Studi Ketepatan Tegangan Sekunder Dan Menghitung Harga Sesatannya Pada Trafo Distribusi Yang Menggunakan Off Load Tap Changer ( Aplikasi pada PT. Morawa Elektrik Transbuana)

STUDI KETEPATAN TEGANGAN SEKUNDER DAN MENGHITUNG
HARGA SESATANNYA PADA TRAFO DISTRIBUSI YANG
MENGGUNAKAN OFF LOAD TAP CHANGER
(Aplikasi pada PT.Morawa Elektrik Transbuana)

OLEH
NAMA

: JAITUN SIDABUTAR

NIM

: 060402064

DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2011

Universitas Sumatera Utara

STUDI KETEPATAN TEGANGAN SEKUNDER DAN MENGHITUNG
HARGA SESATANNYA PADA TRAFO DISTRIBUSI YANG
MENGGUNAKAN OFF LOAD TAP CHANGER
( Aplikasi pada PT. Morawa Elektrik Transbuana)
OLEH
NAMA
NIM

: JAITUN SIDABUTAR
: 060402064

Tugas Akhir ini diajukan untuk melengkapi salah satu syarat
untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik
Pada
DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
Sidang pada tanggal 16 Juli 2011 didepan Penguji:
1. Ir.Syarifuddin Siregar

: Ketua Penguji

:

2. Ir.Sumantri Zulkarnain

: Anggota Penguji

:

3. Ir.Surya Tarmizi Kasim, M.si

: Anggota Penguji

:

Disetujui oleh :
Pembimbing Tugas Akhir,

(Ir.Panusur SM. L.Tobing)
NIP:101100314510057

Diketahui oleh:
Ketua Departemen Teknik Elektro,

(Ir.Surya Tarmizi Kasim, M.si)
NIP:195405311986011002

Universitas Sumatera Utara

ABSTRAK
Trafo distribusi merupakan suatu peralatan untuk menurunkan tegangan
listrik ke sisi konsumen, berhubung karena perubahan atau penurunan tegangan
sering terjadi didalam penyaluran listrik akibat posisi pembangkit tenaga listrik yang
berada jauh dari konsumen maka, trafo distribusi dilengkapi dengan tap changer atau
perubah sadapan.
Tap changer adalah kelengkapan trafo distribusi yang memungkinkan
transformator tersebut mempunyai variasi perbandingan belitan untuk mendapatkan
suatu tegangan sekunder tertentu pada saat tegangan primer berubah. Biasanya tap
changer ditempatkan disisi tegangan tinggi (belitan primer) dari transformator karena
pertimbangan arus lebih rendah dan variasi tegangannya lebih luas. Dalam tugas
akhir ini akan membahas mengenai ketepatan tegangan sekunder dan menghitung
harga sesatannya pada trafo distribusi yang menggunakan off load tap changer.
Dimana, untuk menanggulangi perubahan atau drop tegangan yang bervariasi disisi
primer trafo distribusi, diharapkan off load tap changer dapat bekerja dengan baik
sehingga harga sesatan atau nilai persen error tegangan sekunder dapat
diminimalisasi dan ketepatan tegangan sekunder yang diinginkan dapat tercapai
maksimal.

Universitas Sumatera Utara

KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas berkat
dan rahmatNya, sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir yang berjudul
STUDI KETEPATAN TEGANGAN SEKUNDER DAN MENGHITUNG
HARGA SESATANNNYA PADA TRAFO DISTRIBUSI YANG
MENGGUNAKAN OFF LOAD TAP CHANGER
(Aplikasi pada PT. Morawa Elektrik Transbuana)
Penulisan Tugas Akhir ini merupakan salah satu persyaratan untuk menyelesaikan
studi dan memperoleh gelar Sarjana Teknik di Departemen Teknik Elektro, Fakultas
Teknik, Universitas Sumatera Utara.
Tugas Akhir ini penulis persembahkan untuk kedua orang tua yang telah
membesarkan penulis dengan kasih sayang yang tak ternilai harganya, yaitu Judiman
Sidabutar dan Tiodorman Sinaga serta saudara kandung penulis, Putrina Sidabutar,
Jumadin Sidabutar dan Pasulina Sidabutar atas seluruh perhatian dan dukungannya
hingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini dengan baik.
Selama masa kuliah sampai masa penyelesaian Tugas Akhir ini, penulis
mendapat dukungan, bimbingan dan bantuan dari berbagai pihak. Untuk itu, dengan
setulus hati pada kesempatan ini penulis hendak menyampaikan ucapan terima kasih
yang sebesar-besarnya kepada :
1.

Bapak Ir. Panusur S. M L. Tobing selaku Dosen Pembimbing Tugas akhir saya
yang telah banyak meluangkan waktu dan pikirannya untuk memberikan
bantuan, bimbingan dan pengarahan kepada penulis selama menyusun Tugas
Akhir ini.

2.

Bapak Ir. Hendra Zulkarnaen selaku Dosen Wali Penulis.

3.

Bapak Ir. Surya Tarmizi Kasim M. SI, selaku Ketua Departemen Teknik Elektro
FT USU.

Universitas Sumatera Utara

4.

Seluruh Staf Pengajar dan Administrasi Departemen Teknik Elektro, FT USU.

5.

Bapak Herbet L.Tobing, dan Manager PT. Morawa Electrik Transbuana, yang
sangat kooperatif selama penulis melakukan pengambilan data.

6.

Teman-teman dan sahabat penulis : Fresman A. Sibarani, Mindo Simbolon,
Mesakh Marpaung, Ronal Sinaga, Tonny M.P, Gabe juntak, Kristian E. Ginting,
Mitro, Royden, Okta, Baim wong, Wendy, Taufan, Albert, Ivan B, Antonius,
Bayu, Ishak, Jhon C, Efandi, Rinaldo, Juanry, Royen, Fransiscus, Donal, Bonar,
Supenson, Epriana Tarigan dan semua teman-teman stambuk 2006 serta senior
dan junior di jurusan Teknik Elektro FT.USU.

7.

Kepada semua pihak yang telah memberikan dukungan kepada penulis yang
tidak dapat disebutkan satu persatu.
Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini tidak luput dari kesalahan-

kesalahan, baik dari segi tata bahasa maupun dari segi ilmiah. Untuk itu, penulis
akan menerima dengan terbuka segala saran dan kritik yang ditujukan untuk
memperbaiki Tugas Akhir ini.
Akhir kata, semoga Tugas Akhir ini bermanfaat bagi semua penulis dan
pembaca.

