BAB I

TRANSFORMATOR DAYA

KOMPETENSI

Kemampuan untuk memahami setiap bagian yang ada pada

transformator daya dari sisi konstruksi dan fungsi, standar penulisan dan

penandaan serta rugi rugi daya yang terjadi pada transformator.

SASARAN PEMBELAJARAN

Setelah mempelajari materi ini mahasiswa diharapkan dapat :

1. Memahami fungsi transformator daya

2. Memahami fungsi setiap bagian yang ada pada transformator daya

3. Menjelaskan proses terjadinya rugi rugi daya pada ransformator daya

4. Menjelaskan cara kerja peralatan bantu tarnsformator daya, yaitu

sistem pendinginan, sistem pernapasan dan tap changer

METODE PEMBELAJARAN

Metode pembelajaran pada modul ini menggunakan metode kuliah

(ceramah) dan Diskusi kelompok (Tanya jawab)

I.1. PENDAHULUAN

Transformator daya atauTrafo daya adalah suatu peralatan

listrik yang termasuk dalam klasifikasi mesin listrik statis(karena

sekundernya tidak berputar),yang berfungsimenyalurkan tenaga/daya

listrik dari tegangan tinggi ke tegangan rendah atau

sebaliknyamenggunakan prinsip induksi elektromagnetik.

Dalam pengoperasiannya, transformator-transformator daya pada

umumnya ditanahkan pada titik netralnya sesuai dengan kebutuhan, untuk

kebutuhan pengamanan dan proteksi.Pada transformator 150/70 kV yang

ditempatkan pada gardu induk,ditanahkan secara langsung di sisi netral

150 kV, sedangkan transformator 70/20 kV ditanahkan dengan tahanan di

sisi netral 20 kV nya.

2

I.2. KLASIFIKASI TRANSFORMATOR DAYA

Transformator daya dapat di klasifikasikan dalam beberapa cara,

yaitu:

1. Menurut Pemasangan:

• Trnasformator pasangan dalam

• Transformator pasangan luar

2. Menurut Fungsi dan Pemakaian:

• Transformator mesin (untuk mesin-mesin listrik)

• Transformator Gardu Induk

• Transformator Distribusi

3. Menurut Kapasitas dan tegangan Kerja

Transformator besar

Transformator sedang

Transformator kecil.

Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada gambar 1.

Gambar 1. Contoh transformator 3 Phasa

dengan Tegangan Kerja >1100 kV dan Daya >1000 MVA.

3

Pada gambar 2, diperlihatkan bagian-bagian penting dari trafo daya

kapasitas sedang dengan tegangan 110/6-10 kV

Gambar 2.Trafo daya 110/6-10 kV dengan kapasitas medium

Keterangan gambar :

1. Tangki (Tank) 8. Explosion Vent Pipe (pipa pelepasan ledakan)

2. Radiator 9/10. Bushing

3. Inti (Core) 11. Baut Penjepit(Clamping balt)

4. Kumparan (winding) 12. Pipe Connection (pipa pengapit)

5. Konservator 13. Thermometer

6. Indikator minyak(Oil Gauge)14. Roller Mounted Truck (bantalan yg bergerak)

7. Relay Buchollz (Bucholz Relay) 15. Minyak (Oil)

4

Transformator biasanya berbentuk oval bila dilihat dari sisi

konstruksi, tangkinya terbuat dari plat baja dengan ketebalan 5-12 mm,

bagian dasar dan penutup (Cover) tangkinya terbuat dari plat baja yang

lebih tebal.

Kumparandililit pada inti dan direndam dalam minyak trafo,ujung-

ujung kumparan terhubung dengan rangkaian luar melalui

bushing.Tangkiberfungsi menampung minyak (oil) berupa minyak

mineral yang berasal dari jenis petroleum.Minyak trafo selain berfungsi

sebagai media transfer panas (pendingin) yang berasal dari kumparan dan

inti,juga sebagai isolasi antar bagian yang mengalirkan arus dengan tangki

dan tanah.

Radiatorditempatkan pada tangki melalui pipa pengapit untuk

menambah luas permukaan tangki, sedangkan Konservatormerupakan

tangki pemeliharaan untuk menampung pemuaian minyak trafo, dimana

volumenya sekitar 8% -10% dari volume minyak dalam tangki trafo,

dilengkapi dengan Oil Gauge(pengukur permukaan minyak) yang

berbentuk gauge glass (kaca ukur).

