RANGKUMAN MATA KULIAH ELEKTRONIKA RANGKUMAN MATA KULIAH ELEKTRONIKA
TRANSFORMATOR/TRA
TRANSFORMATOR/TRAFO FO (TRANSFORMER)(TRANSFORMER)
A.
A. Pengertian Transformator/TrafoPengertian Transformator/Trafo
Transformer adalah suatu alat listrik yang dapat Transformer adalah suatu alat listrik yang dapat memindahkan dan mengubah energy listrik dari satu atau memindahkan dan mengubah energy listrik dari satu atau lebih rangkaian listrik ke rangkaian listrik yang lain, melalui lebih rangkaian listrik ke rangkaian listrik yang lain, melalui suatu gandengan magnet dan berdasarkan prinsip induksi suatu gandengan magnet dan berdasarkan prinsip induksi elektromagnetik.
elektromagnetik.
B.
B. Prinsip Kerja TransformatorPrinsip Kerja Transformator
Prinsip kerja dari sebuah transformator adalah sebagai berikut. Ketika Prinsip kerja dari sebuah transformator adalah sebagai berikut. Ketika Kumparan primer dihubungkan dengan sumber tegangan bolak-balik, perubahan arus Kumparan primer dihubungkan dengan sumber tegangan bolak-balik, perubahan arus listrik pada kumparan primer menimbulkan medan magnet yang berubah. Medan listrik pada kumparan primer menimbulkan medan magnet yang berubah. Medan magnet yang berubah diperkuat oleh adanya inti besi dan dihantarkan inti besi ke magnet yang berubah diperkuat oleh adanya inti besi dan dihantarkan inti besi ke kumparan sekunder, sehingga pada ujung-ujung kumparan sekunder akan timbul ggl kumparan sekunder, sehingga pada ujung-ujung kumparan sekunder akan timbul ggl induksi. Efek ini dinamakan induktansi timbal-balik (mutual inductance).
induksi. Efek ini dinamakan induktansi timbal-balik (mutual inductance).
generator generator generator generator Energi Energi Mekanik Mekanik Energi Energi Listrik Listrik Energi Energi Listrik Listrik motor motor transformer transformer Ga
Gambmbar tar tranranss ormormasasi enei enerr i i
Gambar skema transformator kumparan primer dan kumparan sekunder Gambar skema transformator kumparan primer dan kumparan sekunder
Pada skema transformator diatas, ketika arus listrik dari
Pada skema transformator diatas, ketika arus listrik dari sumber tegangan yangsumber tegangan yang mengalir pada kumparan primer berbalik arah (berubah polaritasnya) medan magnet mengalir pada kumparan primer berbalik arah (berubah polaritasnya) medan magnet yang dihasilkan akan berubah arah sehingga arus listrik yang dihasilkan pada yang dihasilkan akan berubah arah sehingga arus listrik yang dihasilkan pada kumparan sekunder akan berubah polaritasnya.
kumparan sekunder akan berubah polaritasnya.
Hubungan antara tegangan primer, jumlah lilitan primer, tegangan sekunder, Hubungan antara tegangan primer, jumlah lilitan primer, tegangan sekunder, dan jumlah lilitan sekunder, dapat dinyatakan dalam persamaan :
dan jumlah lilitan sekunder, dapat dinyatakan dalam persamaan :
Vp = tegangan primer (volt) Vp = tegangan primer (volt) Vs = tegangan sekunder (volt) Vs = tegangan sekunder (volt) Np = jumlah lilitan primer Np = jumlah lilitan primer Ns = jumlah lil
Ns = jumlah lilitan sekunderitan sekunder
Pada transformator (trafo) besarnya tegangan yang dikeluarkan oleh kumparan Pada transformator (trafo) besarnya tegangan yang dikeluarkan oleh kumparan sekunder adalah :
sekunder adalah : 1.
