Trafo

TEKNIK ELEKTRO FT UNRAM

2020

TRANSFORMATOR

PENDAHULUAN



Transformator / trafo adalah:

Suatu alat listrik yang dapat memindahkan dan mengubah energi listrik dari saru atau lebih rangkaian listrik ke rangkaian listrik lain, melaui gandengan magnet dan bersadarkan prinsip induksi elektromagnetik

PENDAHULUAN



Penggunaan trafo dalam sistem tenaga

memungkinkan pemilihan tegangan yang sesuai dan ekonomis untuk berbagai

keperluan.

PENDAHULUAN



Berdasarkan frekuensi, trafo dikelompokkan:

a. Trafo frekuensi daya, 50 dan 60 Hz

b. Trafo frekuensi pendengaran 50 – 20 kHz c. Trafo frekuensi radio, > 30 kHz.

PENDAHULUAN

 Prinsip Kerja

 Berdasarkan induksi elektro- magnetik,

memerlukan

gandengan magnet antara rangkaian primer dan

sekunder.

 Gandengan magnet ini pada medium

inti besi tempat terjadinya fluks bersama.

PRINSIP KERJA TRAFO

1. Saat kumparan primer (N₁) dihubungkan ke tegangan ac (V1), → akan mengalirkan arus ac (I1) pada N1.

2. Aliran I1 AC ada N1 → ggm dan fluks ac (fluks bersama) bersifat d/dt bersirkulasi dalam inti besi → melintasi N₁ dan N2.

3. Fluks bersama (d/dt) menginduksikan ggl ac → e = -

N(d/dt) pada N1 dan N2 → tanda (-) = arah ggl (E1 dan E2) berlawanan dengan tegangan sumber V1

4. Jika ujung2 N2 berbeban listrik AC → E2 akan mengalirkan arus ac (I2) sehingga timbul tegangan pada beban AC (V2).

5. Pada kondisi ini dikatakan bahwa transformator telah

bekerja untuk memindahkan daya listrik (daya semu) dari rangkaian primer (S1 = V1xI1) ke rangkaian sekunder (S2

= V2xI2)

PRINSIP KERJA TRAFO

PENDAHULUAN

Konstruksi Trafo

a. Cangkang (SHELL)

b. Inti (CORE)

TRAFO DALAM SISTEM TENAGA

 Penggunaan trafo dikelompokkan:

a Trafo Daya

b. Trafo Distribusi

c. Trafo Pengukuran (instrument):

- Trafo Arus (CT ; curent transformer)

- Trafo Tegangan ; VT/PT ; ( Voltage / Potensial )

TRAFO DALAM SISTEM TENAGA

JENIS TRAFO

 Transformator step-up adalah berlilitan sekunder lebih banyak daripada lilitan primer, sehingga berfungsi sebagai penaik tegangan.

 Trafo ini umumnya pada pembangkit tenaga listrik sebagai penaik tegangan generator menjadi tegangan tinggi untuk transmisi.

JENIS TRAFO

 Transformator step-down berlilitan sekunder lebih sedikit daripada lilitan primer, sehingga berfungsi sebagai penurun

tegangan.

 Trafo jenis ini sangat mudah

ditemui, terutama pada adaptor AC-DC.

 Trafo dalam sistem tenaga sebagai trafo distribusi.

JENIS TRAFO

 Autotransformator /autotrafo

trafo ini terdiri dari satu lilitan yang berlanjut secara listrik, dengan sadapan tengah. Dalam transformator ini, sebagian lilitan primer juga merupakan lilitan se kunder.

 Keuntungan autotrafo adalah ukuran fisiknya lebih 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.

JENIS TRAFO

 Transformator isolasi , memiliki jumlah lilitan sekunder sama dengan lilitan primer, sehingga tegangan sekunder sama dengan tegangan primer. Transformator seperti ini berfungsi sebagai isolasi antara dua rangkaian.