Medan, Juni 2011

Penulis

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR ISI
ABSTRAK ...................................................................................................................i
KATA PENGANTAR ...............................................................................................ii
DAFTAR ISI .............................................................................................................iv
DAFTAR GAMBAR ...............................................................................................vii
DAFTAR TABEL .....................................................................................................ix

BAB I

BAB II

PENDAHULUAN
I.1

Latar Belakang .................................................................................1

I.2

Tujuan Penulisan .............................................................................2

I.3

Manfaat Penulisan ...........................................................................2

I.4

Batasan Masalah ..............................................................................3

I.5

Metode Penulisan ............................................................................3

I.6

Sistematika Penulisan ......................................................................4

TRANSFORMATOR
II.1 Umum ..............................................................................................6
II.2 Konstruksi Transformator ................................................................7
II.2.1 Tipe Inti (Core Type) ...........................................................8
II.2.1 Tipe Cangkang (Shell Type) ................................................9

Universitas Sumatera Utara

II.3 Prinsip Kerja Transformator ..........................................................11
II.3.1 Keadaan Transformator Tanpa Beban ...............................12
II.3.2 Keadaan Transformator Berbeban .....................................14
II.4 Rangkaian Ekivalen Transformator ...............................................15
II.5 Rugi-rugi dan Efisiensi Transformator ..........................................18
II.5.1 Rugi tembaga (Pcu) ...........................................................19
II.5.2 Rugi besi (Pi) .....................................................................19
II.5.3 Efisiensi .............................................................................20
II.5.3.1 Perubahan Efisiensi Terhadap Beban ....................20
II.6 Transformator Tiga Fasa ...............................................................21
II.6.1 Umum ................................................................................21
II.6.2 Konstruksi Transformator Tiga Fasa .................................22
II.6.3 Konstruksi Umum Trafo Distribusi Tiga Fasa ..................23
II.6.4 Hubungan Transformator Tiga Fasa ..................................26

BAB III

TAP CHANGER
III.1 Umum ............................................................................................31
III.2 Prinsip Kerja Tap Changer ............................................................32
III.3 Tap Changer Tidak Berbeban (Off Load Tap Changer) ................36
III.4 Tap Changer Berbeban (On Load Tap Changer) ...........................39
III.5 Variasi Tegangan Selama Perubahan Tapping ..............................44
III.6 Pengantar Besar Jatuh Tegangan (Drop Voltage) .........................46

Universitas Sumatera Utara

BAB IV

PENGUKURAN KETEPATAN TEGANGAN SEKUNDER DAN
ANALISA DATA
IV.1 Umum ............................................................................................51
IV.2 Peralatan ........................................................................................52
IV.3 Rangkaian Percobaan ....................................................................54
IV.4 Prosedur Percobaan .......................................................................54
IV.5 Data Percobaan ..............................................................................55
IV.6 Analisa Data ..................................................................................56

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN
V.1 Kesimpulan ....................................................................................60
V.2 Saran ..............................................................................................61

DAFTAR PUSTAKA ...............................................................................................62

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1

Konstruksi transformator tipe inti (Core Type) .....................................8

Gambar 2.2

Konstruksi lempengan logam inti transformator bentuk L dan U .........9

Gambar 2.3

Transformator tipe cangkang (shell form) ...........................................10

Gambar 2.4

Konstruksi lempengan logam inti transformator bentuk E, I dan F ...10

Gambar 2.5

Transformator dalam keadaan tanpa beban ........................................13

Gambar 2.6

Transformator dalam keadaan berbeban .............................................15

Gambar 2.7

Rangkaian ekivalen transformator ......................................................16

Gambar 2.8

Penyederhanaan rangkaian ekivalen transformator ............................17

Gambar 2.9

parameter sekunder pada rangkaian primer ........................................17

Gambar 2.10 hasil akhir penyederhanaan rangkaian ekivalen transformator ..........18
Gambar 2.11 Rugi rugi pada transformator .............................................................18
Gambar 2.12 Transformator tiga phasa ....................................................................22
Gambar 2.13 Transformator 3 Phasa Tipe cangkang ...............................................23
Gambar 2.14 Konstruksi Umum Trafo Distribusi Tiga Fasa ...................................23
Gambar 2.15 Konstruksi lengkap Trafo Distribusi ..................................................24
Gambar 2.16 Transformator Hubungan Y – Y ........................................................27
Gambar 2.17 Hubungan Transformator Y – Δ ........................................................28
Gambar 2.18 Hubungan Transformator Δ – Y .......................................................29
Gambar 2.19 Hubungan Transformator Δ – Δ ........................................................30
Gambar 3.1

Gaya Radial ........................................................................................34

Gambar 3.2

Pengaruh penempatan tapping kumparan pada akhir dari belitan .....35

Gambar 3.3

Hubungan wye dari tapping pada kumparan ......................................36

Universitas Sumatera Utara

Gambar 3.4

Off Load Tap Changer .......................................................................38

Gambar 3.5

a. Tap Chager pada hubungan Wye ....................................................39
b. Tap changer pada hubungan Delta..................................................39

Gambar 3.6

a. Tap changer berbeban ...................................................................40
b. Urutan operasi dari tapping 1 ke tapping 2 .....................................40

Gambar 3.7

Tap Changer Berbeban ........................................................................43

Gambar 3.8

Variasi tegangan selama perubahan tapping ......................................45

Gambar 3.9

Saluran Distribusi Jarak Pendek
a. Rangkaian Ekivalen.........................................................................47
b. Diagram Phasor ..............................................................................47

Gambar 3.10 Variasi tegangan pelayanan .................................................................50
Gambar 4.1

Bilangan jam/vektor group transformator ghubungan Dy5.................53

Gambar 4.2

Rangkaian Percobaan pengukuran ketepatan tegangan sekunder ......54

Gambar 4.3

Grafik hubungan antara tegangan sekunder tiap tap terhadap primer
yang bervariasi ....................................................................................59

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR TABEL
Tabel 4.1 Data Tegangan sekunder hasil pengukuran ................................................56
Tabel 4.2 Data tegangan sekunder pengukuran dengan input tegangan di primer
dalam batas toleransi ±5% tegangan nominal primer trafo distribusi ........57

Universitas Sumatera Utara

ABSTRAK
Trafo distribusi merupakan suatu peralatan untuk menurunkan tegangan
listrik ke sisi konsumen, berhubung karena perubahan atau penurunan tegangan
sering terjadi didalam penyaluran listrik akibat posisi pembangkit tenaga listrik yang
berada jauh dari konsumen maka, trafo distribusi dilengkapi dengan tap changer atau
perubah sadapan.
Tap changer adalah kelengkapan trafo distribusi yang memungkinkan
transformator tersebut mempunyai variasi perbandingan belitan untuk mendapatkan
suatu tegangan sekunder tertentu pada saat tegangan primer berubah. Biasanya tap
changer ditempatkan disisi tegangan tinggi (belitan primer) dari transformator karena
pertimbangan arus lebih rendah dan variasi tegangannya lebih luas. Dalam tugas
akhir ini akan membahas mengenai ketepatan tegangan sekunder dan menghitung
harga sesatannya pada trafo distribusi yang menggunakan off load tap changer.
Dimana, untuk menanggulangi perubahan atau drop tegangan yang bervariasi disisi
primer trafo distribusi, diharapkan off load tap changer dapat bekerja dengan baik
sehingga harga sesatan atau nilai persen error tegangan sekunder dapat
diminimalisasi dan ketepatan tegangan sekunder yang diinginkan dapat tercapai
maksimal.

