PRAKTIKUM II BAHAN MAGNETIK PENYUSUN INTI TRANSFORMATOR 1. TUJUAN PERCOBAAN Untuk menyelidiki pentingnya susunan inti terhadap efisiensi transformator. 2. JENIS PERCOBAAN 2.1. Daya primer dan skunder rangkaian transformator berinti besi 2.2. Daya primer dan sekunder rangkaian transformator berinit laminasi 3. 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 4. 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-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. 5. PROSEDUR PERCOBAAN Percobaan 2.1 Gambar 2.2 Rangkaian pengujian percobaan 2.1 Gambar 2.3 Diagram pemasangan 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 Setting circuit breaker pada posisi ON (1) Tekan dan lepaskan tombol “power” pada panel depan. Lampu indicator hijau pada tombol seharusnya menyala. Sesuaikan resistor variable 100 ohm untuk memberikan rangkaian primer 0,4 A pada multimeter A1. 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). Pada mutimeter A2, amati arus sekunder dan masukkan pada table 3-3-3 Setting circuit breaker ke posisi OFF (0) Tekan dan lepaskan tombol “power”. Lampu indikator padam Pengujian rugi Inti Rendah 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. Setting circuit breaker ke posisi ON (1) Tekan dan lepaskan tombol “power”. Indikator hijau seharusnya menyala. Sesuaikan resistor variable 100 ohm untuk memberikan rangkaian primer 0,4 A pada multimeter A1. 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). Pada mutimeter A2, amati arus sekunder dan masukkan pada table 3-3-2 Setting circuit breaker pada posisi Off (1) 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 2.4. Rangkaian pengujian percobaan 2.2 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 Setting circuit breaker pada posisi ON (1) Tekan dan lepaskan tombol “power” pada panel depan. Lampu indikator hijau pada tombol seharusnya menyala. Sesuaikan resistor variable 100 ohm untuk memberikan rangkaian primer 0,4 A pada multimeter A1. 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) Pada multimeter A2, amati arus sekunder dan masukkan pada atbel 3-3-3 Setting circuit breaker ke posisi off (0) Tekan dan lepaskan tombol “power”. Lampu indikator padam Pengujian Rugi Inti Rendah 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. Setting circuit breaker ke posisi ON (1) Tekan dan lepaskan tombol “power”. Indikator hijau seharusnya menyala. Sesuaikan resistor variable 100 ohm untuk memberikan rangakian primer 0,4 A pada multimeter A1. 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). Pada mutimeter A2, amati arus sekunder dan masukkan pada table 3-3-4 Setting circuit breaker pada posisi off (1) Tekan dan lepaskan tombol “power”. Lampu indikator padam  .................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................... Transformator merupakan suatu alat listrik yang mengubah tegangan arus bolak-balik dari satu tingkat ke tingkat yang lain melalui suatu gandengan magnet dan berdasarkan prinsip-prinsip induksi-elektromagnet. Transformator terdiri atas sebuah inti, yang terbuat dari besi berlapis dan dua buah kumparan, yaitu kumparan primer dan kumparan sekunder. Penggunaan transformator yang sederhana dan handal memungkinkan dipilihnya tegangan yang sesuai dan ekonomis untuk tiap-tiap keperluan serta merupakan salah satu sebab penting bahwa arus bolak-balik sangat banyak dipergunakan untuk pembangkitan dan penyaluran tenaga listrik. Prinsip kerja transformator adalah berdasarkan hukum Ampere dan hukum Faraday, yaitu: arus listrik dapat menimbulkan medan magnet dan sebaliknya medan magnet dapat menimbulkan arus listrik. Jika pada salah satu kumparan pada transformator diberi arus bolak-balik maka jumlah garis gaya magnet berubah-ubah. Akibatnya pada sisi primer terjadi