Jika terjadi hubung singkat pada trafo, maka minyak akan

menghasilkan gas yang cukup besar, membuat temperatur dalam tangki

akan naik secara tiba-tiba yang dapat membahayakan tangki. Untuk itu

transformator dilengkapi pula dengan Explosiun Vent Pipeyang

dijulurkan naik pada cover tangki, yang bagian atasnya ditutup dengan

thin glass disk (piringan kaca tipis). Pada keadaan dimana terjadi

sentakan tekanan yang tiba-tiba dalam trafo, maka minyakakan bebas naik

melalui pipa tersebut dan kemudian memecahkan piringan kaca tipis.

Thermometerberfungsi mengukur temperatur minyak dalam trafo,

sedangkan bucholz relay berfungsi melindungi trafo pada saat terjadi

gangguan internal atau flash over yang menyebabkan timbulnya busur

api(arcing),yang dapat menimbulkan naiknya produksi gas yang merusak

material isolasi.Pada bagian dasar tangki disangga dengan Roller

5

Mounted Truck,agar trafo bebas bergerak/berpindah untuk keperluan

perbaikan dan overhaul.

I.3. KOMPONEN TRANSFORMATOR DAN FUNGSINYA

Sebuah transformator dapat dibagi menjadi beberapa bagian, yang

terdiri atas :

a. Bagian utama transformator

b. Peralatan Bantu

c. Peralatan Proteksi

I.3.1. Bagian utama transformator, terdiri dari:

1. Inti besi

Inti besi berfungsi untuk mempermudah jalannya fluks, yang

ditimbulkan oleh arus listrik yang melalui kumparan.terbuat dari

lempengan-lempengan baja tipis yang saling diisolasi, untuk mengurangi

rugi rugi daya (dalam bentuk thermal) yang ditimbulkan oleh adanya rugi

rugi hysteresis dan rugi rugi akibat arus pusar (eddy current).

2. Kumparan transformator

Beberapa lilitan kawat pada inti besi membentuk suatu kumparan,

dan kumparan tersebut diisolasi, baik terhadap inti besi maupun terhadap

kumparan lain dengan menggunakan isolasi padat seperti karton, pertinax

dan lain-lain.Pada transformator terdapat kumparan primer, kumparan

sekunderdan kumparan tertier.

3. Minyak transformator

Sebagian besar dari transformator tenaga, kumparan-kumparan dan

intinya direndam dalam minyak transformator, terutama pada

transformator-transformatordaya yang berkapasitas besar. Minyak

transformator selain berfungsi sebagai media pemindah panas

(pendingin),juga berfungsisebagai media isolasi (memiliki daya tegangan

tembus tinggi).

Untuk minyak transformator yang baru, spesifikasi yang

dipersyaratkan seperti tampak pada Tabel 1 di bawah ini.

6

Tabel 1. Spesifikasi Minyak Isolasi Baru

Untuk minyak isolasi yang sudah terpakai, transformator

dengankapasitas >1 MVA atau bertegangan >30 kV, spesifikasi yang

dipersyaratkan seperti ditunjukkan pada Tabel 2.

Tabel 2. Spesifikasi Minyak Isolasi Pakai.

7

4. Bushing

Hubungan antara kumparan transformator dan jaringan luar

dilakukan melalui bushing transformator, yaitu sebuah konduktor yang

diselubungi oleh isolator, yang berfungsi sebagai penyekat antara

konduktor tersebut dengan tangki transformator.

Gambar 3. Bushing

5. Tangki dan konservator

Pada umumnya bagian-bagian dari transformator yang terendam

minyak transformator, berada atau ditempatkan di dalam tangki, dan untuk

menampung pemuaian pada minyak transformator, maka tangki dilengkapi

dengan sebuah konservator. Terdapat beberapa jenis tangki, diantaranya

adalah:

a. Jenis sirip (tank corrugated), Badan tangki terbuat dari pelat

baja bercanai dingin yang menjalani penekukan, pemotongan dan

proses pengelasan otomatis, untuk membentuk badan tangki

bersirip.Siripnya berfungsi sebagai radiator pendingin sekaligus

sebagai media pernapasan trafo. Tutup dan dasar tangki terbuat

dari plat baja bercanai panas yang kemudian dilas sambung pada

badan tangki yang membentuk sirip (corrugated). Umumnya

transformator di bawah 4000 kVA dibuat dengan bentuk tangki

corrugated.

