TRANSFORMATOR

A. Pengertian Transformator

Transformer adalah suatu alat listrik yang dapat memindahkan dan mengubah energi listrik dari satu atau lebih rangkaian listrik ke rangkaian listrik yang lain, melalui suatu gandengan magnet dan berdasarkan prinsip induksi elektromagnetik.Trafo satu fasa sama seperti trafo pada umumnya hanya penggunaannya untuk kapasitas kecil Frekuensi pada kumparan primer dan kumparan sekunder adalah sama.

 

 Tegangan dan arus pada kumparan primer dan kumparan sekundr dapat diubah ubah sesuai dengan yang dikehendaki. 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.

 B. Jenis-jenis Transformator

a.  Trafo Step Up

Trafo ini berfungsi untuk menaikkan tegangan. Disebut sebagai trafo daya karena trafo ini digunakan untuk menaikkan daya pada energi listrik dari pembangkit untuk kemudian disalurkan ke gardu induk.  Ciri-ciri trafo daya yaitu:

·         jumlah lilitan primer lebih sedikit daripada jumlah lilitan sekunder

·         tegangan primer lebih kecil daripada tegangan sekunder

·         kuat arus primer lebih besar daripada kuat arus sekunder

b.  Trafo step down

  

          Trafo ini berfungsi untuk menurunkan tegangan. Disebut trafo distribusi karena trafo ini digunakan untuk mendistribusikan energi listrik dari gardu induk ke konsumen. Ciri-cirinya yaitu:

·         jumlah lilitan primer lebih banyak daripada jumlah lilitan sekunder

·         tegangan primer lebih besar daripada tegangan sekunder

·         kuat arus primer lebih kecil daripada kuat arus sekunder

c.  Trafo pengukuran

Untuk pemasangan alat-alat ukur dan proteksi pada jaringan tegangan tinggi diperlukan transformator pengukuran. Transformator pengukuran terdiri dari :

1)      Trafo arus ( Current Transformator )

     Berfungsi untuk menurunkan besarnya arus listrik pada tegangan tinggi menjadi arus listrik yang kecil dan diperlukan untuk alat ukur dan pengaman

2)      Trafo tegangan (Potensial transformator)

     Berfungsi untuk menurunkan besarnya tegangan tinggi menjadi tegangan rendah yang diperlukan untuk alat ukur dan pengaman/proteksi.

C. Konstruksi Transformator

Komponen transformator terdiri dari dua bagian, yaitu peralatan utama dan peralatan bantu.

1.      Peralatan utama transformator terdiri dari:

 a. Kumparan Trafo

Kumparan trafo terdiri dari beberapa lilitan kawat tembaga yang dilapisi dengan bahan isolasi (karton, pertinax, dll) untuk mengisolasi baik terhadap inti besi maupun kumparan lain. . Untuk trafo dengan daya besar lilitan dimasukkan dalam minyak trafo sebagai media pendingin. Banyaknya lilitan akan menentukan besar tegangan dan arus yang ada pada sisi sekunder.Kadang kala transformator memiliki 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  juga untuk dipergunakan penyambungan peralatan bantu seperti kondensator synchrone, kapasitor shunt dan reactor shunt.

b. Inti Besi
    Inti Besi dibuat dari lempengan-lempengan feromagnetik tipis yang berguna untuk mempermudah jalan fluksi yang ditimbulkan oleh arus listrik yang melalui kumparan. Inti besi ini juga diberi isolasi untuk mengurangi panas (sebagai rugi-rugi besi) yang ditimbulkan oleh arus eddy “Eddy Current”.

c. Minyak Trafo

   Minyak trafo berfungsi sebagai media pendingin dan isolasi.Minyak trafo mempunyai sifat media pemindah panas (disirkulasi) dan mempunyai daya tegangan tembus tinggi. Pada power transformator, terutama yang berkapasitas besar, kumparan-kumparan dan inti besi transformator direndam dalam minyak-trafo.

