BAHAN MAGNETIK PENYUSUN INTI TRANSFORMATOR

PRAKTIKUM II

BAHAN MAGNETIK PENYUSUN INTI TRANSFORMATOR

1. TUJUAN PERCOBAAN

Untuk menyelidiki pentingnya susunan inti terhadap efisiensi transformator. JENIS PERCOBAAN

1.1. Daya primer dan skunder rangkaian transformator berinti besi 1.2. Daya primer dan sekunder rangkaian transformator berinit laminasi 2. 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

3. 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.

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 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.

Bahan magnetik adalah suatu bahan yang memiliki sifat kemagnetan dalamkomponen pembentuknya. Menurut sifatnya terhadap adanya pengaruh kemagnetan, bahan dapat digolongkan menjadi 5 yaitu diamagnetik, paramagnetik, feromagnetik,anti ferromagnetik, dan ferrimagnetik (ferri).Bahan diamagnetik adalah bahan yangsulit menyalurkan garis gaya magnet (ggm). Bahan paramagnetik adalah bahan yangdapat menyalurkan ggm tetapi tidak banyak. Permeabilitasnya sedikit lebih besar dari1, susunan dwikutubnya tidak beraturan. Bahan ferromagnetik mudah menyalurkanggm. Permeabilitasnya jauh di atas 1.Bahan anti ferromagnetik mempunyaisuscepbilitas positif yang kecil pada segala suhu, tetapi perubahan suscepbilitaskarena suhu adalah keadaan yang sangat khusus. Susunan dwikutubnya adalah sejajar tetapi berlawanan arah. Bahan ferrimagnetik memiliki resisitivitas yang jauh lebihtinggi dibanding bahan ferromagnet.Resisitivitas bahan ferromagnet adalah rendah. Hal ini yang menyebabkan pemakaian ferromagnet terbatas pada frekuensi rendah. Sedangkan pada bahanferrimagnetik resisitivitasnya jauh lebih tinggi dibanding bahan ferromagnet. Karenaitu ferrimagnet (ferrit) layak digunakan pada peralatan yang menggunakan frekuensitinggi disamping arus-eddy yang terjadi padanya kecil.

Dikutip dari: ( https://www.scribd.com/doc/34480498/BAHAN-BAHAN-MAGNETIK)

Transformator atau lebih dikenal dengan nama “transformer” atau “trafo” sejatinya adalah suatu peralatan listrik yang mengubah daya listrik AC pada satu level tegangan yang satu ke level tegangan berdasarkan prinsip induksi elektromagnetik tanpa merubah frekuensinya. Tranformator biasa digunakan untuk mentransformasikan tegangan (menaikkan atau menurunkan tegangan AC). Selain itu, transformator juga dapat digunakan untuk sampling tegangan, sampling arus, dan juga mentransformasi impedansi. Transformator terdiri dari dua atau lebih kumparan yang membungkus inti besi feromagnetik. Kumparan-kumparan tersebut biasanya satu sama lain tidak dihubungkan secara langsung. Kumparan yang satu dihubungkan dengan sumber listrik AC (kumparan primer) dan kumparan yang lain mensuplai listrik ke beban (kumparan sekunder). Bila terdapat lebih dari dua kumparan maka kumparan tersebut akan disebut sebagai kumparan tersier, kuarter, dst.

Transformator bekerja berdasarkan prinsip elektromagnetik. Ketika Kumparan primer dihubungkan dengan sumber tegangan bolak-balik, perubahan arus listrik pada kumparan primer menimbulkan perubahan medan magnet. Medan magnet yang berubah diperkuat oleh adanya inti besi. Inti besi berfungsi untuk mempermudah jalan fluksi yang ditimbulkan oleh arus listrik yang melalui kumparan, sehingga fluks magnet yang timbulkan akan mengalir ke kumparan sekunder, sehingga pada ujung-ujung kumparan sekunder akan timbul ggl induksi. Efek ini dinamakan induktansi timbal-balik (mutual inductance). Bila pada rangkaian sekunder ditutup (rangkaian beban) maka akan mengalir arus pada kumparan sekunder. Jika efisiensi sempurna (100%), semua daya pada lilitan primer akan dilimpahkan ke lilitan sekunder.

