Makalah Radiologi Dasar Tentang Transformator

MAKALAH RADIOLOGI DASAR

TENTANG TRANSFORMATOR

 

OLEH :

AINUL YAKIN A.M

NIM : 16.007

ATEM MUHAMMADIYAH MAKASSAR

TAHUN AJARAN 2016-2017

KATA PENGANTAR

Puji syukur kehadirat Allah atas berkat nikmat dan karunia-Nya kami dapat menyelesaikan makalah tentang Transformator sebagai tugas dari Mata Kuliah Radiologi Dasar di Akademi Teknik Elektromedik Muhammadiyah Makassar.

Shalawat serta salam kepada junjungan nabiullah Muhammad shallallahu alaihi wasallam yang dimana dijadikan oleh Allah sebagai Rahmatan lil aalamiin yang patut kita contohi perilaku dan perkataannya

Adapun dalam penulisan makalah ini meiliki kekurangan maka kami selaku penulis memohon maaf sebanyak-banyaknya karna taka da yang bias luput dari kesalahan.

Semoga makalah ini dapat bermanfaat bagi pembaca terlebih lagi kepada kami sebagai penulis sehingga dapat mengetahui makna dari beberapa sifat terpuji kepada Allah.  Amin ya Rabbal alamiinn

Fastabiqul khairat.

                                                                                                                   Penyusun           

DAFTAR ISI

Kata Pengantar...........................................................................................

Daftar Isi.....................................................................................................

BAB 1

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang......................................................................................

1.2 Rumusan Masalah.................................................................................

1.3 Tujuan Penulisan...................................................................................

BAB 2

PEMBAHASAN

2.1 Pengertian Trafo

2.2 Bagian-Bagian Trafo

2.3 Prinsip dan Jenis Transformator

BAB 3

PENUTUP

3.1 Kesimpulan...........................................................................................

3.2 Saran.....................................................................................................

DAFTAR PUSTAKA................................................................................

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Transformator atau trafo adalah alat listrik melalui gandengan magnet memindahkan daya listrik dari suatu rangkaian ke rangkaian lainya dengan frekuensi yang sama. Tegangan dapat di naikan atau diturunkan sesuai dengan besar kecilnya arus yang mengalir dalam rangkaian.

Maka dari itu banyaknya jenis transformator dan berperan pentingnya trafo dalam kehidupan sehari-hari menandakan trafo adalah bagian terpenting dari sebuah rangkaian.

1.2 Rumusan Masalah

            1.2.1 Apa pengertian Transformator?

            1.2.2 Apa saja bagian-bagian Transformator?

            1.2.3 Bagaimana prinsip kerja dan jenis Transformator?

1.3 Tujuan

            1.3.1 Untuk mengetahui pengertian dari Transformator

            1.3.2 Untuk mengetahui bagian-bagian dari Transformator

1.3.3 Untuk mengetahui prinsip kerja dan jenis Transformator

BAB II

PEMBAHASAN

1.1 PENGERTIAN TRANSFORMATOR

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 listrik yaitu untuk menaikan tegangan dari pembangkit listrik, untuk ditransmisikan. Transformator juga dipakai untuk menurunkan tegangan listrik akan didistribusikan.

Dalam bidang elektronika, transformator digunakan antara lain sebagai gandengan impedansi antara sumber dengan beban, untuk memisahkan satu rangkain dari rangkaian yang lain; dan untuk menghambat arus searah sambil tetap melakukan atau mengalirkan arus bolak-balik antara rangkaian. Berdasarkan frekuensi, transformator dapat dikelompokkan sebagai berikut :

1.      Frekuensidaya,50 - 60 kc/s

2.      Frekuensi pendengaran, 50 - 20kc/s

3.      Frekuensi radio, diatas 30 kc/s.

Dalam bidang elektronika pemakaian transformator dikelompokkan menjadi :

