pembahasan mengenai prinsip kerja trafo tiga fasa, beserta hubungan trafo tiga fasa.

1. Makalah Mata Kuliah Mesin Listrik I
HUBUNGAN PADA TRANSFORMATOR TIGA FASA
Rezon Arif Budiman (L2F008082)
rezon_arif@yahoo.com
Jurusan Teknik Elektro- Fakultas Teknik Undip, Semarang
Abstrak
Trafo atau transformator merupakan peralatan listrik yang berfungsi untuk mengubah nilai suatu arus atau tegangan
dari nilai yang satu ke nilai yang lainnya melelui suatu gandengan magnet dan menggunakan prinsip elektromagnet. Prinsip
kerja trafo yaitu berdasarkan Hukum Faraday. Jenis dan bentuk trafo bermacam macam tegantung pada fungsi dan besarnya
tegangan dan arus yang bekerja pada trafo tersebut.
Pada makalah ini akan dibahas mengenai trafo tiga fasa,bagian bagian trafo tiga fasa, serta hubungan yang terdapat
dalam trafo tiga fasa (delta atau bintang). Namun, tidak dibahas mengenai pengujian trafo tiga fasa. Trafo tiga fasa umumnya
digunakan untuk menangani tenaga listrik dengan daya yang cukup besar diatas 11kV. Biasanya terdapat pada gardu gardu
induk untuk mengubah dari tegangan transmisi (tinggi) menjadi tegangan distribusi(menengah). Dengan adanya trafo ini maka
didapatkan tegangan yang siap untuk didistribusikan ke pelanggan.
Kata kunci : trafo tiga fasa, hubungan trafo tiga fasa
I. Pendahuluan II. Dasar teori
2.1 Konstruksi trafo tiga fasa
Trafo adalah suatu peralatan listrik yang berguna Secara umum sebuah transformator tiga fasa
untuk mengubah nilai tegangan atau arus dari nilai mempunyai konstruksi hampir sama, yang
yang satu ke nilai lainnya sesuai dengan kebutuhan. membedakannya adalah alat bantu dan sistem
Trafo bekerja berdasarkan pada Hukum pengamannya, tergantung pada letak pemasangan,
Faraday.Jenis trafo sangat beragam tergantung pada sistem pendinginan, pengoperasian, fungsi dan
tegangan kerja, fasa yang dipakai, dan untuk apa pemakaiannya. Bagian utama, alat bantu, dan sistem
trafo tersebut digunakan. Salah satu jenis trafo yang pengaman yang ada pada sebuah transformator daya
akan dibahas kali ini adalah trafo tiga fasa yang
umumnya memiliki tegangan kerja yang tinggi dan
biasanya berada pada gardu induk yang berfungsi
untuk menurunkan tegangan transmisi(tegangan
tinggi) menjadi tegangan distribusi (menengah).
Sesuai dengan namanya maka trafo tiga fasa
bekerja pada tegangan yang memiliki tiga buah fasa.
Sebuah transformator tiga fasa secara prinsip sama
dengan sebuah transformator satu fasa, perbedaan
yang paling mendasar adalah pada sistem
Gambar 1 bagian dalam trafo 3 fasa
kelistrikannya yaitu sistem satu fasa dan tiga fasa.
Sehingga sebuah transformator tiga fasa bisa a. Inti Trafo
dihubung bintang, segitiga,atau zig-zag. Seperti halnya pada transformator satu fasa inti besi
berfungsi sebagai tempat mengalirnya fluks dari
Transformator tiga fasa banyak digunakan kumparan primer ke kumparan sekunder sehinggan
pada sistem transmisi dan distribusi tenaga listrik akan di dapatkan induksi medan magnet yang lebih
karena pertimbangan ekonomis. Transformator tiga kuat. Sama seperti transformator satu fasa,
fasa banyak sekali mengurangi berat dan lebar berdasarkan cara melilit kumparanya ada dua jenis,
kerangka, sehingga harganya dapat dikurangi bila yaitu tipe inti
dibandingkan dengan penggabungan tiga buah (Gambar 2 ) dan tipe cangkang (Gambar 3 ).
transformator satu fasa dengan “rating” daya yang
sama.