Komponen Transformator

Komponen transformator terdiri dari dua bagian, yaitu peralatan utama dan peralatan bantu. Peralatan utama transformator terdiri dari:

1. Kumparan Trafo; kumparan trafo terdiri dari beberapa lilitan kawat tembaga yang dilapisi dengan bahan isolasi (karton, pertinax, dll) untuk mengisolasi baik terhadap inti besi maupun kumparan lain. . Untuk trafo dengan daya besar lilitan dimasukkan dalam minyak trafo sebagai media pendingin.Banyaknya lilitan akan menentukan besar tegangan dan arus yang ada pada sisi sekunder.Kadang kala transformator memiliki 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 juga untuk dipergunakan penyambungan peralatan bantu seperti kondensator synchrone, kapasitor shunt dan reactor shunt.

2. Inti Besi; dibuat dari lempengan-lempengan feromagnetik tipis yang berguna untuk mempermudah jalan fluksi yang ditimbulkan oleh arus listrik yang melalui kumparan. Inti besi ini juga diberi isolasi untuk mengurangi panas (sebagai rugi-rugi besi) yang ditimbulkan oleh arus eddy “Eddy Current”. 3. Minyak Trafo; berfungsi sebagai media pendingin dan isolasi. Minyak trafo

mempunyai sifat media pemindah panas (disirkulasi) dan mempunyai daya tegangan tembus tinggi. Pada power transformator, terutama yang berkapasitas besar, kumparan-kumparan dan inti besi transformator direndam dalam minyak-trafo. Syarat suatu cairan bisa dijadikan sebagai minyak trafo adalah sebagai berikut:

o Ketahanan isolasi harus tinggi ( >10kV/mm )

o Berat jenis harus kecil, sehingga partikel-partikel inert di dalam minyak dapat mengendap dengan cepat

o Viskositas yang rendah agar lebih mudah bersirkulasi dan kemampuan pendinginan menjadi lebih baik

o Titik nyala yang tinggi, tidak mudah menguap yang dapat membahayakan

o Tidak merusak bahan isolasi padat o Sifat kimia yang stabil

4. Bushing; sebuah konduktor (porselin) yang menghubungkan kumparan transformator dengan jaringan luar. Bushing diselubungi dengan suatu isolator dan berfungsi sebagai konduktor tersebut dengan tangki transformator. Selain itu juga bushing juga berfungsi sebagai pengaman hubung singkat antara kawat yang bertegangan dengan tangki trafo.

5. Tangki dan Konservator (khusus untuk transformator basah); pada umumnya bagian-bagian dari trafo yang terendam minyak trafo ditempatkan di dalam tangki baja. Tangki trafo-trafo distribusi umumnya dilengkapi dengan sirip-sirip pendingin ( cooling fin ) yang berfungsi memperluas permukaan dinding tangki, sehingga penyaluran panas minyak pada saat konveksi menjadi semakin baik dan efektif untuk menampung pemuaian minyak trafo, tangki dilengkapi dengan konservator.

Sedangkan peralatan bantu transformator terdiri dari:

1. Peralatan 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.

2. Tap Changer; yaitu suatu alat yang berfungsi untuk merubah kedudukan tap (sadapan) dengan maksud mendapatkan tegangan keluaran yang stabil walaupun beban berubah-ubah. Tap changer selalu diletakkan pada posisi tegangan tinggi dari trafo pada posisi tegangan tinggi. Tap changer dapat dilakukan baik dalam keadaan berbeban (on-load) atau dalam keadaan tak berbeban (off load), tergantung jenisnya.

3. Peralatan Proteksi; peralatan yang mengamankan trafo terhadap bahaya fisis, elektris maupun kimiawi. Yang termasuk peralatan proteksi transformator antara lain sebagai berikut:

o Rele Bucholz; yaitu peralatan rele yang dapat mendeteksi dan mengamankan terhadap gangguan di dalam trafo yang menimbulkan gas. Di dalam transformator, gas mungkin dapat timbul akibat hubung singkat antar lilitan (dalam phasa/ antar phasa), hubung singkat antar phasa ke tanah, busur listrik antar laminasi, atau busur listrik yang ditimbulkan karena terjadinya kontak yang kurang baik.

o Rele tekanan lebih; peralatan rele yang dapat mendeteksi gangguan pada transformator bila terjadi kenaikan tekanan gas secara tiba-tiba dan an langsung mentripkan CB pada sisi upstream-nya.