1.      Transformator inti besi

2.      Transformator inti ferit

3.      Transformator inti udara

1.2 BAGIAN-BAGIAN TRANSFORMATOR

Suatu transformator terdiri atas beberapa bagian, yaitu:

1.      Bagian utama transformator

2.      Peralatan Bantu

3.      Peralatan Proteksi

Bagian utama transformator, terdiri dari:

a.       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, untuk mengurangi panas (sebagai rugi-rugi besi) yang ditimbulkan oleh arus pusar atau arus eddy (eddy current).

b.      Kumparan transformator

Beberapa lilitan kawat berisolasi membentuk suatu kumparan, dan kumparan tersebut diisolasi, baik terhadap inti besi maupun terhadap kumparan lain dengan menggunakan isolasi padat seperti karton, pertinax dan lain-lain.

Pada transformator terdapat kumparan primer dan kumparan sekunder.Jika kumparan primer dihubungkan dengan tegangan/arus bolak-balik maka pada kumparan tersebut timbul fluks yang menimbulkan induksi tegangan, bila pada rangkaian sekunder ditutup (rangkaian beban) maka mengalir arus pada kumparan tersebut, sehingga kumparan ini berfungsi sebagai alat transformasi tegangan dan arus.

c.       Kumparan tertier

Fungsi kumparan tertier diperlukan adalah untuk memperoleh tegangan tertier atau untuk kebutuhan lain. Untuk kedua keperluan tersebut, kumparan tertier selalu dihubungkan delta atau segitiga. Kumparan tertier sering digunakan juga untuk penyambungan peralatan bantu seperti kondensator synchrone, kapasitor shunt dan reactor shunt, namun demikian tidak semua transformator daya mempunyai kumparan tertier.

d.      Minyak transformator

Sebagian besar dari transformator tenaga memiliki kumparan-kumparan yang intinya direndam dalam minyak transformator, terutama pada transformator-transformator tenaga yang berkapasitas besar, karena minyak transformator mempunyai sifatsebagai media pemindah panas (disirkulasi) dan juga berfungsi pula sebagai isolasi (memiliki daya tegangan tembus tinggi) sehingga berfungsi sebagai media pendingin dan isolasi.

Minyak transformator harus memenuhi persyaratan, yaitu:

1)      kekuatan isolasi tinggi

2)      penyalur panas yang baik, berat jenis yang kecil, sehingga partikel-partikel dalam minyak dapat mengendap dengan cepat

3)      viskositas yang rendah, agar lebih mudah bersirkulasi dan memiliki kemampuan pendinginan menjadi lebih baik

4)      titik nyala yang tinggi dan tidak mudah menguap yang dapat menimbulkan baha

5)      tidak merusak bahan isolasi padat

6)      sifat kimia yang stabil

e.       Bushing

Hubungan antara kumparan transformator ke jaringan luar melalui sebuah bushing, yaitu sebuah konduktor yang diselubungi oleh isolator, yang sekaligus berfungsi sebagai penyekat antara konduktor tersebut dengan tangki transformator.

f.       Tangki dan konservator

Pada umumnya bagian-bagian dari transformator yang terendam minyak transformator berada atau (ditempatkan) di dalam tangki.Untuk menampung pemuaian pada minyak transformator, pada tangki dilengkapi dengan sebuah konservator.

Terdapat beberapa jenis tangki, diantaranya adalah:

1)      Jenis sirip (tank corrugated) Badan tangki terbuat dari pelat baja bercanai dingin yang menjalani penekukan, pemotongan dan proses pengelasan otomatis, untuk membentuk badan tangki bersirip dengan siripnya berfungsi sebagai radiator pendingin dan alat bernapas pada saat yang sama. Tutup dan dasar tangki terbuat dari plat baja bercanai panas yang kemudian dilas sambung kepada badan tangki bersirip membentuk tangki corrugated ini. Umumnya transformator di bawah 4000 kVA dibuat dengan bentuk tangki corrugated.

