Transformator Hubungan Lilitan Primer dan

Sekunder Arah Jam

Arighi Denny Saputra

Djodi Antono

arighidennys@gmail.com

Jurusan Teknik Elektro Polines

Jln. Prof. Sudarto Tembalang Semarang INDONESIA

Intisari

Makalah ini merupakan bahasan mengenai hubungan lilitan

primer dan sekunder arah jam pada transformator 3 fasa.

Makalah ini dapat menjadi referensi bagi para pembaca untuk

dikembangkan isinya.

Keywords— Transformator, Vector Group

I. PENDAHULUAN

Transformator merupakan salah satu alat listrik yang

banyak digunakan oleh masyarakat. Bahkan transmisi dan

pendistribusian tenaga litrik dari pusat tenaga listrik ke

konsumen juga menggunakan perangkat transformator.

Seceara umum transformator adalah suatu perangkat

kelistrikan yang berfungsi untuk menaikkan atau menurunkan

tegangan pada suatu rangkaian listrik. Transformator terbuat

dari sebuah inti besi berlapis yang dililit oleh 2 buah

kumparan, yaitu kumparan primer dan kumparan sekunder.

Rasio tegangan tergantung dari rasio jumlah lilitan pada kedua

kumparan tersebut.

II. ISI

A. Pengertian Transformator

Berikut beberapa pengertian danri Transformator menurut

beberapa sumber:

Wikipedia, Transformator atau transformer atau trafo

adalah komponen elektromagnet yang dapat

mengubah taraf suatu tegangan AC ke taraf yang

lain[6].

Referensi[3], 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 berdasarkan prinsip induksi-elektromagnet.

Referensi[1],Transformator merupakan suatu alat

listrik statis yang dapat memindahkan dan mengubah

tegangan arus bolak-balik dari satu atau lebih

rangkaian listrik ke rangkaian listrik yang lain

dengan nilai yang sama maupun berbeda besarnya

pada frekuensi yang sama, melalui suatu gandengan

magnet dan berdasarkan prinsip induksi

elektromagnetik

B. Prinsip Kerja Transformator

Menurut Referensi[2] transformator ini didasarkan pada

dua prinsip:

pertama, bahwa arus listrik dapat menghasilkan

medan magnet

kedua, bahwa medan magnet yang berubah dalam

kumparan kawat menginduksi tegangan pada ujung-

ujung kumparan (induksi elektromagnetik).

Mengubah arus dalam kumparan primer perubahan

fluks magnetik yang dikembangkan. Perubahan fluks

magnet menginduksi tegangan pada kumparan

sekunder.

Kumparan primer dan sekunder yang dibungkus di sekitar

inti yang sangat tinggi permeabilitas magnetiknya sehingga

sebagian besar fluks magnet melewati baik kumparan primer

dan sekunder. Jika beban terhubung ke gulungan sekunder,

arus beban dan tegangan akan berada di arah yang

ditunjukkan, mengingat arus primer dan tegangan dalam arah

yang ditunjukkan (masing-masing akan AC dalam praktek).

C. Konstruksi Transformator

Transformator menurut referensi [1] terdiri atas 2 tipe

konstruksi, yaitu:

Tipe Core Form

Pada tipe ini kumparan yang mengelilingi inti

logam, seperti pada gambar 2.1

Tipe Shell Form

Pada tipe ini inti logam yang mengelilingi

kumparan, seperti pada gambar 2.1

Gambar 2.1, Tipe konstruksi transformator

D. Hukum-Hukum Dasar Transformator

1) Hukum Maxwell

Persamaan Maxwell apabila disederhanakan akan

menjadi:

Dimana:

H = Kuat Medan Magnet

l = Panjang Jalur

I = Arus Listrik

N = Jumlah Lilitan

Hl = IN adalah Gaya Gerak Magnet (GGM) yang

merupakan penghasil flux

2) Hukum induksi Faraday

Hukum induksi Faraday menyatakan bahwa tegangan

gerak elektrik imbas ε di dalam sebuah rangkaian

adalah sama (kecuali tanda negatifnya) dengan

kecepatan perubahan fluks yang melalui rangkaian

tersebut. Jika kecepatan perubahan fluks dinyatakan

di dalam weber/sekon, maka tegangan gerak elektrik

ε akan dinyatakan di dalam volt.