1. Sebanding dengan banyaknySebanding dengan banyaknya lilitan a lilitan sekunder (Vs ~ sekunder (Vs ~ Ns).Ns). 2.
2. Sebanding dengan besarnySebanding dengan besarnya tegangan primer ( a tegangan primer ( VS ~ VP).VS ~ VP). 3.
3. Berbanding terbalik dengan banyaknyBerbanding terbalik dengan banyaknya lilitan a lilitan primer (Vs ~ 1/Np).primer (Vs ~ 1/Np).
Sehingga dapat dituliskan : Sehingga dapat dituliskan :
C.
C. Kegunaan TransformatorKegunaan Transformator
Kegunaan transformator adalah alat untuk mengubah tegangan arus bolak Kegunaan transformator adalah alat untuk mengubah tegangan arus bolak balik menjadi lebih tinggi atau rendah. Transformator terdiri dari pasangan kumparan balik menjadi lebih tinggi atau rendah. Transformator terdiri dari pasangan kumparan primer dan sekunder yang diisolasi (terpisah) secara listrik dan dililitkan pada inti primer dan sekunder yang diisolasi (terpisah) secara listrik dan dililitkan pada inti besibesi lunak. Inti besi lunak dibuat dari pelat yang berlapis-lapis untuk mengurangi daya lunak. Inti besi lunak dibuat dari pelat yang berlapis-lapis untuk mengurangi daya yang hilang karena arus pusar. Kumparan primer dan sekunder dililitkan pada kaki yang hilang karena arus pusar. Kumparan primer dan sekunder dililitkan pada kaki inti besi yang terpisah. Bagian fluks magnetic bocor tampak bahwa pada pasangan inti besi yang terpisah. Bagian fluks magnetic bocor tampak bahwa pada pasangan kumparan terdapat fluks magnetic bocor disisi primer dan sekunder. Secara lebih kumparan terdapat fluks magnetic bocor disisi primer dan sekunder. Secara lebih lengkap bisa dicermati pada gambar di bawah ini
Hasil diatas untuk mengurangi fluks magnet bocor pada pasangan kumparan Hasil diatas untuk mengurangi fluks magnet bocor pada pasangan kumparan digunakan pasangan kumparan seperti gambar diatas. Kumparan sekunder dililitkan digunakan pasangan kumparan seperti gambar diatas. Kumparan sekunder dililitkan pada kaki inti besi yang sama (kaki yang tengah), dengan lilitan kumparan sekunder pada kaki inti besi yang sama (kaki yang tengah), dengan lilitan kumparan sekunder terletak diatas lilitan kumparan primer, ditunjukkan pada fluks magnet bocornya, terletak diatas lilitan kumparan primer, ditunjukkan pada fluks magnet bocornya, maka dapat dicermati pada gambar dibawah ini.
maka dapat dicermati pada gambar dibawah ini.
D.
D. Jenis-jenis TransformatorJenis-jenis Transformator
Ada banyak sekali macam-macam transformator atau yang biasa kita sebut Ada banyak sekali macam-macam transformator atau yang biasa kita sebut trafo ini, di bawah ini adalah macam-macam trafo :
trafo ini, di bawah ini adalah macam-macam trafo : 1.
1. Step upStep up
Transformator step-up adalah transformator yang memiliki lilitan Transformator step-up adalah transformator yang memiliki lilitan sekunder lebih banyak daripada lilitan primer, sehingga berfungsi sebagai penaik sekunder lebih banyak daripada lilitan primer, sehingga berfungsi sebagai penaik tegangan. Transformator ini biasa ditemui pada pembangkit tenaga listrik sebagai tegangan. Transformator ini biasa ditemui pada pembangkit tenaga listrik sebagai penaik tegangan yang dihasilkan generator menjadi tegangan tinggi yang penaik tegangan yang dihasilkan generator menjadi tegangan tinggi yang digunakan dalam transmisi jarak jauh.
digunakan dalam transmisi jarak jauh.
Gambar bagan fluks magnetic bocor pada pasangan kumparan Gambar bagan fluks magnetic bocor pada pasangan kumparan
Gambar hubungan primer dan sekunder Gambar hubungan primer dan sekunder
2.
