PRAKTIKUM II
BAHAN MAGNETIK PENYUSUN INTI TRANSFORMATOR
1. TUJUAN PERCOBAAN
Untuk menyelidiki pentingnya susunan inti terhadap efisiensi transformator.
JENIS PERCOBAAN
1. Daya primer dan skunder rangkaian transformator berinti besi 2. Daya primer dan sekunder rangkaian transformator berinit laminasi
2. ALAT DAN BAHAN
Modul magnetic dan elektomagnetic principles 61-400 Magnetic platform rig
Pemisah inti magnet Transformer clamb bar Kumparan
Inti U dilaminasi (rugi – rugi besar) Multimeter digital
3. DASAR TEORI
Transformator /Transformer/ Trafo adalah suatu peralatan listrik yang termasuk kedalam klasifikasi mesin listrik statis dan berfungsi untuk menyalurkan tenaga/ daya listrik dari tegangan tinggi ke tegangan rendah atau sebaliknya, dengan frekuensi sama. Dalam pengoperasiannya, transformator – transformator tenaga pada umumnya ditanahkan pada titik netral, sesuai dengan kebutuhan untuk sistem pengamanan atau proteksi.
.
Transformator step-Down Transformator Variabel (Step-up&Step-Down)
Prinsip Kerja Transformator
Transformator terdiri dari dua gulungan kawat yang terpisah satu sama lain, yang dibelitkan pada inti yang sama. Daya listrik dipisahkan dari kumparan primer ke kumparan sekunder dengan perantara garis gaya magnet (fluks magnet), yang dibagkitkan oleh aliran listrik yang mengalir melalui kumparan primer.
Untuk dapat membangkitkan tegangan listrik pada kumparan sekunder, fluks magnet yang dibangkitkan oleh kumparan primer harus berubah-ubah. Untuk memenuhi hal ini, aliran listrik yang mengalir ,melalui kumparan primer haruslah aliran listrik bolak-balik.
Saat kumparan primer dihubungka ke sumber listrik AC, pada kumparan primer timbul gaya gerak magnet bersama yang bolak-balik juga. Dengan adanya gaya gerak magnet ini, di sekitar kumparan primer timbul fluks magnet bersama yang juga bolak-balik. Adanya fluks magnet bersama ini pada ujung-ujung kumparan sekunder timbul gaya gerak listrik induksi sekunder yang mungkin sama, lebih tinggi, atau lebih rendah dari gaya gerak listrik primer. Hal ini tergantung pada perbandingan transformasi kumparan transformator tersebut.
Jika kumparan sekunder dihubungkan ke beban, maka pada kumparan sekunder timbul arus listrik bolak-balik sekunder akibat adanya gaya gerak magnet pada listrik induksi sekunder. Hal ini mengakibatkan timbulnya gaya gerak magnet pada kumparan sekunder dan akibatnya pada beban timbul tegangan sekunder.
Inti besi merupakan bahan ferro magnet berfungsi untuk melipatgandakan nilai atau mempermudah jalan fluksi yang ditimbulkan olej arus listrik yang dialirkan melalui kumparan. Inti besi juga berfungsi meghantarkan dan mengarahkan arus magnet (fluksi), sehingga hamper seluruh fluksi yang dibangkitkan kumparan primer menerobos kumparan sekunder sehingga di kumparan sekunder terinduksi GGL yang selanjutnya memasok energi listrik ke beban. Namun, inti besi juga memberikan efek negative pada operasi ternsformator, yaitu menyebabkan timbulnya rugi energi yang disebut rugi-rugi besi yaitu:
Rugi-rugi arus pusar, rugi-rugi ini timbul akibat fluksi bolak-balik
menerobos inti besi sehingga timbul arus pusar yang mengalir di dalam inti besi tersebut sehingga mengakibatkan timbulnya panas.
Rugi-rugi histerisis, rugi-rugi ini juga menimbulkan panas pada inti besi
tersebut. Nilai rugi histerisis proporsional dengan luas lengkung kemagnetan inti besi tersebut.
2. Kumparan Transformator
Kumparan atau lilitan adalah media tempat mengalirnya arus yang besarnya disesuaikan dengan kebutuhan. Kumparan menggunakan kawat tembaga yang dilapisi isolasi email, penggunaannya harus mempertimbangkan daya hantar arus yang tinggi, kemampuan menahan panas, dan tekanan elektromagnetis akibat pmbebanan yang berlebihan dan sebagainya.