Rumus Hukum Faraday adalah sebagai berikut:

Dimana:

= tegangan gerak elektrik (volt)

Bd = perubahan fluks magnetik (weber/)

dt = selang waktu (sekon)

Jika terdapat N lilitan maka persamaannya menjadi:

Dimana:

= tegangan gerak elektrik (volt)

N = jumlah lilitan

Bd = perubahan fluks magnetik(m)

dt = selang waktu (sekon)

E. Sambungan Transformator 3 Fasa

Terdapat bermacam-macam kombinasi sambungan di

dalam transformator 3 fasa. Kombinasi sambungan

transformator tersebut dapat digunakan untuk memindahkan

daya dari daya 3 fasa ke daya 3 fasa, dari tiga fasa ke enam

fasa, dan sebagainya.

Terdapat kombinasi sambungan transformator 3 fasa yaitu

seperti tabel berikut:

Tabel 1

Kombinasi Sambungan Transformator 3 fasa

Primer Sekunder Penulisan

Bintang Bintang Yy

Bintang Segitiga Yd

Bintang Zig-zag Yz

Segitiga Bintang Dy

Segitiga Segitiga Dd

Segitiga Zig-zag Dz

Bentuk nyata dari transformator tiga fasa dapat dilihat pada

gambar berikut:

Gambar 2.2, Transformator 3 fasa

Dari bermacam-macam variasi kombinasi sambungan

seperti tersebut diatas, yang lazim digunakan sesuai dengan

normalisasi pabrik (VDE 0532) adalah:

Primer : sambungan bintang (Y) dan segitiga (∆)

Sekunder : sambungan bintang (Y) dan segitiga (∆) dan zig-

zag (Z)

Tinjauan masing-masing sambungan baik pada sisi primer

maupun sisi sekunder menurut referensi[5] adalah sebagai

berikut:

1) Sambungan Bintang (Y)

Pada sambungan ini diperoleh persamaan:

Vfasa(Vf)=Vline /

Ifasa (If)= I line (IL)

Daya=VL x IL x cosϕ

dt

d B

dt

dN B

Daya=3 x Vf x If x cosϕ

2) Sambungan Segitiga (∆)

Pada sambungan ini diperoleh persamaan:

Vfasa(Vf)= Vline(VL)

Arus fasa (If)= I line(IL)*

Daya=VL x IL x *cosϕ

Daya=3 x Vf x If x cosϕ

3) Sambungan Zig-zag(Z)

Sebuah transformator 3 fasa dapat disambung liku-

liku (zig-zag) jika pada lilitan sekunder tiap fasa

minimal mempunyai 2 buah kumparan. Pada

sambungan ini diperoleh persamaan:

Vfasa(Z)=0,866 V fasa (Y)

Arus fasa (If)= I line (IL)

Daya= VL x IL x x cosϕ

F. Konfigurasi Hubungan Transformator Arah Jam (Vektor

grup)

Hubungan transformator 3 fasa dibagi lagi sesuai dengan

besarnya pergeseran phasa, yang dikenal sebagai vektor.

Vektor grup trafo dinyatakan dalam bilangan jam yang searah

dengan arah jarum jam (clock wise). Beda sudut tiap satu

bilangan jam adalah 30o. Vektor grup menentukan pergeseran

sudut arus pada lilitan primer dan sekunder.

Trafo 3 fasa 2 lilitan memliki beberapa macam konfigurasi

hubugan lilitan. Berdasarkan pergeseran sudut fasa antara arus

pada kumparan primer dan kumparan sekunder maka ada

beberapa macam tiap jenis belitan, contoh pengelompokannya

dapat dilihat pada gambar berikut :

Gambar 2.3, Vektor grup Yd1 (30

o)

Trafo dengan vektor grup Yd1 berarti belitan primer

terangkai Star (Y) sedangkan belitan sekunder terangkai Delta

(∆), angka 1 menunjukkan bahwa arus pada kumparan primer

dan kumparan sekunder berbeda 30 derajat (1 x 30 derajat).

Ketentuan-ketentuan dalam penetuan angka jam vektor

menurut referensi [1] grup transformator antara lain:

1) Ketiga phasa tegangan dianggap berselisih 120 o.

2) Setiap belitan pada kaki transformator yang sama

dianggap mempunyai arah belitan yang sama

3) Tegangan belitan tegangan tinggi vektornya

dianggap merupakan jarum panjang dan tegangan

rendah merupakan jarum pendek dari sebuah jam.

4) Pembacaan angka jam harus dari penamaan serupa.

