praktikum ii bahan magnetik penyusun inti transformator ade andreas 03041281320002

ADE ANDREAS03041281320002

LABORATORIUM FENOMENA MEDAN ELEKTROMAGNETIKJURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SRIWIJAYA 2015/2016

PRAKTIKUM II

BAHAN MAGNETIK PENYUSUN INTI TRANSFORMATOR

1. TUJUAN PERCOBAAN

Untuk menyelidiki pentingnya susunan inti terhadap efisiensi transformator.

2. JENIS PERCOBAAN

2.1. Daya primer dan skunder rangkaian transformator berinti besi

2.2. Daya primer dan sekunder rangkaian transformator berinit laminasi

3. ALAT DAN BAHAN

Modul magnetic dan elektomagnetic principles 61-400

Magnetic platform rig

Pemisah inti magnet

Transformer clamb bar

Kumparan

Inti U dilaminasi (rugi – rugi besar)

Multimeter digital

4. DASAR TEORI

Transformator /Transformer/ Trafo adalah suatu peralatan listrik yang

termasuk kedalam klasifikasi mesin listrik statis dan berfungsi untuk menyalurkan

tenaga/ daya listrik dari tegangan tinggi ke tegangan rendah atau sebaliknya,

dengan frekuensi sama. Dalam pengoperasiannya, transformator – transformator

tenaga pada umumnya ditanahkan pada titik netral, sesuai dengan kebutuhan untuk

sistem pengamanan atau proteksi.

FAUZI ISMUNANDAR03121004004 Bahan Magnetik Penyusun Inti Transformator




Transformator sebagai mesin listrik yang berfungsi untuk menaikkan atau

menurunkan tegangan memiliki rugi-rugi daya

. Transformator step-Down Transformator Variabel (Step-up&Step-Down)

Prinsip Kerja Transformator

Transformator terdiri dari dua gulungan kawat yang terpisah satu sama lain,

yang dibelitkan pada inti yang sama. Daya listrik dipisahkan dari kumparan primer

ke kumparan sekunder dengan perantara garis gaya magnet (fluks magnet), yang

dibagkitkan oleh aliran listrik yang mengalir melalui kumparan primer.

Untuk dapat membangkitkan tegangan listrik pada kumparan sekunder, fluks

magnet yang dibangkitkan oleh kumparan primer harus berubah-ubah. Untuk

memenuhi hal ini, aliran listrik yang mengalir ,melalui kumparan primer haruslah

aliran listrik bolak-balik.

Saat kumparan primer dihubungka ke sumber listrik AC, pada kumparan

primer timbul gaya gerak magnet bersama yang bolak-balik juga. Dengan adanya

gaya gerak magnet ini, di sekitar kumparan primer timbul fluks magnet bersama

yang juga bolak-balik. Adanya fluks magnet bersama ini pada ujung-ujung

kumparan sekunder timbul gaya gerak listrik induksi sekunder yang mungkin

sama, lebih tinggi, atau lebih rendah dari gaya gerak listrik primer. Hal ini

tergantung pada perbandingan transformasi kumparan transformator tersebut.





Jika kumparan sekunder dihubungkan ke beban, maka pada kumparan

sekunder timbul arus listrik bolak-balik sekunder akibat adanya gaya gerak magnet

pada listrik induksi sekunder. Hal ini mengakibatkan timbulnya gaya gerak magnet

pada kumparan sekunder dan akibatnya pada beban timbul tegangan sekunder.

Konstruksi Bagian-bagian Transformator

1. Inti besi

Inti besi merupakan bahan ferro magnet berfungsi untuk melipatgandakan

nilai atau mempermudah jalan fluksi yang ditimbulkan olej arus listrik yang

dialirkan melalui kumparan. Inti besi juga berfungsi meghantarkan dan

mengarahkan arus magnet (fluksi), sehingga hamper seluruh fluksi yang

dibangkitkan kumparan primer menerobos kumparan sekunder sehingga di

kumparan sekunder terinduksi GGL yang selanjutnya memasok energi listrik ke

beban. Namun, inti besi juga memberikan efek negative pada operasi

ternsformator, yaitu menyebabkan timbulnya rugi-rugi energi yang disebut rugi-

rugi besi yaitu:

Rugi-rugi arus pusar, rugi-rugi ini timbul akibat fluksi bolak-balik

menerobos inti besi sehingga timbul arus pusar yang mengalir di dalam inti

besi tersebut sehingga mengakibatkan timbulnya panas.

Rugi-rugi histerisis, rugi-rugi ini juga menimbulkan panas pada inti besi

tersebut. Nilai rugi histerisis proporsional dengan luas lengkung

kemagnetan inti besi tersebut.

2. Kumparan Transformator

Kumparan atau lilitan adalah media tempat mengalirnya arus yang besarnya

disesuaikan dengan kebutuhan. Kumparan menggunakan kawat tembaga yang

dilapisi isolasi email, penggunaannya harus mempertimbangkan daya hantar arus





yang tinggi, kemampuan menahan panas, dan tekanan elektromagnetis akibat

pmbebanan yang berlebihan dan sebagainya.

