TRANSFORMATOR

Pengertian Transformator 

Seperangkat peralatan statis yang berdasarkan prinsip induksi elektromagnetik , mentransformasi tegangan dan arus bolak-balik diantara dua belitan atau lebih pada  frekuensi yang sama besar dan biasanya pada nilai arus dan tegangan yang berbeda.

Kumparan primer dihubungkan ke sebuah sumber AC dan kumparan sekunder dilengkapi dengan terminal yang menghasilkan tegangan bolak-balik.

Prinsip Kerja  

Berdasarkan pada azas elektromagnetik, yaitu apabila pada salah satu kumparannya (kumparan primer)  dihubungkan dengan sumber tegangan arus bolak balik maka akan menghasilkan fluksi magnetik yang akan mengalir melalui inti magnetik, fluksi tersebut akan menimbulkan induksi magnetik pada kumparan sekunder sehingga pada kumparan sekunder timbul tegangan induksi yang besarnya sebanding dengan jumlah belitan (N).

Fungsi Transformator

a. Memindahkan daya listrik arus bolak balik dari satu rangkaian listrik ke rangkaian listrik yang lain

b. Menaikkan tegangan (Step Up) 

c. Menurunkan tegangan (Step Down)

d. Menyesuaikan impedansi.

e. Menggabungkan dan menyekat sirkit. 

Dalam bidang tenaga listrik penggunaan transformator dikelompokkan menjadi : 

a. Transformator daya

b. Transformator distribusi

c. Transformator pengukuran, yang terdiri dari atas transformator arus dan transformator tegangan. 

Komponen Trafo

a. Inti Besi 

Inti besi berfungsi untuk mempermudah jalan fluksi, yang ditimbulkan oleh arus listrik yang melalui kumparan. Pada transformator, inti besi dibuat dari lempengan-lempengan besi tipis yang berisolasi, untuk mengurangi panas (sebagai rugi-rugi besi) yang ditimbulkan oleh “Eddy Current” 

b. Kumparan (Belilitan)

Beberapa lilitan kawat berisolasi akan membentuk suatu kumparan. Kumparan tersebut di-isolasi, baik terhadap inti besi maupun terhadap kumparan lain disebelahnya dengan isolasi padat, seperti karton, pertinax.

Berdasarkan cara melilitkan kumparan pada inti, dikenal dua macam transformator, yaitu tipe inti dan tipe cangkang.

c. Sisi Primer dan Sisi Sekunder

d. Minyak Trafo

e. Body Trafo (Tangki)

f. Perlengkapan lain

Berdasarkan jumlah lilitan primer-sekunder transformator ada dua jenis yaitu: 

a. Transformator step up yaitu transformator yang mengubah tegangan bolak-balik rendah menjadi tinggi, transformator ini mempunyai jumlah lilitan kumparan sekunder lebih banyak daripada jumlah lilitan primer (Ns > Np). 

b. Transformator step down yaitu transformator yang mengubah tegangan bolak-balik tinggi menjadi rendah, transformator ini mempunyai jumlah lilitan kumparan primer lebih banyak daripada jumlah lilitan sekunder (Np > Ns). 

Rugi-Rugi Transformator

Rugi-Rugi Inti (Core Loss)

Disebut juga sebagai rugi-rugi besi (Iron Loss) terdiri dari rugi histerisis (Ph) dan rugi arus pusar (Eddy Current) Ped. Rugi histerisis disebabkan oleh fluks bolak balik pada inti trafo  (Ph = Kh / B maks). Rugi arus Eddy disebabkan karena adanya arus pusar pada inti trafo (Ped = Ke / B maks). Besarnya rugi-rugi inti tetap, tidak tergantung dengan kondisi beban trafo. Sangat tergantung dari kualitas bahan besi untuk inti trafo serta pengerjaannya (arah pemotongan, cara pemasangan, kerapatan laminasi).

Rugi-Rugi Tembaga (Copper Loss)

Rugi tembaga terjadi pada kedua sisi hantaran belitan. Rugi tembaga tergantung dari kondisi pembebanan trafo. Rumus rugi tembaga :   

I1² . R1 + I2² . R2 

dimana :   I1 = arus sisi primer

          I2 = arus sisi sekunder 

          R1 = tahanan hantaran belitan sisi primer 

          R2 = tahanan hantaran belitan sisi sekunder

Efisiensi Transformator

Perbandingan antara daya listrik keluaran dengan daya listrik yang masuk pada transformator. Pada transformator ideal efisiensinya 100 %, tetapi pada kenyataannya efisiensi tranformator selalu kurang dari 100 %. Hal ini karena sebagian energi terbuang menjadi panas. Efisiensi transformator dapat dihitung dengan:

Transformator Pengukuran/ Trafo Instrumen

Adalah untuk mendapatkan besaran ukur untuk kepentingan pengukuran, proteksi, dan control. Terdiri dari trafo arus / CT, dan trafo tegangan / PT.

a. Trafo Arus 

Trafo arus digunakan untuk pengukuran arus yang besarnya ratusan amper dari arus yang mengalir dalam jaringan tegangan tinggi. Disamaping untuk penguran arus, trafo arus juga digunakan untuk pengukuran daya dan energi, pengukuran jarak jauh dan relay proteksi.

Kumparan primer trafo arus dihubungkan seri dengan jaringan atau peralatan yang akan diukur arusnya, sedang kumparan sekunder dihubungkan dengan meter atau relay proteksi. Pada umumnya peralatan ukur dan relay membutuhkan arus 1 atau 5 A.

Trafo arus bekerja sebagai trafo yang terhubung singkat, kawasan trafo arus yang digunakan untuk pengukuran biasanya 0,05 s/d 1,2 kali arus yang akan diukur, sedang trafo arus untuk proteksi harus mampu bekerja lebih dari 10 kali arus pengenalnya.

Arus beban yang besar dapat diukur hanya dengan menggunakan alat ukur (ammeter) yang tidak terlalu besar.

b. Trafo Tegangan

Trafo tegangan adalah trafo satu fasa step-down yang mentransformasi tegangan tinggi atau tegangan menengah ke suatu tegangan rendah yang layak untuk perlengkapan indikator, alat ukur, relay, dan alat sinkronisasi. Hal ini dilakukan atas pertimbangan harga dan bahaya yang dapat ditimbulkan tegangan tinggi. Tegangan perlengkapan seperti indikator, meter, dan relay dirancang sama dengan tegangan terminal sekunder trafo tegangan. 

Dengan adanya trafo arus dan trafo tegangan, maka dapat dilakukan pengukuran daya pada sebuah sistem seperti gambar.