8

b. Jenis tangki Conventional Beradiator, Jenis tangki terdiri dari

badan tangki dan tutup yang terbuat dari mild steel plate (plat

baja bercanai panas) ditekuk dan dilas sesuai dimensi yang

diinginkan, sedang radiator jenis panel terbuat dari pelat baja

bercanai dingin (cold rolled steel sheets). Transformator ini

umumnya dilengkapi dengan konservator dan digunakan untuk

25.000 kVA, sebagaimana ditunjukkan pada Gambar 4.

c. Hermatically Sealed Tank With N2 Cushined, Tipe tangki ini

sama dengan jenis conventional, tetapi di atas permukaan minyak

terdapat gas nitrogen untuk mencegah kontak antara minyak

dengan udara luar, sebagaimana ditunjukkan pada gambar 5.

Gambar 4. Transformator Tipe Conventional Beradiator (Sumber Trafindo, 2005)

9

Gambar 5. Transformator 5 MVA dengan oil conservator dan

Transformator 1250 kVA hermetic shell

I.3.2. Peralatan Bantu

1. Sistem Pendingin

Energy yang hilang dalam bentuk panas yang dihasilkan oleh inti

besi dan kumparan, dapat menyebabkan temperatur yang berlebihan

dalam tangki dan merusak isolasi disekitar conductor.Untuk itu dibutuhkan

pendinginan transformator. Metode pendinginan harus mampu

mempertahankan temperatur rata-rata yang cukup rendah dan mampu

mencegah timbulnya temperature yang berlebihan pada setiap bagian trafo

serta terbentuknya “hot spots”, dengan memberikan ruang sirkulasi yang

bebas pada minyak

Adapun proses pendinginan trafo, pertama tama, panas pada inti

besi dan kumparan diserap oleh minyak, kemudian ditransfer ke dinding

tangki, lalu dibuang melalui udara disekitar dinding tangki. Namun

demikian panas pada minyak menyebabkan minyak akan memuai(bergerak

naik) dan ketika panasnya turun ia pun akan bergerak turun.Pergerakan

naik turunnya minyak membantu mempercepat transfer panas pada

dinding tangki.Lebih jelasnya dapat dilihat pada gambar6.

10

Gambar 6. Pendingan pada transformator

Sistem pendinginan transformator dapat dibagi menurut jenis trafo,

yaitu:

1. Oil Cooling (Oil Immersed Transformator)

2. Air Cooling (Dry Tipe Transformator)

Metode pendinginan untuk oil immersed transformator dapat

berbentuk:

a. Oil Natural Cooling

b. Oil Natural-Air Blast Cooling

c. Water-Oil Cooling

Pada Oil Natural Cooling, panas yang timbul diserap oleh minyak

kemudian ditransfer melalui dinding tangki, selanjutnya diteruskan keluar

malalui udara di sekitar trafo. Transfer panas ini terbantu pula oleh adanya

sirkulasi alami pada minyak dalam tangki.Untuk menambah disipasi panas

pada udara, maka pada permukaan tangki transformator dilengkapi dengan

tubular tank (tangki pipa) atau radiator dalam bentuk kumpulan pipa baja

(Bank of steel tube).

11

Pada Oil Natural-Air Blast Cooling, Untuktrafo dengan kapasitas

besar penggunaan natural oil cooling tidak efisien, untuk itu sistem

pendinginannya dikombinasi dengan forced air (udara paksa) atau air blast

cooling. Pada air blast cooling, tube bank radiator didinginkan secara paksa

melalui hembusan udara menggunakan motor-fan yang ditempatkan dalam

ruang radiator tube.

Kipas-kipas tersebut dapat di switch out jika temperature ambient

turun atau beban pada transformator turun, selain itu untuk transformator

dengan kapasitas besar, kipas-kipas tersebut dapat dikontrol secara

otomatis menggunakan relay.

