APLIKASI LISTRIK MAGNET PADA TRANSFORMATOR · PDF filePrinsip kerja Transformator ... penaik tegangan yang dihasilkan generator menjadi tegangan tinggi yang digunakan dalam transmisi

APLIKASI LISTRIK MAGNET PADA TRANSFORMATOR 2012

APLIKASI LISTRIK MAGNET PADA TRANSFORMATOR

OLEH :

KOMANG SUARDIKA (0913021034)

JURUSAN PENDIDIKAN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS PENDIDIKAN GANESHA

TAHUN AJARAN

2012


Transformator Page 2

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Saat ini tenaga listrik merupakan kebutuhan yang utama, baik untuk kehidupan sehari-hari

maupun untuk kebutuhan industri. Penyediaan tenaga listrik yang stabil dan kontinyu merupakan

syarat mutlak yang harus dipenuhi dalam memenuhi kebutuhan tenaga listrik.

Dalam memenuhi kebutuhan tenaga listrik tersebut, diperlukan sebuah sistem distribusi

yang mampu menyalurkan listrik dari sumber pembangkit menuju ke sasaran dengan mudah,

cepat dan efisien. Salah satu instrument yang selama ini digunakan dalam sistem distribusi

tersebut adalah transformator.

Transformator merupakan bagian yang sangat terpenting dari suatu system pendistribusian

tenaga listrik. Hal ini memanfaatkan prinsip kerja dari transformator yang mampu mengubah

tegangan tinggi menjadi tegangan rendah atau sebaliknya. Dengan prinsip tersebut, tegangan

yang sangat besar yang dihasilkan oleh pembangkit-pembangkit listrik dapat didistribusikan oleh

transformator setelah melalui proses menurunkan tegangan sesuai dengan kebutuhan pelanggan,

baik industri maupun perumahan.

Dalam kehidupan nyata, transformator dapat ditemui hampir diberbagai tempat. Namun,

jarang sekali masyarakat mengetahui apa itu transformator dan apa fungsinya. Oleh sebab itu,

penulis berupaya mengangkat topik yang membahas secara detail tentang komponen-komponen

dalam transformator hingga prinsip kerja dasar dalam sebuah transformator.

1.2. Rumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang diatas maka didapat rumusan masalah sebagai berikut :

1. Apakah pengertian dasar dari Transformator?



2. Apa saja komponen-komponen yang ada dalam transformator?

3. Bagaimana prinsip kerja transformator?

4. Bagaimanakah pengklasifikasian transformator?

1.3. Tujuan

1. Untuk menjelaskan pengertian dasar dari Transformator.

2. Untuk menjelaskan komponen-komponen yang ada dalam transformator.

3. Untuk menjelaskan prinsip kerja transformator.

4. Untuk menjelaskan pengklasifikasian transformator.

1.4. Manfaat Penulisan

1. Dapat mengetahui pengertian dasar dari Transformator.

2. Dapat mengetahui komponen-komponen yang ada dalam transformator.

3. Dapat mengetahui prinsip kerja transformator.

4. Dapat mengetahui pengklasifikasian transformator.



BAB II

PEMBAHASAN

I. Pengertian Transformator

Transformator merupakan suatu peralatan listrik elektromagnetik statis yang berfungsi

untuk memindahkan dan mengubah daya listrik dari suatu rangkaian listrik ke rangkaian listrik

lainnya,dengan frekuensi yang sama dan perbandingan transformasi tertentu melalui suatu

gandengan magnet dan bekerja berdasarkan prinsip induksi elektromagnetis,dimana

perbandingan tegangan antara sisi primer dan sisi sekunder berbanding lurus dengan

perbandingan jumlah lilitan dan berbanding terbalik dengan perbandingan arusnya.

II. Komponen-Konponen Transformator

Transformator terdiri dari 3 komponen pokok yaitu: kumparan pertama (primer) yang

bertindak sebagai input, kumparan kedua (skunder) yang bertindak sebagai output, dan inti besi

yang berfungsi untuk memperkuat medan magnet yang dihasilkan.