Universitas Sumatera Utara

BAB I
PENDAHULUAN
I.1. Latar Belakang
Salah satu masalah yang terdapat dalam sistim tenaga listrik adalah perubahan
atau penurunan tegangan yang diakibatkan pusat-pusat pembangkit tenaga listrik
berada jauh dari pusat beban, hal ini mengakibatkan kerugian yang cukup besar
dalam penyaluran daya listrik. Kerugian tersebut disebabkan oleh saluran yang cukup
panjang. Sehingga dalam penyaluran daya listrik melalui transmisi maupun distribusi
akan mengalami tegangan jatuh (drop voltage) sepanjang saluran yang dilalui. Ada
beberapa cara yang dilakukan untuk memperbaiki jatuh tegangan, salah satunya
dengan pemasangan on load tap changer pada transformator daya pada sisi
pembangkit serta pemasangan off load tap changer pada trafo distribusi disisi
konsumen.
Pada dasarnya prinsip tap changer ini adalah membuat suatu variasi
perbandingan belitan pada transformator. Dengan variasi perbandingan belitan ini
maka diharapkan dapat memenuhi keperluan antara lain mendapatkan suatu tegangan
sekunder tertentu pada saat tegangan primer berubah, mendapatkan tegangan
sekunder yang bervariasi, mendapatkan suatu tap tegangan tertentu disamping tap
tegangan utama dan untuk mendapatkan suatu tegangan yang lebih rendah untuk start
motor listrik. Penenempatan tap changer biasanya ditempatkan di sisi tegangan tinggi
transformator dengan pertimbangan variasi tegangan yang lebih luas karena jumlah
belitannya yang lebih banyak.

Universitas Sumatera Utara

Tulisan ini membahas mengenai ketepatan tegangan sekunder dan menghitung
harga sesatannya pada trafo distribusi yang menggunakan off load tap changer
sehingga diketahui seberapa baik tingkat ketepatan tegangan keluaran di sekunder
transformator dengan penggunaan off load tap changer dan menghitung besar persen
error atau nilai sesatannya.

I.2. Tujuan Penulisan
Adapun tujuan penulisan tugas akhir ini adalah :
1.

Mengetahui ketepatan tegangan keluaran di sekunder trafo distribusi
yang menggunakan off load tap changer dengan tegangan masukan yang
bervariasi dari sisi primer.

2.

Mengetahui faktor-faktor yang menyebabkan drop tegangan.

3.

Menghitung harga sesatan atau persen error dari tegangan sekunder trafo
distribusi yang menggunakan off load tap changer.

I.3. Manfaat Penulisan
Penulisan Tugas akhir ini diharapkan bermafaat untuk :
1.

Memberikan informasi kepada penulis dan pembaca mengenai ketepatan
tegangan sekunder trafo distribusi yang menggunakan off load tap changer
saat tegangan masukan disisi primer transformator bervariasi.

Universitas Sumatera Utara

2.

Sebagai referensi tambahan bagi mahasiswa yang memperdalam
mengenai trafo distribusi khususnya masalah off load tap changer.

I.4. Batasan Masalah
Agar tujuan penulisan tugas akhir ini sesuai dengan yang diharapkan dan
terfokus pada judul dan bidang yang disebutkan diatas, maka penulis membatasi
permasalahan yang akan dibahas pada :
1.

Trafo distribusi yang digunakan adalah salah satu trafo distribusi buatan
PT.MORAWA ELEKTRIK TRANSBUANA.

2.

Trafo distribusi yang digunakan pada percobaan menggunakan off load tap
changer.

3.

Tidak membahas mengenai penentuan jumlah belitan pada trafo distribusi.

4.

Tidak membahas on load tap changer secara spesifik.

I.5. Metode Penulisan
Untuk dapat menyelesaikan tugas akhir ini maka penulis menerapkan
beberapa metode studi diantaranya :
1.

Studi Literatur yaitu dengan membaca teori-teori yang berkaitan dengan
topik tugas akhir ini dari buku-buku referensi baik yang dimiliki oleh
penulis atau di perpustakaan dan juga dari artikel-artikel, jurnal, internet
dan lain-lain.

Universitas Sumatera Utara

2.

Studi lapangan yaitu dengan melaksanakan percobaan dan pengumpulan
data di PT.MORAWA ELEKTRIK TRANSBUANA

3.

Studi bimbingan yaitu dengan melakukan diskusi tentang topik tugas
akhir ini dengan dosen pembimbing yang telah ditunjuk oleh pihak
departemen Teknik Elektro USU dan dosen-dosen lainnya yang
berhubungan dengan bidang tugas akhir ini.

I.6. Sistematika Penulisan
Tugas akhir ini disusun berdasarkan sistematika penulisan sebagai berikut.
BAB I . PEDAHULUAN
Bab ini merupakan pendahuluan yang berisi tentang latar belakang
masalah, tujuan, manfaat penulisan, batasan masalah, metode dan
sistematika penulisan.
BAB II. TRANSFORMATOR
Bab ini menjelaskan tentang transformator secara umum, kronstruksi,
prinsip kerja, rangkaian ekivalen, diagram vektor transformator, rugi –
rugi dan efisiensi transformator tiga phasa.

Universitas Sumatera Utara

BAB III. TAP CHANGER
Bab ini membahas mengenai tap changer secara umum, prinsip kerja tap
changer, tap changer berbeban, tap changer tanpa beban, variasi tegangan
selama perubahan tapping dan pengantar besar jatuh tegangan.

BAB IV. PENGUKURAN KETEPATAN TEGANGAN SEKUNDER DAN
ANALISA DATA.
Bab ini membahas mengenai spesifikasi peralatan, percobaan-percobaan
dan analisa data.
BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN
Bab ini berisi kesimpulan dan saran yang diperoleh dari hasil percobaan.

Universitas Sumatera Utara

BAB II
TRANSFORMATOR

II.1

UMUM
Transformator merupakan 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 dan perbandingan transformasi tertentu melalui
suatu gandengan magnet dan berdasarkan prinsip induksi elektromagnetis, dimana
perbandingan tegangan antara sisi primer dan sisi sekunder berbanding lurus dengan
perbandingan jumlah lilitan dan berbanding terbalik dengan perbandingan arusnya.
1

Transformator merupakan suatu komponen yang sangat penting peranannya

dalam system ketenagalistrikan arus bolak-balik. Penemuan transformator merupakan
suatu langkah maju dan besar bagi peningkatan efisiensi ketenagalistrikan. Hal ini
dapat kita setujui dengan melihat contoh permasalahan listrik berikut. Misalkan jika
daya listrik yang diperlukan suatu kota adalah 20.000 kVA, yang jaraknya sekitar 10
km dari pembangkit tenaga listrik. Dengan memperhitungkan : S = V.I. Dimana I
berbanding terbalik terhadap V, Bila jaringan transmisi tersebut diberi tegangan
rendah (misalkan 110 Volt), maka Arus yang mengalir adalah sebesar :
S 20.000.10 3
= 181,81kA
I= =
V
110

1

Mochtar Wijaya, Dasar-Dasar Mesin Listrik (Jakarta: Djambatan, 2001), hh. 59-65.