induksi. Sisi sekunder menerima garis gaya magnet dari sisi primer yang jumlahnya berubah-ubah pula. Maka di sisi sekunder juga timbul induksi, akibatnya antara dua ujung terdapat beda tegangan. Suatu transformator terdiri atas beberapa bagian yang terbagi atas bagian utama, bagian peralatan bantu dan bagian peralatan proteksi. Berikut merupakan bagian-bagian tersebut beserta fungsinya masing-masing : A. Bagian Utama a) inti besi berfungsi untuk mempermudah jalan fluksi, yang ditimbulkan oleh arus listrik yang melalui kumparan. Dibuat dari lempengan-lempengan besi tipis yang berisolasi, untuk mengurangi panas (sebagai rugi-rugi besi) yang ditimbulkan oleh “Eddy Current”. b) kumparan trafo Beberapa lilitan kawat berisolasi membentuk suatu kumparan. Kumparan tersebut diisolasi baik terhadap inti besi maupun terhadap kumparan lain dengan isolasi padat seperti karton, pertinax dan lain-lain. Umumnya pada trafo terdapat kumparan primer dan sekunder. Bila kumparan primer dihubungkan dengan tegangan/arus bolak-balik maka pada kumparan tersebut timbul fluksi yang menginduksikan tegangan, bila pada rangkaian sekunder ditutup (rangkaian beban) maka akan mengalir arus pada kumparan ini. Jadi kumparan sebagai alat transformasi tegangan dan arus. c) 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 dipergunakan juga untuk penyambungan peralatan bantu seperti kondensator synchrone, kapasitor shunt dan reactor shunt, namun demikian tidak semua trafo daya mempunyai kumparan tertier. d) minyak trafo Sebagian besar trafo tenaga kumparan-kumparan dan intinya direndam dalam minyak-trafo, terutama trafo-trafo tenaga yang berkapasitas besar, karena minyak trafo mempunyai sifat sebagai media pemindah panas (disirkulasi) dan bersifat pula sebagai isolasi (daya tegangan tembus tinggi) sehingga berfungsi sebagai media pendingin dan isolasi. e) bushing Hubungan antara kumparan trafo ke jaringan luar melalui sebuah busing yaitu sebuah konduktor yang diselubungi oleh isolator, yang sekaligus berfungsi sebagai penyekat antara konduktor tersebut denga tangki trafo. f) tangki dan konservator Pada umumnya bagian-bagian dari trafo yang terendam minyak trafo berada (ditempatkan) dalam tangki. Untuk menampung pemuaian minyak trafo, tangki dilengkapi dengan konservator. B. Bagian Peralatan Bantu a) 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. b) tap changer Tap Changer adalah perubah perbandingan transformator untuk mendapatkan tegangan operasi sekunder sesuai yang diinginkan dari tegangan jaringan/primer yang berubah-ubah. Tap changer dapat dilakukan baik dalam keadaan berbeban (on-load) atau dalam keadaan tak berbeban (off load), tergantung jenisnya. c) alat pernapasan 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. d) Indikator Untuk mengawasi selama trafo beroperasi, maka perlu adanya indikator pada trafo sebagai berikut: • indikator suhu minyak • indikator permukaan minyak • indikator sistem pendingin • indikator kedudukan tap • dan sebagainya. Dikutip dari : Yodipurnama. 2009. Transformator, (http://referensi--elektro.blogspot.co.id/2009/05/abstrak-dewasa-ini-indonesia-sedang.html Diakses pada tanggal 14 September 2015 di Palembang). Transformator atau yang biasa kita kenal dengan trafo adalah komponen elektronika yang berfungsi untuk menaikkan atau menurunkan tegangan listrik arus bolak-balik(AC). Transformator juga digunakan untuk merubah dari voltase satu ke voltase lain. Transformator berperan dalam menyalurkan tenaga atau daya listrik dari tegangan tinggi ketegangan yang rendah atau sebaliknya, namun dengan frekuensi yang sama. Fungsi ini juga dikenal pula sebagai istilah step up dan step down, yang dimana pada transformator step up ini memiliki lilitar sekunder yang lebih banyak dibandingkan dengan