trafo 3 fasa

Transformator (TRAFO) 3 Fasa

Pada artikel Transformator di sini, telah dibahas mengenai klasifikasi transformator dan bagian-bagian transformator, dan kemudian diikuti dengan artikel selanjutnya tentang bagian-bagian transformator dan peralatan proteksinya di sini. Rangkaian artikel mengenai transformator dilengkapi pula dengan artikel mengenai perawatan dan pemantauan kondisi transformator saat bekerja di sini.
Sedangkan artikel kali ini akan dibahas secara umum, HANYA mengenai hubungan-hubungan belitan pada transformator 3 fasa. Dan jika anda ingin mengetahui tentang ilmu - ilmu yang lain di bidang elektro dan elektronika anda dapat mengakses di http://edukasielektro.blogspot.com/
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 segitiga dan bintang (delta dan wye). 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)

1. Konstruksi dan Prinsip Kerja transformator tiga fasa

 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.

Konfigurasi Hubungan Belitan Transformator 3 fasa

Konfigurasi Transformator 3 Fasa
Transformator hubungan segitiga-segitiga (delta-delta)

 

Gambar 1. Hubungan delta-delta (segitiga-segitiga).

Pada gambar 1 baik belitan primer dan sekunder dihubungkan secara delta. Belitan primer terminal 1U, 1V dan 1W dihubungkan dengan suplai tegangan 3 fasa. Sedangkan belitan sekunder terminal 2U, 2V dan 2W disambungkan dengan sisi beban. Pada hubungan Delta (segitiga) tidak ada titik netral, yang diperoleh ketiganya merupakan tegangan line ke line, yaitu L1, L2 dan L3.
Dalam hubungan delta-delta (lihat gambar 1), tegangan pada sisi primer (sisi masukan) dan sisi sekunder (sisi keluaran) adalah dalam satu fasa. Dan pada aplikasinya (lihat gambar 2), jika beban imbang dihubungkan ke saluran 1-2-3, maka hasil arus keluaran adalah sama besarnya. Hal ini menghasilkan arus line imbang dalam saluran masukan A-B-C. Seperti dalam beberapa hubungan delta, bahwa arus line adalah 1,73 kali lebih besar dari masing-masing arus Ip (arus primer) dan Is (arus sekunder) yang mengalir dalam lilitan primer dan sekunder. Power rating untuk transformator 3 fasa adalah 3 kali rating transformator tunggal.

 

Gambar 2. Diagram Hubungan Delta-Delta Transformator 3 Fasa Dihubungkan Pembangkit Listrik dan Beban (Load) 

Transformator hubungan bintang-bintang (wye–wye)

 

Gambar 3. Hubungan Belitan Bintang-bintang.

Ketika transformator dihubungkan secara bintang-bintang, yang perlu diperhatikan adalah mencegah penyimpangan dari tegangan line ke netral (fase ke netral). Cara untuk mencegah menyimpangan adalah menghubungkan netral untuk primer ke netral sumber yang biasanya dengan cara ditanahkan (ground), seperti ditunjukkan pada

Gambar 4. Cara lain adalah dengan menyediakan setiap transformator dengan lilitan ke tiga, yang disebut lilitan ” tertiary”. Lilitan tertiary untuk tiga transformator dihubungkan secara delta seperti ditunjukkan pada Gambar 5, yang sering menyediakan cabang yang melalui tegangan dimana transformator dipasang. Tidak ada beda fasa antara tegangan line transmisi masukan dan keluaran (primer & sekunder) untuk transformator yang dihubungkan bintang-bintang.

 

Gambar 4. Hubungan bintang-bintang.

 

Gambar 5. Hubungan Bintang-bintang dengan belitan tertier.

Transformator hubungan segitiga-bintang (delta-wye)

Pada hubungan segitiga-bintang (delta-wye), tegangan yang melalui setiap lilitan primer adalah sama dengan tegangan line masukan. Tegangan saluran keluaran adalah sama dengan 1,73 kali tegangan sekunder yang melalui setiap transformator. Arus line pada phasa A, B dan C adalah 1,73 kali arus pada lilitan sekunder. Arus line pada fasa 1, 2 dan 3 adalah sama dengan arus pada lilitan sekunder.

 

Gambar 6. Hubungan Segitiga-Bintang (Delta-wye)

Hubungan delta-bintang menghasilkan beda fasa 30° antara tegangan saluran masukan dan saluran transmisi keluaran. Maka dari itu, tegangan line keluaran E12 adalah 30° mendahului tegangan line masukan EAB, seperti dapat dilihat dari diagram phasor. Jika saluran keluaran memasuki kelompok beban terisolasi, beda fasanya tidak masalah. Tetapi jika saluran dihubungkan paralel dengan saluran masukan dengan sumber lain, beda phasa 30° mungkin akan membuat hubungan paralel tidak memungkinkan, sekalipun jika saluran tegangannya sebaliknya identik.