Kumparan tersebut terdiri dari kumparan primer, dan kumparan sekunder

yang diisolasi baik terhadap inti besi maupun terhadap antar kumparan dengan

isolasi padat seperti karton, pertinak dan lain-lain.

3. Bushing

Bushing adalah sebuah konduktor yang diselubugi oleh isolator yang

berfungsi untuk menghubungkan kumparan transformator ke jaringa luar, selain

itu juga berfungsi sebagai penyekat antara konduktor dengan tangki transformator.

4. Tangki Transformator

Tangki transformator merupakan bagian untuk menempatkan perlengkapan

transformator seperti: bushing, inti besi, kumpran (primer dan sekunder), minyak

transformator, tap changer, dan sebagainya. Bentuk tangki transformator

bermacam-macam sesuai produk mereknya, misalnya: bentuknya kotak (segi

empat), dan oval. Dari berbagai bentuk ada yang menggunakan sirip-sirip dan ada

pula yang tidak menggunakan sirip-sirip. Hal tersebut, diperhitungkan sesuai

fungsinya untuk memperlebar area penyerapan panas dari kumparan, dan inti yang

disalurkan melalui minyak trafo yang selanjutnya dibuang melalui udara di

sekitarnya.

Daya pada Transformator

Pada transformator ideal, daya primer sama dengan daya sekunder. Secara

otomatis dituliskan sebagai berikut.

P1 = P2





I1V1 = I2V2

Dimana P1 adalah daya primer, P2 daya sekunder, I1 arus primer, I2 arus

sekunder, V1 tegangan primer dan V2 tegangan sekunder.

Pada kenyataannya P1 < P2 atau I1V1 < I2V2. Ini dikarenakan terdapat rugi-

rugi. Rugi-rugi ini dapat berupa rugi akibat resistansi lilitan kumparan dan juga

rugi-rugi inti.

P1 = P2 + Rugi-rugi

Dimana Rugi-rugi = Rugi kawat + rugi inti

Rugi inti dapat berupa rugi histerisis dan juga rugi akibat arus Eddy (arus

putar). Pada gambar 3.1 menunjukkan histerisis pada bahan feromagnetik. Kurva

tiap-tiap bahan berbeda menunjukkan cirri khas masing-masing bahan.

Gambar 2.1. Kurva histerisis

Bahan inti dari transformator sangat menentukan efisiensi daya dari

transformator tersebut. Untuk itu perlu dipelajari sifat-sifat bahan magnet agar

sesuai dengan kebutuhan yang kita inginkan.





5. PROSEDUR PERCOBAAN

Percobaan 2.1

Gambar 2.2 Rangkaian pengujian percobaan 2.1

Gambar 2.3 Diagram pemasangan percobaan 2.1





Pertanyaan 1 Sebutkan pengertian Transformator (beserta contoh dan penjelasannya)

dan jelaskan prinsip dasar suatu transformator!

Pertanyaan 2 Mengapa transformator harus menggunakan sumber tegangan AC?

Coba jelaskan menurut pendapat saudara.

Pertanyaan 3 Sebutkan dan jelaskan kehilangan – kehilangan pada transformator

yang mempengaruhi tingkat efisiensinya !

Pertanyaan 4 Apakah yang dimaksud dengan Autodan trafo dan jelaskan cara

kerjanya?

Pengujian Rugi Inti Besar

1. Setting circuit breaker pada posisi ON (1)

2. Tekan dan lepaskan tombol “power” pada panel depan. Lampu indicator hijau

pada tombol seharusnya menyala.

3. Sesuaikan resistor variable 100 ohm untuk memberikan rangkaian primer 0,4 A

pada multimeter A1.

4. Pada wattmeter, amati pembacaan daya primer (lihat cara menggunakan

wattmeter pada halaman 3-3-4) dan masukan ke dalam contoh table 3-3-1 (bagian

table hasil).

5. Pada mutimeter A2, amati arus sekunder dan masukkan pada table 3-3-3

6. Setting circuit breaker ke posisi OFF (0)

7. Tekan dan lepaskan tombol “power”. Lampu indikator padam

Pengujian rugi Inti Rendah

1. Pada transformator test rig, longgarkan kedua thumbscrew yang melindungi

pemisah pengapit dan pindahkan logan inti U dengan dua inti U terlaminasi





(berdasarkan percobaan 2 untuk detail susunan). Pindahkan pemisah pengapit dan

mankan dengan thumbscrew.

2. Setting circuit breaker ke posisi ON (1)

3. Tekan dan lepaskan tombol “power”. Indikator hijau seharusnya menyala.


pada multimeter A1.

5. Pada wattmeter, amati pembacaan daya primer (lihat cara menggunkan wattmeter

pada halaman 3-8-4) dan masukkan ke dalam contoh table 3-3-2 ( bagian table

hasil).


