“Air, jika dibiarkan terus akan menggenang, tanpa aliran,
lama-lama akan menjadi sarang penyakit. Demikian juga udara, jika dibiarkan
berhenti, tak brhembus, tentu akan menimbulkan kepengapan dan akhirnya merusak
pernafasan. Jadi semua harus bergerak. Tidak boleh ada yang diam”.
Sabtu, 10 Maret 2012
Transformator
BAB I
PENDAHULUAN
A.
Latar
Belakang Masalah
Dalam kaitannya dengan rangkaian elektronika, transformator pada dasarnya dapat dipandang sebagai sebuah
perangkat yang berfungsi mengubah komponen
elektromagnet yang dapat mengubah taraf
suatu tegangan AC
ke taraf yang lain.
Karena dalam rangkaian listrik terdapat arus AC dan DC, maka dalam
penerapannya dalam kehidupan sehari-hari kedua arus tersebut sering
terhubungkan dalam alat-alat elektronik yang ada dalam kehidupan kita. Karena
hal itulah maka dibuatlah sebuah komponen elektronik yang dapat menghubungkan
kedua arus tersebut, yaitu Transformator (Trafo).
Oleh karena itu berdasarkan hal
yang dikemukakan di atas, penulis akan
mencoba untuk memecahkan pengertian secara rinci dari transformator yang digunakan dalam kehidupan sehari-hari, dalam
bentuk makalah bahwa sejauh mana eksperimen yang dicapai dengan judul, ”Transformator”.
B.
Tujuan Penulisan
Tujuan dalam penulisan makalah ini
adalah untuk menambah pengetahuan tentang TRANSFORMATOR dan
diharapkan bermanfaat bagi kita semua dalam meningkatkan pengetahuan di
pelajaran Elektronika Analog.
C.
Metode
Penulisan
Dalam metode penulisan disini,
penulis mempergunakan metode Studi Pustaka. Dalam metode ini penulis membaca
buku-buku yang berkaitan denga penulisan makalah ini dan mencari literatur
dengan metode searching.
D.
Hipotesis
Hipotesis yang digunakan oleh
penulis di dalam makalah ini beranggapan bahwa “Transformator sebuah perangkat yang
berfungsi mengubah komponen elektromagnet
yang dapat mengubah taraf suatu tegangan AC ke taraf yang lain”.
BAB II
LANDASAN
TEORI
1)
Pengertian
Transformator
Transformator (trafo) adalah alat yang digunakan untuk
menaikkan atau menurunkan tegangan bolak-balik (AC). Transformator terdiri dari
3 komponen pokok yaitu: kumparan pertama (primer) yang bertindak sebagai input,
kumparan kedua (skunder) yang bertindak sebagai output, dan inti besi yang
berfungsi untuk memperkuat medan magnet yang dihasilkan.
Bagian-Bagian Transformator
Contoh Transformator
Lambang Transformator
Transformator bekerja berdasarkan prinsip induksi elektromagnetik. Tegangan masukan bolak-balik yang membentangi primer
menimbulkan fluks magnet yang idealnya semua bersambung dengan lilitan sekunder. Fluks
bolak-balik ini menginduksikan GGL dalam lilitan sekunder. Jika efisiensi sempurna, semua daya
pada lilitan primer akan dilimpahkan ke lilitan sekunder.
2)
Cara Kerja dan Fungsi Tiap-tiap
Bagian Transformator
Suatu transformator terdiri atas beberapa bagian yang
mempunyai fungsi masing-masing:
v Bagian Utama
a)
Inti
besi
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.
Untuk itu
minyak trafo harus memenuhi persyaratan sebagai berikut:
-
kekuatan
isolasi tinggi
-
penyalur
panas yang baikberat jenis yang kecil, sehingga partikel-partikel dalam minyak
dapat mengendap dengan cepat
-
viskositas
yang rendah agar lebih mudah bersirkulasi dan kemampuan pendinginan menjadi
lebih baik
-
titik
nyala yang tinggi, tidak mudah menguap yang dapat membahayakan
-
tidak
merusak bahan isolasi padat
-
sifat
kimia yang stabil.