lilitan primer sehingga fungsinya sebagai penaik tegangan arus listrik, sedangkan pada transformator step down jumlah lilitannya berbalik dengan transformator step up, pada transformator step down ini lilitan yang terbanyak adalah lilitan primernya dibanding dengan lilitan sekunder. B. PRINSIP KERJA Transformator bekerja berdasarkan prinsip induksi elektromagnetik. Dimana ketika lilitan primer dihubungkan dengan tegangan arus bolak-balik (AC), sehingga arus AC mengalir bolak-balik dan menimbulkan fluks magnetik pada kumparan primer. Medan magnet yang telah berubah ini semakin diperkuat dengan adanya inti besi dan inti besi tersebut yang kemudian akan di teruskan kekumparan sekunder dan menghasilkan suatu gaya gerak listrik (ggl) induksi dan arus induksi. Jika efisiensi sempurna, semua daya pada lilitan primer akan dilimpahkan kelilitan sekunder. C. JENIS TRANSFORMATOR Di dalam perkembangannya terdapat bermacam-macam jenis transformator atau trafo dan mempunyai berbagai fungsi, diantaranya : 1. Step-Up Transformator step-up adalah transformator yang memiliki lilitan sekunder lebih banyak daripada lilitan primernya, 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. 2. Step-down Transformator step-down memiliki lilitan sekunder lebih sedikit daripada lilitan primer, sehingga berfungsi sebagai penurun tegangan. Transformator jenis ini sangat banyak ditemui, terutama dalam adaptor AC-DC. 3. Autotransformator Transformator jenis ini hanya terdiri dari satu lilitan yang berlanjut secara listrik. 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. Autotransformator Variabel Autotransformator variabel sebenarnya adalah autotransformator biasa yang sadapan tengahnya bisa diubah-ubah, memberikan perbandingan lilitan primer-sekunder yang berubah-ubah. 5. Transformator Isolasi Transformator isolasi memiliki lilitan sekunder yang berjumlah sama dengan lilitan primer, sehingga tegangan sekunder sama dengan tegangan primer. Tetapi pada beberapa desain, gulungan sekunder dibuat sedikit lebih banyak untuk mengkompensasi kerugian. Transformator seperti ini berfungsi sebagai isolasi antara dua kalang. Untuk penerapan audio, transformator jenis ini telah banyak digantikan oleh kopling kapasitor. 6. Transformator Pulsa Transformator pulsa adalah transformator yang didesain khusus untuk memberikan keluaran gelombang pulsa. Transformator jenis ini menggunakan material inti yang cepat jenuh sehingga setelah arus primer mencapai titik tertentu, fluks magnet berhenti berubah. Karena GGL induksi pada lilitan sekunder hanya terbentuk jika terjadi perubahan fluks magnet, transformator hanya memberikan keluaran saat inti tidak jenuh, yaitu saat arus pada lilitan primer berbalik arah. 7. Transformator Tiga Fasa Transformator tiga fasa sebenarnya adalah tiga transformator yang dihubungkan secara khusus satu sama lain. Transformator 3 fasa pada dasarnya merupakan Transformator 1 fase yang disusun menjadi 3 buah dan mempunyai 2 belitan, yaitu belitan primer dan belitan sekunder. Ada dua metode utama untuk menghubungkan belitan primer yaitu hubungan secara delta (Δ) dan bintang (Y). Sedangkan pada belitan sekundernya dapat dihubungkan secara segitiga, bintang dan zig-zag (Delta, Wye dan Zig-zag). Ada juga hubungan dalam bentuk khusus yaitu hubungan open-delta (VV connection). Sebuah transformator 3 fasa dapat diperoleh dari 3 buah transformator satu fasa atau unit 3 fasa. Jika suplai 3 fasa yang digunakan adalah V1,V2, dan V3 dan masing-masing menghasilkan fluks (φ1,φ2, dan φ3) yang masing-masing fluks beda fasa 120º, maka berdasarkan hukum faraday pada lilitan primer dan lilitan sekunder masing-masing akan menghasilkan ggl induksi dan masing-masing fasa juga berjarak 120º. D. KOMPONEN-KOMPONEN PENYUSUN TRANSFORMATOR Suatu transformer terdiri atas beberapa bagian yang mempunyai fungsi masing-masing: 1. Inti besi Inti besi berfungsi untuk mempermudah jalan fluks, yang ditimbulkan oleh arus listrik yang melalui kumparan. Dibuat dari lempengan-lempengan besi tipis yang berisolasi (Kern), untuk mengurangi panas (sebagai rugi-rugi besi) yang ditimbulkan oleh “Eddy Current”. 