7. Setting circuit breaker pada posisi Off (1)

8. Tekan dan lepaskan tombol “power”. Lampu indicator padam.

Percobaan 2.2 Daya Sekunder Rangkaian Trafo

Pada modul 61-400 susun test rig transformator mrnggunkan logam inti U

seperti dalam percobaan 2. Buat hubungan seperti ditunjukkan dalam gamabr 3-3-5

(rangkaian uji) dan gambar 3-3-6 ( diagram potongan).

Gambar 2.4. Rangkaian pengujian percobaan 2.2





Gambar 2.5. Percobaan 2.2 Diagram Pemasangan percobaan 2.2

Pertanyaan 5 Berapakah sudut fas diantara i1 (t) dan (t) pada sebuah transformator

ideal? Mengapa demikian coba jelaskan?

Pertanyaan 6 Pada Transformator kita mempelajari beberapa hokum, seperti hokum

Faraday, hokum Lenz, dan lain – lain. Coba anda sebutkan hokum – hokum apa saja

yang mempelajari tentang transformator, dan jelaskan maksud dari hokum – hokum

tersebut yang berhubungan dengan transformator?

Pertanyaan 7 Rugi –rugi pada transformator salah satunya dipengaruhi oleh arus

pusar (Eddy Current). Apa yang anda ketahui dengan arus pusar dan bagaimana cara

mengurangi efek arus pusar tersebut? Coba jelaskan

Pertanyaan 8 Kenapa transformator sering bergetar atau beresonansi?

Pengujian Rugi Inti Besar

1. Setting circuit breaker pada posisi ON (1)

2. Tekan dan lepaskan tombol “power” pada panel depan. Lampu indikator hijau

pada tombol seharusnya menyala.






pada multimeter A1.

4. Pada wattmeter , amati pembacaan daya primer (lihat cara menggunakan

wattmeter pada halaman 3-3-4) dan masukkan ke dalam contoh table 3-3-3

(bagian table hasil)

5. Pada multimeter A2, amati arus sekunder dan masukkan pada atbel 3-3-3

6. Setting circuit breaker ke posisi off (0)


Pengujian Rugi Inti Rendah

1. Pada transformator test rig, longgarkan kedua thumbscrew yang melindungi

pemisah pengapit dan pindahkan logam inti U dengan dua inti U terlaminasi

(berdasarkan percobaan 2 untuk detail susunan). Pindahkan pemisah pengapit dan

amankan dengan thumbscrew.

2. Setting circuit breaker ke posisi ON (1)

3. Tekan dan lepaskan tombol “power”. Indikator hijau seharusnya menyala.

4. Sesuaikan resistor variable 100 ohm untuk memberikan rangakian primer 0,4 A

pada multimeter A1.

5. Pada wattmeter, amati pembacaan daya primer (lihat cara menggunakan

wattmeter pada halaman 3-3-4) dan masukkan ke dalam contoh table 3-3-4

( bagian table hasil).


7. Setting circuit breaker pada posisi off (1)






Dasar Teori Tambahan

Transformator merupakan salah satu alat listrik yang banyak digunakan pada

bidang tenaga listrik dan bidang elektronika. Pada bidang tenaga listrik, transformator

digunakan mulai dari pusat pembangkit tenaga listrik sampai ke rumah-rumah

(Gambar 5.7). Sebelum di

transmisikan tegangan yang dihasilkan oleh pembangkit dinaikkan terlebih dahulu

dengan menggunakan sebuah transformator daya (Gambar 5.8)

dengan tujuan untuk mengurangi kerugian energi yang

terjadi saat listrik di transmisikan. Transformator Daya Kemudian sebelum digunakan

oleh konsumen tegangan akan diturunkan lagi secara bertahap dengan menggunakan





transformator distribusi (Gambar 5.9), sesuai

dengan peruntukkannya seperti kawasan industri, komersial, atau perumahan.

Transformator Distribusi Tipe Tiang Transformator yang dimanfaatkan di rumah

tangga pada umumnya mempunyai ukuran yang lebih kecil, seperti yang digunakan

untuk menyesuaikan tegangan dari peralatan rumah tangga listrik dengan suplai daya

yang tersedia. Transformator dengan ukuran yang lebih kecil lagi biasanya digunakan

pada perangkat elektronik seperti radio, televisi, dan sebagainya (Gambar 5.10).





Transformator pada Peralatan Elektronik .