A. Bagian Utama

a) inti besi

Gambar 1. Bagian-

Bagian Transformator

Gambar 2. Lambang Transformator



berfungsi untuk mempermudah jalan fluksi, yang ditimbulkan oleh arus listrik yang

melalui kumparan. Dibuat dari lempengan-lempengan besi tipis yang berisolasi,

untuk mengurangi panas (sebagai rugi-rugi besi) yang ditimbulkan oleh “Eddy

Current”.

b) kumparan trafo

Beberapa lilitan kawat berisolasi membentuk suatu kumparan. Kumparan tersebut

diisolasi baik terhadap inti besi maupun terhadap kumparan lain dengan isolasi padat

seperti karton, pertinax dan lain-lain. Umumnya pada trafo terdapat kumparan primer

dan sekunder. Bila kumparan primer dihubungkan dengan tegangan/arus bolak-balik

maka pada kumparan tersebut timbul fluksi yang menginduksikan tegangan, bila pada

rangkaian sekunder ditutup (rangkaian beban) maka akan mengalir arus pada

kumparan ini. Jadi kumparan sebagai alat transformasi tegangan dan arus.

c) kumparan tertier

Kumparan tertier diperlukan untuk memperoleh tegangan tertier atau untuk

kebutuhan lain. Untuk kedua keperluan tersebut, kumparan tertier selalu dihubungkan

delta. Kumparan tertier sering dipergunakan juga untuk penyambungan peralatan

bantu seperti kondensator synchrone, kapasitor shunt dan reactor shunt, namun

demikian tidak semua trafo daya mempunyai kumparan tertier.

d) minyak trafo

Sebagian besar trafo tenaga kumparan-kumparan dan intinya direndam dalam

minyak-trafo, terutama trafo-trafo tenaga yang berkapasitas besar, karena minyak

trafo mempunyai sifat sebagai media pemindah panas (disirkulasi) dan bersifat pula

sebagai isolasi (daya tegangan tembus tinggi) sehingga berfungsi sebagai media

pendingin dan isolasi.

e) bushing

Hubungan antara kumparan trafo ke jaringan luar melalui sebuah busing yaitu sebuah

konduktor yang diselubungi oleh isolator, yang sekaligus berfungsi sebagai penyekat

antara konduktor tersebut denga tangki trafo.

f) tangki dan konservator



Pada umumnya bagian-bagian dari trafo yang terendam minyak trafo berada

(ditempatkan) dalam tangki. Untuk menampung pemuaian minyak trafo, tangki

dilengkapi dengan konservator.

B. Bagian Peralatan Bantu

a) pendingin

Pada inti besi dan kumparan-kumparan akan timbul panas akibat rugi-rugi besi dan

rugi-rugi tembaga. Bila panas tersebut mengakibatkan kenaikan suhu yang

berlebihan, akan merusak isolasi di dalam trafo, maka untuk mengurangi kenaikan

suhu yang berlebihan tersebut trafo perlu dilengkapi dengan sistem pendingin untuk

menyalurkan panas keluar trafo.

b) tap changer

Tap Changer adalah perubah perbandingan transformator untuk mendapatkan

tegangan operasi sekunder sesuai yang diinginkan dari tegangan jaringan/primer yang

berubah-ubah. Tap changer dapat dilakukan baik dalam keadaan berbeban (on-load)

atau dalam keadaan tak berbeban (off load), tergantung jenisnya.

c) alat pernapasan

Karena pengaruh naik turunnya beban trafo maupun suhu udara luar, maka suhu

minyakpun akan berubah-ubah mengikuti keadaan tersebut. Bila suhu minyak tinggi,

minyak akan memuai dan mendesak udara di atas permukaan minyak keluar dari

dalam tangki, sebaliknya bila suhu minyak turun, minyak menyusut maka udara luar

akan masuk ke dalam tangki. Kedua proses di atas disebut pernapasan trafo.

Permukaan minyak trafo akan selalu bersinggungan dengan udara luar yang

menurunkan nilai tegangan tembus minyak trafo, maka untuk mencegah hal tersebut,

pada ujung pipa penghubung udara luar dilengkapi tabung berisi kristal zat

hygroskopis.

d) Indikator

Untuk mengawasi selama trafo beroperasi, maka perlu adanya indikator pada trafo

sebagai berikut:



indikator suhu minyak

indikator permukaan minyak

indikator sistem pendingin

indikator kedudukan tap

C. Bagian Peralatan Proteksi

a) rele bucholz

Rele Bucholz adalah rele alat/rele untuk mendeteksi dan mengamankan terhadap

gangguan di dalam trafo yang menimbulkan gas.