o Rele diferensial; rele yang dapat mendeteksi terhadap gangguan transformator apabila terjadi flash over antara kumparan dengan kumparan, kumparan dengan tangki atau belitan dengan belitan di dalam kumparan ataupun antar kumparan.

o Rele beban lebih; rele ini berfungsi untuk mengamankan trafo terhadap beban yang berlebihan dengan menggunakan sirkit simulator yang dapat mendeteksi lilitan trafo yang kemudian apabia terjadi gangguan akan membunyikan alarm pada tahap pertama dan kemudian akan menjatuhkan PMT.

o Rele arus lebih; rele ini berfungsi untuk mengamankan transformator terhadap gangguan hubunga singkat antar fasa didalam maupun diluar daerah pengaman trafo, juga diharapkan rele ini mempunyai sifat komplementer dengan rele beban lebih. Rele ini juga berfungsi sebagai cadangan bagi pengaman instalasi lainnya. Arus berlebih dapat terjadi karena beban lebih atau gangguan hubung singkat.

o Rele fluks lebih; rele ini berfungsi untuk mengamankan transformator dengan mendeteksi besaran fluksi atau perbandingan tegangan dan frekwensi.

o Rele tangki tanah; rele ini berfungsi untuk mengamankan transformator bila terjadi hubung singkat antara bagian yang bertegangan dengan bagian yang tidak bertegangan pada transformator.

o Rele gangguan tanah terbatas; rele ini berfungsi untuk mengamankan transformator terhadap gangguan tanah didalam daerah pengaman transformator khususnya untuk gangguan di dekat titik netral yang tidak dapat dirasakan oleh rele diferential.

o Rele termis; rele ini berfungsi untuk mengamankan transformator dari kerusakan isolasi kumparan, akibat adanya panas lebih yang ditimbulkan oleh arus lebih. Besaran yang diukur di dalam rele ini adalah kenaikan temperatu

4. Peralatan Pernapasan (Dehydrating Breather); ventilasi udara yang berupa saringan silikagel yang akan menyerap uap air. 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.

5. Indikator; untuk mengawasi selama transformator beroperasi, maka perlu adanya indikator pada transformator yang antara lain sebagai berikut:

o indikator suhu minyak o indikator permukaan minyak o indikator sistem pendingin o indikator kedudukan tap

Dikutip dari: (https://tanotocentre.wordpress.com/2009/06/06/transformator/) Transformator atau trafo adalah komponen elektromagnet yang dapat mengubah taraf suatu tegangan AC ke taraf yang lain. Umumnya, 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 dan berdasarkan prinsip induksi-elektromagnet. Transformator digunakan secara luas, baik dalam bidang tenaga listrik maupun elektronika. Penggunaan transformator

dalam sistem tenaga memungkinkan terpilihnya tegangan yang sesuai ,dan ekonomis untuk tiap-tiap keperluan misalnya kebutuhan akan tegangan tinggi dalam pengiriman Daya Listrik yang sangat jauh.Dalam bidang elektronika, transformator digunakan antara lain sebagai gandengan impedansi antara sumber dan beban, untuk memisahkan satu rangkain dari rangkaian yang lain, dan untuk menghambat arus searah sambil tetap melakukan atau mengalirkan arus bolak-balik antara rangkaian. Perhitungan diatas hanya berlaku apabila kopling primer-sekunder sempurna dan tidak ada kerugian, tetapi dalam praktek terjadi beberapa kerugian yaitu:

1. Kerugian tembaga.

Kerugian I2R dalam lilitan tembaga yang disebabkan oleh resistansi tembaga dan arus listrik yang mengalirinya.

2. 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.

3. 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 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.

5. 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.

6. 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.

(Dikutip dari buku: Effendi,Rustam.2007.Medan Elektromagnetik Terapan.Jakarta.Penerbit Erlangga).

4. PERCOBAAN

4.1. PROSEDUR PERCOBAAN

Percobaan 1.1

Gambar 2.2 Rangkaian pengujian 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.

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

6. Pada mutimeter A2, amati arus sekunder dan masukkan pada table 3-3-2 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 2.5. 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.

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 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)

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 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).