Air blast cooling dapat dioperasikan sebagai natural oil cooling tanpa

air blast, jika beban sama dengan atau lebih rendah dari 70% dari rating

air blast, demikian pula ketika beban yang dipikul berada antara 70-

100.Dalam hal ini temperature minyak tidak melebihi 55 C. Secara detail

macam-macam sistem pendinginan dapat dilihat pada tabel 3.

Tabel 3. Tipe Pendinginan Transformator

Keterangan:

A = air (udara), O = Oil (minyak), N = Natural (alamiah), F = Forced (Paksaan/tekanan)

12

2. Sistem pernapasan

Karena pengaruh naik turunnya beban trafo dan suhu udara luar,

maka suhu minyak dalam trafo akan berubah mengikuti keadaan tersebut.

Bila suhu minyak tinggi, maka minyak akan memuai dan mendesak udara

di atas permukaan minyak keluar dari dalam tangki, sebaliknya apabila

suhu minyak turun, maka minyak menyusut dan udara akan masuk dan

mengisi ruang di atas permukaan minyak. Proses keluar masuknya udara

ke dalam tangki disebut sebagai pernapasan trafo.

Pernapasan trafo,menyebabkan permukaan minyak akan selalu

bersinggungan dengan udara luar. Udara luar yang lembab akan

memperburuk isolasi atau menurunkan nilai tegangan tembus minyak.

Untuk mencegah masuknya udara lembab ke dalam minyak, maka pada

ujung pipa penghubung udara luar dilengkapi sebuah tabung kaca yang

berisi Kristal zat higroskopis (bahan yang dapat menyerap kadar air yang

ada dalam udara dan dapat berubah warna). Tabung kaca ini biasanya

terdapat pada transformator dengan kapasitas besar, sebagaimana

ditunjukkan pada gambar 7.

Gambar 7. Tabung kaca berisi Kristal zat higroskopis

3. Tap Changer

Adalah alat perubah perbandingan transformasi untuk mendapatkan

tegangan operasi sekunder yang lebih baik (diinginkan), akibat tegangan

13

jaringan primer yang berubah-ubah. Tap changer yang hanya dapat

beroperasi untuk memindahkan tap trafo dalam keadaan tanpa beban

disebut OFF Load tap Changer, dimana perubahan tapnya bersifat

manual. Sedangkan tap changer yang beroperasi dalam keadaan berbeban

disebut dengan ON Load Tap Changer (OLTC) dan dapat beroperasi

secara manual ataupun otomatis.

Ada dua cara mengubah tegangan transformator dalam keadaan

berbeban:

a. Memasang pengatur tegangan berbeban (On Load Voltage

Regulator) secara seri dan terpisah dari transformator utama.

b. Memasang transformator dengan pengubah tap (On Load Tap

Changer)

Lebih jelasnya, dapat dilihat pada gambar 8.

Gambar 8. Cara mengubah tegangan transformator

kekurangan dari on load Voltage regulator, keandalannya rendah

dan harus selalu diperiksa dan dipelihara. Dengan membaiknya keandalan

dari on load tap changer, maka kebanyakan dipakai adalah on Load tap

changer sekaligus sebagai pengganti dari on load Voltage regulator

On Load Tap Changer terdiri dari :

a. Pemilih tap (Tap Selector/Selector Switch)

b. Saklar Peng-alih (Diverter Switch)

c. Peralatan pendukung (Auxiliary Device)

14

Lebih jelasnya dapat dilihat pada gambar 6.keadaan (a) adalah

keadaan kerja normal, dimana arus mengalir melalui kumparan dengan

posisi tap ditengah, kedua bagian kumparan di kedua sisi tap tergulung

pada inti besi yang identik, sehingga fluks magnetnya sama besar dan

saling meniadakan, dan sudah barang tentu impedansi reaktornya

mendekati 0.

Keadaan (b) saklar peng-alih membuka, arus mengalir pada satu sisi

kumparan, Keadaan (c) Pemilih tap berpindah pada tap berikutnya,

Keadaan (d) Saklar peng-alih menutup kembali, 2 tap yang berbeda saling

terhubung, dan arus sirkulasi karena adanya beda tegangan antara kedua

tap kemudian dibatasi oleh reactor, keadaan (e) dan (f) saklar peng-alih

dan pemilih tap bekerja pada sisi tap yang lain, Keadaan (g) pemindahan

pada satu tap dianggap selesai

Gambar 8.Cara kerja OLTC jenis reactor

Selain OLTC Jenis reactor, ada juga jenis tahanan dan tahanan

ganda (multi resistor type), dimana arus sirkulasi dibatasi oleh tahanan,

sebagaimana gambar 9 dan 10.

