## MERANGKAI TRANSFORMATOR HUBUNGAN SEGITIGA- SEGITIGA DAN BINTANG-BINTANG PADA JAM GENAP

## Oleh : Sugijono
Staf Pengajar JurusanTeknikElektroPoliteknik Negeri Semarang
Jl,Prof.Sudarto, SH, Tembalang, Semarang 50275 sugipoli@gmail.com

## Abstrak
Pada  dasarnya  transformator  3  fasa  terdiri  dari  3  buah  transformator  1  fasa  yang  dirangkai  dengan belitan  primer  dalam  hubungan  segitiga  atau  bintang  dan  belitan  sekunder  juga  dalam  hubungan segitiga atau bintang. Polaritas magnetik belitan primer maupun sekunder dari tiap transformator 1 fasa tersebut  harus  diketahui  sebelum  dirangkai  menjadi  transformator  3  fasa.  Transformator  dalam hubungan  segitiga-segitiga  dan  bintang-bintang hanya  berlaku  untuk  jam-jam  genap . Beda  fasa antara vektor  tegangan  primer  dan  sekunder  membentuk  sudut  30°  per  jam.  Persamaan  jam  vektor  tegangan adalah  sama  baik  untuk  transformator  hubungan  segitiga-segitiga  maupun  bintang-bintang  pada  jam yang  sama.  Gambar  vektor  tegangan  dibuat  dengan  meminjam  jarum  menit  yang  menunjuk  angka  12 untuk  mewakili  belitan  primer  tegangan  tinggi  dan  jarum  jam  yang  menunjuk  bilangan  genap  untuk mewakili  belitan  sekunder  tegangan  rendah.  Gambar  rangkaian  transformator  3  fasa  dibuat  mengikuti gambar vektor tegangan.
Kata kunci : transformator, hubungan segitiga dan bintang, jam genap.

## I.  Pendahuluan
Hubungan  kumparan  transformator  3 fasa  bergantung  pada  kebutuhan  atau permintaan yang dikehendaki oleh unit dari sistem suplai energi listrik. Untuk penyaluran  ( transmission )    energi  listrik antar  gardu  induk  diperlukan  hubungan kumparan  transformator  dalam  segitiga- segitiga,  karena  tidak  membutuhkan  kawat netral. Sementara untuk distribusi ( distribution )  energi  listrik  ke  konsumen membutuhkan  kawat  netral,  sehingga diperlukan hubungan kumparan transformator dalam bintang-bintang. Permasalahan yang muncul adalah bagaimana  merangkai  transformator  3  fasa dalam  hubungan  segitiga-segitiga  ataupun bintang-bintang. Beda sudut fasa antara sisi primer  dan  sekunder  dinyatakan  dalam kelipatan  30°  per  jam.  Bila  dua  buah transformator  dikehendaki  memiliki  sudut beda fasa  yang sama  yaitu misal  180°  atau 6x30°, maka bagaimana merangkai transformator  3  fasa  tersebut  pada  jam  6 baik  dalam  hubungan  segitiga-segitiga ataupun bintang-bintang.

## II. Transformator
Transformator adalah  suatu  alat  listrik yang  dapat mengubah taraf suatu tegangan ke  taraf  yang  lain  dengan  maksud menurunkan tegangan bolak-balik (Alternating Current/AC) dari 220 V ke 12 V ataupun menaikkan tegangan dari 110 V ke  220  V.   Transformator    bekerja berdasarkan  prinsip  induksi  elektromagnet arus bolak-balik. Transformator memegang peranan  yang  sangat  penting    dalam distribusi  tenaga  listrik.  Transformator menaikkan  tegangan  listrik  yang  berasal dari      pembangkit  listrik  PLN  hingga ratusan kilo Volt (kV) untuk didistribusikan,
dan kemudian transformator
lainnya menurunkan tegangan  listrik  tersebut  ke  tegangan  yang diperlukan  oleh  setiap  rumah  tangga maupun  perkantoran  yang  pada  umumnya menggunakan      tegangan    220/380  Volt. Terdapat beberapa cara untuk menghubungkan transformator pada jaringan  tenaga  listrik  sistem  3  fasa,  yaitu hubungan segitiga-segitiga, bintang-
bintang,  segitiga-bintang,  bintang-segitiga, segitiga terbuka (open delta) dan zig-zag.