6. Pada mutimeter A2, amati arus sekunder dan masukkan pada table 3-3-4 7. Setting circuit breaker pada posisi off (1)

4.2. DATA HASIL PERCOBAAN Intibesi : Vin (V) Vp (V) Ip (A) Vs (V) Is (A) Pp (VA) Ps (VA) Efiensi Rasio Arus RasioTeg angan 24 8 0.4 3 0.45 3.2 1.35 42.1875 % 1.125 0.375

IntiLaminasi : Vin (V) Vp (V) Ip (A) Vs (V) Is (A) Pp (VA) Ps (VA) Efiensi Rasio Arus RasioTeg angan

4.3 PENGOLAHAN DATA

 Daya primer danDayasekunderpadaIntiBesi Pp = Vp x Ip

= 8 V x 0.4 A = 3.2 VA Ps = Vs x Is = 3 V x 0.45 A = 1.35 VA

 RasioArusdanRasioTegangan Rasioarus , a = Is

Ip = 0.45A

0.4A = 1.125 RasioTegangan , a

=

_VpVs

= 3V 8V = 0.375  EfisiensiTransformatorintibesi :

Efisiensi = Daya Sekunder Daya Primer x100 = 1.35_3.2VAVAx100

= 42.1875 %

 Daya primer danDayasekunderpadaIntiLaminasi Pp = Vp x Ip

= 2.2 V x 0.4 A = 0.88 VA Ps = Vs x Is = 1 V x 0.3 A = 0.3 VA

 RasioArusdanRasioTegangan Rasioarus , a = Is

Ip = 0.3_0.4A_A = 0.75

RasioTegangan , a = Vs Vp = _2.21V_V = 0.45  EfisiensiTransformatorintibesi :

Efisiensi = Daya Sekunder Daya Primer x100 = 0.88_0.3VAVA x100

= 293.3 %

5. TUGAS DAN JAWABAN

1. Sebutkan macam-macam Trafo dan pengaplikasiannya? 2. Jelaskan mengapa Trafo menggunakan arus AC ?

Jawab :

1. Macam-macam trafo dan pengaplikasiannya : 1. 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. Trafo step-up dapat dijumpai di jaringan-jaringan pembangkit listrik. Di elektronika sendiri, trafo step-up banyak di jumpai pada rangkaian inverter, televisi, dan rangkaian yang memerlukan tegangan tinggi lainnya.

2. 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. Trafo ini banyak digunakan pada rangkaian elektronika yang membutuhkan tegangan catu rendah.

3. Autotransformator

Skema transformator

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).

4. Trafo Arus

Transformator arus atau Current Transformer (CT) adalah transformator yang berfungsi untuk Memperkecil besaran arus listrik (Ampere) pada sistem tenaga listrik menjadi besaran arus untuk sistem pengukuran dan proteksi, Mengisolasi rangkaian sekunder terhadap rangkaian primer, yaitu memisahkan instalasi pengukuran dan proteksi dari tegangan tinggi dan Memungkinkan standarisasi rating arus untuk peralatan sisi sekunder. Penggunaan Trafo Arus (Current Transformer/CT) dapat kita jumpai di titik-titik pengukuran PLN atau di panel-panel milik pelanggan dengan daya relatif besar. Untuk melihat fisik trafo arus agak sulit memang, karena lokasi trafo arus tersebut biasanya tersembunyi di dalam kotak panel sehingga agak sulit dilihat dari luar.

5. Trafo tegangan atau trafo potensial

Transformator potensial di gunakan untuk menghubungkan kumparan-kumparan primernya secara pararel dengan beban, dan kumparan-kumparan sekundernya dihubungkan dengan sirkit tegangan dengan volt meter atau watt meter dengan cara ini kumparan sekunder dan kumparan primer di isolasikan secara cukup dari satu ke yang lainya,sehingga tegangan tinggi bisa di tansmisikan ke tegangan rendah , untuk pengukuran dengan aman dalam banyak penggunaan maka tegangan primer di bawah 300 kv. Pada transformator potensial, suatu kesalahan negatif sering terjdi, yang di sebab kan oleh magnitisasinya. Untuk mengkompensaikan kesalahan ini , maka jumlah lilitan pada tegangan primer sedikit di kurangi dari pada rasio nominal dari lilitan-lilitanya. Cara-cara isolasinya adalah sama untuk transformator arus memperhariakan transformator yang biasa di gunakan.