2)      Jenis tangki Conventional Beradiator, Jenis tangki terdiri dar badan tangki dan tutup yang terbuat dari mild steel plate (plat baja bercanai panas) ditekuk dan dilas untuk dibangun sesuai dimensi yang diinginkan, sedang radiator jenis panel terbuat dari pelat baja bercanai dingin (cold rolled steel sheets). Transformator ini umumnya dilengkapi dengan konservator dan digunakan untuk 25.000,00 kVA, )

3)      Hermatically Sealed Tank With N2 Cushined, Tipe tangki ini sama dengan jenis conventional tetapi di atas permukaan minyak terdapat gas nitrogen untuk mencegah kontak antara minyak dengan udara luar

Peralatan Bantu, terdiri dari:

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 transformator, maka untuk mengurangi adanya kenaikan suhu yang berlebihan tersebut pada transformator perlu juga dilengkapi dengan sistem pendingin yang bergungsi untuk menyalurkan panas keluar transformator. Media yang digunakan pada sistem pendingin dapat berupa
udara, gas, minyak dan air.

Sistem pengalirannya (sirkulasi) dapat dengan cara:

1)      Alamiah (natural)

2)      Tekanan/paksaan (forced).

b.      Tap Changer (perubah tap)

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), dan tergantung jenisnya.

c.       Alat pernapasan

Karena adanya pengaruh naik turunnya beban transformator maupun suhu udara luar, maka suhu minyak 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 transformator. Permukaan minyak transformator akan selalu bersinggungan dengan udara luar yang menurunkan nilai tegangan tembus pada minyak transformator, maka untuk mencegah hal tersebut, pada ujung pipa penghubung udara luar dilengkapi tabung berisi kristal zat hygroscopis.

d.      Indikator

Untuk mengawasi selama transformator beroperasi, maka perlu adanya indicator yang dipasang pada transformator. Indikator tersebut adalah sebagai berikut:

1)      indikator suhu minyak

2)      indikator permukaan minyak

3)      indikator sistem pendingin

4)      indikator kedudukan tap, dan sebagainya

Peralatan Proteksi, terdiri dari:

a.      Relay Bucholz

Relay Bucholz adalah relai yang berfungsi mendeteksi dan mengamankan terhadap gangguan transformator yang menimbulkan gas.

Timbulnya gas dapat diakibatkan oleh beberapa hal, diantaranya adalah:

1)      Hubung singkat antar lilitan pada atau dalam phasa

2)      Hubung singkat antar phasa

3)      Hubung singkat antar phasa ke tanah

4)      Busur api listrik antar laminasi

5)      Busur api listrik karena kontak yang kurang baik.

b.      Relai Tekanan Lebih

Relai ini berfungsi hampir sama seperti Relay Bucholz. Fungsinya adalah mengamankan terhadap gangguan di dalam transformator.Bedanya relai ini hanya bekerja oleh kenaikan tekanan gas yang tiba-tiba dan langsung mentripkan pemutus tenaga (PMT). Alat pengaman tekanan lebih ini berupa membran yang terbuat dari kaca, plastik, tembaga atau katup berpegas, sebagai pengaman tangki transformator terhadap kenaikan tekan gas yang timbul di dalam tangki yang akan pecah pada tekanan tertentu dan kekuatannya lebih rendah dari kekuatan tangki transformator

c.       Relai Diferensial

Berfungsi mengamankan transformator terhadap gangguan di dalam transformator, antara lain adalah kejadian flash over antara kumparan dengan kumparan atau kumparan dengan tangki atau belitan dengan belitan di dalam kumparan ataupun beda kumparan.

d.      Relai Arus lebih

Berfungsi mengamankan transformator jika arus yang mengalir melebihi dari nilai yang diperkenankan lewat pada transformator tersebut dan arus lebih ini dapat terjadi oleh karena beban lebih atau gangguan hubung singkat.Arus lebih ini dideteksi oleh transformator arus atau current transformator (CT).