2. Koker Koker atau rumah atau tempat mengulung kumparan primer dan sekunder 3. Kumparan trafo Beberapa lilitan kawat berisolasi membentuk suatu kumparan. Kumparan tersebut diisolasi baik terhadap inti besi maupun terhadap kumparan lain dengan isolasi padat seperti karton, pertinax dan lain-lain. Umumnya pada trafo terdapat kumparan primer dan sekunder. Bila kumparan primer dihubungkan dengan tegangan/arus bolak-balik maka pada kumparan tersebut timbul fluksi yang menginduksikan tegangan, bila pada rangkaian sekunder ditutup (rangkaian beban) maka akan mengalir arus pada kumparan ini. Jadi kumparan sebagai alat transformasi tegangan dan arus. 4. Bushing Hubungan antara kumparan trafo ke jaringan luar melalui sebuah busing yaitu sebuah konduktor yang diselubungi oleh isolator, yang sekaligus berfungsi sebagai penyekat antara konduktor tersebut dengan tangki trafo. 5. Minyak Transformator Minyak transformator merupakan salah satu bahan isolasi cair yang dipergunakan sebagai isolasi dan pendingin pada transformator. a. Sebagai bagian dari bahan isolasi, minyak harus memiliki kemampuan untuk menahan tegangan tembus b. Sebagai pendingin, minyak transformator harus mampu meredam panas yang ditimbulkan, sehingga dengan kedua kemampuan ini maka minyak diharapkan akan mampu melindungi transformator dari gangguan. Minyak transformator mempunyai unsur atau senyawa hidrokarbon yang terkandung adalah senyawa hidrokarbon parafinik, senyawa hidrokarbon naftenik dan senyawa hidrokarbon aromatik. Selain ketiga senyawa tersebut, minyak transformator masih mengandung senyawa yang disebut zat aditif meskipun kandungannya sangat kecil. 6. Tangki Konservator Tangki konservator berfungsi untuk menampung minyak cadangan dan uap/udara akibat pemanasan trafo karena arus beban. Diantara tangki dan trafo dipasangkan relai bucholzt yang akan meyerap gas produksi akibat kerusakan minyak . Untuk menjaga agar minyak tidak terkontaminasi dengan air, ujung masuk saluran udara melalui saluran pelepasan/venting dilengkapi media penyerap uap air pada udara, sering disebut dengan silica gel dan dia tidak keluar mencemari udara disekitarnya. 7. Peralatan Bantu Pendinginan Transformator Pada inti besi dan kumparan–kumparan akan timbul panas akibat rugi-rugi tembaga. Maka panas tersebut mengakibatkan kenaikan suhu yang berlebihan, ini akan merusak isolasi, maka untuk mengurangi kenaikan suhu yang berlebihan tersebut transformator perlu dilengkapi dengan alat atau sistem pendingin untuk menyalurkan panas keluar transformator, media yang dipakai pada sistem pendingin dapat berupa: Udara/gas, Minyak dan Air. Pada cara alamiah, pengaliran media sebagai akibat adanya perbedaan suhu media dan untuk mempercepat pendinginan dari media-media (minyak-udara/gas) dengan cara melengkapi transformator dengan sirip-sirip (radiator). Bila diinginkan penyaluran panas yang lebih cepat lagi, cara manual dapat dilengkapi dengan peralatan untuk mempercepat sirkulasi media pendingin dengan pompa pompa sirkulasi minyak, udara dan air, cara ini disebut pendingin paksa (Forced). 