Hubungan Belitan Transformator

Transformator Hubungan Lilitan Primer dan

Sekunder dan Hubungan Star-Delta

Hafez Fahrizal Akhmad

Djodi Antono, B.Tech., M.Eng

HafezFahrizalPolines12@gmail.com

Jurusan Teknik Elektro Polines

Jln. Prof. Sudarto Tembalang Semarang INDONESIA

Intisari

Transformator Hubungan Lilitan Primer dan Sekunder terhadap hubunganMakalah ini merupakan bahasan mengenai hubungan lilitan primer dan sekunder arah jam pada transformator 3 fasa. Makalah ini dapat menjadi referensi bagi para pembaca untuk dikembangkan isinya.

Keywords— Transformator, Hubungan Tiga Fasa

I.   PENDAHULUAN

Transformator merupakan salah satu alat listrik yang banyak digunakan oleh masyarakat. Bahkan transmisi dan pendistribusian tenaga litrik dari pusat tenaga listrik ke konsumen juga menggunakan perangkat transformator.

Seceara umum transformator adalah suatu perangkat kelistrikan yang berfungsi untuk menaikkan atau menurunkan tegangan pada suatu rangkaian listrik. Transformator terbuat dari sebuah inti besi berlapis yang dililit oleh 2 buah kumparan, yaitu kumparan primer dan kumparan sekunder. Rasio tegangan tergantung dari rasio jumlah lilitan pada kedua kumparan tersebut.

II.   ISI

A.         Pengertian Transformator

Berikut beberapa pengertian danri Transformator menurut beberapa sumber:

1.       Wikipedia, Transformator atau transformer atau trafo adalah komponen  elektromagnet yang dapat mengubah taraf suatu tegangan  AC ke taraf yang lain[6].

2.       Referensi[3], Transformator 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 berdasarkan prinsip induksi-elektromagnet.

3.       Referensi[1],Transformator merupakan suatu alat listrik statis yang dapat memindahkan dan mengubah tegangan arus bolak-balik dari satu atau lebih rangkaian listrik ke rangkaian listrik yang lain dengan nilai yang sama maupun berbeda besarnya pada frekuensi yang sama, melalui suatu gandengan

magnet dan berdasarkan prinsip induksi elektromagnetik

B.  Prinsip Kerja Transformator

Menurut Referensi[2] transformator ini didasarkan pada dua prinsip:

1.       pertama, bahwa arus listrik dapat menghasilkan medan magnet

2.       kedua, bahwa medan magnet yang berubah dalam kumparan kawat menginduksi tegangan pada ujung-ujung kumparan (induksi elektromagnetik). Mengubah arus dalam kumparan primer perubahan fluks magnetik yang dikembangkan. Perubahan fluks magnet menginduksi tegangan pada kumparan

sekunder.

Kumparan primer dan sekunder yang dibungkus di sekitar inti yang sangat tinggi permeabilitas magnetiknya sehingga sebagian besar fluks magnet melewati baik kumparan primer dan sekunder. Jika beban terhubung ke gulungan sekunder, arus beban dan tegangan akan berada di arah yang ditunjukkan, mengingat arus primer dan tegangan dalam arah yang ditunjukkan (masing-masing akan AC dalam praktek).

Berikut adalah bagian dari transformator 3 fasa :

 

Gambar konstruksi transformator 3 fasa

C.  Konstruksi Transformator

Transformator menurut referensi [1] terdiri atas 2 tipe konstruksi, yaitu:

1.            Tipe Core Form / Tipe Inti

Pada tipe ini kumparan yang mengelilingi inti logam, seperti pada gambar 2

2.       Tipe Shell Form / Tipe Cangkang

Pada tipe ini inti logam yang mengelilingi kumparan, seperti pada gambar 3

D.         Hukum-Hukum Dasar Transformator

1)       Hukum Maxwell

Persamaan Maxwell apabila disederhanakan akan menjadi:

Hl = IN adalah Gaya Gerak Magnet (GGM) yang   merupakan penghasil flux

Dimana:

H = Kuat Medan Magnet

l = Panjang Jalur

I = Arus Listrik  

N  = Jumlah Lilitan

2)       Hukum Induksi Faraday

Hukum induksi Faraday menyatakan bahwa tegangan gerak elektrik imbas ε di dalam sebuah rangkaian adalah sama (kecuali tanda negatifnya) dengan kecepatan perubahan fluks yang melalui rangkaian tersebut. Jika kecepatan perubahan fluks dinyatakan di dalam weber/sekon, maka tegangan gerak elektrik ε akan dinyatakan di dalam volt.