## 2.1. Prinsip Kerja Transformator
Sebuah  transformator  yang  sederhana pada  dasarnya  terdiri  dari  2  lilitan  atau kumparan  kawat  yang  berisolasi  yaitu kumparan  primer  dan  kumparan  sekunder. Kebanyakan transformator memiliki kumparan  kawat  berisolasi  yang  dililitkan pada sebuah  besi  yang  dinamakan  inti  besi (core). Gambar 2.1. memperlihatkan bentuk dari  3 buah transformator 1 fasa.
Gambar 2.1. Bentuk Transformator
Ketika  kumparan  primer  dialiri  arus  listrik bolak  balik,  maka  akan  menimbulkan medan  magnet  atau  fluksi  magnetik disekitar  kumparan  itu.  Kekuatan  medan magnet  tersebut dipengaruhi oleh besarnya arus  listrik  yang  mengalir.  Semakin  besar arus listrik maka semakin besar pula medan magnetnya.  Fluktuasi  medan  magnet  yang terjadi  di  sekitar  kumparan  pertama (primer)  menginduksikan  Gaya  Gerak Listrik  (GGL)  dalam  kumparan  kedua (sekunder)  dan  akan  terjadi  pelimpahan daya  dari  kumparan  primer  ke  kumparan sekunder.  Dengan  demikian,  terjadilah pengubahan  taraf  tegangan  listrik  baik  dari tegangan  rendah  menjadi  tegangan  yang lebih  tinggi  maupun  dari  tegangan  tinggi menjadi tegangan lebih rendah.
Sedangkan  inti  besi  pada  transformator pada  umumnya  terdiri  dari  kumpulan lempengan-lempengan  besi  tipis  yang berisolasi  dan  ditempel berlapis-lapis dengan  kegunaan  untuk  mempermudah jalannya  fluksi  magnet  yang  ditimbulkan oleh  arus  listrik  pada  kumparan.  Gambar 2.2. memperlihatkan fluksi yang
dibangkitkan pada transformator.
Gambar 2.2. Fluksi pada Transformator
Transformator  3  fasa  pada  dasarnya merupakan  3  buah  transformator  1  fasa yang disusun menjadi sebuah transformator yang  mempunyai  2  belitan,  yaitu  belitan primer  dan  sekunder.  Ada  dua  metode utama untuk menghubungkan belitan primer  yaitu  hubungan  segitiga  ( delta )  dan bintang  ( star ).  Sedangkan  pada  belitan sekundernya  dapat  dihubungkan  secara segitiga, bintang dan zig-zag.

## 2.2.  Transformator  Hubungan  Segitiga  - Segitiga (Δ -Δ)
Transformator  3  fasa  dengan  belitan pada  sisi  primer  dan  sekunder  terhubung secara segitiga (Delta/Δ) diperlihatkan pada Gambar 2.3.
Gambar 2.3. Transformator Hubungan Segitiga-Segitiga
Transformator  hubungan  Delta-Delta  (Δ- Δ) pada  Gambar  2.3.  memperlihatkan bahwa  tegangan  pada  sisi  sekunder mengalami  pergeseran  fasa  0 o terhadap tegangan  pada  sisi  primer.  Tidak  ada  titik netral  pada  kedua  sisi  primer  maupun sekunder, sehingga jenis  transformator  ini digunakan  untuk  transmisi.    Hubungan delta  dapat  meminimalkan  pembebanan yang tidak seimbang.