Kumparan tersebut terdiri dari kumparan primer, dan kumparan sekunder yang diisolasi baik terhadap inti besi maupun terhadap antar kumparan dengan isolasi padat seperti karton, pertinak dan lain-lain.
3. Bushing
Tangki transformator merupakan bagian untuk menempatkan perlengkapan transformator seperti: bushing, inti besi, kumpran (primer dan sekunder), minyak transformator, tap changer, dan sebagainya. Bentuk tangki transformator bermacam-macam sesuai produk mereknya, misalnya: bentuknya kotak (segi empat), dan oval. Dari berbagai bentuk ada yang menggunakan sirip-sirip dan ada pula yang tidak menggunakan sirip-sirip. Hal tersebut, diperhitungkan sesuai fungsinya untuk memperlebar area penyerapan panas dari kumparan, dan inti yang disalurkan melalui minyak trafo yang selanjutnya dibuang melalui udara di sekitarnya.
Daya pada Transformator
Pada transformator ideal, daya primer sama dengan daya sekunder. Secara otomatis dituliskan sebagai berikut.
P1 = P2
I1V1 = I2V2
Dimana P1 adalah daya primer, P2 daya sekunder, I1 arus primer, I2 arus sekunder, V1 tegangan primer dan V2 tegangan sekunder.
Pada kenyataannya P1 < P2 atau I1V1 < I2V2. Ini dikarenakan terdapat rugi-rugi. Rugi-rugi ini dapat berupa rugi akibat resistansi lilitan kumparan dan juga rugi-rugi inti.
P1 = P2 + Rugi-rugi
Dimana Rugi-rugi = Rugi kawat + rugi inti
Gambar 2.1. Kurva histerisis
Bahan inti dari transformator sangat menentukan efisiensi daya dari transformator tersebut. Untuk itu perlu dipelajari sifat-sifat bahan magnet agar sesuai dengan kebutuhan yang kita inginkan.
4. PERCOBAAN
4.1 PROSEDUR PERCOBAAN
Percobaan 2.1
Gambar 2.3 Diagram pemasangan percobaan 2.1
Pertanyaan 1 Sebutkan pengertian Transformator (beserta contoh dan penjelasannya) dan jelaskan prinsip dasar suatu transformator!
Pertanyaan 2 Mengapa transformator harus menggunakan sumber tegangan AC? Coba jelaskan menurut pendapat saudara.
Pertanyaan 3 Sebutkan dan jelaskan kehilangan – kehilangan pada transformator yang mempengaruhi tingkat efisiensinya !
Pertanyaan 4 Apakah yang dimaksud dengan Autodan trafo dan jelaskan cara kerjanya?
Pengujian Rugi Inti Besar
1. Setting circuit breaker pada posisi ON (1)
2. Tekan dan lepaskan tombol “power” pada panel depan. Lampu indicator hijau pada tombol seharusnya menyala.
4. Pada wattmeter, amati pembacaan daya primer (lihat cara menggunakan wattmeter pada halaman 3-3-4) dan masukan ke dalam contoh table 3-3-1 (bagian table hasil).
5. Pada mutimeter A2, amati arus sekunder dan masukkan pada table 3-3-3 6. Setting circuit breaker ke posisi OFF (0)
7. Tekan dan lepaskan tombol “power”. Lampu indikator padam
Pengujian rugi Inti Rendah
1. Pada transformator test rig, longgarkan kedua thumbscrew yang melindungi pemisah pengapit dan pindahkan logan inti U dengan dua inti U terlaminasi (berdasarkan percobaan 2 untuk detail susunan). Pindahkan pemisah pengapit dan mankan dengan thumbscrew.
2. Setting circuit breaker ke posisi ON (1)
3. Tekan dan lepaskan tombol “power”. Indikator hijau seharusnya menyala.
4. Sesuaikan resistor variable 100 ohm untuk memberikan rangkaian primer 0,4 A pada multimeter A1.
5. Pada wattmeter, amati pembacaan daya primer (lihat cara menggunkan wattmeter pada halaman 3-8-4) dan masukkan ke dalam contoh table 3-3-2 ( bagian table hasil).