Rumus hukum Faraday adalah sebagai berikut:

ɛ = - dɸ           

      B dt

Dimana:

ɛ = tegangan gerak elektrik (volt)

dɸ_B = perubahan fluks magnetik (weber/)

dt = selang waktu (sekon)

Jika terdapat N lilitan maka persamaannya menjadi:

ɛ = - N dɸ       

        B dt

Dimana:

ɛ = tegangan gerak elektrik (volt)

N = jumlah lilitan

dɸ_B   = perubahan fluks magnetik(m)

dt        = selang waktu (sekon)

E.  Sambungan Transformator 3 Fasa

Terdapat bermacam-macam kombinasi sambungan di dalam transformator 3 fasa. Kombinasi sambungan transformator tersebut dapat digunakan untuk memindahkan daya dari daya 3 fasa ke daya 3 fasa, dari tiga fasa ke enam fasa, dan sebagainya.

Terdapat kombinasi sambungan transformator 3 fasa yaitu seperti tabel berikut:

Tabel 1

Kombinasi Sambungan Transformator 3 fasa

	Primer			Sekunder			Penulisan
	Bintang		Bintang				Yy
	Bintang		Segitiga				Yd
	Bintang		Zig-zag				Yz
	Segitiga		Bintang				Dy
	Segitiga		Segitiga				Dd
	Segitiga		Zig-zag				Dz

Dari bermacam-macam variasi kombinasi sambungan seperti tersebut diatas, yang lazim digunakan sesuai dengan normalisasi pabrik (VDE 0532) adalah:

Primer       : sambungan bintang (Y) dan segitiga (∆)

Sekunder   : sambungan bintang (Y) dan segitiga (∆) dan             zig-zag (Z)

Tinjauan masing-masing sambungan baik pada sisi primer maupun sisi sekunder menurut referensi[5] adalah sebagai berikut:

1)       Sambungan Bintang (Y)

Pada sambungan ini diperoleh persamaan: Vfasa(Vf)=Vline /

Ifasa (If)= I line (IL) Daya=VL x IL x   cos ϕ Daya=3 x Vf x If x cosϕ

2)        Sambungan Segitiga (∆)

Pada sambungan ini diperoleh persamaan:

Vfasa(Vf)= Vline(VL)

Arus fasa (If)= I line(IL)*

Daya=VL x IL x  *cosϕ

Daya=3 x Vf x If x cosϕ

3)       Sambungan Zig-zag(Z)

Sebuah transformator 3 fasa dapat disambung liku-liku (zig-zag) jika pada lilitan sekunder tiap fasa minimal mempunyai 2 buah kumparan. Pada sambungan ini diperoleh persamaan:

Vfasa(Z)=0,866 V fasa (Y)

Arus fasa (If)= I line (IL) Daya= VL x IL x   x cosϕ

F.    Konfigurasi Hubungan Transformator Tiga Fasa

Hubungan transformator 3 fasa adalah metode atau cara  merangkai kumparan di sisi primer dan sekunder. Umumnya dikenal 3 cara untuk merangkai kumparan pada trafo tiga fasa, yaitu hubungan bintang, hubungan delta, dan hubungan zig zag.

1.Trafo 3 fasa Hubungan Bintang - Bintang (Y-Y)

 Pada jenis ini ujung ujung pada masing masing terminal dihubungkan secara bintang. Titik netral dijadikan menjadi satu. Hubungan dari tipe ini lebih ekonomis untuk arus nominal yang kecil, pada transformator tegangan tinggi.

                            

Gambar 4

2. Trafo Hubung Bintang - Segitiga ( Y - Δ)

Pada hubung ini, kumparan pada sisi primer dirangkai secara bintang (wye) dan sisi sekundernya dirangkai delta. Umumnya digunakan pada trafo untuk rangkaian transmisi dimana tegangan nantinya akan diturunkan (Step- Down).

Perbandingan tegangan jala- jala 1/ akar 3 kali

perbandingan  lilitan  transformator.  Tegangan sekunder tertinggal 30 derajat dari tegangan primer.

                                                                    

Gambar 5

   3. Trafo Hubung Segitiga-Segitiga (Δ - Δ)

Pada jenis ini ujung fasa dihubungkan dengan ujung netral kumparan lain yang secara keseluruhan akan terbentuk hubungan delta/ segitiga.