 Transformator tiga fase (3-phase) sebenarnya tiga trafo terhubung secara khusus satu sama lain.

hubungan ke 3 trafo dapat secara bintang (Y) atau delta (△)

HUBUNGAN PRIMER - SEKUNDER

Tegangan sumber (primer) trafo ideal : maka I1 akan lagging 90⁰ terhadap V1

Karena I1 mensuplai N1 yang bersifat induktif murni pada transformator ideal.

t V

V

₁



_1m

sin 

t I

t I

I

₁



_1m

sin(   90

⁰

) 

_1m

cos 

HUBUNGAN PRIMER - SEKUNDER

Arus primer menimbulkan fluks yang setara dan berbentuk sinusoid

Fluks yang sunusoid ini akan menghasilkan tegangan induksi (Hukum Faraday)

m

cos  t







dt

t N d

dt N d

e (

^m

cos )

1 1

1



 

 





t N

e

₁



₁

 

_m

^sin 

HUBUNGAN PRIMER - SEKUNDER

Tegangan efektif pada N1

cara sama untuk N2

Sehingga perbandingan efektif trafo

m m

m

m N N f N f

E₁  e ¹  ¹   ¹   4,44 ₁  2

2 2

2





m m

m

m N N f N f

E e   

 



 ^{2 2 2} ₂

2 4,44

2 2 2

2





m m

f N

f N E

E



 

2 1 2

1

44 , 4

44 ,

4 a

N N E

E  

2 1 2

1

HUBUNGAN PRIMER - SEKUNDER

Pada kondisi ideal trafo (tidak terjadi jatuh tegangan dalam kumparan), maka ;

Karena hubungan pada trafo adalah maka

N a N E

E V

V   

2 1 2

1 2

1

2

1 S

S 

N a N E

E V

V I

I    

2 1 2

1 2

1 1

2

RUGI DAN EFISIENSI TRAFO

RUGI DAN EFISIENSI TRAFO

 Rugi pada trafo:

1. Rugi tembaga (belitan) 2. Rugi besi (inti)

a. rugi histeresis, yaitu rugi disebabkan fluks bolak-balik pada inti besi

b. rugi arus eddy, yaitu rugi disebabkan arus pusar pada inti besi

Watt R

I P_CU  ²

Watt B

f K

P_h  _{h maks}^1,6

Watt B

f K

P_e  _e ² _maks²

RUGI DAN EFISIENSI TRAFO

 Rugi pada trafo:

1. Rugi tembaga (belitan) 2. Rugi besi (inti)

a. rugi histeresis, yaitu rugi disebabkan fluks bolak-balik pada inti besi

b. rugi arus eddy, yaitu rugi disebabkan arus pusar pada inti besi

Watt R

I P_CU  ²

Watt B

f K

P_h  _{h maks}^1,6

Watt B

f K

P_e  _e ² _maks²

CONTOH SOAL

Sebuah transformator ideal mensuplai beban listrik sebesar 30 A, tegangan 400 V dan frekwensi 50 Hz. Jika jumlah lilitan kumparan primer 1000 dan kumparan sekunder 100.

Hitunglah :

a. Fluks maksimum dalam inti besi.

b. Arus pada sisi primer trafo.

CONTOH SOAL

Jawaban :

 Diketahui ; Is = 30 A, Vs = 400 V, f = 50 Hz,

Np = 1000, Ns = 100

 Ditanyakan ; a. Φm = ….. ? b. Ip = ……. ?

CONTOH SOAL

Jawaban :

 Rumus dasar ;

- Ep = 4,44 Np f Φm

- Ep / Es = Vp / Vs = Np / Ns = a - Sp = Ss  Vp x Ip = Vs x Is

- Vp / Vs = Is / Ip

 Penyelesaian ;

a. Φm = Ep / (4,44 Np f )

= 400 / (4,44 x 1000 x 50) = 0,9009 Weber

CONTOH SOAL

Jawaban :

 Penyelesaian ;

b. Ip = ( Vs x Is ) / Vp

Vp = Np / Ns x Vs

= 1000 / 100 x 400

= 4000 Volt

= (400 x 30 ) / 4000

= 3 A

 Uji hasil ;

LATIHAN

1. Sebuah sumber tegangan mengirimkan arus sebesar 25 A dan tegangan 220 V pada trafo. Jika jumlah lilitan kumparan primer 152 dan kumparan sekunder 1216. Hitung arus yang diterima oleh beban listrik.

2. Sebuah trafo di GI Distrubusi Kuta berkapasitas 30 MVA, menyalurkan energi listrik dari transmisi tegangan 150 kV dan menurunkan tegangan menjadi 20 kV untuk didistribusikan. Frekuensi sistem 50 Hz. Hitung Hitung arus maksimum pada sisi primer dan sisi sekunder.