   Syarat suatu cairan bisa dijadikan sebagai minyak trafo adalah  sebagai berikut:

1.   Ketahanan isolasi harus tinggi ( >10kV/mm )

2.   Berat jenis harus kecil, sehingga partikel-partikel inert di dalam minyak dapat mengendap dengan cepat.

3.   Viskositas yang rendah agar lebih mudah bersirkulasi dan kemampuan pendinginan menjadi lebih baik Titik nyala yang tinggi, tidak mudah menguap yang dapat membahayakan

4.   Tidak merusak bahan isolasi padat

5.   Sifat kimia yang stabil

d.  Bushing

 

  

Sebuah konduktor (porselin) yang menghubungkan kumparan transformator dengan jaringan luar. Bushing diselubungi dengan suatu isolator dan berfungsi sebagai konduktor tersebut dengan tangki transformator. Selain itu juga bushing juga berfungsi sebagai pengaman hubung singkat antara kawat yang bertegangan dengan tangki trafo.

e. Tangki dan Konservator (khusus untuk transformator basah)

 

            Pada umumnya bagian-bagian dari trafo yang terendam minyak trafo ditempatkan di dalam tangki baja. Tangki trafo-trafo distribusi umumnya dilengkapi dengan sirip-sirip pendingin ( cooling fin ) yang berfungsi memperluas permukaan dinding tangki, sehingga penyaluran panas minyak pada saat konveksi menjadi semakin baik dan efektif untuk menampung pemuaian minyak trafo, tangki dilengkapi dengan konservator.

2.      Peralatan bantu transformator terdiri dari :

a. Peralatan 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. Media yang digunakan pada sistem pendingin dapat berupa: udara/gas, minyak dan air

b. Tap Changer; yaitu suatu alat yang berfungsi untuk merubah kedudukan tap (sadapan) dengan maksud mendapatkan tegangan keluaran yang stabil walaupun beban berubah-ubah. Tap changer selalu diletakkan pada posisi tegangan tinggi dari trafo pada posisi tegangan tinggi. Tap changer dapat dilakukan baik dalam keadaan berbeban (on-load) atau dalam keadaan tak berbeban (off load), tergantung jenisnya.

c. Peralatan Proteksi; peralatan yang mengamankan trafo terhadap bahaya fisis, elektris maupun kimiawi. 

D. Cara Kerja Trafo

Secara sederhana cara kerja transformator adalah seperti perputaran tegangan arus bolak balik (AC). Lebih detailnya tentang cara kerja ini adalah ketika lilitan primer dihubungkan dengan tegangan arus bolak balik maka menimbulkan perubahan arus listrik pada lilitan primer yang mempengaruhi medan magnet. Medan magnet yang telah berubah ini semakin diperkuat dengan adanya inti besi dan inti besi tersebut menghantarkannya ke lilitan sekunder. Hal ini akan mengakibatkan timbulnya ggl induksi pada masing-masing ujung lilitan sekunder. Efek dari peristiwa ini dinamakan induktansi timbal balik (mutual inductance). Prinsip kerja ini sama dengan induksi elektromagnetik dimana kesamaan ini adalah terdapat penghubung magnetik diantara sisi primer dan sisi sekunder.

Seperti yang telah diungkapkan pada paragraf pertama bahwa terdapat dua prinsip hukum dalam sebuah cara kerja transformator yaitu hukum induksi faraday dan hukum Lorenz. Dalam hukum induksi faraday menjelaskan bahwa gaya listrik melalui garis lengkung yang tertutup berbanding lurus dengan perubahan persatuan waktu dimana arus induksi dilingkari oleh lengkungan itu. Sedangkan hukum Lorentz menjelaskan bahwasanya arus bolak balik yang beredar mengelilingi inti besi berakibat pada berubahnya inti besi tersebut menjadi magnet. Kemudian apabila magnet tersebut dikelilingi oleh suatu lilitan, maka lilitan tersebut akan mempunyai perbedaan tegangan pada kedua ujung lilitannya. Dari kedua hukum ini dapat disimpulkan bahwa baik hukum induksi faraday maupun hukum Lorenz diterapkan dalam bagaimana transformator bekerja.

E. Contoh perhitungan pada transformator

1. Contoh cara menghitung jumlah lilitan sekunder :

Untuk menyalakan lampu 10 volt dengan tegangan listrik dari PLN 220 volt digunakan transformator step down. Jika jumlah lilitan primer transformator 1.100 lilitan, berapakah jumlah lilitan pada kumparan sekundernya ?

Penyelesaian :

Diketahui : Vp = 220 V

Vs = 10 V

Np = 1100 lilitan

Ditanyakan : Ns = ………… ?

Jawab : 

Jadi, banyaknya lilitan sekunder adalah 50 lilitan.