Hubungan ini umumnya digunakan pada sistem yang menyalurkan arus besar pada tegangan rendah dan yang paling utama saat keberlangsungan dari pela yanan harus dipelihara meskipun salah satu fasa

mengalami kegagalan.

Gambar 6

4. Trafo Hubungan Segitiga Bintang (Δ - Y)

Pada hubungan ini, sisi primer trafo dirangkai secara delta sedangkan pada sisi sekundernya merupakan rangkaian bintang sehingga pada sisi sekundernya  terdapat  titik  netral.  Biasanya digunakan untuk menaikkan tegangan (Step -up) pada awal sistem transmisi tegangan tinggi. Dalam hubungan ini perbandingan tegangan 3 kali perbandingan lilitan transformator dan tegangan sekunder mendahului sebesar 30° dari tegangan primernya.

 

Ganbar 7

5. Hubungan  Zig Zag

Kebanyakan transformator distribusi selalu dihubungkan bintang, salah satu syarat yang harus dipenuhi oleh transformator tersebut adalah ketiga fasanya harus diusahakan seimbang. Apabila beban tidak seimbang akan menyebabkan timbulnya tegangan titik bintang yang tidak diinginkan, karena  tegangan pada peralatan yang digunakan pemakai akan berbeda-beda.Untuk menghindari terjadinya  tegangan titik bintang, diantaranya adalah dengan menghubungkan sisi sekunder dalam hubungan Zig-zag. Dalam hubungan Zig-zag sisi sekunder terdiri atas enam kumparan yang dihubungkan secara khusus.             

                       

8

Ujung-ujung dari kumparan sekunder disambungkan sedemikian rupa, supaya arah aliran arus didalam tiap-tiap kumparan menjadi bertentangan. Karena e1tersambung secara berlawanan dengan gulungan e2, sehingga jumlah vektor dari kedua tegangan itu menjadi :

eZ1 = e1 – e2

eZ2 = e2 – e3

eZ3 = e3 – e1

eZ1 + eZ2 + eZ3  = 0 = 3 eb

                                          III. KESIMPULAN

                Transformator tiga fasa digunakan untuk sistem listrik berdaya besar, baik pada sistem pembangkitan, transmisi maupun distribusi.

Transformator tiga fasa memiliki enam belitan, tiga belitan primer dan tiga belitan sekunder.

Ada dua metode hubungan belitan primer dan sekunder, yaitu hubungan Delta (segitiga), belitan sekunder Y (bintang).

Hubungan transformator tiga fasa dikenal juga hubungan segitiga terbuka (open delta-VV conection) dan hubungan zig-zag.

IV. PENUTUP

Demikian pembahasan makalah ini tentang hubungan lilitan primer sekunder arah jam pada transformator 3 fasa. Semoga makalah ini dapat bermanfaat dan dapat dijadikan referensi untuk karya ilmiah yang lain.

REFERENSI

[1]       BAB II TRANSFORMATOR.pdf, (Online), (http://www.google.com/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd =2&cad=rja&ved=0CDYQFjAB&url=http%3A%2F%2Frepository.us u.ac.id%2Fbitstream%2F123456789%2F19821%2F3%2FChapter%25 20II.pdf&ei=hXRFUtvTDMP-rAeUwoGoCQ&usg=AFQjCNHfyS 8SNWOJg-neeYlDEu4hrR84-w&sig2=ZOPckQQMYnZRK98yIUt U7Q&bvm=bv.53217764,d.bmk, diakses 5 April 2015)

[2]       Zulhal, Prof, Dr,. 2004. Prinsip Dasar Elektroteknik. Jakarta:PT Gramedia Pustaka Utama.

[3]       M. Arfan Pratama. 29 April 2013. Prinsip-Prinsip Dasar Transformator, (Online), (http://blogs.itb.ac.id/el2244k0112211033 muhammadarfanpratama, diakses 11 April 2015).

[4]       Ricke Dwana. 30 April 2013. Transformator (TRAFO) 3 Fasa, (Online), (http://rice-ceria.blogspot.com/2013/04/transformator-trafo-3-fasa.html, diakses 8 Mei 2015).

[5]       Transformator. Wikipedia, (Online), (http://id.wikipedia.org/wiki/ Transformator, diakses 18 Mei 2015).

[6]       Materi power point pak Djodi Antono mata kuliah 7 (Diakses tanggal 20 Mei 2015)