Universitas Sumatera Utara

Arus yang besar akan menimbulkan rugi-rugi yang besar, yaitu P = I2R. Dimana arus
yang besar akan membutuhkan penampang kawat penghantar yang besar yang
tentunya tidak ekonomis karena memerlukan biaya yang sangat tinggi untuk
menyanggupi kebutuhan tersebut. Jadi, kerugian ini dapat diminimalisai dengan
menggunakan transformator, dimana tegangan pembangkitan dinaikkan semaksimal
mungkin, maka arus yang mengalir akan kecil, yang menyebabkan rugi-rugi daya
yang kecil dan penampang kawat yang digunakan juga kecil, sehingga otomatis biaya
yang diperlukan jauh lebih ekonomis dan tegangan dapat diturunkan kembali di ujung
saluran ketegangan rendah dalam pendistribusian kekonsumen.
Transformator yang dipakai pada jaringan listrik merupakan transformator
tenaga. Disamping itu ada jenis-jenis transformator yang lain dan yang banyak
digunakan pada umumnya merupakan transformator yang lebih kecil.

II.2

KONSTRUKSI TRANSFORMATOR
Pada dasarnya transformator terdiri dari kumparan primer dan sekunder yang

dibelitkan pada inti ferromagnetik. Transformator yang menjadi fokus bahasan disini
adalah transformator daya.
Berdasarkan cara melilitkan kumparan pada inti, dikenal ada dua maam
transformator, yaitu tipe Inti (Core type) dan tipe cangkang (Shell type).

Universitas Sumatera Utara

II.2.1 Tipe inti (Core Type)
Tipe inti ini dibentuk dari lapisan besi berisolasi berbentuk persegi dan
kumparan transformatornya dibelitkan pada dua sisi persegi. Pada konstruksi tipe inti,
lilitan mengelilingi inti besi,seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.1.

Gambar 2.1. Konstruksi transformator tipe inti (Core Type)

Bekerjanya Transformator menghendaki adanya fluks gandengan atau fluks
bersama bolak-balik yang menghubungkan kedua kumparan yang menggunakan
konsep induktansi bersama. Hal ini akan diperoleh pula bila digunakan inti udara
tetapi akan jauh lebih efektif bila digunakan inti besi atau bahan ferromagnetic
lainnya karena sebagian besar fluks akan terkurung dalam jalan tertentu yang
menghubungkan kedua kumparan dan mempunyai permeabilitas yang jauh lebih
besar dari udara.

Universitas Sumatera Utara

Konstruksi intinya umumnya bebrbentuk huruf L atau huruf U seperti gambar 2.2
berikut.

Lempengan bentuk L

Lempengan bentuk U

Gambar. 2.2 Konstruksi lempengan logam inti transformator bentuk L dan U

II.2.2 Tipe cangkang ( Shell Type )
Jenis konstruksi transformator yang kedua yaitu tipe cangkang yang dibentuk
dari lapisan inti berisolasi dan kumparan dibelitkan di pusat inti. Pada transformator
ini, kumparan atau belitan transformator dikelilingi oleh inti.
Untuk mengurangi kerugian yang disebabkan oleh arus pusar didalam inti,
rangkaian magnetik biasanya terdiri dari setiap laminasi tipis. Dalam jenis Cangkang
kumparan dililitkan sekitar kaki tengah dan inti berkaki tiga. Kebanyakan fluks
berkurang dalam inti dan karena itu dirangkum oleh kedua kumparan.

Universitas Sumatera Utara

Gambar 2.3. Transformator tipe cangkang (shell form)

Konstruksi intinya umumnya berbentuk huruf E, huruf I atau huruf F seperti Gambar.
2.4 berikut.

Gambar. 2.4. Konstruksi lempengan logam inti transformator bentuk E, I dan F

Universitas Sumatera Utara

II.3

PRINSIP KERJA TRANSFORMATOR
Transformator adalah suatu alat listrik yang dapat mengubah dan menyalurkan

energi listrik dari satu atau lebih rangkaian listrik ke rangkaian ke rangkaian listrik
yang lain melalui suatu gandengan magnet dan berdasarkan prinsip induksi
elektromagnetik. Transformator di gunakan 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 jarak
jauh.
Transformator terdiri atas dua buah kumparan (primer dan sekunder) yang
bersifat induktif. Kedua kumparan ini terpisah secara elektrik namun berhubungan
secara magnetis melalui jalur yang memiliki reluktansi rendah. Apabila kumparan
primer dihubungkan dengan sumber tegangan bolak-balik maka fluks bolak-balik
akan muncul di dalam inti yang dilaminasi, karena kumparan tersebut membentuk
jaringan tertutup maka mengalirlah arus primer. Akibat adanya fluks di kumparan
primer maka di kumparan primer terjadi induksi sendiri (self induction) dan terjadi
pula induksi di kumparan sekunder karena pengaruh induksi dari kumparan primer
atau disebut sebagai induksi bersama (mutual induction) yang menyebabkan
timbulnya fluks magnet di kumparan sekunder, maka mengalirlah arus sekunder jika
rangkaian sekunder di bebani, sehingga energi listrik dapat ditransfer keseluruhan
(secara magnetisasi).

Universitas Sumatera Utara

e=−N

Dimana :


dt

……………………………………............………………..(2-1)

e = gaya gerak listrik (ggl) [volt]
N = jumlah lilitan


= perubahan fluks magnet
dt
Perlu diingat bahwa hanya tegangan listrik arus bolak-balik yang dapat
ditransformasikan oleh transformator, sedangkan dalam bidang elektronika,
transformator digunakan sebagai gandengan impedansi antara sumber dan beban
untuk menghambat arus searah sambil tetap melakukan arus bolak-balik antara
rangkaian.
Tujuan utama menggunakan inti pada transformator adalah untuk mengurangi
reluktansi (tahanan magnetis) dari rangkaian magnetis (common magnetic circuit).

II.3.1 Keadaan Transformator Tanpa Beban
Bila kumparan primer suatu transformator dihubungkan dengan sumber
tegangan V1 yang sinusoidal dan kumparan sekundernya merupakan rangkaian yang
tidak dibebani (no load), maka akan mengalir arus primer I0 yang juga sinusoidal dan
dengan menganggap kumparan N1 reaktif murni. I0 akan tertinggal 900 dari V1
(induktif).

Universitas Sumatera Utara

Φ
Φ

i0
V1

E1

N1

N2

i0

E2
V1

(a)

E1
(b)

Gambar 2.5. Transformator dalam keadaan tanpa beban

Arus primer I0 menimbulkan fluks (Ф) yang sefasa dan juga berbentuk
sinusoidal dalam rangkaian magnetic.
.............................................................................(2-2)
Fluks yang sinusoid ini akan menghasilkan tegangan sesaat dalam kumparan primer
yang sama dengan (berdasarkan hokum Faraday) :
..................................................................(2-3)
Dimana :

λ1 = gandengan fluks dalam kumparan primer.
= fluks (disini dianggap semua terkurung didalam inti).
N1 = jumlah lilitan dalam kumparan primer.