Dalam suatu eksperimennya Michael Faraday dengan menggunakan

bahanbahan berupa sebuah coil, magnet batang dan galvanometer

(Gambar 5.11) dapat membuktikan bahwa bila kita

mendorong medan magnet batang ke dalam coil tersebut, dengan kutub utaranya

menghadap coil tersebut, ketika batang magnet sedang begerak, jarum galvanometer

memperlihatkan penyimpangan yang menunjukkan bahwa sebuah arus telah

dihasilkan di dalam coil tersebut. Bila batang magnet tersebut digerakkan dengan

arah sebaliknya maka arah penunjukkan pada galvanometer arahnyapun berlawanan

yang menunjukkan bahwa arah arus yang terjadi berlawanan juga. Jadi yang terjadi

dalam percobaan itu adalah apa yang disebut arus imbas yang dihasilkan oleh

tegangan gerak listrik imbas. Gambar 5.11 Percobaan Arus Induksi Dalam percobaan





lainnya Michael Faraday mencobakan sebuah cincin yang terbuat dari besi lunak,

kemudian cincin besi lunak tersebut dililit dengan kawat tembaga berisolasi

(Gambar 5.12). Bila saklar (S) ditutup,

maka akan terjadi rangkaian tertutup pada sisi primer, demikian arus I1 akan mengalir

Percobaan Induksi pada rangkaian sisi primer tersebut, sedangkan pada lilitan

sekunder tidak ada arus yang mengalir. Tetapi bila saklar (S) ditutup dan dibuka

secara bergantian maka jarum galvanometer akan memperlihatkan adanya

penyimpangan yang arahnya berubah-ubah kekiri dan kekanan. Perubahan arah

penunjukkan jarum galvanometer ini disebabkan adanya tegangan induksi pada lilitan

sekunder, sehingga I2 mengalir melalui galvanometer.

Dari percobaan seperti telah dijelaskan diatas Michael Faraday dapat

menyimpulkan bahwa tegangan gerak listrik imbas e didalam sebuah rangkaian listrik

adalah sama dengan perubahan fluks yang melalui rangkaianrangkaian tersebut. Jika

kecepatan perubahan fluks dinyatakan didalam weber/detik, maka tegangan gerak

listrik e dinyatakan dalam Volt, yang dalam bentuk persamaannya adalah :

pers (5.1 - 1) ini dikenal dengan hukum Induksi Faraday, tanda negatif

menunjukkan bahwa arus induksi akan selalu mengadakan perlawanan terhadap yang

menghasilkan arus induksi tersebut. Bila coil terdiri dari N Lilitan, maka tegangan

gerak listrik imbas yang dihasilkan merupakan jumlah dari tiap lilitan, dalam bentuk





persamaan : dan Ndφ

dinamakan tautan

fluksi (Flux Linkages) didalam alat tersebut. Transformator adalah suatu alat listrik

yang dapat memindahkan dan mengubah energi Listrik dari satu atau lebih rangkaian

listrik ke rangkaian listrik yang lain dengan frekuensi yang sama, melalui suatu

gandengan magnet dan berdasarkan prinsip induksi elektromagnet. Secara

konstruksinya transformator terdiri atas dua kumparan yaitu primer dan sekunder.

Bila kumparan primer dihubungkan dengan sumber tegangan bolak-balik, maka fluks

bolak-balik akan terjadi pada kumparan sisi primer, kemudian fluks tersebut akan

mengalir pada inti transformator, dan selanjutnya fluks ini akan mengimbas pada

kumparan yang ada pada sisi sekunder yang mengakibatkan timbulnya fluks magnet

di sisi sekunder, sehingga pada sisi sekunder akan timbul tegangan

(Gambar 5.13).

Fluks Magnet Trans- formator Berdasarkan cara melilitkan kumparan pada

inti, dikenal dua jenis transformator, yaitu tipe inti (core type) dan tipe cangkang





(shell type). Pada transformator tipe inti (Gambar 5.14),

kumparan mengelilingi inti, dan pada umumnya inti transformator L atau U.

Peletakkan kumparan pada inti diatur secara berhimpitan antara kumparan primer

dengan sekunder. Dengan pertimbangan kompleksitas cara isolasi tegangan pada

kumparan, biasanya sisi kumparan tinggi diletakkan di sebelah luar. Sedangkan pada

transformator tipe cangkang (Gambar 5.15)

kumparan dikelilingi oleh inti, dan pada umumnya

intinya berbentuk huruf E dan huruf I, atau huruf F.

Untuk membentuk sebuah transformator tipe Inti maupun Cangkang, inti dari

transformator yang berbentuk huruf tersebut disusun secara berlapis-lapis (laminasi),

jadi bukan berupa besi pejal.. Tujuan utama penyusunan inti secara berlapis (Gambar





5.16) ini adalah unuk mengurangi kerugian energi akibat

”Eddy Current” (arus pusar), dengan cara laminasi seperti ini maka ukuran jerat

induksi yang berakibat terjadinya rugi energi di dalam inti bisa dikurangi. Proses

penyusunan inti Transformator biasanya dilakukan setelah proses pembuatan lilitan

kumparan transformator pada rangka (koker) selesai dilakukan.

(Sumber: http://bse.mahoni.com/data/SMK_12/Teknik_Pemanfaatan_Tenaga_

Listrik_Jilid_3_Kelas_12_Prih_Sumardjati_dkk_2008.pdf)

Suatu transformator terdiri atas beberapa bagian yang terbagi atas bagian

utama, bagian peralatan bantu dan bagian peralatan proteksi. Berikut merupakan

bagian-bagian tersebut beserta fungsinya masing-masing :

A. Bagian Utama

a) inti besi

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

• dan sebagainya.

