TRANSFORMATOR

Transformator : peralatan listrik elektromagnetik statis yang berfungsi untuk memindahkan dan mengubah daya listrik dari suatu rangkaian listrik ke rangkaian listrik lainnya,dengan frekuensi yang sama dan perbandingan transformasi tertentu melalui suatu gandengan magnet dan bekerja berdasarkan prinsip induksi elektromagnetis Dalam bidang teknik listrik pemakaian transformator dikelompokkan menjadi: Transformator daya Transformator distribusi Transformator pengukuran; yang terdiri dari transformator arus dan transformator tegangan.

Keadaaan Transformator Tanpa beban Vektor transformator tanpa beban

Keadaan Tanpa Beban Bila kumparan primer suatu transformator dihubungkan dengan sumber tegangan V1 yang sinusoid, akan mengalirlah arus primer Io yang juga sinusoid dan dengan menganggap belitan N1 reaktif murni, Io akan tertinggal 90o dari V1. Arus primer Io menimbulkan fluks (f) yang sefasa dan juga berbentuk sinusoid. f = fmaks sin wt

Fluks yang sinusoid ini akan menghasilkan tegangan induksi e1 (Hukum Faraday). Fluks yang berubah-ubah memotong suatu kumparan maka pada kumparan tersebut akan di induksikan suatu tegangan listrik : (tertinggal 90o dari  f) Harga efektifnya

Pada rangkaian sekunder, fluks (f) bersama tadi menimbulkan Dengan mengabaikan rugi tahanan dan adanya fluks bocor, a = perbandingan transformasi Dalam hai ini tegangan E1 mempunyai besar yang sama tetapi berlawanan arah dengan tegangan sumber V1.

(1) Komponen arus pemagnetan IM, yang menghasilkan fluks (f ). Arus Penguat Arus primer Io yang mengalir pada saat kumparan sekunder tidak dibebani disebut arus penguat. Dalam kenyataannya arus primer Io bukanlah merupakan arus induktif murni, hingga ia terdiri atas dua komponen: (1)   Komponen arus pemagnetan IM, yang menghasilkan fluks (f ). (2)   Komponen arus rugi besI iC, menyatakan daya yang hilang akibat adanya rugi histeris dan ‘arus eddy’.  IC sefasa dengan  V1, dengan demikian hasil perkaliannya (IC x V1) merupakan daya (watt) yang hilang Vektor hubungan fasor Io, IM dan IC Rangkain pengganti Io, IM dan IC

Keadaaan Transformator Berbeban Apabila kumparan sekunder dihubungkan dengan beban ZL, I2 mengalir pada kumparan sekunder, di mana I2 = V2/ZL .

Arus beban I2 ini akan menimbulkan gaya gerak magnet (ggm) N2 I2 yang cenderung menentang fluks (f ) bersama yang telah ada akibat arus pemagnetan IM. Agar fluks bersama itu tidak berubah nilainya, pada kumparan primer harus mengalir arus I’2, yang menentang fluks yang dibangkitkan oleh arus beban I2, hingga keseluruhan arus yang mengalir pada primer menjadi :

Bila rugi besi diabaikan (IC diabaikan) maka Io = IM I1 = IM + I’2 Untuk menjaga agar fluks tetap tidak berubah sebesar ggm yang dihasilkan oleh arus pemagnetan IM saja, berlaku hubungan : N1IM = N1I1 – N2I2 N1IM = N­1(IM + I’2) – N2I2 Sehingga N1I’2 = N2I2  Karena nilai IM dianggap kecil maka I’2 = I1 N1I1 = N2I2 atau I1/I2 = N2/N1

Trafo tidak ideal ( actual transformer) f m N2 E1 E2 I2 f 11 f 22 R1 R2

Actual Transformer E2 E1 I1 I2 f 22 f 11 N1 N2 f m The actual transformer windings have resistances R1 and R2 Part of the primary current generated flux will not link the secondary winding. This flux is the primary leakage flux f 11. Part of the secondary current generated flux will not link the primary winding. This flux is the secondary leakage flux f 22. I1 N1 f m N2 E1 E2 I2 f 11 f 22 R1 R2

Actual Transformer f m I1 V1 I2 N1 N2 The flux linkage the primary winding is: The flux linkage the secondary winding is: F11 and F22 can be replaced by equivalent inductance L1 and L2 respectively I1 N1 f m N2 V2 E1 E2 R2 I2 R1 V1 L1 L2

Actual Transformer Ic Im I1 I2 V1 The iron core is represented by a magnetizing reactance Xm Hysteresis and eddy currents cause iron losses. These losses are represented by a resistance Rc which is connected in parallel with Xm X1 R1 I’1 R2 X2 Ic Im I1 E1 I2 V1 V2 E2 Rc Xm N1 N2 Fm

Rangkaian Ekivalen

Dari model rankaian diatas dapat pula diketahui hubungan penjumlahan vektor :                                         V1 = E1 + I1R1 + I1X1                                         E2 = V2 = I2R2 + I2X2                                         E1 / E2 = N1 / N2 = a atau E1 = a E2                                         E1 = a ( I2ZL + I2R2 + I2X2)   Karena    I’2 / I2 = N2 / N1 = a atau    I2 = aI’2   Maka    E1 = a2 ( I’2ZL + I’2R2 + I’2X2)  Dan       V1 = E1 = a2 ( I2ZL + I2R2 + I2X2) + I1(R1 + X1 )