8. Tap Changer Kualitas pada jaringan distribusi listrik dapat beroperasi dengan normal jika tegangan nominalnya sesuai ketentuan, namun pada saat pengoperasiannya dapat saja terjadi penurunan tegangan sehingga kualitasnya menurun, untuk itu perlu alat pengatur tegangan agar tegangan selalu pada kondisi terbaik, konstan dan berkelanjutan. Transformator dirancang sedemikian rupa sehingga perubahan tegangan pada sisi masuk/input tidak mengakibatkan perubahan tegangan pada sisi keluar/output, dengan kata lain tegangan di sisi keluar/output-nya tetap. Alat ini disebut sebagai sadapan pengatur tegangan tanpa terjadi pemutusan beban, biasa disebut On Load Tap Changer (OLTC). Pada umumnya OLTC tersambung pada sisi primer dan jumlahnya tergantung pada perancangan dan perubahan sistem tegangan pada jaringan. E. KERUGIAN DALAM TRANSFORMATOR Perhitungan diatas hanya berlaku apabila kopling primer-sekunder sempurna dan tidak ada kerugian, tetapi dalam praktek terjadi beberapa kerugian yaitu: 1. Kerugian tembaga, Kerugian I^2\,R 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. Kerugiankapasitas lia, Kerugian yang disebabkan oleh kapasitas liar yang terdapat pada lilitan-lilitan transformator. Kerugian ini sangat memengaruhi efisiensi transformator untuk frekuensi tinggi. Kerugian ini dapat dikurangi dengan menggulung lilitan primer dan sekunder secara semi-acak (bank winding) 4. Kerugian histeresis, 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 efekkulit, Sebagaimana konduktorlain yang dialiri arus bolak-balik, arus cenderung untuk mengalir pada permukaan konduktor. Hal ini memperbesar kerugian kapasitas dan juga menambah resistansi relative 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 (arusolak, .Kerugian yang disebabkan oleh GGLmasukan 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-lapis Dikutip dari : Alisavirna. 2014. Transformator, (http://alisavirnattl.blogspot.co.id/2014/11/transformator.html . Diakses pada tanggal 14 September 2015 di Palembang). 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 jarak 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 melalukan atau mengalirkan arus bolak-balik. Berdasarkan frekuensi, transformator dapat dikelompokkan menjadi: 1. Frekuensi daya, 50 - 60 Hz 2. Frekuensi pendengaran, 50 Hz - 20 KHz 3. Frekuensi radio, diatas 30 KHz Dalam bidang tenaga listrik pemakaian transformator dikelompokkan menjadi : 1. Transformator daya 2. Transformator distribusi 3. Transformator pengukuran, yang terdiri dari transformator arus dan transformator tegangan Prinsip kerja transformator dapat dijelaskan berdasarkan induksi elektromagnetik, dimana antara sisi primer dan sisi sekunder terdapat penghubung magnetik. Gandengan magnet ini berupa inti besi tempat melakukan fluks bersama. Medan magnet berperan sangat penting sebagai rangkaian proses konversi energi. Melalui medium medan magnet, bentuk energi mekanik dapat diubah menjadi energi listrik, alat konversi ini disebut generator atau sebaliknya dari bentuk energi listrik menjadi energi mekanik, sebagai alat konversi disebut motor. Pada transformator, gandengan medan magnet berfungsi untuk memindahkan dan mengubah energi listrik dari rangkaian primer ke sekunder melalui prinsip induksi elektromagnetik. Dari sisi pandangan elektris , medan magnet mampu untuk menginduksikan tegangan pada konduktor sedangkan dari sisi pandangan mekanis medan magnet sanggup untuk menghasilkan gaya dan kopel (penggandeng). Kelebihan medan magnet sebagai perangkai proses konversi energi disebabkan terjadinya bahan-bahan magnetik yang memungkinkan diperolehnya kerapatan energi yang tinggi; kerapatan energi yang tinggi ini akan menghasilkan kapasitas tenaga per unit volume mesin yang tinggi pula. Jelaslah bahwa pengertian kuantitatif tentang medan magnet dan rangkaian magnet merupakan bagian penting untuk memahami proses konversi energi listrik. Induktansi, tegangan pada kumparan didefinisikan sebagai perubahan arus terhadap waktu yang melewati kumparan tersebut.Atau ketika terjadi perubahan arus pada kumparan maka terjadi perubahan fluk magnetik yang menyebabkan tejadinya perubahan induksi tegangan. Dimana : N = jumlah lilitan kumparan φ = fluk magnet Dikutip dari : Sumardjati, Prih. 2008. Teknik Pemanfaatan Tenaga Listrik Jilid 3. Jakarta: Departemen Pendidikan Nasional. 