2. b. Kumparan Transformator
Kumparan transformator terdiri dari lilitan kawat
berisolasi dan membentuk kumparan. Kawat yang
dipakai adalah kawat tembaga berisolasi yang
berbentuk bulat atau plat. Kumparan-kumparan
transformator diberi isolasi baik terhadap kumparan
lain maupun inti besinya. Bahan isolasi berbentuk
padat seperti kertas prespan,pertinak, dan lain-nya.
c. Minyak Trafo
Gambar 2 Transformator Tipe Inti
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.
Untuk mendinginkan transformator saat
beroperasi maka kumparan dan inti transformator
direndam di dalam minyak transformator,minyak
Gambar 3 Transformator Tipe Cangkang juga berfungsi sebagai isolasi. Oleh karena itu
minyak transformator harus memenuhi persyaratan,
sebagai berikut :
Inti trafo dibuat dari lempengan-lempengan besi tipis  Mempunyai kekuatan isolasi (Dielectric
Strength);
dari bahan besi silikon ( Grain Oriented Silicon  Penyalur panas yang baik dengan berat jenis
Steel ) yang berisolasi, yang tujuannya adalah untuk yang kecil, sehingga partikel- partikel kecil
dapat mengendap dengan cepat;
mengurangi panas (sebagai rugi-rugi besi) yang  Viskositas yang rendah agar lebih mudah
ditimbulkan oleh Eddy Current (gambar 4). bersikulasi dan kemampuan pendinginan
menjadi lebih baik;
 Tidak nyala yang tinggi, tidak mudah
menguap, sifat kimia yang stabil.
Gambar 4 Inti Besi dan Laminasi yang diikat Fiber Glass Gambar 5.Konservator Trafo Daya

3. III. Hubungan Pada Transformator Tiga Fasa 2. Trafo Hubung Segitiga-Segitiga (Δ - Δ)
Pada prinsipnya adalah metode atau cara Pada jenis ini ujung fasa dihubungkan
merangkai kumparan di sisi pr imer dan sekunder. dengan ujung netral kumparan lain yang secara
Umumnya dikenal 3 cara untuk merangkai keseluruhan akan terbentuk hubungan delta/ segitiga.
kumparan pada trafo tiga fasa, yaitu hubungan Hubungan ini umumnya digunakan pada sistem
bintang, hubungan delta, dan hubungan zig zag. yang menyalurkan arus besar pada tegangan rendah
dan yang paling utama saat keberlangsungan dari
1.Trafo 3 fasa Hubung Bintang Bintang (Y-Y) pelayanan harus dipelihara meskipun salah satu fasa
mengalami kegagalan.
Pada jenis ini ujung ujung pada masing
masing terminal dihubungkan secara bintang. Titik
netral dijadikan menjadi satu. Hubungan dari tipe ini
lebih ekonomis untuk arus nominal yang kecil,pada
transformator tegangan tinggi
Gambar 7 Trafo Hubungan Delta Delta
Perhitungan pada hubung segitiga segitiga
Sisi primer
VL1 = Vph1 volt IL1 = 3 I ph1
Gambar 6 Trafo Hubungan Bintang Bintang
Sisi Sekunder
Perhitungan pada hubung bintang bintang
Sisi Primer : VL2 = Vph2 volt IL2 = 3 I ph2
VL1 K = Vph2 / Vph1
Vph1 = volt IL1 = I ph1
3
Sisi Sekunder
VL 2
Vph2 = volt IL2 = I ph2
3
K= Vph2/ Vph1