e.       Relai Tangki Tanah

Alat ini berfungsi untuk mengamankan transformator bila ada hubung singkat antara bagian yang bertegangan dengan bagian yang tidak bertegangan pada transformator.

f.       Relai Hubung Tanah

Fungsi alat ini adalah untuk mengamankan transformator jika terjadi gangguan hubung singkat satu phasa ke tanah.

g.      Relai Thermis

Alat ini berfungsi untuk mencegah/mengamankan transformator dari kerusakan isolasi pada kumparan, akibat adanya panas lebih yang ditimbulkan oleh arus lebih.Besaran yang diukur di dalam relai ini adalah kenaikan suhu.

1.3 PRINSIP KERJA DAN JENIS 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 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).Prinsip dasar suatu transformator adalah induksi bersama(mutual induction) antara dua rangkaian yang dihubungkan oleh fluks magnet.

Dalam bentuk yang sederhana,transformator terdiri dari dua buah kumparan induksi yang secara listrik terpisah tetapi secara magnet dihubungkan oleh suatu path yang mempunyai relaktansi yang rendah. Kedua kumparan tersebut mempunyai mutual induction yang tinggi. Jika salah satu kumparan dihubungkan dengan sumber tegangan bolak-balik, fluks bolak-balik timbul di dalam inti besi yang dihubungkan dengan kumparan yang lain menyebabkan atau menimbulkan ggl (gaya gerak listrik) induksi ( sesuai dengan induksi elektromagnet) dari hukum faraday, Bila arus bolak balik mengalir pada induktor, maka akan timbul gaya gerak listrik (ggl).

- INTI TRAFO

Identifikasi Jenis –jenis Transformator, dilihat dari pemakaiannya digolongkan kedalam 3 jenis :

a.      Transformator inti udara dipakai pada rangkaian frekuensi tinggi.

Trafo inti Udara, banyak dipakai sebagai alat Interface Rangkaian matching Impedansi dalam rangkaian Elektronik Frekuensi Tinggi.

b.      Transformator inti ferit dipakai pada rangkaian frekuensi menengah

Trafo inti Ferit, banyak dipakai sebagai alat Interface  Rangkaian matching Impedansi dalam rangkaian Elektronik Frekuensi menengah.

                       

c.       Transformator inti Besi dipakai pada rangkaian frekuensi rendah.

Trafo inti Besi, banyak dipakai sebagai alat Interface, Step Up, Step Down  Rangkaian matching Impedansi, Matching Voltage dalam rangkaian Elektronik Frekuensi rendah.

·         Jenis-Jenis Transformator menurut jumlah lilitannya

Step-Up

lambang transformator step-up

Transformator step-up adalah transformator yang memiliki lilitan sekunder lebih banyak daripada lilitan primer, 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.

Step-Down

skema transformator step-down

Transformator step-down memiliki lilitan sekunder lebih sedikit daripada lilitan primer, sehingga berfungsi sebagai penurun tegangan. Transformator jenis ini sangat mudah ditemui, terutama dalam adaptor AC-DC.

Autotransformator

skema autotransformator

Transformator jenis ini hanya terdiri dari satu lilitan yang berlanjut secara listrik, dengan sadapan tengah. 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).

Autotransformator variabel

skema autotransformator variabel

Autotransformator variabel sebenarnya adalah autotransformator biasa yang sadapan tengahnya bisa diubah-ubah, memberikan perbandingan lilitan primer-sekunder yang berubah-ubah.

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

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.