6. DATA HASIL PERCOBAAN a. Inti Laminasi Vin V1 I1 V2 I2 P1 P2 η = 24 V 14,34 V 0,41 A 7,2 V 0,36 A 5,8794 W 2,592 W 44,086 % b. Inti Besi Tebal Vin V1 I1 V2 I2 P1 P2 η = 24 V 9,08 V 0,40 A 3,6 V 0,18 A 3,632 W 0,648 W 17,841 % 7. PENGOLAHAN DATA a. Inti Laminasi 1). Daya Primer (P1) P1 = V1 x I1 P1 = 14,34 x 0,41 P1 = 5,8794 Watt 2). Daya Sekunder (P2) P2 = V2 x I2 P2 = 7,2 x 0,36 P1 = 2,592 Watt 3). Efisiensi (η) η = η = η = η = a. Inti Besi Tebal 1). Daya Primer (P1) P1 = V1 x I1 P1 = 9,08 x 0,40 P1 = 3,632 Watt 2). Daya Sekunder (P2) P2 = V2 x I2 P2 = 3,6 x 0,18 P1 = 0,648 Watt 3). Efisiensi (η) η = η = η = η = 8. ANALISA HASIL PERCOBAAN Pada percobaan kali ini, praktikan melakukan percobaan mengenai komponen bahan magnetik yang menjadi penyusun dari inti sebuah transformator, yang kali ini transformator yang di gunakan dalam bentuk mini atau transformator kecil, karena di praktikum kali ini praktikan mencoba mengetahui rugi-rugi yang terdapat pada inti besi yang akan di gunakan pada transformator tersebut. Praktikan melakukan percobaan pertama, yaitu dengan menggunakan inti besi laminasi atau inti besi yang tipis, dan di gunakan tegangan input nya adalah 24 V, dan di dapat dari menggunakan multimeter digital pada sisi primer yang di dapat arus satu (I1) adalah 0,41 A dan di dapat tegangan satu (V1)adalah 14,34 V pada tegangan satu atau tegangan primer yang di dapat dari sisi primer dari transformator dengan multimeter digital dan kemudian di dapat juga arus kedua (I2) adalah 0,36 A yang di dapat dari multimeter digital yang di gunakan untuk menghitung arus yang ada pada sisi sekunder, kemudian dengan tahanan pada sisi sekunder ada 2 hambatan yang bernilai masing-masing 10 ohm maka menjadi 20 ohm yang di kalikan dengan nilai pada I2 dan di dapatkan nilai tegangan dua (V2) yaitu 7,2 V. Lalu, dicarilah nilai daya satu (P1) dan daya dua (P2) dengan nilai tegangan dan arus pada sisi primer dan sisi sekunder maka di dapat P1 adalah 5,8794 W dan P2 adalah 2,592 W, kemudian di carilah efisien nilai nya karena transformator yang digunakan adalah transformator ideal maka di carilah nilai efiensi dan di dapat yaitu 44,086 %. Percobaan kedua, praktikan melakukan hal yang sama seperti percobaan pertama tetapi kali ini praktikan mengganti inti besi yang dari laminasi menjadi inti besi tebal, karena di sini praktikan akan mencoba membandingkan inti besi laminasi dan inti besi tebal. Percobaan ini masih menggunakan Vinput yang sama yaitu 24 V, dan di dapatlah yaitu tegangan satu (V1) yaitu 9,08 V dan arus satu (I1) yaitu 0,40 A dan kemudian arus kedua (I2) yaitu 0,18 A dan tegangan kedua (V2) yaitu 3,6 V dari hasil tegangan dan arus yang di dapat, pada percobaan kedua ini nilai arus dan tegangan di dapat lebih kecil dari percobaan pertama dan kemudia praktikan cari daya yang di dapat juga menjadi lebih kecil yaitu P1 adalah 3,632 W dan P2 adalah 0,648 W dan efiensi yang di dapat adalah 17,841 %. Dari percobaan pertama dan percobaan kedua yang telah di lakukan oleh praktikan dapat di lihat perbandingan antara inti besi laminasi dan inti besi tebal (yang merupakan bahan penyusun inti transformator) dan di dapatkan bahwa dengan menggunakan inti besi laminasi daya yang di hasilkan dan tegangan dan arus yang di dapat bisa lebih besar dan keadaan ini bila di butuhkan daya yang besar lebih efektif menggunakan inti besi laminasi ketimbang menggunakan inti besi tebal yang banyak menghasilkan rugi-rugi daya yang terlalu besar. 