Dengan mensubtitusikan persamaan (2-2) dan (2-3) :
...........................(2-4)
(tertinggal 90o dari )

Universitas Sumatera Utara

Pada kondisi maksimum, e1maks.=N1.ω.

maks,

dimana ω=2πf, sehingga harga

efektifnya :
...............................(2-5)
Bila rugi tahanan dan adanya fluksi bocor diabaikan akan terdapat hubungan :

Dimana :
E1 = GGL induksi di sisi primer (volt)
E2 = GGL Induksi si sisi sekunder (Volt)
V1 = Tegangan terminal di sisi primer (volt)
V2 = Tegangan terminal di sisi sekunder (volt)
N1 = Jumlah belitan di sisi primer
N2 = Jumlah belitan di sisi sekunder
a

= Perbandingan transformasi

II.3.2 Keadaan Transformator Berbeban
Apabila kumparan sekunder di hubungkan dengan beban ZL, akan mengalir
arus I2 pada kumparan sekunder, dimana :

. Arus beban I2 ini akan

menimbulkan gaya gerak magnet (ggm) N2. I2 yang cenderung menentang fluks (Ф)
bersama yang telah ada akibat arus pemagnetan. Agar fluks bersama itu tidak berubah
nilainya, pada kumparan primer harus mengalir arus I2`, yang menentang fluks yang
dibangkitkan oleh arus beban I2, hingga keseluruhan arus yang mengalir

Universitas Sumatera Utara

Φ
i2

i0
V1

E1

N1

N2

E2

Z1

V2

Gambar 2.6. Transformator dalam keadaan berbeban

pada kumparan primer menjadi :
I1 = I0 + I2` (ampere) …………............................……...…………(2.6)
Bila komponen arus rugi inti (Ic) diabaikan, maka I0 = Im , sehingga:
I1 = Im + I2` (ampere) ………………...........................……...…….(2.7)
Dimana :
I1 = arus pada sisi primer
I0 = arus penguat
Im = arus pemagnetan
Ic = arus rugi-rugi inti

II.4

RANGKAIAN EKIVALEN TRANSFORMATOR
Fluks yang dihasilkan oleh arus pemagnetan Im tidak seluruhnya merupakan

Fluks Bersama (ФM), sebagian darinya hanya mencakup kumparan pimer (Ф1) atau
mencakup kumparan sekunder (Ф2) saja dalam model rangkaian ekivalen yang
dipakai untuk menganalisis kerja suatu transformator, adanya fluks bocor Ф1 dengan

Universitas Sumatera Utara

mengalami proses transformasi dapat ditunjukan sebagai reaktansi X1 dan fluks bocor
Ф2 dengan mengalami proses transformasi dapat ditunjukan sebagai reaktansi X2
sedang rugi tahanan ditunjukan dengan R1 dan R2, dengan demikian model rangkaian
dapat dituliskan seperti gambar berikut ini :

R1

X1

i1

R2

i2

X2

i0
RC

V1

IM
IC

E2

XM V1

N1

ZL

N2

Gambar 2.7. Rangkaian ekivalen transformator

V1 = I1R1 + I1X1 + E1
E1 = aE2
E2 = I2R2 + I2X2+ V2
I2 = aI`2
V1 = I1R1 + I1X1 + a(I2R2 + I2X2 + V2)
V1 = I1R1 + I1X1 + a I2R2 + a I2X2 + aV2
V1 = I1R1 + I1X1 + a(aI`2R2) + a(aI`2X2) + aV2
V1 = I1R1 + I1X1 + a2I`2R2 + a2I`2X2 + aV2

V1 = I1R1 + I1X1 + I`2 (a2R2 + a2X2) + aV2 ……………....……….(2.8)

Universitas Sumatera Utara

V2

Apabila semua parameter sekunder dinyatakan dalam harga rangkaian primer,
harganya perlu dikalikan dengan faktor a2, dimana a = E1/E2. Sekarang model
rangkaian menjadi sebagai terlihat pada gambar berikut
R1

X1

a2R2

i1

a2X2

i`2

i0
RC

V1

IM

IC

a2ZL

XM

aV2

Gambar 2.8. Penyederhanaan rangkaian ekivalen transformator

Untuk memudahkan perhitungan, model rangkaian tersebut dapat diubah
menjadi seperti gambar dibawah ini :
R1

i1

X1

a2R2

a2X2

i`2

i0
V1 RC

IM
IC

a2ZL

XM

aV2

Gambar 2.9. parameter sekunder pada rangkaian primer

Maka didapat hasil perhitungan sebagai berikut :
Rek = R1 + a2R2 (ohm)………………………………….….………(2.9)
Xek = X1 + a2 X2 (ohm) …...………………………..……………(2.10)

Universitas Sumatera Utara

Sehingga rangkaian di atas dapat diubah seperti gambar di bawah ini :
Rek

i2 `

i1

Xek

i0
V1 RC

IM
IC

a2ZL

XM

aV2

Gambar 2.10. hasil akhir penyederhanaan rangkaian ekivalen transformator

Parameter transformator yang terdapat pada model rangkaian (rangkaian
ekivalen) Rc, Xm, Rek dan Xek dapat ditentukan besarnya dengan dua macam
pengukuran yaitu pengukuran beban nol dan pengukuran hubungan singkat.

II.5

2

RUGI – RUGI DAN EFISIENSI TRANSFORMATOR

Rugi
Tembaga

SUMBER

Rugi
Tembaga

KUMPARAN
PRIMER

FLUKS
BERSAMA

KUMPARAN
SEKUNDER

Output

Fluks
bocor
Rugi besi
Histeresis,Eddy
current
Gambar 2.11. Rugi-rugi pada transformator.
2

Zuhal, Dasar Tenaga Listrik (Bandung: ITB, 1991), hh. 34-35.

Universitas Sumatera Utara

II.5.1

Rugi tembaga (Pcu)
Rugi yang disebabkan arus mengalir pada kawat tembaga dapat ditulis sebagai

berikut :
Pcu = I2 R ………………….......………………………………...(2.11)
Formula ini merupakan perhitungan untuk pendekatan.
Karena arus beban berubah – ubah, rugi tembaga juga tidak konstan bergantung pada
beban.