6. Pada mutimeter A2, amati arus sekunder dan masukkan pada table 3-3-2 7. Setting circuit breaker pada posisi Off (1)
8. Tekan dan lepaskan tombol “power”. Lampu indicator padam.
Percobaan 2.2 Daya Sekunder Rangkaian Trafo
Gambar 2.4. Rangkaian pengujian percobaan 2.2
Gambar 2.5. Percobaan 2.2 Diagram Pemasangan percobaan 2.2
Pertanyaan 5 Berapakah sudut fas diantara i1 (t) dan (t) pada sebuah transformator ideal? Mengapa demikian coba jelaskan?
Pertanyaan 7 Rugi –rugi pada transformator salah satunya dipengaruhi oleh arus pusar (Eddy Current). Apa yang anda ketahui dengan arus pusar dan bagaimana cara mengurangi efek arus pusar tersebut? Coba jelaskan
Pertanyaan 8 Kenapa transformator sering bergetar atau beresonansi?
Pengujian Rugi Inti Besar
1. Setting circuit breaker pada posisi ON (1)
2. Tekan dan lepaskan tombol “power” pada panel depan. Lampu indikator hijau pada tombol seharusnya menyala.
3. Sesuaikan resistor variable 100 ohm untuk memberikan rangkaian primer 0,4 A pada multimeter A1.
4. Pada wattmeter , amati pembacaan daya primer (lihat cara menggunakan wattmeter pada halaman 3-3-4) dan masukkan ke dalam contoh table 3-3-3 (bagian table hasil)
5. Pada multimeter A2, amati arus sekunder dan masukkan pada atbel 3-3-3 6. Setting circuit breaker ke posisi off (0)
7. Tekan dan lepaskan tombol “power”. Lampu indikator padam
Pengujian Rugi Inti Rendah
1. Pada transformator test rig, longgarkan kedua thumbscrew yang melindungi pemisah pengapit dan pindahkan logam inti U dengan dua inti U terlaminasi (berdasarkan percobaan 2 untuk detail susunan). Pindahkan pemisah pengapit dan amankan dengan thumbscrew.
2. Setting circuit breaker ke posisi ON (1)
4. Sesuaikan resistor variable 100 ohm untuk memberikan rangakian primer 0,4 A pada multimeter A1.
5. Pada wattmeter, amati pembacaan daya primer (lihat cara menggunakan wattmeter pada halaman 3-3-4) dan masukkan ke dalam contoh table 3-3-4 ( bagian table hasil).
6. Pada mutimeter A2, amati arus sekunder dan masukkan pada table 3-3-4 7. Setting circuit breaker pada posisi off (1)
Transformator atau lebih dikenal dengan nama “transformer” atau “trafo” sejatinya adalah suatu peralatan listrik yang mengubah daya listrik AC pada satu level tegangan yang satu ke level tegangan berdasarkan prinsip induksi elektromagnetik tanpa merubah frekuensinya. Tranformator biasa digunakan untuk mentransformasikan tegangan (menaikkan atau menurunkan tegangan AC). Selain itu, transformator juga dapat digunakan untuk sampling tegangan, sampling arus, dan juga mentransformasi impedansi. Transformator terdiri dari dua atau lebih kumparan yang membungkus inti besi feromagnetik. Kumparan-kumparan tersebut biasanya satu sama lain tidak dihubungkan secara langsung. Kumparan yang satu dihubungkan dengan sumber listrik AC (kumparan primer) dan kumparan yang lain mensuplai listrik ke beban (kumparan sekunder). Bila terdapat lebih dari dua kumparan maka kumparan tersebut akan disebut sebagai kumparan tersier, kuarter, dst.
timbal-balik (mutual inductance). Bila pada rangkaian sekunder ditutup (rangkaian beban) maka akan mengalir arus pada kumparan sekunder. Jika efisiensi sempurna (100%), semua daya pada lilitan primer akan dilimpahkan ke lilitan sekunder.
Dikutip dari : https://tanotocentre. wordpress.com/2009/06/06/transformator/
JENIS TRANSFORMATOR
Di dalam perkembangannya terdapat bermacam-macam jenis transformator atau trafo dan mempunyai berbagai fungsi, diantaranya :
1. Step-Up
Transformator step-up adalah transformator yang memiliki lilitan sekunder lebih banyak daripada lilitan primernya, sehingga berfungsi sebagai penaik tegangan. Transformator ini biasa ditemui pada pembangkit tenaga listrik sebagai penaik tegangan yang dihasilkan generator menjadi tegangan tinggi yang digunakan dalam transmisi jarak jauh.