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.

(Sumber: http://referensi--elektro.blogspot.co.id/2009/05/abstrak-dewasa-ini-

indonesia-sedang.html)

Transformator atau yang biasa kita kenal dengan trafo adalah komponen

elektronika yang berfungsi untuk menaikkan atau menurunkan tegangan listrik arus

bolak-balik(AC). Transformator juga digunakan untuk merubah dari voltase satu ke

voltase lain. Transformator berperan dalam menyalurkan tenaga atau daya listrik dari

tegangan tinggi ketegangan yang rendah atau sebaliknya, namun dengan frekuensi

yang sama. Fungsi ini juga dikenal pula sebagai istilah step up dan step down, yang

dimana pada transformator step up ini memiliki lilitar sekunder yang lebih banyak

dibandingkan dengan lilitan primer sehingga fungsinya sebagai penaik tegangan arus

listrik, sedangkan pada transformator step down jumlah lilitannya berbalik dengan

transformator step up, pada transformator step down ini lilitan yang terbanyak adalah

lilitan primernya dibanding dengan lilitan sekunder.


http://1.bp.blogspot.com/-zYRiREgD1hs/VHm7J_c0ABI/AAAAAAAAAI8/_WcwGsf1wsw/s1600/download.jpg




Gambar 1. IlustrasiTransformator

Transformator bekerja berdasarkan prinsip induksi elektromagnetik . Dimana

ketika lilitan primer dihubungkan dengan tegangan arus bolak-balik (AC), sehingga

arus AC mengalir bolak-balik dan menimbulkan fluks magnetik pada kumparan

primer. Medan magnet yang telah berubah ini semakin diperkuat dengan adanya inti

besi dan inti besi tersebut yang kemudian akan di teruskan kekumparan sekunder dan

menghasilkan suatu gaya gerak listrik (ggl) induksi dan arus induksi. Jika efisiensi

sempurna, semua daya pada lilitan primer akan dilimpahkan kelilitan sekunder.

Gambar 2. PrinsipKerjaTransformator

(sumber: http://alisavirnattl.blogspot.co.id/2014/11/transformator.html)


http://id.wikipedia.org/wiki/Elektromagnet

http://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Induksi&action=edit&redlink=1

http://4.bp.blogspot.com/-56B8_sVhqDE/VHm7uSDbQRI/AAAAAAAAAJE/K8Jurtjx7ig/s1600/download.png




6. DATA HASIL PERCOBAAN

Inti Laminasi

Vin(V) Vp(V) Ip(A) Vs(V) Is(V) S1=Ip.Vp

(VA)

S2=Is.Vs

(VA)

η=S2

S1x 100 %

12 10,3 0,3 5,3 0,26 3,09 1,378 44,595%

24 16,5 0,5 8,7 0,44 8,25 3,828 46,4%

Inti Besi

Vin(V) Vp(V) Ip(A) Vs(V) Is(V) S1=Ip.Vp

(VA)

S2=Is.Vs

(VA)

η=S2

S1x 100 %

12 6,4 0,3 2,1 0,11 1,92 0,231 12,031%

24 11 0,5 4,4 0,21 5,5 0,924 16,8%

7. PENGOLAHAN DATA





-) Inti Laminasi

-Untuk Vin=12V

S1=I p .V p=0,3 x10,3=5,3VA

S2=I s . V s=0,26 x5,3=1,378 VA

η=S2

S1x 100 %=1,378

5,3100 %=¿44,595%

-Untuk Vin=24V

S1=I p .V p=0,5 x16,5=8,25VA

S2=I s . V s=0,44 x 8,7=3,828VA

η=S2

S1x 100 %=3,828

8,25x 100 %=46,4 %

-)Inti Besi

-Untuk Vin=12V

S1=I p .V p=0,3 x6,4=1,92 VA

S2=I s . V s=0,11 x 2,1=0,231 VA

η=S2

S1x 100 %=0,231

1,92x100 %=12,031 %

-Untuk Vin=24V

S1=I p .V p=0,5 x11=5,5VA





S2=I s . V s=0,21 x 4,4=0,924 VA

η=S2

S1x 100 %=0,924

5,5100 %=16,8 %





8. ANALISA HASIL PERCOBAAN

Pada praktikum kali ini, praktikan menguji pengaruh inti besi dan inti

laminasi pada transformator. Dimana daya primer dan sekunder menjadi objek

percobaan ini.

Percobaan pertama, yaitu dengan inti laminasi. Dengan nilai tegangan input

dan arus primer diketahui berturut-turut12V dan 24V serta 0,3A dan 0,5A. Adapun

nilai – nilai yang diselidiki adalah tegangan primer, tegangan sekunder, arus

sekunder, daya primer, daya sekunder dan efisiensi daya.