II.5.2 Rugi besi (Pi)
Rugi besi terdiri atas :
 Rugi histerisis, yaitu rugi yang disebabkan fluks bolak – balik pada inti
besi yang dinyatakan sebagai :
Ph = kh f Bmaks1.6 watt ………………………......……………(2.12)
Dimana :
Kh = konstanta
Bmaks = Fluks maksimum (weber)

Universitas Sumatera Utara

 Rugi arus eddy , yaitu rugi yang disebabkan arus pusar pada inti besi.
Dirumuskan sebagai :
Pe = ke f2 B2maks ……………………………………......………(2.13)
Jadi, rugi besi (rugi inti) adalah :
Pi = Ph + Pe ……………………………………..…......………...(2.14)

II.5.3 Efisiensi

Efisiensi dinyatakan sebagai :

η=

Pout
Pout
…………….…………………………(2.15)
=
Pin
Pout + ∑ rugi

dimana ∑ rugi = Pcu + Pi

II.5.3.1 Perubahaan efisiensi terhadap beban
perubahaan efisiensi terhadap beban dinyatakan sebagai :

η=

V2 c oφ s
V2 c oφ +s I 2 R 2 e k+

P1 …………………………..…………(2.16)
I2

Melalui penurunan persamaan di atas bisa di cari nilai efisiensi maksimum untuk
beban tertentu yaitu pada saat rugi tembaga = rugi inti

Universitas Sumatera Utara

II.6

TRANSFORMATOR TIGA PHASA

II.6.1 Umum
Pada prinsipnya transformator tiga phasa sama dengan transformator satu
phasa, perbedaannya adalah seperti perbedaan sistem listrik satu phasa dengan listrik
tiga phasa, yaitu mengenal sistem bintang (Y) dan delta (Δ), serta sistem zig-zag (Z),
dan juga sistem bilangan jam yang sangat menentukan untuk kerja paralel
transformator tiga phasa. Untuk menganalisa transformator daya tiga phasa dilakukan
dengan memandang atau menganggap transformator tiga phasa sebagai transformator
satu phasa, teknik perhitungannya pun sama, hanya untuk nilai akhir biasanya
parameter tertentu (arus, tegangan dan daya) transformator tiga phasa dikaitkan
dengan nilai

.

Transformator tiga phasa ini berkembang dengan alasan ekonomis, biaya
lebih murah, karena bahan yang digunakan lebih sedikit dibandingkan tiga buah
transformator satu phasa dengan jumlah daya yang sama dengan satu buah
transformator tiga phasa, lebih ringan dan lebih kecil sehingga mempermudah
pengangkutan (menekan biaya pengiriman), pengerjaannya lebih cepat, serta untuk
menangani operasinya hanya satu buah transformator yang perlu mendapat perhatian
(meringankan pekerjaan perawatan).

Universitas Sumatera Utara

II.6.2 Konstruksi Transformator Tiga Phasa
Untuk mengurangi kerugian yang disebabkan oleh arus pusar didalam inti,
rangkaian magnetik itu biasanya terdiri dari setumpuk laminasi tipis. Dua jenis
konstruksi yang biasa dipergunakan di perlihatkan pada gambar 2.11 berikut ini.

Np1

Np2

Ns2

Ns1

Np3

Ns3

Gambar 2.12 Transformator tiga phasa
Dalam jenis transformator tipe cangkang (Shell type) kumparan dililitkan
sekitar kaki tengah dari inti. Kebanyakan fluks terkurung dalam inti dank arena itu di
rangkum oleh kedua kumparan. Meskipun fluks bocor yang di rangkum salah satu
kumparan tanpa diragkum yang lain merupakan bagian kecil dari fluks total, ia
mempunyai pengaruh penting pada perilaku transformator. Kebocoran dapat
dikurangi dengan membagi – bagi kumparan dalam bagian – bagian yang di letakkan
sedekat mungkin satu sama lainnya.

Universitas Sumatera Utara

Np1

Np2

Np3

Ns1

Ns2

Ns3

Gambar 2.13 Transformator 3 Phasa Tipe cangkang

II.6.3 K onstru ksi Umu m Trafo Dist ribusi 3 ph asa

Gambar 2.14. Ko nst ruksi Umu m Trafo d ist ribusi 3 p hasa

Transformator distribusi tiga fasa terdiri dari bagian-bagian :
1. Busing Primer.
2. Indikator tinggi permukaan minyak.

Universitas Sumatera Utara

3. Penapas pengering.
4. Lobang untuk pembukaan.
5. Lobang untuk penarikan.
6. Kran untuk pemasukan/pengeluaran minyak.
7. Pelat nama.
8. Thermometer.
9. Tap trafo (alat untuk merubah tegangan).

Gambar 2.15. Konstruksi lengkap Trafo Distribusi.

Universitas Sumatera Utara

Tiap Transformator harus dilengkapi dengan name plate pengenal, terbuat dari
bahan tahan cuaca, dipasang pada posisi yang mudah dilihat berisikan rincian seperti
yang ditunjukan dibawah ini. Keseluruhan pelat harus bertanda yang tak mudah
terhapus (misalnya dengan memahat, mencetak-cetak).
Informasi yang diperlukan :
a. Jenis transformator (misalnya: transformator, oto-transformator,
transformator penguat dan sebagainya).
b. Nomor spesifikasi.
c. Nama pabrik.
d. Nomor seri pembuatan
e. Tahun pembuatan
f. Jumlah fasa
g. Daya pengenal (untuk transformator belitan banyak, ganda, daya
pengenal tiap belitan harus diberikan, kombinasi pembebanan harus
ditunjukan pula, jika tidak pengenal salah satu belitan merupakan jumlah
daya pengenal belitan lainnya).
h. Frekuensi pengenal
i. Tegangan pengenal
j. Arus pengenal
k. Lambang hubungan
1. Tegangan impendansi pada arus pengenal (nilai terukur dan bila perlu,
daya acuan).
m. Jenis pendingin. (bila transformator mempunyai mempunyai cara

Universitas Sumatera Utara

pendingin keluaran yang brrbeda dari pengenalnya dapat ditunjukan oleh
presentasi daya pengenal, misalnya ONAN/ONAP 100 % )
n. Massa keseluruhan.
o. Masa minyak isolasi.
Apabila nilai pengenal transformator lebih dari satu, tergantung dari hubungan
yang berbeda-beda, dengan desain mengikuti kekhususanya, nilai-nilai pengenal
perlu ditambahkan adalah plat pengenal.
II.6.4

3

Hubungan Transformator Tiga Phasa

Dalam pelaksanaannya, tiga buah lilitan fasa dalam sisi primer dan sisi
sekunder dapat dihubungkan dalam bermacam – macam hubungan, seperti hubungan
bintang, hubungan segitiga (delta) dan hubungan kombinasi Y-Y, Y-Δ, Δ-Y dan Δ- Δ,
bahkan untuk kasus tertentu lilitan sekunder dapat dihubungkan secara berliku – liku
(zig- zag), sehingga didapatkan kombinasi Δ-Z dan Z- Y.
Hubungan zig – zag merupakan sambungan bintang “ istimewa”, hubungan
ini untuk mengantisipasi kejadian yang mungkin terjadi apabila dihubungkan secara
bintang dengan beban setiap phasanya tidak seimbang.
A. Hubungan Wye - Wye (Y – Y)
Jika tegangan tiga phasa dipasok ke transformator Y – Y, maka tegangan tiap
- tiap phasanya akan saling berbeda 120o. Hubungan pada transformator tiga phasa
dapat dilihat pada gambar berikut :
3

Mochtar Wijaya, Dasar-Dasar Mesin Listrik (Jakarta: Djambatan, 2001), hh. 106-113.