Equivalent circuit I1 jX1 Ic V1 E1 R2 jX2 I2 V2 E2 R1 Im Rc jXm ZL E’2 = aE2 = E1. V’2 = aV2 I’2 = I2/a R’2 = a2R2 X’2 = a2X2 V1 I1 jX1 Ic a2 R2 ja2 X2 I2 /a R1 Im Rc jXm a2ZL aV2 Transformer equivalent circuit referred to the primary side

Menentukan parameter 1. Pengukuran Beban Nol ( pada TR )

2. Pengukuran Hubung Singkat ( pada TT)

Tes Polaritas Trafo V3 = V1-V2 Polaritasnya sama V3 = V1+V2 Polaritasnya tidak sama

Pengaturan Tegangan Pengaturan tegangan ialah perubahan tegangan sekunder antara beban nol dan beban penuh pada suatu faktor kerja tertentu dengan tegangan primer konstan.

Rugi Besi ( Pi ) Rugi Tembaga ( Pcu ) Rugi yang disebabkan arus beban mengalir pada kawat tembaga dapat ditulis sbb :                                                    Pcu =  I2 R  Karena arus beban berubah ubah, rugi tembaga juga tidak konstan bergantung pada beban Rugi Besi ( Pi ) Rugi besi terdiri dari : (1) Rugi histerisis, yaitu rugi yang disebabkan fluks bolak balik  pada inti besi, yang dinyatakan sebagai :                                                    Ph = Kh fBmaks watt Kh = konstanta Bmaks = fluks maksimum (weber) (2) Rugi ‘eddy current’ yaitu rugi yang disebabkan arus pusar pada inti besi. Dirumuskan sebagai:                                                     Pa = Ka ƒBmaks watt   Jadi rugi besi (rugi inti) adalah :                                                     Pi  =  Ph  + Pa

Efisiensi:

Perubahan Efisiensi terhadap beban: Untuk beban tertentu, efisiensi maksimum terjadi ketika rugi tembaga = rugi inti. Type equation here.

Perubahan Efisiensi terhadap faktor kerja (cos φ ) Beban.   Perubahan efisiensi terhadap cos φ beban Hubungan antara efisiensi dan beban pada cos φ yang berbeda-beda dapat dilihat pada gambar di atas.

Trafo 3 fasa Konstruksi Transformator Tiga Fasa Tipe Inti Transformator Tiga Fasa Tipe Cangkang

Rangkaian TrafoTiga Fasa Sistem Terhubung Delta Arus LINE : Pada beban setimbang: Ia Ib Ic a Vca Vab Vbc c b Zbc Zca Zab Iab Ica Ibc

Besar Tegangan LINE to LINE adalah Ö3 tegangan FASA (rms) Sistem dihubungkan Y Tegangan LINE to LINE berbeda dg tegangan FASA Ia Va n Vb n Vc n n Vc a Va b Vb c Ib Ic Besar Tegangan LINE to LINE adalah Ö3 tegangan FASA (rms)

The usual connections for three-phase transformers are: wye / wye seldom used, unbalance and 3th harmonics problem wye / delta frequently used step down.(345 kV/69 kV) delta / delta used medium voltage (15 kV), one of the transformer can be removed (open delta) delta / wye step up transformer in a generation station For most cases the neutral point is grounded.

AUTOTRAFO AUTOTRAFO

In order that the transformers work satisfactorily in parallel, the following conditions should be satisfied: Transformers should be properly connected with regard to their polarities. The voltage ratings and voltage ratios of the transformers should be the same. Even a small difference in the induced secondary voltages can cause a large circulating current in the secondary loop because impedances of the transformers are small.  This secondary circulating current will cause current to be drawn from the supply by the primary of each transformer. These currents will cause copper losses in both primary and secondary.  The per unit or percentage impedances of the transformers should be equal. The reactance/resistance ratios of the transformers should be the same.

TUGAS 1. Primer dari suatu trafo mengambil arus 0,6 A dan daya 64 W bila dihubungkan dengan sumber 200 V, 50 Hz, sedangkan sisi sekunder dalam keadaan terbuka. Tentukan berapa arus magnetisasi dan arus rugi besi. 2. Suatu trafo 230/2300 V mengambil arus 5 A dalam keadaan tak berbeban pada faktor kkerja 0.25 lag. Tentukan : a. Arus rugi besi b. Arus magnetisasi

3. Trafo satu fasa 10 KVA, 2500/500 memberikan data pada tes berikut: OS test : 250 V; 0,8 A; 50 W SC test : 60 V; 3 A ; 45 W Hitung efisiensi trafo pada beban penuh dengan faktor kerja 0,8 lagging.

Find the equivalent circuit referred to high-voltage side! 4. A 15-kVA, 2300/230-V transformer is tested (both tests are done in the primary side!!): .OC Test .SC Test VOC = 2300 V VSC = 47 V IOC = 0.21 A ISC = 6 A POC = 50 W PSC = 160 W Find the equivalent circuit referred to high-voltage side! Find the equivalent circuit referred to low-voltage side! Calculate full-load VR at 0.8 lagging power factor! What is the efficiency of the transformer at full load with a power factor of 0.8 lagging?