4. 3. Trafo Hubung Bintang Segi tiga ( Y - Δ) 4. Trafo Hubungan Segitiga Bintang (Δ - Y)
Pada hubung ini, sisi primer trafo dirangkai
Pada hubung ini, kumparan pafa sisi primer di secara delta sedangkan pada sisi sekundernya
rangkai secara bintang (wye) dan sisi sekundernya di merupakan rangkaian bintang sehingga pada sisi
rangkai delta. Umumnya digunakan pada trafo untuk sekundernya terdapat titik netral. Biasanya
jaringan transmisi dimana tegangan nantinya akan digunakan untuk menaikkan tegangan (Step -up)
diturunkan (Step- Down). pada awal sistem transmisi tegangan tinggi.
1 Dalam hubungan ini perbandingan tegangan 3
Perbandingan tegangan jala- jala kali kali perbandingan lilitan transformator dan tegangan
3 sekunder mendahului sebesar 30° dari tegangan
perbandingan lilitan transformator. Tegangan primernya.
sekunder tertinggal 300 dari tegangan primer.
Gambar 8 Trafo Hubungan Bintang Delta Gambar 9 Trafo Hubungan Delta Bintang
Perhitungan pada Hubung Bintang Delta Perhitungan pada hubung Delta Bintang
Sisi primer
Sisi primer I L1
VL1 = Vph1 volt Iph1 = I ph1
VL1 3
Vph1 = volt IL1 = I ph1
3 Sisi sekunder
Sisi Sekunder VL 2
Vph2 = volt IL2 = I ph2
I L2 3
Vph2 = VL2 volt Iph2 =
3
K= Vph2 / V ph1
K = Vph2 / V ph1
Daya Total PadaTrafo Tiga Fasa
S= 3 VL IL VA atau S = 3.Vph .Iph VA
P= 3 VL.IL.Cosϕ Watt
Q= 3 VL.IL..Sinϕ Var

5. 5. Hubungan Zig Zag Tegangan Titik Bintang eb = 0
e e
Kebanyakan transformator distribusi selalu e1 = , nilai tegangan fasa ez = 3
dihubungkan bintang, salah satu syarat yang harus
2 2
dipenuhi oleh transformator tersebut adalah ketiga sedangkan tegangan jala jala
fasanya harus diusahakan seimbang. Apabila beban e
Ez = ez 3 = 3
tidak seimbang akan menyebabkan timbulnya 2
tegangan titik bintang yang tidak diinginkan, karena 6. Transformator Tiga Fasa dengan
tegangan pada peralatan yang digunakan pemakai Dua Kumparan
akan berbeda-beda.Untuk menghindari terjadinya Selain hubungan transforamator seperti telah
tegangan titik bintang, diantaranya adalah dengan dijelaskan pada sub-bab sebelumnya, ada
menghubungkan sisi sekunder dalam hubungan Zig- transformator tiga fasa dengan dua kumparan. Tiga
zag. Dalam hubungan Zig-zag sisi sekunder terdiri jenis hubungan yang umum digunakan adalah :
atas enam kumparan yang dihubungkan secara • V - V atau “ Open Δ “
khusus (Gambar ) • “ Open Y - Open Δ “
• Hubungan T – T
Hubungan Open Delta
Ini dimungkinkan untuk mentransformasi
sistem tegangan 3 fasa hanya menggunakan 2
buah trafo yang terhubung secara open delta.
Hubungan open delta identik dengan hubungan delta
delta tetapi salah satu trafo tidak dipasang.
Hubungan ini jarang digunakan karena load capacity
nya hanya 86.6 % dari kapasitas terpasangnya .
Sebagai contoh:
Jika dua buah trafo 50 kVA dihubungkan
secara open delta, maka kapasitas terpasang
yangseharusnya adalah 2 x 50 = 100 kVA. Namun,
kenyatannya hanya dapat menghasilkan 86.6 kVA,
sebelum akhirnya trafo mengalami overheat.
Hubungan open delta umumnya digunakan
dalam situasi yang darurat.
Perhitungan pada Trafo Hubung Open Delta
Daya S saat dihubungkan delta
Δ= 3 VL IL VA
Gambar 10 Trafo Hubungan Zig Zag
Ujung-ujung dari kumparan sekunder disambungkan IL
Iph2 = menjadi arus jala jala
sedemikian rupa, supaya arah aliran arus didalam 3
tiap-tiap kumparan menjadi bertentangan. Karena e1 Daya saat dihubungkan V – V
tersambung secara berlawanan dengan gulungan e2, I 
sehingga jumlah vektor dari kedua tegangan itu = 3 VL  L  = VL IL VA
 