Universitas Sumatera Utara

R

r
Np1

Ns1

S
VLP

s

VΦp

Np2

Ns2

T

VΦs

VLS
t

Np3

Ns3

Gambar 2.16 Transformator Hubungan Y – Y
Tegangan primer pada masing – masing phasa adalah :
…………………………………………….………….(2.17)
Tegangan phasa primer sebanding dengan tegangan phasa sekunder dan perbandingan
belitan transformator. Maka diperoleh perbandingan tegangan pada transformator
adalah :
=

= a ……………………………………….………….(2.18)

B. Hubungan Wye – Delta (Y – Δ)
Beda phasa antara sisi primer dan sekunder sebesar 30o atau kelipatannya,
yang jika hendak dihubungkan secara parallel, sisi sekunder transformator yang akan
diparalelkan harus memiliki beda phasa yang sama. Digunakan sebagai penaik

Universitas Sumatera Utara

tegangan untuk sistem tegangan tinggi. Hubungan Wye – Delta dapat dilihat pada
gambar berikut :

R

r
VΦp Np1

VLP

Ns1 VΦs

S

VLS
s

Np2

Ns2

T

t
Np3

Ns3

Gambr 2.17 Hubungan Transformator Y – Δ
Tegangan kawat ke kawat primer sebanding dengan tegangan phasa primer.
VLP =

VΦP …………………………….…………….………..(2.19)

Tegangan kawat – kawat sekunder sebanding dengan tegangan phasa.
VLS = VΦS ……………………………………………………….(2.20)
Maka perbandingan tegangan pada hubungan ini :
=

=

a ………………………………………………(2.21)

C. Hubungan Delta – Wye (Δ – Y)
Umumnya digunakan untuk menurunkan tegangan dari tegangan transmisi ke
tegangan rendah.

Universitas Sumatera Utara

Hubungan Δ – Y pada transformator tiga phasa ditunjukkan pada berikut:
.

r

R
VΦp Np1

VLP

Ns1

S

VΦs

VLS
s

Np2

Ns2

T

t
Np3

Ns3

Gambar 2.18 Hubungan Transformator Δ – Y
Tegangan kawat ke kawat primer sebanding dengan tegangan phasa primer.
VLP = VΦP ………………………….…….……………….……..(2.22)
Tegangan kawat – kawat sekunder sebanding dengan tegangan phasa.
VLS =

VΦS ……………………………………………..……(2.23)

Maka perbandingan tegangan pada hubungan ini :
=

=

………………….……………………..………(2.24)

Universitas Sumatera Utara

D. Hubungan Delta – Delta (Δ – Δ)
Gambar hubungan ini dapat dilihat pada gambar berikut ini :

R

r
VΦp Np1

VLP

Ns1

VΦs

VLS
s

S
Np2

Ns2
t

T
Np3

Ns3

Gambar 2.19 Hubungan Transformator Δ – Δ
Pada hubungan ini diperoleh : VRS = VST = VRT = VLN
Maka :

VL – L = VL – N ………....................................................................(2.25)
VRS = VST = VRT ………..............................................................(2.26)

Dimana :

VL – L = Tegangan Line to Line
VL – N = Tegangan Line to Netral

Arus pada transformator tiga phasa hubungan delta :
IL =
Dimana :

IP …………….….............................................................(2.27)

IL = Arus Line
IP = Arus Phasa

Universitas Sumatera Utara

BAB III
TAP CHANGER
III.1. Umum
Sistem tipikal tenaga listrik memiliki empat unsur utama yaitu, pembangkit
tenaga listrik, saluran transmisi, saluran distribusi dan beban atau disebut juga
sebagai pengguna tenaga listrik. Perkembangan sistem kelistrikan saat ini telah
mengarah pada peningkatan efisiensi dan mutu tegangan dalam penyaluran energi
listrik. Peningkatan efisiensi dan mutu tersebut dapat dimulai dari pembangkitan,
transmisi dan distribusi.
Pada sisi distribusi peningkatan efisiensi dapat dilakukan dengan menjaga
tegangan terminal konsumen sampai pada batas yang ditentukan. Tegangan keluaran
atau tegangan terminal konsumen dapat dikendalikan dengan pemasangan tapping
pada sisi primer atau pada sisi sekunder. Perubahan posisi tapping dikendalikan oleh
tap changer. Tap changer atau pengubah tapping adalah suatu alat pengubah tegangan
dengan mengubah rasio perbandingan belitan transformator untuk mendapatkan
tegangan operasi sekunder akibat adanya perubahan tegangan pada sisi primer.
Pemilihan tapping transformator didasarkan pada penyesuaian besar tegangan
primer transformator, besar tegangan yang diterima oleh kumparan primer
transformator dipengaruhi oleh jatuh tegangan yang terjadi pada saluran.
Berdasarkan SPLN 50: 1997 Ada dua macam penyadapan (tapping) tanpa
beban yaitu:

Universitas Sumatera Utara

- Sadapan tanpa beban (STB) tiga langkah: 21, 20, 19 kV;
- Sadapan tanpa beban lima langkah : 22, 21, 20, 19, l8 kV.
Penyadapan ini dilakukan dengan pengubah sadapan (komutator) pada
keadaan tanpa beban pada sisi primer.

III.2. Prinsip Kerja Tap changer
Prinsip pengaturan tegangan sekunder berdasarkan perubahan jumlah belitan
pirmer atau sekunder. V1,N1 dan V2,N2 adalah parameter primer dan sekunder :
...................................................................................(3-1)

...............................................................................(3.2)
Dimana :
= Tegangan Primer
= Tegangan Sekunder
= Belitan Primer
= Belitan Sekunder

Jika belitan primer berkurang tegangan perbelitan akan bertambah, sehingga
tegangan sekunder bertambah. Pada kondisi lain, belitan sekunder

bertambah

sementara belitan primer tetap, tegangan sekunder akan bertambah juga. Pengurangan
belitan primer mempunyai pengaruh yang sama dengan penambahan belitan
sekunder.

Universitas Sumatera Utara

1

Beberapa faktor akan dijelaskan dibawah ini yang dapat dibuat jadi

pertimbangan, saat memutuskan sisi yang mana yang akan di pasang tappingnya :
1. Transformator dengan rasio belitan yang besar, disadap pada sisi tegangan tinggi,
karena pengendalian tegangan keluaran lebih halus atau dengan kata lain sadapan
pada belitan sisi tegangan tinggi memungkinkan merubah tegangan keluar dalam
step yang cukup luas.
2. Penempatan tapping pada sisi tegangan tinggi hanya akan menangani arus yang
kecil, walaupun isolasi diperlukan lebih banyak.
3. Pemasangan tap pada sisi sekunder cukup sulit karena pada umumnya belitan
tegangan rendah dililit setelah inti, dan belitan tegangan tinggi dililit setelah
belitan tegangan rendah. Oleh karena itu membuat tapping pada belitan tegangan
tinggi lebih mudah.