Transformator tiga fase

Transformator tiga fase (3-phase) sebenarnya adalah tiga transformator yang dihubungkan secara khusus satu sama lain. Lilitan primer biasanya dihubungkan secara bintang (Y) dan lilitan sekunder dihubungkan secara delta. Δ {\displaystyle \Delta }

Hubungan primer-sekunder

Fluks pada transformator

Jumlah lilitan perVolt (GpL)

Tegangan yang dipakai untuk trafo adalah arus ac, seperti yang kita ketahui arus ac sangat dipengaruhi oleh frekuensi dan sudah diketahui bersama bahwa listrik dinegara kita tercinta Indoensia memiliki frekuensi listrik 50Hz. Dalam menggulung trafo kita harus mencari banyaknya lilitan untuk setiap satu volt tegangan (GpL) yang dapat dihitung dari perbandingan frekuensi dengan luas inti besi.

Ada dua model trafo daya yang umum beredar dipasaran yaitu model inti besi EI dan model inti besi Teroid. Karena bentuk yang berbeda sehingga untuk menghitung lilitan pada kedua jenis trafo menggunakan rumus yang berbeda pada hitungan luas inti besinya.

 Untuk mencari GpL trafo model EI berlaku rumus

dan untuk trafo model Teroid berlaku rumus :

Dimana: GPV = Jumlah Lilitan perVolt, f = Frekeuensi, O = Luas penampang inti besi, Ri = Diameter dalam inti besi teroid, Ro = Diameter luar inti besi teroid, T = tinggi inti besi teroid

Contoh :
Sebuah Trafo model EI di bangun dengan koker inti besi yang memiliki panjang 2cm dan lebar 1,5cm. Jika frekuensi arus ac ditentukan sebesar 60Hz, hitung jumlah lilitan per volt (GpV)?
Jawaban:

GpV = f / O = 60Hz / (2 x 1,5) = 60 / 3 = 20. 

Dari penyelesaian diatas berarti untuk setiap 1V tegangan diperlukan 20 lilitan kawat email.

Jumlah lilitan primer dan sekunder

Untuk menghitung total lilitan kawat email pada bagian primer dan sekunder berlaku rumus yang sama untuk kedua jenis trafo yaitu :

Jumlah lilitan primer (Np) = GpV x Tegangan (V)

Contoh :

Hitung Jumlah lilitan pada bagian primer dan sekunder pada sebuah trafo model teroid dengan ukuran dieameter luar inti besinya 10cm, diameter dalam 7cm dan tinggi 2cm,  jika di gunakan untuk tegangan input PLN 220V dan tegangan output trafo 12V dengan frekuensi 60Hz?

Jawaban:
Jumlah Lilitan perVolt (GpV) = f/O, = 60/{(Ro - Ri)xT}, = 60/{(10 - 7)x2, = 60/6 = 10 lilit/Volt.
Jumlah Lilitan Primer (Np) = GpV x Tegangan = 10 x 220 = 2200 lilit.
Jumlah Lilitan Sekunder (Ns) = GpV x Tegangan = 10 x 12 = 120 lilit

BAB III

PENUTUP

A.KESIMPULAN

Kesimpulan yang dapat di ambil adalah, bahwa transformator merupakan komponen elektronik yang berfungsi untuk menyalurkan tenaga/ daya listrik dari tegangan tinggi ke tegangan rendah atau sebaliknya (mentransformasikan tegangan). Sebuah transformator terdiri dari dua atau lebih lilitan yang saling dikaitkan medan magnet bersama.

Transformator bekerja berdasarkan prinsip induksi elektromagnetik.Tegangan masukan bolak-balik yang membentangi primer menimbulkan fluks magnet yang idealnya semua bersambung dengan lilitan sekunder.Fluks bolak-balik ini menginduksikan GGL dalam lilitan sekunder. Jika efisiensi sempurna, semua daya pada lilitan primer akan dilimpahkan ke lilitan sekunder.

B.SARAN

            Sebaiknya dalam mengerjakan tugas khususnya makalah kita hendaknya mengerjakannya di awal waktu sehingga tugas-tugas yang lain tidak menumpuk.