Dari hasil percobaan tersebut, didapat nilai tegangan primer berurutan 10,3 V

dan 16,5 V, tegangan sekunder berurutan 5,3 V dan 8,7 V, arus sekunder berurutan

0,26 A dan 0,44 A, bahwa semakin besar nilai tegangan input dan arus primer, maka

tegangan primer, tegangan sekunder dan arus sekunder akan semakin besar.

Begitupun dengan daya primer secara berurutan 3,09 VA dan 8,25 VA dan sekunder

secara berurutan 1,378 VA dan 3,828 VA yang semakin besar. Hal ini berbanding

lurus pula dengan nilai efisiensi dayanya secara berurutan 44,595% dan 46,4%.

Selain itu, diketahui pula untuk keseluruhan nilai primer, tegangan, arus dan

daya, akan lebih besar ketimbang nilai masing – masingnya pada bagian primer.

Untuk percobaan kedua inti besi, walaupun nilai nya berbeda dengan

percobaan pertama pada inti laminasi, namun perbandingan untuk nilai-nilainya

adalah sama. Bahwa didapat semakin besar nilai tegangan input dan arus primer

berturut-turut12V dan 24V serta 0,3A dan 0,5A, maka tegangan primer berturut-turut

6,4V dan 11V, tegangan sekunder berturut-turut 2,1V dan 4,4V dan arus sekunder

berturut-turut 0,11A dan 0,21A yang tercatat semakin besar. Begitupun dengan daya

primer berturut-turut 3,09VA dan 8,25VA serta sekunder berturut-turut 1,378VA dan





3,828VA yang semakin besar pula. Hal ini berbanding lurus pula dengan nilai

efisiensi dayanya berturut-turut 44,595% dan 46,4%.

Namun terdapat perbedaan, yaitu, nilai keseluruhan untuk inti besi adalah

lebih kecil dari pada inti laminasi dengan nilai tegangan input dan arus primer yang

diketahui adalah sama. Dari sini pun diketahui pula bahwa efisiensi inti laminasi lebih

besar dari pada inti besi.





9. Kesimpulan

1. Daya primer lebih besar dari daya sekunder karena tegangan dan arus

primer lebih besar dibanding sekunder

2. Nilai arus primer berbanding lurus dengan arus sekunder dan arus primer

lebih besar dari arus sekunder

3. Nilai tegangan primer berbanding lurus dengan tegangan sekunder dan

tegangan primer lebih besar dari tegangan sekunder

4. efisiensi daya inti laminasi lebih besar dari pada inti besi





10. Tugas dan Jawaban

1. Sebutkan dan jelaskan tentang Tap Changer!

2. Perbedaan shellcore dan closecore!

3. Jelaskan tentang rugi rata-rata!

4. Sebutkan dan jelaskan gangguan pada trafo!

Jawaban :

1. Tap changer adalah alat perubah perbandingan transformasi untuk

mendapatkan tegangan operasi sekunder yang lebih baik (diinginkan) dari

tegangan jaringan / primer yang berubah-ubah.

Untuk memenuhi kualitas tegangan pelayanan sesuai kebutuhan

konsumen (PLN Distribusi), tegangan keluaran (sekunder) transformator

harus dapat dirubah sesuai keinginan. Untuk memenuhi hal tersebut, maka

pada salah satu atau pada kedua sisi belitan transformator dibuat tap

(penyadap) untuk merubah perbandingan transformasi (rasio) trafo.

Ada dua cara kerja tap changer:





1. Mengubah tap dalam keadaan trafo tanpa beban. Tap changer yang hanya

bisa beroperasi untuk memindahkan tap transformator dalam keadaan

transformator tidak berbeban, disebut “Off Load Tap Changer” dan hanya

dapat dioperasikan manual (Gambar 1).

2. Mengubah tap dalam keadaan trafo berbeban. Tap changer yang dapat

beroperasi untuk memindahkan tap transformator, dalam keadaan

transformator berbeban, disebut “On Load Tap Changer (OLTC)” dan dapat

dioperasikan secara manual atau otomatis (Gambar 2).

Transformator yang terpasang di gardu induk pada umumnya

menggunakan tap changer yang dapat dioperasikan dalam keadaan trafo

berbeban dan dipasang di sisi primer. Sedangkan transformator penaik

tegangan di pembangkit atau pada trafo kapasitas kecil, umumnya


http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/8/80/Drehstromtransformater_im_Schnitt_Hochspannung.jpg/180px-Drehstromtransformater_im_Schnitt_Hochspannung.jpg




menggunakan tap changer yang dioperasikan hanya pada saat trafo tenaga

tanpa beban.

OLTC terdiri dari :

1.SelectorSwitch

2.diverterswitch

3.transisiresistor

Untuk mengisolasi dari bodi trafo (tanah) dan meredam panas pada

saat proses perpindahan tap, maka OLTC direndam di dalam minyak isolasi

yang biasanya terpisah dengan minyak isolasi utama trafo (ada beberapa trafo

yang compartemennya menjadi satu dengan main tank).