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.
v 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.
Media yang digunakan pada sistem pendingin dapat berupa:
Udara/gas, minyak dan air. Pengalirannya (sirkulasi) dapat dengan cara :
-
Alamiah
(natural)
-
Tekanan/paksaan
(forced).
Macam-macam dan sistem pendingin trafo berdasarkan media dan
cara pengalirannya dapat diklasifikasikan seperti berikut
:
·
Tap
Changer (perubah tap)
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.
·
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.
·
Indikator
Untuk mengawasi selama trafo beroperasi, maka perlu adanya
indicator pada trafo sebagai berikut:
-
indikator
suhu minyak
-
indikator
permukaan minyak
-
indikator
sistem pendingin
-
indikator
kedudukan tap
-
dan
sebagainya.
v 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:
-
Hubung
singkat antar lilitan pada/dalam phasa
-
Hubung
singkat antar phasa
-
Hubung
singkat antar phasa ke tanah
-
Busur
api listrik antar laminasi
- 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 apabila terjadi gangguan hubungan
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.
3)
Jenis-jenis Transformator
Ø
Step-Up
lambang transformator step-up
Transformator step-up adalah transformator yang memiliki
lilitan sekunder lebih banyak daripada lilitan primer, sehingga berfungsi
sebagai penaik tegangan. Transformator ini biasa ditemui pada pembangkit tenaga
listrik sebagai penaik tegangan yang dihasilkan
generator
menjadi tegangan tinggi yang digunakan dalam transmisi jarak jauh.
Ø
Step-Down
skema transformator step-down
Transformator step-down memiliki lilitan sekunder lebih
sedikit daripada lilitan primer, sehingga berfungsi sebagai penurun tegangan.
Transformator jenis ini sangat mudah ditemui, terutama dalam adaptor AC-DC.
Ø
Autotransformator
skema autotransformator
Transformator jenis ini hanya terdiri dari satu lilitan yang
berlanjut secara listrik, dengan sadapan tengah. Dalam transformator ini, sebagian
lilitan primer juga merupakan lilitan sekunder. Fasa arus dalam lilitan sekunder
selalu berlawanan dengan arus primer, sehingga untuk tarif daya yang sama
lilitan sekunder bisa dibuat dengan kawat yang lebih tipis dibandingkan
transformator biasa. Keuntungan dari autotransformator adalah ukuran fisiknya
yang kecil dan kerugian yang lebih rendah daripada jenis dua lilitan. Tetapi
transformator jenis ini tidak dapat memberikan isolasi secara listrik antara
lilitan primer dengan lilitan sekunder.
Selain itu, autotransformator tidak dapat digunakan sebagai
penaik tegangan lebih dari beberapa kali lipat (biasanya tidak lebih dari 1,5
kali).
Ø
AutoTransformatro Variabel
skema autotransformator variabel
Autotransformator variabel sebenarnya adalah
autotransformator biasa yang sadapan tengahnya bisa diubah-ubah, memberikan
perbandingan lilitan primer-sekunder yang berubah-ubah.
Ø
Transformatro Isolasi
Transformator isolasi memiliki lilitan sekunder yang
berjumlah sama dengan lilitan primer, sehingga tegangan sekunder sama dengan
tegangan primer. Tetapi pada beberapa desain, gulungan sekunder dibuat sedikit
lebih banyak untuk mengkompensasi kerugian. Transformator seperti ini berfungsi
sebagai isolasi antara dua kalang. Untuk penerapan audio
transformator
jenis ini telah banyak digantikan oleh kopling kapasitor.