15

Gambar 9.Cara kerja OLTC jenis Tahanan

Untuk jenis 6 tahanan, fluktuasi tegangan pada waktu perpindahan

tap dibatasi dan tugas buka-tutup dari saklar peng-alih diperingan.

Gambar 10.OLTC jenis 6 Tahanan reactor

Adapun hubungan belitan dan tap changer dapat dilihat pada

gambar 11.

Gambar 11. Hubungan belitan dan tap changer

Transformator yang terpasang di gardu induk pada umumnya

menggunakan tap changer yang dapat dioperasikan dalam keadaan trafo

16

berbeban dan dipasang di sisi primer. Sedangkan transformator penaik

tegangan di pembangkit atau pada trafo kapasitas kecil, umumnya

menggunakan tap changer yang dioperasikan hanya pada saat trafo tenaga

tanpa beban.

Untuk meredam panas pada saat proses perpindahan tap, maka

OLTC direndam di dalam minyak isolasi yang biasanya terpisah dengan

minyak isolasi trafo. Hal ini disebabkan karena proses perpindahan

hubungan tap di dalam minyak cendrung menyebabkan fenomena elektris,

mekanis, kimia dan panas, membuat minyak isolasi OLTC kualitasnya akan

cepat menurun. tergantung dari jumlah kerjanya dan adanya kelainan di

dalam OLTC.

4. Beberapa Masalah pada tap Changer

Terdapat berbagai persoalan yang timbul sehubungan dengan

pemakaian pengubah tap, yaitu:

a. Saklar peng-alih yang melaksanakan tugas perpindahan hubungan

(Switching over) dalam minyak, menyebabkan minyak cepat

memburuk. Untuk itu minyak tap changer dipisahkan dari minyak

transformator daya

b. Seringnya saklar pengalih bekerja, maka keausan kontak

memerlukan perhatian, dan memerlukan penggantian, namun

penggantian kontak cukup sekali dalam beberapa tahun. Untuk itu

diperlukan pengujian mekanis dan pengujian elektris dari keadaan

minyak

5. Faktor Design Trafo

Bila dilihat dari sisi fluktuasi tegangan, sifat induktif dan stabilitas

sistem, maka dikehendaki impedansi tegangan (Impedance Voltage) yang

kecil, dan bila dilihat dari sisi pembatas arus hubung singkat dikehendaki

tegangan impedansi yang besar. Untuk itu bila design trafo dipilih

impedansi yang tinggi, maka tembaganya akan lebih berat, sedangkan bila

dipilih impedansi yang rendah, maka besinya yang lebih berat. Untuk itu

dalam design yang ekonomis harus mempertimbangkan harga di antara

17

keduanya. Adapun harga standard dari design trafo dapat dilihat pada

tabel. Pada umumnya berat transformator kapasitas kecil sebanding

dengan pangkat

dari kapasitasnya.Adapun keadaan sebenarnya dapat

dilihat pada gambar. Sedangkan untuk kapasitas kecil, beratnya sebanding

dengan pangkat 0,6-0,65 dari kapasitasnya.

6. Indikator

Untuk mengawasi selama transformator beroperasi, maka perlu

adanya indicator yang dipasang pada transformator. Indikator tersebut

adalah sebagai berikut:

• indikator suhu minyak

• indikator permukaan minyak

• indikator sistem pendingin

• indikator kedudukan tap, dan sebagainya.

I.3.3. Peralatan Proteksi

1. Relai Bucholz

Adalah relai yang berfungsi mendeteksi dan mengamankan terhadap

gangguan transformator yang menimbulkan gas. Timbulnya gas dapat

diakibatkan oleh beberapa hal, diantaranya adalah:

a. Hubung singkat antara lilitan pada atau dalam phasa

b. Hubung singkat antara phasa

c. Hubung singkat antara phasa dan tanah

d. Busur api listrik antar laminasi

e. Busur api listrik karena kontak yang kurang baik

2. Pengaman tekanan lebih

Alat ini berupa membrane yang terbuat dari kaca plastic, tembaga

atau plastik, tembaga atau katup berpegas, sebagai pengaman tangki

transformator terhadap kenaikan tekanan gas yang timbul dalam tangki

yang akan pecah pada tekanan tertentu dan kekuatannya lebih rendah dari

kekuatan tangki transformator

18

3. Relai tekanan lebih

Relai ini berfungsi hamper sama seperti relai bucholz. Fungsinya

adalah mengamankan terhadap gangguan didalam transformator. Bedanya

relai ini hanya bekerja oleh kenaikan tekanan gas yang tiba tiba dan

langsung mentripkan CB

4. Relai Diferensial

Berfungsi mengamankan transformator terhadap gangguan didalam

transformator, antara lain kejadian flas over antara kumparan atau

kumparan dengan tangki atau belitan dengan belitan didalam kumparan

atau pun beda kumparan

5. Relai arus Lebih

6. Relai tangki tanah

7. Relai hubung tanah

8. Relai thermis

I.4. PENULISAN SIMBOL DAN PENANDAAN TRANSFORMATOR

1.4.1. Menurutstandard ANSI :

1. Tiga (3) simbol utama yang sering digunakan pada transformator

yaitu :

a. Simbol Dash (-), digunakan untuk menyatakan tegangan pada

belitan yang berbeda.

b. Simbol Slant (/), digunakan untuk menyatakan tegangan pada

belitan yang sama.

c. Simbol Cross (x), digunakan untuk menunjukkan hubungan

series-multiple.

2. Beberapa simbol yang lain

Huruf Y, menunjukkan bahwa belitan terhubung atau dapat

dihubung Y (Wye). GndY, menunjukkan bahwa salah satu ujung

belitannya diground (dibumikan).Sedangkan belitan yang terhubung

delta( ) atau dapat dihubung delta, cukup dinyatakan dengan

besar tegangan belitan saja.

19

1.4.2. Penandaan Terminal Trafo (Terminal Marking)

Terminal marking adalah titik-titik dimana rangkaian elektrik

eksternal dihubungkan.

1. Menurut standard NEMA dan ASA bahwa:

a. Belitan tegangan tinggi ditandai dengan huruf HV atau V

b. Belitan tegangan rendah ditandai dengan huruf LV atau x

Bila kumparannya lebih dari dua, menggunakan tanda x,y dan z,

maka Pada trafo 3 phasa, H1 ditempatkan pada sisi kanan ketika posisi kita

berada pada sisi tegangan tinggi, dan H2, H3 ditempatkan secara berurutan

dari kanan ke kiri, sedangkan terminal x1 berada pada sisi kiri, ketika posisi

kita berada pada sisi tegangan rendah, diikuti oleh x2, x3 secara berurutan.

2. Polaritas Trafo

Adalah petunjuk arah arus yang mengalir melalui terminal tegangan

tinggi, berkenaan dengan arah arus yang mengalir pada terminal tegangan

rendah pada setiap saat atau arah relatif dari tegangan induksi antar

terminal tegangan tinggi dan terminal tegangan rendah.Polaritas trafo 1

phasa dapat berupa:

Polaritas Additif, bila tanda H1 dan X1 penempatannya

berlawanan secara diagonal

Polaritas subtractive, bila tanda H1 dan X1 saling sejajar

Polaritas trafo dapat pula dikenali dengan melakukan pengujian

sederhana.Menurut standar ASA, bahwa Trafo distribusi 1phasa dengan

kapasitas daya hingga 200 KVA yang dioperasikan pada sistem tegangan

tinggi hingga 8660 V, mempunyai polaritas additive, selain dari itu

berpolaritas subtractive. Pengenalan jenis polaritas dari trafo 1 phasa,

sangat penting berkenaan dengan paralelisasi dan hubungan trafo 3 phasa.

I.5. Rugi-rugi daya pada transformator

Rugi-rugi daya pada transformator, terdiri dari :

a. Rugi-rugi belitan ( Resistansi dan reaktansi )

Resistansi timbul karena factor bahan dari kumparan, umumnya

adalah bahan tembaga sedangkan reaktansi timbul oleh adanya fluks

20

bocor.Rugi-rugi ini terdapat baik pada sisi primer maupun pada sisi

sekunder.

b. Rugi-rugi inti (Hysteresis dan eddy current)

Hysteresis timbul oleh sifat bahan magnetik yang membentuk inti

(core), untuk itu bahan inti menggunakan bahan ferromagnetik.Sedangkan

Eddy Current timbul oleh adanya arus pusar, akibatnya konstruksi inti

dibuat dalam bentuk laminasi-laminasi (lembaran-lembaran tipis) yang

saling diisolasi untuk memperpanjang jalur arus pusar.