Karena pada proses perpindahan hubungan tap di dalam minyak terjadi

fenomena elektris, mekanis, kimia dan panas, maka minyak isolasi OLTC

kualitasnya akan cepat menurun. tergantung dari jumlah kerjanya dan adanya

kelainan di dalam OLTC.

2. Inti besi tipe Shell (Shell Core Transformator)

Inti besi tipe tertutup (Closed Core Transformator)

Kedua jenis inti besi ini dapat dilihat seperti pada gambar 2 berikut

ini.





Gambar 2 inti trafo

Pada trafo dengan inti besi berbentuk shell, kumparan dikelilingi

oleh inti besi. Fluks magnetik pada inti besi tipe shell akan terbelah dua

(lihat gambar 2). Sementara kumparan primer dan kumparan sekunder

digulung bersamaan. Untuk trafo yang memiliki inti besi tipe tertutup. Tidak

ada pembagian fluk magnetik. Kumparan primer dan kumparan sekunder

terpisah dan dihubungkan dengan inti besi.

Inti besi trafo tidak dibuat berbentuk besi tunggal, tetapi dibuat

dari pelat besi yang berlapis – lapis. Bentuk lapisan pelat besi pada inti trafo

dapat dilihat seperti pada gambar 3 berikut ini.


https://djukarna.wordpress.com/2013/10/21/transformator/gbr-2-5/




Gambar 3 inti besi berlapis pada trafo

Cara menghubungkan lapisan inti besi juga bermacam-macam.

Beberapa cara yang umum digunakan dapat dilihat seperti pada gambar 4

berikut ini.

3. 1.Hysterisis losses (rugi-rugi histerisis)

Kerugian histerisis disebabkan oleh gesekan molekul yang

melawan aliran gaya magnet di dalam inti besi. Gesekan molekul dalam


https://djukarna.wordpress.com/2013/10/21/transformator/gbr-3-5/

https://djukarna.wordpress.com/2013/10/21/transformator/grb-4/




inti besi ini menimbulkan panas. Panas yang timbul ini menunjukan

kerugian energi, karena sebagian kecil energi listrik tidak dipindahkan ,

tetapi diubah bentuk menjadi energi panas. Panas yang tinggi juga dapat

merusak trafo ,sehingga pada trafo – trafo transmisi daya listrik ukuran

besar, harus didinginkan dengan media pendingin. Umumnya digunakan

minyak khusus untuk mendinginkan trafo ini.

Sebuah trafo didesain untuk bekerja pada rentang frekuensi

tertentu. Menurunnya frekuensi arus listrik dapat menyebabkan

meningkatnya rugi-rugi histerisis dan menurunkan kapasitas (VA) trafo.

2. Kerugian karena Eddy current (eddy current losses)

Kerugian karena Eddy current disebabkan oleh aliran sirkulasi

arus yang menginduksi logam. Ini disebabkan oleh aliran fluk magnetik

disekitar inti besi. Karena inti besi trafo terbuat dari konduktor (umumnya

besi lunak), maka arus Eddy yang menginduksi inti besi akan semakin

besar. Eddy current dapat menyebabkan kerugian daya pada sebuah trafo

karena pada saat terjadi induksi arus listrik pada inti besi, maka sejumlah

energi listrik akan diubah menjadi panas. Ini merupakan kerugian.

Untuk mengurangi arus Eddy, maka inti besi trafo dibuat

berlapis-lapis, tujuannya untuk memecah induksi arus Eddy yang

terbentuk di dalam inti besi. Perbedaan induksi arus Eddy di dalam inti

besi tunggal dengan inti besi berlapis dapat dilihat pada gambar 5 berikut

ini.





Gambar 5 Inti besi utuh dan inti besi berlapis

3. Rugi-rugi tembaga (copper losses)

Rugi – rugi yang ketiga adalah rugi-rugi tembaga (copper

losses). Rugi-rugi tembag terjadi di kedua kumparan. Kumparan primer atau

sekunder dibuat dari gulungan kawat tembaga yang dilapisi oleh isolator

tipis yang disebut enamel. Umumnya kumparan dibuat dari gulungan kawat

yang cukup panjang. Gulungan kawat yang panjang ini akan meningkatkan

hambatan dalam kumparan. Pada saat trafo dialiri arus listrik maka hambatan

kumparan ini akan mengubah sejumlah kecil arus listrik menjadi panas yaitu

sebesar (i2R). Semakin besar harga R maka semakin besar pula energi panas

yang timbul di dalam kumparan. Mutu kawat yang bagus dengan nilai

hambatan jenis yang kecil dapat mengurangi rugi – rugi tembaga.