2. Step-down
Transformator step-down memiliki lilitan sekunder lebih sedikit daripada lilitan primer, sehingga berfungsi sebagai penurun tegangan. Transformator jenis ini sangat banyak ditemui, terutama dalam adaptor AC-DC.
3. Autotransformator
dibandingkan transformator biasa. Keuntungan dari autotransformator adalah ukuran fisiknya yang kecil dan kerugian yang lebih rendah daripada jenis dua lilitan. Tetapi transformator jenis ini tidak dapat memberikan isolasi secara listrik antara lilitan primer dengan lilitan sekunder. Selain itu, autotransformator tidak dapat digunakan sebagai penaik tegangan lebih dari beberapa kali lipat (biasanya tidak lebih dari 1,5 kali).
4. Autotransformator Variabel
Autotransformator variabel sebenarnya adalah autotransformator biasa yang sadapan tengahnya bisa diubah-ubah, memberikan perbandingan lilitan primer-sekunder yang berubah-ubah.
5. Transformator Isolasi
Transformator isolasi memiliki lilitan sekunder yang berjumlah sama dengan lilitan primer, sehingga tegangan sekunder sama dengan tegangan primer. Transformator seperti ini berfungsi sebagai isolasi antara dua kalang. Untuk penerapan audio, transformator jenis ini telah banyak digantikan oleh kopling kapasitor.
6. Transformator Pulsa
7. Transformator Tiga Fasa
Transformator tiga fasa sebenarnya adalah tiga transformator yang dihubungkan secara khusus satu sama lain. Transformator 3 fasa pada dasarnya merupakan Transformator 1 fase yang disusun menjadi 3 buah dan mempunyai 2 belitan, yaitu belitan primer dan belitan sekunder. Ada dua metode utama untuk menghubungkan belitan primer yaitu hubungan secara delta (Δ) dan bintang (Y). Sedangkan pada belitan sekundernya dapat dihubungkan secara segitiga, bintang dan zig-zag (Delta, Wye dan Zig-zag). Ada juga hubungan dalam bentuk khusus yaitu hubungan open-delta (VV connection).
Sebuah transformator 3 fasa dapat diperoleh dari 3 buah transformator satu fasa atau unit 3 fasa. Jika suplai 3 fasa yang digunakan adalah V1,V2, dan V3 dan masing-masing menghasilkan fluks (φ1,φ2, dan φ3) yang masing-masing-masing-masing fluks beda fasa 120º, maka berdasarkan hukum faraday pada lilitan primer dan lilitan sekunder masing-masing akan menghasilkan ggl induksi dan masing-masing fasa juga berjarak 120º.
Dikutip dari : (http://skemaku.com/jenis-jenis-tafo-pada-rangkaian-elektronika/ )
konduktor sedangkan dari sisi pandangan mekanis medan magnet sanggup untuk menghasilkan gaya dan kopel (penggandeng).Dimana :
4.2 DATA HASIL PERCOBAAN
0,4 6,78 0,35 5,428 2,373 43,7 0,875 0,5
4.3 PENGOLAHAN DATA
a. Inti Laminasi
PP = VP x IP PS = VS x IS
= 13,57 x 0,4 = 6,78 x 0,35
= 5,428 watt = 2,373 watt
η = P s
Pp x 100%
= 2,373
5,428 x 100%
= 43,7 %
Rasio arus = Is
Ip Rasio tegangan =
Vs Vp
= 0,350,4 = 13,576,78
= 0,875 = 0,5
b. Inti Besi
PP = VP x IP PS = VS x IS
= 11,37 x 0,4 = 4,79 x 0,20
η = P s
Pp x 100%
= 0,9584,548 x 100%
= 21 %
Rasio arus = IpIs Rasio tegangan = VpVs
= 0,20
0,4 =
4,79 11,37
5. TUGAS DAN JAWABAN
1. Jelaskan mengapa trafo menggunakan sumber AC ?
2. Kenapa transformator sering bergetar dan beresunnasi?
3. bagaiman cara mnegurangi efek dari arus pusar ?
