7
AC. Misalnya tegangan listrik yang dibangkitkan pada pembangkit berkisar 13,8 dan 24 KV, dikarenakan jarak beban dari pembangkit sangatlah jauh maka
penyaluran energi listrik AC tersebut akan mengalami kerugian sebesar I
2
R watt. Kerugian ini akan berkurang apabila menggunakan tegangan yang dinaikkan menjadi
tegangan tinggi pada awal saluran transmisi dan menurunkan kembali tegangan pada ujung saluran hingga menuju ke beban distribusi. Transformator yang banyak
digunakan pada jaringan energi listrik ini yaitu transformator tenaga dan transformator distribusi.
Selain itu,transformator yang digunakan juga di bidang elektronika berupa transformator yang kapasitasnya jauh lebih kecil.Misalnya, transformator yang
digunakan untuk peralatan rumah tangga, yang terpakai pada adaptor, charger elektronik, televisi, radio dan alat elektronik lainnya.
2.2 Konstruksi Transformator
Konstruksi transformator yang paling penting yaitu inti transformator, yang terbuat dari bahan ferromagnetik berupa plat-plat tipis yang ditumpuk menjadi satu
laminasi dan terisolasi satu sama lainnya, dengan tujuan meminimalisir rugi-rugi arus eddy. Berdasarkan konstruksi intinya, transformator ada dua tipe yaitu tipe inti
core type dan tipe cangkang shell type.
Tipe Inti core type
Tipe inti terdiri dari suatu persegi sederhana dengan laminasi besi berisolasi dan kumparan transformator dililitkan pada dua sisi persegi tersebut. Pada
Universitas Sumatera Utara
8
transformator tipe inti seperti ditunjukkan Gambar 2.1, kumparan mengelilingi inti dengan lempengan inti berbentuk huruf U atau L. Peletakan kumparan pada inti diatur
secara berhimpitan antara kumparan primer dengan kumparan sekunder.
Gambar 2.1 Kontruksi Transformator Tipe Inti core type
Tipe Cangkang shell type
Tipe cangkang terdiri dari tiga kaki dengan lapisan inti berisolasi dan kumparan dibelitkan pada pusat kaki inti, sedangkan konstruksi intinya berbentuk
huruf E dan I atau huruf F, seperti ditunjukkan Gambar 2.2.
Gambar 2.2 Kontruksi Transformator Tipe Cangkang shell type Kumparan
Inti Tipe U
Tipe L
Kumparan Inti
E dan I F
Universitas Sumatera Utara
9
2.3 Prinsip Kerja Transformator
Transformator terdiri dari dua buah kumparan primer dan sekunder yang terpisah secara elektrik namun terhubung secara magnetik. Transformator bekerja
berdasarkan prinsip induksi elektromagnetis dimana gaya gerak listrik diinduksikan pada suatu koil yang melingkupi perubahan fluks.
Gambar 2.3 Aliran Fluks pada Transformator Pada transformator tanpa beban, kumparan primernya terhubung ke sumber
tegangan AC V
P
dalam rangkaian tertutup, menghasilkan arus primer I
P
yang sinusoidal melalui kumparan N
P
. Arus I
P
ini akan menghasilkan gaya gerak magnet ggm sebesar N
P
I
P
dan membentuk fluks bolak- balik Ф yang terperangkap dalam
inti besi seperti ditunjukkan Gambar 2.3. Jika V
P
merupakan gelombang sinus dan I
P
menghasilkan f luks sinusoidal yang sefasa, maka Ф:
Ф = Ф
maks
sin ωt 2.1
Dimana : Ф = fluks magnetik Weber
φ
LS
φ
LP
Vst
φ
M
φ
M
Np Ns
Ip Is
Vpt
Universitas Sumatera Utara
10
ωt = kecepatan sudut putar Fluks bolak balik yang mengalir pada kumparan primer akan terjadi induksi
sendiri self inductance , Ф
LP
yang kemudian fluks ini juga akan mengelilingi inti besi yang mengakibatkan fluks bersama mutual inductance
, Ф
M
dan menimbulkan fluks magnet pada kumparan sekunder Ф
LS
, sehingga keseluruhan energi listrik dapat dipindahkan secara magnetik.
e = - N d Ф
2.2 dt
Dimana : e = gaya gerak listrik Volt
N = jumlah belitan pada kumparan Di sisi kumparan primer :
Ф
P
= Ф
M
+ Ф
LP
2.3 v
P
t = N
P
d Ф
M
+ N
P
dФ
LP
2.4 dt
dt v
P
t = e
P
t + e
LP
t 2.5
Tegangan primer atau e
P
t yang diinduksikan oleh fluks bersama sebesar N
P
d Ф
M
dt Di sisi kumparan sekunder :
Ф
S
= Ф
M
+ Ф
LS
2.6 v
S
t = N
S
d Ф
M
+ N
S
dФ
LS
2.7 dt
dt v
S
t = e
S
t + e
LS
t 2.8
Tegangan sekunder atau e
S
t yang diinduksikan oleh fluks bersama sebesar N
S
d Ф
M
dt Bila rugi tahanan dan fluks bocor diabaikan, hubungan persamaan di atas yaitu:
e
P
t = N
P
= a 2.9
e
S
t N
S
Universitas Sumatera Utara
11
Transformator tanpa beban menganggap belitan primer N
P
sebagai resistif murni sehingga I
P
akan tertinggal 90 dari V
P
yang terlihat pada gelombang sinusoidal ditunjukkan Gambar 2.4.
Gambar 2.4 Gambar Gelombang I tertinggal 90 dari V
e
P
t = - N
P
dФ
maks
sin ωt dt
e
P
t = - N
P
ω Ф
maks
cos ωt e
P
t = N
P
ω Ф
maks
sin ωt - 90 2.10
Tegangan e
P
tertinggal 90 dari fluks Ф ditunjukkan Gambar 2.5.
Gambar 2.5 Gambar Gelombang Tegangan e
P
tertinggal 90 dari Fluks Ф
Ip, Фp Vp
Ф
I
Ф
e
P
, e
S
Universitas Sumatera Utara
12
Harga efektifnya E
P
yaitu: E
P
= N
P
ω Ф
maks
√2 E
P
= N
P
2πf Ф
maks
√2 E
P
= N
P
2x3,14 f Ф
maks
√2 E
P
= 4,44 N
P
fФ
maks
2.11 Sedangkan pada sisi sekunder, fluks bersama juga menimbulkan e
S
, yaitu : e
S
t = N
S
ω Ф
maks
cos ωt 2.12
Harga efektifnya E
S
yaitu : E
S
= 4,44 N
S
fФ
maks
2.13 Dimana :
Ф
P
= fluks total primer Weber Ф
LP
= fluks lingkup primer Weber Ф
M
= fluks bersama kumparan primer dan sekunder Weber Ф
S
= fluks total sekunder Weber Ф
LS
= fluks lingkup sekunder Weber N
P
= jumlah belitan kumparan primer N
S
= jumlah belitan kumparan sekunder e
P
t= gaya gerak listrik terinduksi pada kumparan primer Volt e
S
t= gaya gerak listrik terinduksi pada kumparan sekunder Volt
2.4 Transformator Berbeban