## 2.2.1. Keuntungan transformator hubungan Δ-Δ :
Tidak  menimbulkan  masalah  serius pada  saat  melayani  beban  tidak  seimbang. Tidak  ada  masalah  dengan  gangguan harmonisa ke 3 pada tegangan.
Tidak ada perbedaan fasa antara sisi primer dan sekunder. Bila menggunakan bank transformator yang terdiri  dari  3  buah  belitan  terpisah  yang dihubungkan  secara  delta,  maka  apabila salah satu belitan bermasalah, transformator  masih  dapat  dioperasikan dengan  dua  belitan  (Open  Delta)  dengan penurunan kapasitas menjadi sebesar 58%.

## 2.2.2. Kerugian transformator
hubungan Δ-Δ :
Insulation tegangan yang digunakan pada  sisi  primer  dan  sekunder  harus  lebih dari tegangan line.
Tidak  tersedia  titik  netral  pada  kedua  sisi transformator.

## 2.3. Transformator Hubungan Bintang - Bintang (Y-Y)
Transformator  3  fasa  dengan  belitan pada  sisi  primer  dan  sekunder  terhubung secara  bintang  (Star/Wye/Y)  diperlihatkan pada Gambar 2.4.
Gambar 2.4. Transformator Hubungan Bintang-Bintang
Transformator  hubungan  Bintang-Bintang (Y-Y) pada  Gambar  2.4.  memperlihatkan bahwa  tegangan  pada  sisi  sekunder mengalami  pergeseran  fasa  0 o terhadap tegangan  pada  sisi  primer.  Terdapat  titik netral  pada  kedua  sisi  primer  maupun sekunder, sehingga jenis  transformator  ini digunakan untuk distribusi.

## 2.3.1. Keuntungan transformator hubungan Y-Y:
Titik  netral  tersedia  pada  kedua  sisi, baik  primer  dan  sekunder  dan  bisa digunakan  bila  diperlukan.  Isolasi  yang
diperlukan  pada  belitan  hanya  58%  dari tegangan line.

## 2.3.2. Kelemahan transformator
hubungan Y-Y :
Apabila  beban  yang  disuplai  tidak seimbang,  akan  terasa  jelas  pada  tegangan 3  fasa.  Harmonisa  ke  3  pada  tegangan sangat besar.

## 2.4.  Rangkaian  Transformator  3  Fasa dan Jam Vektor
Transformator  3  fasa  pada  dasarnya merupakan  3  buah  transformator  1  fasa yang dirangkai menjadi sebuah transformator  yang  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). Vektor  tegangan  primer  dan  sekunder  dari sebuah  transformator  sangat  tergantung pada  cara  penyambungan  kumparan  pada transformator  3  fasa.  Pada  transformator  3 fasa arah tegangan menimbulkan perbedaan fasa.  Arah  dan  besar  perbedaan  fasa tersebut  menyebabkan  adanya  berbagai kelompok  hubungan  pada  transformator. Untuk  penentuan  kelompok  hubungan  ini dipergunakan 3 jenis tanda atau kode, yaitu :
1. Tanda  sisi  tegangan  tinggi  yaitu  huruf besar A, B, dan C.
2. Tanda  sisi  tegangan  rendah  yaitu  huruf kecil a, b , dan c.
3. Transformator  dengan  vektor  grup  Yd1 berarti  bahwa  belitan  primer  dirangkai Wye  (Y),  sedangkan  belitan  sekunder dirangkai  delta  (Δ),  dan  angka  1 menunjukkan bahwa arus pada
kumparan primer dan kumparan
sekunder  berbeda  sudut  30 o Sedangkan transformator  dengan  vektor  grup  Yd5 berarti  bahwa  arus  pada  kedua  belitan berbeda sudut 150 o (= 5 x 30 o ).
Vektor  grup  transformator  dinyatakan dalam  bilangan  jam  yang  searah  putaran jam  ( clockwise ).  Tiap  satu  bilangan  jam mewakili  beda  sudut  30 o .  Vektor  grup menentukan  pergeseran  sudut  arus  pada belitan primer dan sekunder.
Dalam  menentukan    angka  jam  dari transformator  3  fasa  terdapat  5  macam metode yaitu :
1. Analisa  arus  dari  gambar  rangkaian transformator 3 fasa.
2. Membaca  tabel  pengukuran  dari  data sheet transformator (buku TERCO)
3. Perhitungan  kombinasi  GGL High Voltage (HV) & Low Voltage (LV)
4. Pengukuran menggunakan Osciloscope
5. Tabel Kebenaran DC
Metode  analisa  arus  transformator  3  fasa dalam  hubungan  Dd0  seperti  diperlihatkan pada Gambar 2.5.
1. Menghubungkan  terminal  R-r  sebagai referensi
2. Menentukan  arah  GGL  pada  setiap lilitan HV dan LV
3. Menggambar vektor sisi primer
4. Menggambar vektor sisi sekunder sesuai dengan hubungan terminal
Gambar 2.5. Analisis Arus Transformator 3 Fasa
Metode  membaca  tabel  pengukuran  dari data  sheet transformator  (buku  TERCO) seperti dimuat dalam Tabel 2.1.

