6 yang biasanya berkisar antara 6 kV sampai 20 kV pada awal transmisi ke tegangan
saluran transmisi antara 100 kV sampai 1000 kV, kemudian menurunkannya lagi pada ujung akhir saluran ke tegangan yang lebih rendah.
Transformator yang dipakai pada jaringan tenaga listrik merupakan transformator tenaga. Disamping itu ada jenis–jenis transformator lain yang banyak
dipergunakan, dan yang pada umumnya merupakan transformator yang jauh lebih kecil. Misalnya transformator yang dipakai di rumah tangga untuk menyesuaikan tegangan
dari lemari es dengan tegangan yang berasal dari jaringan listrik atau transformator yang lebih kecil, yang dipakai pada lampu TL. Dan yang lebih kecil lagi, transformator–
transformator “mini” yang dipergunakan pada berbagai alat elektronik, seperti pesawat penerima radio, televisi, dan lain sebagainya.
II.2 KONSTRUKSI TRANSFORMATOR
Pada dasarnya transformator terdiri dari kumparan primer dan sekunder yang dibelitkan pada inti ferromagnetik. Berdasarkan letak kumparan terhadap inti,
transformator terdiri dari dua macam konstruksi, yaitu tipe inti core type dan tipe cangkang shell type. Kedua tipe ini menggunakan inti berlaminasi yang terisolasi satu
sama lainnya, dengan tujuan untuk mengurangi rugi-rugi arus eddy.
Tipe inti Core form
Tipe inti ini dibentuk dari lapisan besi berisolasi berbentuk persegi dan kumparan transformatornya dibelitkan pada dua sisi persegi. Pada konstruksi tipe inti, lilitan
Universitas Sumatera Utara
7 mengelilingi inti besi yang disebut dengan kumparan, seperti yang ditunjukkan pada
Gambar 2.1.
Gambar 2.1 Konstruksi transformator tipe inti core form Sedangkan konstruksi intinya pada umumnya berbentuk huruf L atau huruf U,
dapat kita lihat pada gambar 2.2.
Gambar 2.2 Konstruksi lempengan logam inti transformator bentuk L dan U
Tipe cangkang Shell form
Jenis konstruksi transformator yang kedua yaitu tipe cangkang yang dibentuk dari lapisan inti berisolasi, dan kumparan dibelitkan di pusat inti, dapat dilihat pada
gambar 2.3.
Universitas Sumatera Utara
8 Gambar 2.3 Transformator tipe cangkang shell form
Pada transformator ini, kumparan atau belitan transformator dikelilingi oleh inti. Sedangkan konstruksi intinya pada umumnya berbentuk huruf E, huruf I atau huruf F
seperti terlihat pada gambar 2.4.
Gambar 2.4 Konstruksi lempengan logam inti transformator bentuk E, I dan F
II.3 PRINSIP KERJA TRANSFORMATOR
Transformator terdiri atas dua buah kumparan primer dan sekunder yang bersifat induktif. Kedua kumparan ini terpisah secara elektris namun berhubungan secara
magnetis melalui jalur yang memiliki reluktansi reluctance 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
Universitas Sumatera Utara
9 jaringan tertutup maka mengalirlah arus primer. Akibat adanya fluks di kumparan
primer maka di kumparan primer terjadi induksi 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 .
dt d
N e
φ
− =
Volt ………. 2.1 Dimana :
e = gaya gerak listrik Volt N = jumlah lilitan turn
dt d
φ = perubahan fluks magnet webersec
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 V
1
yang sinusoidal, akan mengalirkan arus primer I yang juga sinusoid dan dengan
Universitas Sumatera Utara
10 menganggap belitan N
1
reaktif murni. I akan tertinggal 90
dari V
1
. Arus primer I
V2 I2
V1 I0
N1 N2
AC m
Ф
menimbulkan fluks Ф yang sefasa dan juga berbentuk sinusoid.