2. Karena hanya dengan dialiri arus AC akan timbul induksi pada kumparan yang terdapat pada trafo. itu disebabkan karena ketika dilewati arus AC, pada kumparan terdapat garis gaya magnet yang berubah-ubah baik pada kumparan

sekunder maupun primer nya.

Sehingga mengakibatkan munculnya beda tegangan pada masing-masing ujung kumparan. 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. Karena Trafo hanya bisa mengubah arus bolak balik saja, dipengaruhi oleh cara kerja trafo dan jenisnya yang berupa step up dan step down. Umumnya trafo dipergunakan dengan dialiri arus listrik bolak balik, karena tegangan induksi pada sekunder terbentuk akibat perubahan medan magnet pada inti trafo. Supaya medan magnet berubah-ubah terus menerus secara kontinyu digunakan listrik. Tapi untuk keperluan tertentu trafo dapat menggunakan listrik arus searah, asal arus searah di putus-putus sehingga medan magnet yang ditimbulkan pada inti trafo berubah-ubah. Seperti pada : trafo sistem pengapian mobil/ motor, trafo pada power supply dengan sistem switching, trafo pada inverter DC to AC.

6. ANALISA HASIL PERCOBAAN

Pada praktikum kali ini kami melakukan percobaan tentang bahan-bahan magnetik penyusun inti transformator, dimana kami menggunakan dua bahan inti yaitu inti besi yang berbahan besi yang tebal dan inti laminasi yang berbahan besi dengan potongan yang tipis. Pada percobaan dengan menggunakan inti laminasi menghasilkan tegangan keluaran dan arus keluaran yang menurun jauh, sehingga nilai tersebut menghasilkannilai efisiensi yang besar. Hal ini juga berpengaruh dari rasio atau putaran arus dan tegangan yang kecil. Sedangkan pada inti trafo berpenyusun inti besi terbuat dari bahan besi yang tebal sehingga menghasilkan arus keluaran dan tegangan keluaran yang turun tidak jauh, dan rasio atau perputaran arus dan rasio tegangan yang lebih besar dari pada nilai pada inti laminasi, oleh sebab itu juga nilai efisiensi pada inti besi lebih kecil daripada nilai efisiensi pada inti laminasi.

Besar kecilnya nilai efisiensi pada suatu penyusun akan berpengaruh pada rugi-rugi pada penyusun tersebut. Dimana semakin besar efisiensi dan semakin kecil nilai rasio arus maka semakin kecil rugi-ruginya, hal ini terdapat pada inti

trafo penyusun inti laminasi. Dan apabila semakin kecil nilai efisiensi dan semakin besar nilai rasio arus maka semakin besar pula rugi-rugi pada inti trafo tersebut.

7. KESIMPULAN

1. Besarnya nilai arus dan tegangan akan berpengaruh dengan nilai daya yang disalurkan.

2. Inti trafo yang terbuat dari inti laminasi lebih efisien dibandingkan dengan inti besi.

3. Semakin baik efesiensi suatu penghantar maka rugi-ruginya akan semakin besar.

4. Inti laminasi lebih tipis daripada inti besi, hal ini berhubungan dengan panas yang dihasilkan oleh rasio arus.

5. Semakin baik bahan penyusun inti transformator maka akan semakin baik juga efisiensi dayanya.

DAFTAR PUSTAKA

Tim Laboratorium Fenomena Medan Elektromagnetik. 2016. Modul Praktikum Fenomena Medan Elektromagnetik. Laboratorium Fenomena Medan Elektromagnetik. Indralaya: Universitas Sriwijaya.

Effendi, Rustam. 2007. Medan Elektromagnetik Terapan. Jakarta: Erlangga. Ariawan, Rusdi. 2010. Bahan – Bahan Magnetik. https://www.scribd.com/doc/

34480498/BAHAN-BAHAN-MAGNETIK. (Diakses pada tanggal 18 september 2016)

______. 2016. Transformator. https://tanotocentre.wordpress.com/2009/06/06/ transformator/. (Diakses pada tanggal 18 september 2016)

LAMPIRAN Praktikum 2:

Modul 61--400

Multimeter

Transformator clamb bar Inti Laminasi

Cholila 03041281419166 LABORATORIUM FENOMENA MEDAN ELEKTROMAGNETIK

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SRIWIJAYA 2015/2016

2. Karena hanya dengan dialiri arus AC akan timbul induksi pada kumparan yang terdapat pada trafo. itu disebabkan karena ketika dilewati arus AC, pada kumparan terdapat garis gaya magnet yang berubah-ubah baik pada kumparan

sekunder maupun primer nya.