Beberapa point diatas dapat dijadikan sebuah pertimbangan dalam
memutuskan disisi transformator sebelah mana yang akan dipasang tapping.
Lalu pertanyaan yang akan timbul adalah bagian belitan yang sebelah mana yang
akan di tapping pada tengah atau akhir. Dalam membahas hal ini dapat kita lihat
gambar 3.1 berikut,

________________________
1

Bimbhra, Electrical Machinery (Delhi: Goel Offser Press, 1990), hh. 110-117.

Universitas Sumatera Utara

inti

Gaya
Radial

Gambar 3.1 Gaya Radial

Ketika arus pada belitan primer dan sekunder mengalir dengan arah yang berlawanan.
Arus-arus ini berinteraksi dengan fluks bocor diantara kedua belitan dan
menghasilkan gaya radial yang saling tolak-menolak. Gaya radial ini menekan belitan
dalam ke inti dan mendorong belitan luar menjauhi inti. Gaya yang berlawanan ini
akan menimbulkan gaya aksial jika tapping dibuat pada belitan transformator. Pada
gambar 3.2, belitan dengan tapping akhir menimbulkan gaya aksial yang lebih besar
dengan belitan dengan tapping tengah. Pada keadaan hubung singkat, gaya aksial
yang timbul akan sangat besar. Sehingga posisi tapping yang sering dipakai adalah
tapping tengah.

Universitas Sumatera Utara

inti

Resultan
Gaya
Gaya
Axial

Bagian
Belitan yang
di tapping

Gambar 3.2 Pengaruh penempatan tapping kumparan pada akhir dari belitan

Seandainya belitan ditapping pada bagian akhir ketika beberapa belitan
dipotong oleh tap changer seperti yang terlihat pada gambar 3.2, gaya axialnya sangat
besar. Untuk menghilangkan ini posisi fisik dari tapping kumparan harus dibuat
ditengah dari belitan, jadi tidak timbul lagi gaya axial setelah beberapa belitan
dipotong. Secara elektrikal tap changer telah terhubung dimana tegangan ke netral
minimum. Sebagai contoh dalam transformator yang terhubung wye tapping akhir
dari belitan terhubung ke pusat star point, meskipun secara fisik tapping belitan
ditempatkan ditengah kumparan. Dapat dilihat pada gambar 3.3. Tetapi hal ini tidak
memungkinkan dalam kasus transformator terhubung delta.

Universitas Sumatera Utara

Bagian
tapping
dari belitan

Titik wye

Gambar 3.3 Hubungan wye dari tapping pada kumparan
Jika tap changer didesain beroperasi, ketika transformator di luar rangkaian di
sebut tap changer tanpa beban (Off load Tap Changer). Tap changer yang didesain
beroperasi ketika transformator dalam rangkaian disebut tap changer berbeban (On
Load Tap Changer).

III.3

Tap Changer Tidak Berbeban (Off Load Tap Changer)
Salah satu perlengkapan agar tegangan pelayanan masih dalam batas-batas

yang diperbolehkan, maka trafo distribusinya dilengkapi dengan tap changer tanpa

Universitas Sumatera Utara

beban pada sisi tegangan tingginya, di samping itu pada sisi tegangan rendahnya atau
tegangan terminal sisi sekunder trafonya sudah dibuat 231/400 V atau +5 % di atas
nilai nominalnya 220/380 V. Tap changer tanpa beban pada trafo distribusi harus
dikaitkan dengan pengaturan tegangan tap changer berbeban pada trafo utama di
gardu induk yang bersangkutan. Dalam mengatur tegangan pelayanan dengan
menggunakan dua tap changer dari trafo utama maupun trafo distribusinya, hanya
dimungkinkan pada jaringan yang beroperasi radial. Pemanfaatan tap changer tanpa
beban dari trafo distribusi, umumnya dilakukan pada saluran udara tegangan
menengah yang panjang, di daerah yang kepadatan bebannya relatif masih rendah.
Terdapat trafo distribusi yang mempunyai 3 tapping pada tap changer tanpa beban
yaitu +5%, 0% dan -5%; pada sistem 20 kV, ekivalen dengan 21 kV, 20 kV dan 19
kV. Sisi tegangan rendah (TR) dari kedua macam trafo tersebut diatas, tegangan
terminal sekudernya (tanpa beban) sudah dibuat 231/400 V atau +5% diatas nilai
nominalnya 220/380 V.
Penggunaan tap changer ini pada transformator distribusi diharapkan dapat
menghasilkan tegangan sekundernya lebih stabil. Sebuah bentuk elemen dari off
load tap changer di ilustrasikan pada Gambar 3.4.
Terdapat 6 stut dari stut 1 sampai dengan stut 6, belitan disadap dalam 6 titik,
sama dengan jumlah stut. Tap changer dihubungkan ke 6 titik sadapan melalui stut
yang berbebentuk lingkaran. Tap changer transfotmator dapat di tempatkan dimana
pada bagian transformator distribusi. Jarum penunjuk R dapat diputar melalui
pemutar yang ada di luar tangki.

Universitas Sumatera Utara

5
S

5

1

6

1

3

R

studs

2

4

2

4

3

6

Gambar 3.4 Off Load Tap Changer
Jika belitan di sadap pada interval 2,5%, maka dengan pemutaran jarum R
menyebabkan :
1. Pada stut 1,2 : belitan penuh dalam rangkaian
2. Pada stut 2,3 : 97,5% belitan dalam rangkaian
3. Pada stut 3,4 : 95% belitan dalam rangkaian
4. Pada stut 4,5 : 92,5% belitan dalam rangkaian
5. Pada stut 5,6 : 90% belitan dalam rangkaian
Stut S merupakan posisi akhir dan menjaga jarum penunjuk tidak berputar penuh.
Jika stut S tidak ada, jarum penunjuk R dapat tidak menghubungkan belitan.
Mengubah tap - tap hanya bisa dilakukan, ketika transformator tidak terhubung

Universitas Sumatera Utara

dengan sumber. Seandainya jarum penunjuk R berada pada stut 1 dan 2. Untuk
memindahkannya ke stut 2 dan 3, pertama transformator dilepas dari rangkaian dan
kemudian jarum penunjuk R diputar ke posisi stut 2 dan 3. Setelah itu, transformator
dihubungkan dengan sumber dan sekarang 97,5% saja belitan pada rangkaian.

S
5

3
R

4

2
1

3

2

1
3

2

1

4

5
R
S

4

R

5

1

2

3

R

4

S

5

S

1
S

1
2

2

R
3
4

5

S

5

(a)

3

R
4

(b)

Gambar 3.5.a. Tap Changer pada hubungan Wye. b. Tap changer pada hubungan
Delta

III.4

Tap Changer Berbeban (On Load Tap Changer)
Pengubah tapping ini biasanya digunakan untuk perubahan tegangan dalam

periode waktu yang singkat. Tegangan keluaran dapat diatur dengan tap ch

Dokumen yang terkait

Dokumen baru

Studi Ketepatan Tegangan Sekunder Dan Menghitung Harga Sesatannya Pada Trafo Distribusi Yang Menggunakan Off Load Tap Changer ( Aplikasi pada PT. Morawa Elektrik Transbuana)