Sebuah trafo yang ideal diasumsikan:

1.Tidak terjadi rugi-rugi hysterisis

2. Tidak terjadi induksi arus Eddy


https://djukarna.wordpress.com/2013/10/21/transformator/grb-6/




3.Hambatan dalam kumparan = 0, akibatnya tidak ada rugi-rugi tembaga

4. Gangguan-gangguan pada Transformator

Gangguan-Gangguan Pada Transformator Tenaga Dalam operasi

suatu transformator dapat mengalami gangguan-gangguan yang

dikelompokkan pada 2 (dua) bagian, yaitu :

a. Gangguan Internal

Gangguan internal adalah gangguan yang terjadi di dalam

transformator tenaga itu sendiri. Gangguan-gangguan yang

digolongkan sebagai gangguan internal adalah sebagai berikut :

Adalah gangguan kecil yang apabila tidak segera terdeteksi

akanmembesar dan akan menyebabkan yang lebih serius seperti :

a. Terjadinya busur api(ar c ) yang kecil dan pemanasan lokal

yang akan disebabkan oleh :

– Cara penyambungan kumparan yang kurang baik

– Kerusakan isolasi dari penjepit inti

b. Gangguan pada sistem pendingin

Semua gangguan tersebut diatas akan menyebabkan terjadinya

pemanasan lokal tetapi tidak mempengaruhi suhu transformator secara


https://electricdot.wordpress.com/2011/10/27/gangguan-gangguan-pada-transformator/




keseluruhan. Gangguan ini tidak dapat terdeteksi dari terminal

transformator karena keseimbangan arus tegangan tidak berbeda

dengan kondisi normal .

c. Gangguan hubung singkat

Pada umumnya gangguan ini dapat segera terdeteksi karena

akan selalu timbul arus/tegangan yang tidak normal/tidak seimbang .

Jenis gangguan ini antara lain :

a. Hubung singkat fasa ke tanah

b. Hubung singkat antar fasa pada kumparan yang sama

c. Gangguan pada terminal transformator

b. Gangguan Eksternal

Gangguan eksternal yaitu gangguan yang terjadi diluar

transformator tenaga (pada sistem tenaga listrik) tetapi dapat

menimbulkan gangguan pada transformator yang bersangkutan.

Gangguan-gangguan yang dapat digolongkandalam gangguan

eksternal ini adalah sebagai berikut :

1. Gangguan hubung singkat

Gangguan hubung singkat diluar transformator ini biasanya

dapat segeradideteksi karena timbulnya arus yang sangat besar, dapat





mencapai beberapa kali arus nominalnya, seperti : Hubung singkat di

rel Hubung singkat pada penyulang (f eeder ) Hubung singkat pada

incoming feeder transformator tersebut.

2. Beban lebih (Overload )

Transformator tenaga dapat beroperasi secara terus menerus

pada arus beban nominalnya. Apabila beban yang dilayani lebih besar

dari 100%, maka akan terjadi pembebanan lebih. Hal ini dapat

menimbulkan pemanasan yang berlebih. Kondisi ini mungkin tidak

akan menimbulkan kerusakan, tetapi apabila berlangsung secara terus

menerus akan memperpendek umur isolasi

3. Gelombang Surja

Gelombang surja dapat terjadi karena cuaca, yaitu petir yang

menyambar jaringan transmisi dan kemudian akan merambat ke gardu

terdekat dimana transformator tenaga terpasang. Walaupun hanya

terjadi dalam kurun waktu sangat singkat (beberapa puluh mikrodetik),

akan tetapi karena tegangan puncak yang dimiliki cukup tinggi dan

energi yang dikandungnya besar, maka ini dapat menyebabkan

kerusakan pada transformator tenaga. Bentuk gelombang dari petir

yang dicatat dengan sebuah asilograf sinar katoda (berupa tegangan

sebagai fungsi waktu).





Disamping dapat menyebabkan kerusakan pada peralatan,

gangguan tersebut dapat juga membahayakan manusia atau operator

yang ada disekitarnya. Akibat-akibat yang terjadi pada manusia atau

operator adalah seperti terkejut, pingsan bahkan sampai meninggal .





DAFTAR PUSTAKA

Korps Asisten Fenomena Medan Elektromagnetik. 2015. Modul Praktikum

Fenomena Medan Elektromagnetik. Indralaya : Laboratorium Fenomena

Medan Elektromagnetik Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas

Sriwijaya.

Sumardjati, Prih. 2008. Teknik Pemanfaatan Tenaga Listrik Jilid 3 Kelas 12,

http://bse.mahoni.com/data/SMK_12/Teknik_Pemanfaatan_Tenaga_

Listrik_Jilid_3_Kelas_12_Prih_Sumardjati_dkk_2008.pdf (diakses pada

tanggal 4 Oktober 2015)

Purnama, Af. 2009. Transformator, http://referensi--elektro.blogspot.co.id/2009/05/

abstrak-dewasa-ini-indonesia-sedang.html (diakses pada tanggal 4 Oktober

2015)

Virna, Alisa 2014. Transformator, http://alisavirnattl.blogspot.co.id/2014/11/ trans

formator.html (diakses pada tanggal 4 Oktober 2015)





12. Lampiran Alat

Inti Besi dan Magnetic Platform Rig Multimeter

Inti Laminasi Modul Magnetic dan Elektromagnetic

principles 61-400

Jumper





Lampiran Kesalahan


praktikum ii bahan magnetik penyusun inti transformator ade andreas 03041281320002

Documents