Keuntungan penting dari hubungan bintang adalah bahwa akan menghasilkan banyak isolasi/penyekatan yang dihasilkan di dalam transformator. Lilitan HV (high Voltage/tegangan tinggi) telah diisolasi/dipisahkan hanya 1/1,73 atau 58% dari tegangan saluran

 

Gambar 8. Skema Diagram Hubungan Delta-Bintang dan Diagram Phasor

Transformator hubungan segitiga terbuka (open-delta)
Hubungan open-delta ini untuk merubah tegangan sistem 3 fasa dengan menggunakan hanya 2 transformator yang dihubungkan secara open–delta. Rangkaian open–delta adalah identik dengan rangkaian delta–delta, kecuali bahwa satu transformer tidak ada. Bagaimanapun, hubungan open-delta jarang digunakan sebab hanya mampu dibebani sebesar 86.6% (0,577 x 3 x rating trafo) dari kapasitas transformator yang terpasang.

 

Gambar 7. Hubungan Open Delta.

Sebagai contoh, jika 2 transformator 50 kVA dihubungkan secara open–delta, kapasitas transformator bank yang terpasang adalah jelas 2x50 = 100kVA. karen terhubung open-delta, maka transformator hanya dapat dibebani 86.6 kVA sebelum transformator mulai menjadi overheat (panas berlebih). Hubungan open–delta utamanya digunakan dalam situasi darurat. Maka, jika 3 transformator dihubungkan secara delta–delta dan salah satunya rusak dan harus diperbaiki/dipindahkan, maka hal ini memungkinkan

Transformator hubungan Zig-zag

Transformator dengan hubungan Zig-zag memiliki ciri khusus, yaitu belitan primer memiliki tiga belitan, belitan sekunder memiliki enam belitan dan biasa digunakan untuk beban yang tidak seimbang (asimetris) - artinya beban antar fasa tidak sama, ada yang lebih besar atau lebih kecil-

Gambar 9. Hubungan Bintang-zigzag (Yzn5) 

Gambar 9 menunjukkan belitan primer 20 KV terhubung dalam bintang L1, L2 dan L3 tanpa netral N dan belitan sekunder 400 V merupakan hubungan Zig-zag dimana hubungan dari enam belitan sekunder saling menyilang satu dengan lainnya. Saat beban terhubung dgn phasa U dan N arus sekunder I2 mengalir melalui belitan phasa phasa U dan phasa S. Bentuk vektor tegangan Zig-zag garis tegangan bukan garis lurus,tetapi bergeser dengan sudut 60°.

2. 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:

Primer	Sekunder	Penulisan
Bintang	Bintang	Yy
Bintang	Segitiga	Yd
Bintang	Zig-zag	Yz
Segitiga	Bintang	Dy
Segitiga	Segitiga	Dd
Segitiga	Zig-zag	Dz

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 liku-liku (Z)

                             

Tinjauan masing-masing sambungan baik pada sisi primer maupun sisi sekunder adalah sebagai berikut:

a. Sambungan Bintang (Y)

Pada sambungan ini diperoleh persamaan:
Vfasa(Vf)=Vline /
Ifasa (If)= I line (IL)
Daya=VL*IL* cosϕ
Daya=3*Vf*If*cosϕ

b. Sambungan Segitiga (∆)

Pada sambungan ini diperoleh persamaan:

Vfasa(Vf)= Vline(VL)
Arus fasa (If)= I line(IL)*
Daya=VL*IL* *cosϕ
Daya=3*Vf*If*cosϕ

c. Sambungan Liku-Liku
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*IL* *cosϕ

d. Kelompok sambungan transformator 3 fasa

Vektor tegangan pada sisi primer dan sekunder suatu transformator dapat dibuat searah, yaitu dengan mengubah arah lilitannya. Pada transformator 3 fasa, arah tegangan masing-masing sisi akan menimbulkan beda fasa. Arah dan besar perbedaan fasa tersebut mengakibatkan adanya bemacam-macam kelompok sambungan.
Untuk menentukan jenis kelompok sambungan transformator 3 fasa khususnya menggunakan sisitem jam, diambil sisi primer dianggap sebagai sisi tegangan tinggi, dan sisi sekunder dianggap sebagai sisi tegangan rendah. Vektor tegangan pada sisi primer dipakai sebagai jarum panjang jam, sedangkan vektor tegangan tegangan pada sisi sekunder sebagai jarum pendek jam. Jika jarum panjang dan jarum pendek jam tersebut disatukan, maka pada vektor tegangan pada fasa tegangan yang sama akan nampak perbedaan fasa antara vektor tegangan primer dan vektor tegangan sekunder.

Berikut contoh kelompok sambungan transformator 3 fasa:

a. Transformator 3 fasa kelompok 0º atau kelompok 0
b. Transformator 3 fasa kelompok 180º atau kelompok 6
c. Transformator 3 fasa kelompok -30º atau kelompok 1
d. Transformator 3 fasa kelompok +30º atau kelompok 11

Bentuk nyata Transformator 3 fasa yaitu :

sumber : http://rice-ceria.blogspot.com/2013/04/transformator-trafo-3-fasa.html