Gambar 2.5 Transformator dalam keadaan tanpa beban
I1 I
Ic Im
Rc Xm
V1 V
2
Gambar 2.6 Rangkaian ekivalen transformator dalam keadaan tanpa beban
V
1
E
1
I Φ
Gambar 2.7 Gambar vektor transformator dalam keadaan tanpa beban
Universitas Sumatera Utara
11
90 o
ωt V1
I , Φ
o
2
π π
o
Gambar 2.8 Gambar gelombang Io tertinggal 90
o
dari V t
ω
sin
max
Φ =
Φ
1
weber ............................................................ 2.2 Fluks yang sinuso
id ini akan menghasilkan tegangan induksi е
1
dt d
N e
Φ −
=
1 1
Hukum Faraday:
dt t
d N
e sin
max 1
1
ω
Φ −
=
t N
e
ω ω
cos
max 1
1
Φ −
= Volt .......................................... 2.3
90 sin
max 1
1
− Φ
= wt
N e
ω
tertinggal 90
o
dari Φ Dimana :
e
1
= gaya gerak listrik Volt N
1
Φ = fluks magnetik weber = jumlah belitan di sisi primer turn
ω
= kecepatan sudut putar radsec
Universitas Sumatera Utara
12
90 o
e
i
2
π π
ωt Φ
e
1 2
,
Φ
Gambar 2.9 Gambar gelombang
e
1
tertinggal 90
o
2
max 1
1
Φ = ω
N E
dari Φ
Harga efektif :
2 2
max 1
1
Φ =
f N
E π
2 14
, 3
2
max 1
1
Φ =
f x
N E
2 28
, 6
max 1
1
Φ =
f N
E
max 1
1
44 ,
4 Φ
= f
N E
volt ............................................... 2.4
Universitas Sumatera Utara
13 Pada rangkaian sekunder, fluks Φ bersama tadi juga menimbulkan :
dt d
N e
Φ −
=
2 2
t N
e
ω ω
cos
max 2
2
Φ =
Volt Harga efektifnya :
max 2
2
44 ,
4 Φ
= f
N E
volt Bila rugi tahanan dan adanya fluksi bocor diabaikan, maka akan terdapat hubungan :
a N
N V
V E
E =
= =
2 1
2 1
2 1
...................................................... 2.5
Dimana : E
1
= ggl induksi di sisi primer Volt E
2
= ggl induksi di sisi sekunder Volt V
1
= tegangan terminal sisi primer Volt V
2
= tegangan terminal sisi sekunder Volt N
1
= jumlah belitan sisi primer turn N
2
II.3.2 Keadaan transformator berbeban
= jumlah belitan sisi sekunder turn
a
= faktor transformasi
Apabila kumparan sekunder di hubungkan dengan beban Z
L
, I
2
L
Z V
I
2 2
=
mengalir pada kumparan sekunder, dimana
.
Universitas Sumatera Utara
14
’
AC I1
N1 ZL
I 2 N2
V 1
V2
Ф Ф
2 2
‘ Ф
m
Gambar 2.10 Transformator dalam keadaan berbeban
R
1
X
1
V
1
R
C
X
M
I
1
I
I
C
I
M
Z
L
I
2
R
2
X
2
V
2
I
2
Gambar 2.11 Rangkaian ekivalen transformator dalam keadaan berbeban Arus beban I
2
ini akan menimbulkan gaya gerak magnet ggm N
2
I
2
yang ce
nderung menentang fluks Ф bersama yang telah ada akibat arus pemagnetan. Agar fluks bersama itu tidak berubah nilainya, pada kumparan primer harus mengalir arus I
2
, yang menentang fluks yang dibangkitkan oleh arus beban I
2
2 1
I I
I +
= , hingga keseluruhan arus
yang mengalir pada kumparan primer menjadi: Ampere ………………………………….. 2.6
Bila komponen arus rugi inti I
c
diabaikan, maka I = I
m 2
1
I I
I
m
+ =
, sehingga: Ampere .................................................. 2.7
Universitas Sumatera Utara
15 Dimana: I
1
= arus pada sisi primer Amp I
2
= arus yg menghasilkan Φ
2
Amp I
= arus penguat Amp I
m
= arus pemagnetan Amp I
c
= arus rugi-rugi inti Amp
Untuk menjaga agar fluks tetap tidak berubah sebesar ggm yang dihasilkan oleh arus pemagnetan I
M M
I N
1
, maka berlaku hubungan : =
2 2
1 1
I N
I N
−
M
I N
1
=
2 2
2 1
I N
I I
N
M
− +
2 1
I N
=
2 2
I N
Karena
M
I dianggap kecil, maka
1 2
I I
= . Sehingga :
1 1
I N
=
2 2
I N
1 1
I V
=
2 2
I V
II.4 RANGKAIAN EKIVALEN TRANSFORMATOR