Gas yang timbul diakibatkan oleh:

a. Hubung singkat antar lilitan pada/dalam phasa

b. Hubung singkat antar phasa

c. Hubung singkat antar phasa ke tanah

d. Busur api listrik antar laminasi

e. Busur api listrik karena kontak yang kurang baik.

b) pengaman tekanan lebih

Alat ini berupa membran yang dibuat dari kaca, plastik, tembaga atau katup berpegas,

berfungsi sebagai pengaman tangki trafo terhadap kenaikan tekan gas yang timbul di

dalam tangki yang akan pecah pada tekanan tertentu dan kekuatannya lebih rendah

dari kakuatan tangi trafo.

c) rele tekanan lebih

Rele ini berfungsi hampir sama seperti rele Bucholz, yakni mengamankan terhadap

gangguan di dalam trafo. Bedanya rele ini hanya bekerja oleh kenaikan tekanan gas

yang tiba-tiba dan langsung mentripkan P.M.T.

d) rele diferensial

Berfungsi mengamankan trafo dari gangguan di dalam trafo antara lain flash over

antara kumparan dengan kumparan atau kumparan dengan tangki atau belitan dengan

belitan di dalam kumparan ataupun beda kumparan.

e) rele arus lebih



Befungsi mengamankan trafo arus yang melebihi dari arus yang diperkenankan lewat

dari trafo terseut dan arus lebih ini dapat terjadi oleh karena beban lebih atau

gangguan hubung singkat.

f) rele tangki tanah

Berfungsi untuk mengamankan trafo bila ada hubung singkat antara bagian yang

bertegangan dengan bagian yang tidak bertegangan pada trafo.

g) rele hubung tanah

Berfungsi untuk mengamankan trafo bila terjadi gangguan hubung singkat satu phasa

ke tanah.

h) rele termis

Berfungsi untuk mencegah/mengamankan trafo dari kerusakan isolasi kumparan,

akibat adanya panas lebih yang ditimbulkan oleh arus lebih. Besaran yang diukur di

dalam rele ini adalah kenaikan temperatur.

III. Prinsip kerja Transformator

Transformator terdiri atas dua buah kumparan (primer dan sekunder) yang bersifat

induktif. Kedua kumparan ini terpisah secara elektris namun berhubungan secara magnetis

melalui jalur yang memiliki reluktansi (reluctance) rendah.

Gambar 3. Skema Transformator



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 (self induction) dan terjadi pula induksi di kumparan

sekunder karena pengaruh induksi dari kumparan primer atau disebut sebagai induksi bersama

(mutual induction) yang menyebabkan timbulnya fluks magnet di kumparan sekunder, maka

mengalirlah arus sekunder jika rangkaian sekunder di bebani, sehingga energi listrik dapat

ditransfer keseluruhan (secara magnetisasi).

Kumparan yang dihubungkan dengan sumber arus bolak-balik disebut kumparan primer

(input) dan kumparan yang lainnya disebut kumparan sekunder (output). Perubahan kuat arus

dalam kumparan primer menimbulkan perubahan flux magnetik dalam inti besi. Perubahan flux

magnetik dalam inti besi membangkitkan GGL induksi pada kumparan sekunder.

IV. Jenis – jenis transformator

a. Transformator Step UP

Transformator step-up adalah transformator yang memiliki lilitan

sekunder lebih banyak daripada lilitan primer, 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.

b. Transformator Step Down



Transformator step-down memiliki lilitan sekunder lebih sedikit daripada

lilitan primer, sehingga berfungsi sebagai penurun tegangan. Transformator jenis

ini sangat mudah ditemui, terutama dalam adaptor AC-DC.

c. Autotransformator

Transformator jenis ini hanya terdiri dari satu lilitan yang berlanjut secara

listrik, dengan sadapan tengah. Dalam transformator ini, sebagian lilitan primer

juga merupakan lilitan sekunder. Fasa arus dalam lilitan sekunder selalu

berlawanan dengan arus primer, sehingga untuk tarif daya yang sama lilitan

sekunder bisa dibuat dengan kawat yang lebih tipis 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).

d. Autotransformator variabel

Autotransformator variabel sebenarnya adalah autotransformator biasa

yang sadapan tengahnya bisa diubah-ubah, memberikan perbandingan lilitan

primer-sekunder yang berubah-ubah.

e. Transformator isolasi

Transformator isolasi memiliki lilitan sekunder yang berjumlah sama

dengan lilitan primer, sehingga tegangan sekunder sama dengan tegangan primer.