Cara menggambar vektor grup Yd1 menurut referensi [2]

adalah sebagai berikut :

1. Gambar vektor A,B,C (arus pada belitan primer)

dalam lingkaran jam. dalam lingkaran jam

2. Gambar vektor bantu yang menunjuk jam 1

3. Gambar vektor a (arus pada belitan sekunder a)

searah dengan vektor A dengan kepala vektor

menuju arah jam 1 (perhatikan gambar 2)

4. Gambar vektor b (arus pada belitan sekunder b)

searah dengan vektor B dengan pangkal vektor

berada pada vektor a.

5. Gambar vektor c (arus pada belitan sekunder c)

searah dengan vektor C dengan pangkal vektor

berada pada vektor b dan kepala vektor berada pada

pangkal vektor a.

6. Beri notasi tambahan 1 pada tiap kepala vektor a,b,

dan c serta notasi 2 pada pangkal vektornya.

Pembuktian pergeseran sudut ini dapat dijelaskan pada

gambar 2.4 sebagai berikut ini

Gambar 2.4. Arus pada belitan primer dan sekunder trafo

dengan belitan Yd1

Arus fasa R yang mengalir pada belitan A adalah 115.6 A

dengan sudut 0 derajat dengan arah dari A1 menuju A2,

sedangkan arus pada belitan sekunder a adalah 867 A dengan

sudut 0 derajat, sedangkan arus pada belitan yang lain adalah

sebagai tampak pada gambar. arus yang mengalir pada fasa r

merupakan penngurangan vektor arus yang mengalir pada

belitan a dan belitan c (perhatikan arah vektor yang

ditunjukkan dengan tanda panah). Pada titik disekitar a1

berlaku hukum kirchoff :

arus keluar (meninggalkan a1) = arus masuk (menuju a1)

Ir + Ic = Ia

Dengan

Ir : arus pada fasa r

Ia : arus pada belitan a

Ic : arus pada belitan c , sehingga diperoleh

Ir + 867 < 120 = 867 < 0

Ir = 867 < 0 – 867 <120

Ir = 1501.688 < –30

Terbukti bahwa ketika arus R mempunyai sudut 0 derjat

maka arus r mempunyai sudut –30 derajat. Beda sudut sebesar

30 derajat ini hanya berlakau ketika arus pada fasa R, S dan T

mempunyai besar yang sama serta memliki beda sudut 120

derajat (dalam kondisi yang seimbang). Apabila arus pada

fasa R, S , T tidak berada dalam kondisi seimbang maka

pergeserean sudut pada sisi primer dan sekunder akan

bervariasi tergantung besar arus yang mengalir pada tiap

fasa[2].

III. PENUTUP

Demikian pembahasan makalah ini tentang hubungan

lilitan primer sekunder arah jam pada transformator 3 fasa.

Semoga makalah ini dapat bermanfaat dan dapat dijadikan

referensi untuk karya ilmiah yang lain.

REFERENSI

[1] BAB II TRANSFORMATOR.pdf, (Online),

(http://www.google.com/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd

=2&cad=rja&ved=0CDYQFjAB&url=http%3A%2F%2Frepository.us

u.ac.id%2Fbitstream%2F123456789%2F19821%2F3%2FChapter%25

20II.pdf&ei=hXRFUtvTDMP-rAeUwoGoCQ&usg=AFQjCNHfyS

8SNWOJg-neeYlDEu4hrR84-w&sig2=ZOPckQQMYnZRK98yIUt

U7Q&bvm=bv.53217764,d.bmk, diakses 25 Oktober 2013)

[2] Budi Santoso. 2 Februari 2010. Vektor jam:Vektor Grup Trafo 3 Fasa

2 Belitan, (Online), (http://budi54n.wordpress.com/2010/02/02/vektor-

jam-vektor-grup-trafo-3-fasa-2-belitan, diakses 25 Oktober 2013)

[3] Zulhal, Prof, Dr,. 2004. Prinsip Dasar Elektroteknik. Jakarta:PT

Gramedia Pustaka Utama.

[4] M. Arfan Pratama. 29 April 2013. Prinsip-Prinsip Dasar

Transformator, (Online), (http://blogs.itb.ac.id/el2244k0112211033

muhammadarfanpratama, diakses 26 Oktober 2013).

[5] Ricke Dwana. 30 April 2013. Transformator (TRAFO) 3 Fasa,

(Online), (http://rice-ceria.blogspot.com/2013/04/transformator-trafo-

3-fasa.html, diakses 27 Oktober 2013).

[6] Transformator. Wikipedia, (Online), (http://id.wikipedia.org/wiki/

Transformator, diakses 5 November 2013).