menjadi :  3
eZ1 = e1 – e2 Perbandingan daya saat Hubungan Δ dengan V:
eZ2 = e2 – e3 S saat V – V = VL IL
eZ3 = e3 – e1 S saat Δ 3 VL IL
eZ1 + eZ2 + eZ3 = 0 = 3 eb 1
= x 100 % = 57.7 %
3

6. Gambar 12 Hubungan Scott atau T-T
Gambar 11 Trafo Hubungan open Delta / V – V
Kekurangan Hubungan ini adalah :
• Faktor daya rata-rata, pada V - V beroperasi lebih IV. Kesimpulan
kecil dari P.f beban, kira kira 86,6% dari faktor daya
beban seimbang. Transformator 3 fasa banyak di aplikasikan
• Tegangan terminal sekunder cenderung tidak untuk menangani listrik dengan daya yang besar.
seimbang, apalagi saat beban bertambah. Terdapat berbagai macam hubungan pada trafo tiga
fasa yang dalam penggunaannya disesuaikan dengan
kebutuhan dan rating tegangan yang akan di
pikulnya. Salah satu hubungan pada trafo tiga fasa
yang sering di pakai adalah Hubungan Delta Bintang
dan Bintang Delta, kedua jenis hubungan ini
biasanya dipakai dalam sistem tenaga listrik
khususnya pada bagian transmisi listrik untuk
menaikkan tegangan (Δ-Y) dan menurunkan
tegangan (Y - Δ ). Untuk suatu keadaan darurat,
trafo hubung delta dapat dibuat menjadi open delta
namun dengan kapasiatas hanya 86.6 % dari
Gambar 13 Trafo hubungan Open Y open Delta kapasitas terpasangnya.
Hubungan Open Y - Open Δ diperlihatkan pada V. Daftar Pustaka
Gambar diatas, ada perbedaan dari hubungan V - V
karena penghantar titik tengah pada sisi primer 1. Theodore Wildi, Electrical Machines, Drives and
dihubungkan ke netral (ground). Hubungan ini bisa Power Systems 3rd,Prentice Hall Inc, New Jersey,
digunakan pada transformator distribusi. 1997.
2. Sumardjati, Prih, dkk, Teknik Pemanfaatan
Hubungan Scott atau T - T Tenaga Listrik Jilid 3 untuk SMK , Direktorat
Hubungan ini merupakan transformasi tiga Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan,
fasa ke tiga fasa dengan bantuan dua buah Direktorat Jenderal Manajemen Pendidikan
transformator (Kumparan). Satu dari transformator Dasar dan Menengah, Departemen Pendidikan
mempunyai “Centre Taps “ pada sisi primer dan Nasional. Jakarta .2008
sekundernya dan disebut “ Main Transformer“.
Transformator yang lainnya mempunyai “0,866 Tap
“ dan disebut “Teaser Transformer “. Salah satu
ujung dari sisi primer dan sekunder “teaser Trans-
former” disatukan ke “ Centre Taps” dari “ main
transformer “. “ Teaser Transformer” beroperasi
hanya 0,866 dari kemampuan tegangannya dan
kumparan “ main transformer “ beroperasi pada Cos
30 ° = 0,866 p.f, yang ekuivalen dengan “ main
transformer “ bekerja pada 86,6 % dari kemampuan
daya semunya.