Tetapi pada beberapa desain, gulungan sekunder dibuat sedikit lebih banyak



untuk mengkompensasi kerugian. Transformator seperti ini berfungsi sebagai

isolasi antara dua kalang. Untuk penerapan ausio, transformator jenis ini telah

banyak digantikan oleh kopling kapasitor.

f. Transformator pulsa

Transformator pulsa adalah transformator yang didesain khusus untuk

memberikan keluaran gelombang pulsa. Transformator jenis ini menggunakan

material inti yang cepat jenuh sehingga setelah arus primer mencapai titik

tertentu, fluks magnet berhenti berubah. Karena GGL induksi pada lilitan

sekunder hanya terbentuk jika terjadi perubahan fluks magnet, transformator

hanya memberikan keluaran saat inti tidak jenuh, yaitu saat arus pada lilitan

primer berbalik arah.

g. Transformator tiga fasa

Transformator 3 fasa adalah suatu peralatan listrik yang digunakan untuk

mengubah energi listrik bolak-balik AC dari suatu nilai kenilai tegangan yang

lainnya. Dalam lingkup system 3 fasa. Trafo 3 fasa bekerja berdasarkan hokum

ampere dan hokum faraday. Yaitu arus listrik dapat menimbulkan medan magnet

dan sebaliknya medan magnet dapat menimbulkan arus listrik, merupakan proses

konversi energy electromagnet.

Pada salah satu sisi kumparan padaa trafo dialiri arus AC makaa akan

timbul arus gaya magnet yang berubah-ubah. Kumparan sekunder yang

konstruksinya 1 inti dengan kumparan primer akan dilalui garis-garis gaya magnet

dari primer yang besarnya berubah-ubah pula, maka pada sekunder akan timbul

beda potensial pada ujung-ujungnya.

h. Transformator inti besi

trafo inti besi banyak dipakai sebagai alat interface, step up, step down rangkaian

matching impedansi, matching voltage dalam rangkaian elektronik frekuensi

rendah.



Gambar 4. Transformator inti besi

i. Transformator inti ferit

Trafo inti ferit banyak dipakai sebagai alat interface, Rangkaian matching

Impedansi dalam rangkaian elektronik frekuensi menengah

Gambar 5. Transformator inti ferit

j. Transformator inti udara

Trafo inti udara banyak dipakai sebagai alat interface rangkaian matching

impedansi dalam rangkaian elektronik frekuensi tinggi.

Gambar 6. Transformator inti udara



BAB III

PENUTUP

3.1 Kesimpulan

1. Transformator adalah suatu alat listrik yang mengubah tegangan arus bolak-balik dari

satu tingkat ke tingkat yang lain melalui suatu gandengan magnet dan berdasarkan

prinsip-prinsip induksi-elektromagnet.

2. Sebuah transformator idealnya terdiri atas tiga bagian, yaitu bagian utama, bagian

peralatan bantu dan bagian peralatan proteksi, yang antara lain :

3. Prinsip kerja dari sebuah transformator adalah ketika kumparan primer dihubungkan

dengan sumber tegangan bolak-balik, perubahan arus listrik pada kumparan primer

menimbulkan medan magnet yang berubah. Medan magnet yang berubah diperkuat

oleh adanya inti besi dan dihantarkan inti besi ke kumparan sekunder, sehingga pada

ujung-ujung kumparan sekunder akan timbul ggl induksi.

4. Jenis –jenis transformator ada beberapa macam diantaranya :

Transformator step up

Transformator step down

Autotransformator

Autotransformator variabel



Transformator isolasi

Transformator pulsa

Transformator tiga fase

Transformator inti besi

Transformator inti ferit

Transformator inti udara

DAFTAR PUSTAKA

Anonim.2011. Prinsip Kerja Transformator. http://www.fisika-ceria.com/prinsip-kerja-

transformator.html

Aminah,Nurul. 2011. Prinsip Kerja Tranformator.

http://pulauilmu.com/index.php?option=com_content&view=article&id=84:prinsip-kerja

transformator&catid=43:elektronika&Itemid=114

Dennysindipratam. 2009. Transformator.

http://dennysindipratama.blogspot.com/2009/12/transformator.html

Syahrulkoh. 2010. Jenis-jenis transformator. http://syahrulkoh.blogspot.com/2010/05/jenis-jenis-

transformator-trafo.html

http://www.fisika-ceria.com/prinsip-kerja-transformator.html

http://www.fisika-ceria.com/prinsip-kerja-transformator.html

http://pulauilmu.com/index.php?option=com_content&view=article&id=84:prinsip-kerja%20transformator&catid=43:elektronika&Itemid=114

http://pulauilmu.com/index.php?option=com_content&view=article&id=84:prinsip-kerja%20transformator&catid=43:elektronika&Itemid=114

http://dennysindipratama.blogspot.com/2009/12/transformator.html

http://syahrulkoh.blogspot.com/2010/05/jenis-jenis-transformator-trafo.html

http://syahrulkoh.blogspot.com/2010/05/jenis-jenis-transformator-trafo.html

APLIKASI LISTRIK MAGNET PADA TRANSFORMATOR · PDF filePrinsip kerja Transformator ... penaik tegangan yang dihasilkan generator menjadi tegangan tinggi yang digunakan dalam transmisi

Documents