Ø
Transformator Pulsa
Transformator pulsa adalah transformator yang didesain
khusus untuk memberikan keluaran gelombang pulsa. Transformator jenis ini
menggunakan material inti yang cepat jenuh sehingga setelah arus primer
mencapai titik tertentu, fluks magnet berhenti berubah. Karena GGL induksi pada
lilitan sekunder hanya terbentuk jika terjadi perubahan fluks magnet,
transformator hanya memberikan keluaran saat inti tidak jenuh, yaitu saat arus
pada lilitan primer berbalik arah.
Ø
Transformator Tiga Fasa
Transformator tiga fasa sebenarnya adalah tiga transformator
yang dihubungkan secara khusus satu sama lain. Lilitan primer biasanya
dihubungkan secara bintang (Y) dan lilitan sekunder dihubungkan secara delta
(Δ).
4)
Kerugian dalam Transformator
Perhitungan
diatas hanya berlaku apabila kopling primer-sekunder sempurna dan tidak ada
kerugian, tetapi dalam praktek terjadi beberapa kerugian yaitu:
Kerugian
tembaga.
Kerugian
dalam lilitan tembaga yang disebabkan oleh resistansi
tembaga dan arus listrik mengalirinya.
Kerugian
kopling.
Kerugian
yang terjadi karena kopling primer-sekunder tidak sempurna, sehingga tidak
semua fluks magnet yang diinduksikan primer memotong lilitan sekunder. Kerugian
ini dapat dikurangi dengan menggulung lilitan secara berlapis-lapis antara
primer dan sekunder.
Kerugian
kapasitas liar.
Kerugian
yang disebabkan oleh kapasitas liar yang terdapat pada lilitan-lilitan
transformator. Kerugian ini sangat mempengaruhi efisiensi transformator untuk
frekuensi tinggi. Kerugian ini dapat dikurangi dengan menggulung lilitan primer
dan sekunder secara semi-acak (bank winding).
Kerugian histeresis.
Kerugian
yang terjadi ketika arus primer AC berbalik arah. Disebabkan karena inti
transformator tidak dapat mengubah arah fluks magnetnya dengan seketika.
Kerugian ini dapat dikurangi dengan menggunakan material inti reluktansi
rendah.
Kerugian
efek kulit.
Sebagaimana
konduktor lain yang dialiri arus bolak-balik, arus cenderung untuk mengalir
pada permukaan konduktor. Hal ini memperbesar kerugian kapasitas dan juga
menambah resistansi relatif lilitan. Kerugian ini dapat dikurang dengan
menggunakan kawat Litz, yaitu kawat yang terdiri dari beberapa kawat kecil yang
saling terisolasi. Untuk frekuensi radio digunakan kawat geronggong atau
lembaran tipis tembaga sebagai ganti kawat biasa.
Kerugian
arus eddy (arus olak).
Kerugian
yang disebabkan oleh GGL masukan yang menimbulkan arus dalam inti magnet yang
melawan perubahan fluks magnet yang membangkitkan GGL. Karena adanya fluks
magnet yang berubah-ubah, terjadi olakan fluks magnet pada material inti.
Kerugian ini berkurang kalau digunakan inti berlapis-lapisan.
BAB III
KESIMPULAN
Kesimpulan yang dapat di ambil
adalah, bahwa transformator merupakan komponen elektronik yang berfungsi untuk menyalurkan
tenaga/ daya
listrik dari tegangan tinggi ke tegangan rendah atau sebaliknya (mentransformasikan
tegangan). Sebuah
transformator terdiri dari dua atau lebih lilitan yang saling dikaitkan medan
magnet bersama.
Transformator bekerja berdasarkan prinsip induksi elektromagnetik. Tegangan masukan bolak-balik yang membentangi primer
menimbulkan fluks magnet yang idealnya semua bersambung dengan lilitan sekunder. Fluks
bolak-balik ini menginduksikan GGL dalam lilitan sekunder. Jika efisiensi sempurna, semua daya
pada lilitan primer akan dilimpahkan ke lilitan sekunder.
Langganan:
Postingan (Atom)