9. KESIMPULAN 1. Semakin tebal inti besi yang di gunakan maka akan semakin kecil daya yang dapat di hasilkan dari transformator tersebut, begitu juga sebaliknya. 2. Jika pada sebuah transfomator , prinsip kerja nya Ns > Np maka itu merupakan prinsip kerja dari transformator step up, begitu juga sebaliknya. 3. Pada transformator yang ideal nilai efiensi yang di dapat jika nilai daya keluar di bagi daya masuk akan menjadi 1, baru lah itu merupakan transformator ideal. 4. Beda dari arus sisi primer dan arus sisi sekunder diakibat adanya pengaruh Eddy Current dan arus magnetisasi meskipun jumlah dari kumparan sama dan penyebab lain nya juga adalah kondisi alatnya. 5. Pergerakan fluksi yang terjadi pada inti besi di dalam transformator membuat terjadi nya rugi-rugi yang ada di transformator. 10. TUGAS DAN JAWABAN SOAL : Rumus Tegangan Induksi pada lilitan transformator adalah E = - N x . Apa yang menyebabkan tanda minus tersebut ? Jelaskan Jenis-Jenis Transformator ! Mengapa Inti Laminasi lebih baik daripada Inti Besi Tebal ? JAWAB : Tanda negatif pada persamaan E = - N x menunjukkan persesuaian dengan hukum Lenz sebagai berikut  : “Arah arus induksi dalam penghantar sedemikian rupa sehingga medan magnet yang dihasilkan melawan perubahan garis-garis gaya maget yang menimbulkannya”. Gambar di samping adalah sebuah kumparan dengan N lilitan yang diputar pada suatu sumbu dalam medan magnet homogen. Saat kumparan pada posisi A – B (lihat gambar A dan gambar B), fluks magnet (Ф) yang berhasil dilingkupi adalah maksimum (Фm). Tetapi saat kumparan diputar berlawanan arah jarum jam sejauh α dan berada posisi A’ – B’ maka fluks magnet   yang  berhasil  dilingkupi  hanya  sebesar  : Ф  = Фm cos α. Bila kumparan kumparan tersebut diputar dengan kecepatan ω dan perubahan dari posisi AB ke posisi A’ B’ ditempuh dalam waktu t detik, maka besar sudut yang ditempuh adalah   α = ω . t. Dengan demikian dapat disimpulkan bahwa besar flux magnet yang dapat dilingkupi oleh kumparan setiap saatnya adalah : Ф  = Фm cos ω.t. Sehingga besar GGL induksi yang terjadi setiap saatnya dapat dihitung sbb : e = N.Фm sin ωt. ω dan e = ω.N. Фm sin ωt. Dari persamaan di atas terlihat bahwa GGL induksi (tegangan) e merupakan fungsi sinus. Hal ini berarti bahwa tegangan e akan mencapai harga maksimum pada saat sin ωt  = 1. Dengan demikian besarnya tegangan maksimum dapat dihitung sebagai berikut : Em = ω. N. Фm  Sehingga persamaan e = ω.N. Фm sin ωt berubah menjadi : e = Em sin ωt Bila tegangan ini dihubungkan dengan beban resistif, maka arus akan mengalir dan persamaan arusnya dapat ditulis sebagai berikut : i = Im sin ωt Berdasarkan uraian di atas dapat dipahami, bahwa jika  kumparan  di atas  diputar sejauh 2π radian (3600), maka tegangan yang terjadi akan berbentuk gelombang sinus seperti pada gambar di samping dan dari gambar tersebut terlihat bahwa tegangan akan  mencapai  harga  maksimumnya pada  saat, karena pada Saat tersebut nilai sinusnya sama dengan satu dan minus satu. Harga maksimum disebut juga dengan  harga puncak (peak value) atau amplitudo. Sedangkan harga maksimum positif ke maksimum negatif disebut dengan harga puncak ke puncak (peak to peak value). Intinya, terjadi minus pada rumus E = - N x karena ketika fluksi bergerak ke kanan sesuai hukum Lenz yang menyatakan timbul reaksi berlawanan arah akibat adanya perubahan medan magnet. Jenis-Jenis Transfotmator adalah : a. Step-Up Trafo ini digunakan untuk menaikkan tegangan. Ciri-cirinya lilitan sekunder (lilitan yg ada pd output/keluaran trafo) lebih banyak dari pada lilitan primer (lilitan yg ada pd input/masukan trafo). Tegangan sekunder lebih besar dr tegangan primer. Trafo step up, Fungsi transformator ini digunakan untuk menaikkan tegangan AC, trafo jenis ini dipakai dalam rangkaian-rangkaian pembangkit tegangan