Jawab :
1. Trafo biasanya digunakan pada pembangkit yang bergunaa untuk menyalurkan tegangan dengan jarak jauh. Tegangan yang sangat tinggi bisa dihasilkan oleh trafo step up. Sedangkan tranformator hanya dapat bekerja jika diberikan arus AC. Arus DC tidak bisa memfungsikan transformator (trafo). Inilah keunggulan utama arus listrik AC, yaitu bisadikirim sampai ke tempat yang jauh tanpa menghabiskan listrik di jalan, sehingga jenis listrik inilah yang dikirimkan oleh PLN ke setiap rumah tangga. Pada dasarnya listrik mengalir dalam dua jenis, yaitu AC (Arus bolak balik) dan DC (Arus searah). Perbedaan antara keduanya terletak pada arah aliran elektron. Elektron arus DC mengalir konstan ke satu arah, sedangkan elektron pada arus AC mengalir dengan dua arah, kadang “maju” kadang “mundur”. Contoh arus DC adalah yang dihasilkan batereiatau aki, sedangkan contoh arus AC adalah listrik yang biasa digunakan di rumah.Listrik PLN menggunakan arus AC, sebab membuat sumber AC lebih murah daripadamembuat pembangkit listrik arus DC. Selain itu, arus AC juga lebih efisien jika ingindisalurkan ke tempat yang lebih jauh.
harmonic arus frekuensi tinggi. Namun jika dengungannya terlalu keras dan tidak seperti biasanya terjadi gangguan pada tidak kencangnya pegangan terminal kumparan.
6. ANALISA HASIL PERCOBAAN
Pada praktikum kali ini kami melakukan percobaan tentang bahan-bahan
magnetik penyusun inti transformator, dimana kami menggunakan dua bahan inti
yaitu inti besi yang berbahan besi yang tebal dan inti laminasi yang berbahan besi
dengan potongan yang tipis. Pada percobaan dengan menggunakan inti laminasi
menghasilkan tegangan keluaran dan arus keluaran yang menurun jauh, sehingga
nilai tersebut menghasilkannilai efisiensi yang besar. Hal ini juga berpengaruh
dari rasio atau putaran arus dan tegangan yang kecil. Sedangkan pada inti trafo
berpenyusun inti besi terbuat dari bahan besi yang tebal sehingga menghasilkan
arus keluaran dan tegangan keluaran yang turun tidak jauh, dan rasio atau
perputaran arus dan rasio tegangan yang lebih besar dari pada nilai pada inti
laminasi, oleh sebab itu juga nilai efisiensi pada inti besi lebih kecil daripada nilai
efisiensi pada inti laminasi.
Besar kecilnya nilai efisiensi pada suatu penyusun akan berpengaruh pada
rugi-rugi pada penyusun tersebut. Dimana semakin besar efisiensi dan semakin
kecil nilai rasio arus maka semakin kecil rugi-ruginya, hal ini terdapat pada inti
trafo penyusun inti laminasi. Dan apabila semakin kecil nilai efisiensi dan
semakin besar nilai rasio arus maka semakin besar pula rugi-rugi pada inti trafo
1. Besar rugi-rugi yang ada pada transformator mempengaruhi nilai efisiensi inti trafo, apabila semakin besar rugi-ruginya maka akan semakin kecil nilai efisiensi pada inti trafo tersebut.
2. Inti trafo yang terbuat dari inti laminasi lebih efisien dibandingkan dengan inti besi.
3. Semakin baik efesiensi suatu penghantar maka rugi-ruginya akan semakin besar.
4. Inti laminasi lebih tipis daripada inti besi, hal ini berhubungan dengan panas yang dihasilkan oleh rasio arus.
5. Semakin baik bahan penyusun inti transformator maka akan semakin baik juga efisiensi dayanya.
Tim Asisten Laboratorium Fenomena Medan Elektromagnetik.2016. Modul Praktikum Fenomena Medan Elektromagnetik Jurusan Teknik Elektro. Universitas Sriwijaya :Inderalaya.
Effendi, Rustam. 2007. Medan Elektromagnetik Terapan. Jakarta: Erlangga.
Ariawan, Rusdi. 2010. Bahan – Bahan Magnetik. https://www.scribd.com/doc/3448 0498/BAHAN-BAHAN-MAGNETIK. (Diakses pada tanggal 18 september 2016)
______. 2016. Transformator. https://tanotocentre.wordpress.com/2009/06/06/trans formator/. (Diakses pada tanggal 18 september 2016)
Modul electromagnetic jumper
Tafo Inti Laminasi
Inti Besi Multimeter
