempunyai beberapa kelebihan dibandingkan dengan satu unit transformator tiga fasa. Misalnya beaya awal yang lebih rendah, jika untuk  sementara  beban  dapat  dilayani  dengan  dua  unit  saja  dan  unit ketiga  ditambahkan  jika  penambahan  beban  telah  terjadi.  Terjadinya kerusakan  pada  salah  satu  unit  tidak  mengharuskan  pemutusan  seluruh penyaluran daya. Pemilihan cara  mana  yang lebih baik, tergantung dari berbagai pertimbangan keadaan-khusus. Pada dasarnyakedua cara adalah sama. Berikut  ini  kita  akan  melihat  hubungan  primer-sekunder transformator,  dengan  melihat pelayanan  sistem  tiga fasa  melalui  tiga unit transformator satu fasa.

Hubungan  ∆ −∆.   Pada  waktu  menghubungkan  tiga  transformator  satu fasa  untuk  melayani sistem  tiga  fasa,  hubungan  sekunder  harus diperhatikan  agar  sistem  tetap  seimbang.  Diagram hubungan  ini diperlihatkan  pada  Gb.2.10.  Fasa  primer  disebut  dengan  fasa  U-V-W sedangkan fasa sekunder disebut fasa  X-Y-Z.Fasor tegangan fasa primer kita sebut VUO , VVO, VWOdengan nilai VFP, dan tegangan fasa sekunder kita  sebut  VXO  ,  VYO ,  VZO dengan  nilai  VFS.  Nilai  tegangan saluran (tegangan fasa-fasa) primer dan sekunder kita sebut  VLPdan  VLS. Nilai arus  saluran  primer dan  sekunder  masing-masing  kita sebut  ILP dan  ILSsedang  nilai  arus  fasanya  IFP dan  IFS .  Rasio tegangan  fasa  primer terhadap  sekunder  a V VFS FP= / .  Dengan  mengabaikan  rugi-rugi  untuk hubungan ∆-∆ kita peroleh :

Hubungan ∆ - Y.  Hubungan ini diperlihatkan pada gambar dibawah. Tegangan fasa-fasa pimer sama dengan tegangan fasa primer, sedangkan tegangan fasa-fasa sekunder sama dengan √3 kali tegangan fasa sekunder dengan  perbedaan  sudut  fasa  30^o.  Dengan  mengabaikan  rugi-rugi  kita peroleh :

Fasor tegangan fasa-fasa sekunder mendahului primer30^o .

Hubungan Y-Y.  Hubungan ini diperlihatkan pada dibawah. Tegangan  fasa-fasa  pimer  sama  dengan √3  kali  tegangan  fasa  primer dengan  perbedaan  sudut  fasa  30^o,  tegangan  fasa-fasa  sekunder sama dengan √3 kali tegangan fasa sekunder dengan perbedaan sudut fasa 30^o. Perbandingan tegangan fasa-fasa primer dan sekunder adalah :

Antara  fasor  tegangan  fasa-fasa  primer  dan  sekunder tidak  terdapat perbedaan sudut fasa.

Hubungan Y-∆.  Hubungan ini terlihat pada gambar dibawah. Tegangan  fasa-fasa  pimer  sama dengan  √3  kali  tegangan  fasa  primer dengan perbedaan sudut fasa 30^o, sedangkan tegangan fasa fasa sekunder sama  dengan  tegangan  fasa  sekunder.  Dengan  mengabaiakan  rugi-rugi diperoleh :

Fasor tegangan fasa-fasa primer mendahului sekunder30^o.

CONTOH SOAL :

Sebuah  transformator  penurun  tegangan  3  fasa, tegangan  primernya  dihubungkan  pada sumber  6600  V  dan mengambil arus 10 A. Jika rasio transformasi adalah12, hitunglah tegangan saluran sekunder, arus saluran sekunder dan daya keluaran untuk hubungan-hubungan berikut : (a)  ∆-∆; (b) Y-Y ; (c)  ∆-Y ; (d) Y-∆.