2. Step downStep down
Transformator step-down memiliki lilitan sekunder lebih sedikit Transformator step-down memiliki lilitan sekunder lebih sedikit daripada lilitan primer, sehingga berfungsi sebagai penurun tegangan. daripada lilitan primer, sehingga berfungsi sebagai penurun tegangan. Transformator jenis ini sangat mudah ditemui, terutama dalam adaptor AC-DC. Transformator jenis ini sangat mudah ditemui, terutama dalam adaptor AC-DC. Seperti penggunaannya dalam adaptor.
Seperti penggunaannya dalam adaptor. 3.
3. AutotransformatorAutotransformator
Transformator jenis ini hanya terdiri dari satu lilitan yang berlanjut secara Transformator jenis ini hanya terdiri dari satu lilitan yang berlanjut secara listrik, dengan sadapan tengah. Dalam transformator ini, sebagian lilitan primer listrik, dengan sadapan tengah. Dalam transformator ini, sebagian lilitan primer juga
juga merupakan merupakan lilitan lilitan sekunder. sekunder. Fasa Fasa arus arus dalam dalam lilitan lilitan sekunder sekunder selaluselalu berlawanan dengan arus primer, sehingga untuk tarif daya yang sama lilitan berlawanan dengan arus primer, sehingga untuk tarif daya yang sama lilitan sekunder bisa dibuat dengan kawat yang lebih tipis dibandingkan transformator sekunder bisa dibuat dengan kawat yang lebih tipis dibandingkan transformator biasa. Keuntungan dari autotransformator adalah ukuran fisiknya yang kecil dan biasa. Keuntungan dari autotransformator adalah ukuran fisiknya yang kecil dan kerugian yang lebih rendah daripada jenis dua lilitan. Tetapi transformator jenis kerugian yang lebih rendah daripada jenis dua lilitan. Tetapi transformator jenis ini tidak dapat memberikan isolasi secara listrik antara li
ini tidak dapat memberikan isolasi secara listrik antara lilitan primer dengan lilitanlitan primer dengan lilitan sekunder. Selain itu, autotransformator tidak dapat digunakan sebagai penaik sekunder. Selain itu, autotransformator tidak dapat digunakan sebagai penaik tegangan lebih dari beberapa kali lipat (biasanya tidak lebih dari 1,5 kali).
tegangan lebih dari beberapa kali lipat (biasanya tidak lebih dari 1,5 kali). 4.
4. Autotransformator VariabelAutotransformator Variabel
Autotransformator variabel sebenarnya Autotransformator variabel sebenarnya adalah autotransformator biasa yang sadapan tengahnya bisa diubah-ubah, adalah autotransformator biasa yang sadapan tengahnya bisa diubah-ubah, memberikan perbandingan lilitan
memberikan perbandingan lilitan primer-sekunder yang berubah-ubah.primer-sekunder yang berubah-ubah. 5.
5. Trafo IsolasiTrafo Isolasi
Transformator isolasi memiliki lilitan sekunder yang berjumlah sama dengan Transformator isolasi memiliki lilitan sekunder yang berjumlah sama dengan lilitan primer, sehingga tegangan sekunder sama dengan tegangan primer. Tetapi lilitan primer, sehingga tegangan sekunder sama dengan tegangan primer. Tetapi pada beberapa desain, gulungan sekunder dibuat sedikit lebih banyak untuk pada beberapa desain, gulungan sekunder dibuat sedikit lebih banyak untuk mengkompensasi kerugian. Transformator seperti ini berfungsi sebagai isolasi mengkompensasi kerugian. Transformator seperti ini berfungsi sebagai isolasi antara dua kalang. Untuk penerapan audio, transformator jenis ini telah banyak antara dua kalang. Untuk penerapan audio, transformator jenis ini telah banyak digantikan oleh kopling kapasitor.
6.