Sehingga mengakibatkan munculnya beda tegangan pada masing-masing ujung kumparan. 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. Karena Trafo hanya bisa mengubah arus bolak balik saja, dipengaruhi oleh cara kerja trafo dan jenisnya yang berupa step up dan step down. Umumnya trafo dipergunakan dengan dialiri arus listrik bolak balik, karena tegangan induksi pada sekunder terbentuk akibat perubahan medan magnet pada inti trafo. Supaya medan magnet berubah-ubah terus menerus secara kontinyu digunakan listrik. Tapi untuk keperluan tertentu trafo dapat menggunakan listrik arus searah, asal arus searah di putus-putus sehingga medan magnet yang ditimbulkan pada inti trafo berubah-ubah. Seperti pada : trafo sistem pengapian mobil/ motor, trafo pada power supply dengan sistem switching, trafo pada inverter DC to AC.

6. ANALISA HASIL PERCOBAAN

Pada praktikum kali ini kami melakukan percobaan tentang bahan-bahan magnetik penyusun inti transformator, dimana kami menggunakan dua bahan inti yaitu inti besi yang berbahan besi yang tebal dan inti laminasi yang berbahan besi dengan potongan yang tipis. Pada percobaan dengan menggunakan inti laminasi menghasilkan tegangan keluaran dan arus keluaran yang menurun jauh, sehingga nilai tersebut menghasilkannilai efisiensi yang besar. Hal ini juga berpengaruh dari rasio atau putaran arus dan tegangan yang kecil. Sedangkan pada inti trafo berpenyusun inti besi terbuat dari bahan besi yang tebal sehingga menghasilkan arus keluaran dan tegangan keluaran yang turun tidak jauh, dan rasio atau perputaran arus dan rasio tegangan yang lebih besar dari pada nilai pada inti laminasi, oleh sebab itu juga nilai efisiensi pada inti besi lebih kecil daripada nilai efisiensi pada inti laminasi.

Cholila 03041281419166 LABORATORIUM FENOMENA MEDAN ELEKTROMAGNETIK

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SRIWIJAYA 2015/2016

trafo penyusun inti laminasi. Dan apabila semakin kecil nilai efisiensi dan semakin besar nilai rasio arus maka semakin besar pula rugi-rugi pada inti trafo tersebut.

7. KESIMPULAN

1. Besarnya nilai arus dan tegangan akan berpengaruh dengan nilai daya yang disalurkan.

2. Inti trafo yang terbuat dari inti laminasi lebih efisien dibandingkan dengan inti besi.

3. Semakin baik efesiensi suatu penghantar maka rugi-ruginya akan semakin besar.

4. Inti laminasi lebih tipis daripada inti besi, hal ini berhubungan dengan panas yang dihasilkan oleh rasio arus.

5. Semakin baik bahan penyusun inti transformator maka akan semakin baik juga efisiensi dayanya.

DAFTAR PUSTAKA

Tim Laboratorium Fenomena Medan Elektromagnetik. 2016. Modul Praktikum Fenomena Medan Elektromagnetik. Laboratorium Fenomena Medan Elektromagnetik. Indralaya: Universitas Sriwijaya.

Effendi, Rustam. 2007. Medan Elektromagnetik Terapan. Jakarta: Erlangga.

Ariawan, Rusdi. 2010. Bahan – Bahan Magnetik. https://www.scribd.com/doc/

34480498/BAHAN-BAHAN-MAGNETIK. (Diakses pada tanggal 18 september 2016)

______. 2016. Transformator. https://tanotocentre.wordpress.com/2009/06/06/

Cholila 03041281419166 LABORATORIUM FENOMENA MEDAN ELEKTROMAGNETIK

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SRIWIJAYA 2015/2016

LAMPIRAN Praktikum 2:

Modul 61--400

Multimeter

Transformator clamb bar Inti Laminasi