pada perangkat elektronika seperti trafo inverter monitor LCD, trafo inverter TV, dan lain-lain. b. Step-Down Trafo step-down adalah jenis trafo yg paling sering digunakan pd catu daya krn berfungsi untuk menurunkan tegangan. Ciri-cirinya: Lilitan sekunder lebih sedikit dr lilitan primer .Tegangan sekunder lebih kecil dari tegangan primer. Trafo step-down adalah kebalikannya, fungsi transformator ini untuk menurunkan tegangan AC, contoh pemakaiannya pada adaptor. c. Autotransformator Prinsip kerjanya hampir sama dengan potensio meter, hanya menggunakan pembagi tegangan, dan hanya memiliki satu buah kumparan yang dihubungkan sedemikian rupa. Kerugian dan kelemahan yang besar melekat pada autotransformator adalah arus hubung singkat yang besar. Dengan demikian dibutuhkan suatu reaktansi yang tinggi didalam penggunaannya, disamping itu merupakan suatu kelemahan juga bahwa sisi primer dan sisi sekunder mempunyai hubungan yang langsung secara listrik. Autotransformator satu fasa banyak digunakan didalam rumah tangga untuk menyesuaikan berbagai alat listrik dengan tegangan jaring umum. transformator demikian biasanya berbentuk trafo geser. d. Transformator pulsa Yaitu transformator yang dioperasikan pada perubahan biasa terus menerus dalam magnetisasi , yang didasarkan pada bolak perubahan sinyal sinusoidal . Prinsip kerja menggunakan transformator pulsa inti saturasi sifat magnetik dari sinus tegangan input gelombang menjadi sempit tegangan output berbentuk pulsa transformator. Hubungan antara tegangan dan fluks, tegangan input u1 adalah gelombang sinus, sinus besi hati pada fluks kiri Φ1. Kanan sangat jenuh besi inti fluks Φ2 adalah gelombang beratap datar, hanya sekitar perubahan nol, dan segera mencapai nilai saturasi. Φ2 nilai nol ketika saat di gulungan sekunder di induksi gaya gerak listrik sangat curam sempit pulsa e2. Magnetic celah udara shunt ada, Φσ dasarnya variasi linier dengan kebocoran fluks magnet yang sama, perannya adalah untuk memastikan bahwa Φ1 adalah gelombang sinus. Pulse transformer banyak digunakan dalam radar, mengubah teknologi, beban resistor pencocokan impedansi karakteristik feeder, menaikkan atau menurunkan tegangan pulsa, mengubah polaritas pulsa. Inti laminasi lebih bagus daripada inti besi tebal karena pada transformator terdapat kerugian (loss) disebabkan oleh Eddy Current yang direpresentasikan dalam tahanan inti (Rm) dan arus yang melaluinya menjadi If.  Medan magnet yang dibangkitkan sebagian akan menginduksi arus yang bersirkulasi pada inti yang disebut sebagai Eddy Current.  Untuk mengurangi efek arus ini, inti biasanya dikonstruksi menggunakan laminasi, sehingga medan magnet sebagian besar akan menginduksi arus pada rangkaian sekunder, juga efisiensi pada laminasi lebih besar dibandingkan dengan inti besi tebal. LAMPIRAN ALAT Modul 61-400 Transformator Multimeter Jumper Inti Besi Laminasi Inti Besi Tebal LAMPIRAN PERBAIKAN DAFTAR PUSTAKA Korps Asisten Laboratorium Fenomena Medan Elektromagnetik. 2015. Modul Praktikum Fenomena Medan Elektromagnetik Jurusan Teknik Elektro. Universitas Sriwijaya : Inderalaya. Sumardjati, Prih. 2008. Teknik Pemanfaatan Tenaga Listrik Jilid 3. Jakarta: Departemen Pendidikan Nasional. Alisavirna. 2014. Transformator, (http://alisavirnattl.blogspot.co.id/2014/11/trans formator.html . Diakses pada tanggal 14 September 2015 di Palembang). Yodipurnama. 2009. Transformator, (http://referensielektro.blogspot.co.id/2009/05/ abstrak-dewasa-ini-indonesia-sedang.html Diakses pada tanggal 14 September 2015 di Palembang). MUHAMMAD ABDUH 03041381320007 LABORATORIUM FENOMENA MEDAN ELEKTROMAGNETIK JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SRIWIJAYA 2015/2016 FAUZI ISMUNANDAR 03121004004 Bahan Magnetik Penyusun Inti Transformator