6. Trafo PulsaTrafo Pulsa
Transformator pulsa adalah transformator yang didesain khusus untuk Transformator pulsa adalah transformator yang didesain khusus untuk memberikan keluaran gelombang pulsa. Transformator jenis ini menggunakan memberikan keluaran gelombang pulsa. Transformator jenis ini menggunakan material inti yang cepat jenuh sehingga setelah arus primer mencapai titik tertentu, material inti yang cepat jenuh sehingga setelah arus primer mencapai titik tertentu, fluks magnet berhenti berubah. Karena GGL induksi pada lilitan sekunder hanya fluks magnet berhenti berubah. Karena GGL induksi pada lilitan sekunder hanya terbentuk jika terjadi perubahan fluks magnet, transformator hanya memberikan terbentuk jika terjadi perubahan fluks magnet, transformator hanya memberikan keluaran saat inti tidak jenuh, yaitu saat arus pada lilitan primer berbalik arah. keluaran saat inti tidak jenuh, yaitu saat arus pada lilitan primer berbalik arah. 7.
7. Trafo 3 FasaTrafo 3 Fasa
Transformator tiga fasa sebenarnya adalah tiga transformator yang dihubungkan Transformator tiga fasa sebenarnya adalah tiga transformator yang dihubungkan secara khusus satu sama lain. Lilitan primer biasanya dihubungkan secara bintang secara khusus satu sama lain. Lilitan primer biasanya dihubungkan secara bintang (Y) dan lilitan sekunder dihubungkan secara delta (Δ).
(Y) dan lilitan sekunder dihubungkan secara delta (Δ).
E.
E. Jenis-jenis Pendingin TransformatorJenis-jenis Pendingin Transformator
Terdapat dua jenis pendingin pada transformator, diantaranya adalah : Terdapat dua jenis pendingin pada transformator, diantaranya adalah : 1.
1. Tipe KeringTipe Kering a.
a. AA AA : : Pendingin Pendingin udara udara naturalnatural b.
b. AFA : Pendinginan udara terpompaAFA : Pendinginan udara terpompa 2.
2. Tipe BasahTipe Basah a.
a. ONAN : Oil Natural Air ONAN : Oil Natural Air NaturalNatural
Pada tipe ini udara dan oli akan bersikulasi dengan alami. Perputaran oli akan Pada tipe ini udara dan oli akan bersikulasi dengan alami. Perputaran oli akan dipengaruhi oleh suhu dari oli tersebut.
dipengaruhi oleh suhu dari oli tersebut. b.
b. ONAF ONAF : Oil N: Oil Natural Air atural Air ForcedForced
Pada tipe ini oli akan bersikulasi dengan alami namun saat oli melalui radiator Pada tipe ini oli akan bersikulasi dengan alami namun saat oli melalui radiator oli akan didinginkan dibantu
oli akan didinginkan dibantu dengan kipas/fan.dengan kipas/fan.
F.
F. Sistem Proteksi pada TransformatorSistem Proteksi pada Transformator
Terdapat dua jenis sistem proteksi pada transformator, diantaranya adalah : Terdapat dua jenis sistem proteksi pada transformator, diantaranya adalah : 1.
1. Proteksi EksternalProteksi Eksternal a.
a. Over Current Relay :Over Current Relay :
Memproteksi transformator dari arus Memproteksi transformator dari arus berlebih.berlebih.
Arus berlebih adalah arus yang melebihi arus nominal dalam jangka waktuArus berlebih adalah arus yang melebihi arus nominal dalam jangka waktu
tertentu. tertentu.
b.
b. Ground Fault Relay :Ground Fault Relay :
Memproteksi trafo dari Memproteksi trafo dari kesalahan/gakesalahan/gangguan grounding.ngguan grounding.
Berlaku hanya untuk trafo yang titik Berlaku hanya untuk trafo yang titik netralnya di hubungkan ke ground.netralnya di hubungkan ke ground.
2.
2. Proteksi InternalProteksi Internal a.
a. Differensial RelayDifferensial Relay
Memproteksi terhadap kebocoran arus.Memproteksi terhadap kebocoran arus.
Prinsipnya pada perbedaan arus masuk dan keluar trafo.Prinsipnya pada perbedaan arus masuk dan keluar trafo.
b.
b. Bucholz RelayBucholz Relay
Memproteksi trafo dari loncatan listrik di dalam trafo.Memproteksi trafo dari loncatan listrik di dalam trafo.