I.5.1. Rugi-Rugi Eddy Current (arus pusar)

Bila inti magnetik dialiri fluks bolak-balik (time varying Flux), maka

sesuai dengan teori Faradayakan menghasilkan tegangan induksi

sepanjang inti, dan mengingat inti merupakan sebuah rangkaian tertutup,

maka pada inti terdapat arus sirkulasi. Arus sirkulasi ini disebut dengan

Eddy Current , yang kemudian akan menghasilkan rugi-rugi daya (I2R)

yang dikenal dengan rugi-rugi eddy current.

Besar rugi-rugi eddy current sangat bergantung dari resistivity

bahan dan panjang jalur dari arus sirkulasi.Untuk itu guna mengurangi

rugi-rugi daya eddy current, maka arus sirkulasi dapat diperkecil dengan

memperbesar resistivity dan memperpanjang jalur dari arus sirkulasi.

Resistivity yang tinggi dapat diperoleh dengan memberikan bahan

silicon pada bahan inti baja.Sedangkan memperpanjang jalur arus sirkulasi

dilakukan dengan membentuk inti menjadi laminasi (lembaran tipis) yang

saling diisolasi secara sederhana (umumnya menggunakan varnish).

Umumnya untuk peralatan elektromagnetik, ketebalan laminasi

bervariasi dari nilai 0,3-5 mm, sedangkan untuk peralatan elektronik

umumnya antara 0,01-0,5 mm. Rumus empiris untuk menghitung rugi-rugi

eddy current adalah:

Pe = ke f2 Bm

2 (W/m3)

Dimana: ke = ke’ d2/

= resistivity bahan

21

d = ketebalan laminasi

I.5.2. Rugi-rugi Hysteresis

Perhatikan kurva jerat hysteresis pada gambar 10

Gambar 10. Kurva jerat hysteresis

Bila mmf dinaikkan dari 0 hingga nilai maximum, maka energi yang

disimpan dalam bentuk medan magnet per unit volume pada bahan inti

adalah :

∫

dB = daerah o f a b g o

Bila H diturunkan menuju nol, maka tidak semua energi yang

tersimpan dalam medan magnet akan dikembalikan ke sumber (tidak dapat

diperoleh kembali), karena sebagian energi tersebut telah berubah

menjadi energi panas dalam bahan inti yaitu daerah o a f b c o yang

disebut dengan rugi-rugi hysteresis.

Adapun besar energi yang dapat diperoleh kembali dirumuskan

dengan:

∫

dB = daerah c b g

Untuk itu total rugi-rugi hysteresis dalam 1 siklus adalah daerah a b

c d e f a yang dinotasikan dengan simbol Wh . Dengan demikian maka rugi-

rugi hysteresis dalam volume V dari material bila dioperasikan pada

frekuensi f Hz dirumuskan secara empiris sebagai berikut:

22

Ph = Wh V f

Dan menurut Steinmetz, formulasi empiris untuk menghitung rugi

hysteresis yang didasari pada study experiment adalah:

Ph = kh f Bmn

Dimana:

Kh=Konstanta karakteristik dari bahan inti

Bm = Rapat fluks maximum

N = Eksponen Steinmetz yang bervariasi dari 1,5-2,5 bergantung pada

bahan, namun umumnya digunakan nilai 1,6

DAFTAR PUSTAKA

1.

23

TUGAS TRANSFORMATOR

1. Jelaskan:

a. Kenapa permukaan luar tangki trafo umumnya berbentuk sirip

sirip ?

b. Proses pernapasan dan pendinginan trafo ?

2. Jelaskan kenapa minyak transformator terpisah dengan minyak tap

changer dan sebutkan permasalahan yang ada pada operasi tap

changer?

3. Jelaskan proses terjadinya hysteresis dan eddy current ?

4. Sebutkan peralatan utama dan peralatan bantu pada transformator ?

5. Jelaskan proses induksi elektromagnetik pada sebuah transformator?