## Tabel 2.1.Persamaan Hubungan Tegangan Jam Transformator

## KELOMPOK JAM  HUBUNGAN TEGANGAN
1 C c < B c > C b = C c < A B 2 C c < B c > C b < C c < A B 3 C c < B c > C b < C c ≥ A B
4 C c < B c > C b < C c > A B 5 C c = B c > C b < C c > A B
6 C c > B c = C b < C c > A B 7 C c > B c < C b = C c > A B 8 C c > B c < C b > C c ≥ A B 9 C c > B c < C b > C c < A B 1 0 C c > B c < C b > C c < A B 1 1 C c = B c < C b > C c < A B 1 2 C c < B c = C b > C c < A B

## III. PEMBAHASAN
3.1.  Syarat  Merangkai  Transformator  3 Fasa
Ada 4 syarat yang perlu dipenuhi dalam merangkai  transformator  3  fasa,  yaitu perbandingan tegangan harus sama,
mengetahui polaritas
transformator, impedansi sama, dan perbandingan reaktansi sama.

## a. Perbandingan tegangan harus sama
Perbandingan  tegangan  harus  sama., karena  jika  tidak  sama,  maka  tegangan induksi  pada  kumparan  sekunder  masing- masing transformator tidak sama.
Perbedaan ini menyebabkan terjadinya arus pusar  pada  kumparan  sekunder  ketika transformator dibebani.
Arus ini menimbulkan panas pada kumparan sekunder.

## b. Mengetahui polaritas transformator
Gambar 3.1 memperlihatkan simbol dari sebuah  transformator  1  kVA  satu  fasa  dua belitan terpisah.
a c 1 a 1 b 1 b c 6 0 1 1 1 Dd0 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2
Gambar  3.1.  Simbol  transformator  1  kVA satu fasa dua belitan terpisah Belitan  primer    (N1)  adalah    sisi  tegangan tinggi  (TT)  dan  belitan  sekunder  (N2) adalah  sisi  tegangan  rendah  (TR).  Jumlah belitan  primer  lebih  banyak  dari  pada belitan  sekunder.  Ujung  belitan  TT  diberi nama  dengan  huruf  besar  H  dan  ujung belitan  TR  diberi  nama  dengan  huruf  kecil x.  Terlihat  bahwa  polaritas  diberi  nama dengan  angka  subskrip.  Angka  gasal menyatakan  polaritas  positip,  dan  ditandai dengan titik (dot) yang berarti bahwa Gaya Gerak Listrik induksi pada belitan itu tinggi atau  positip.  Arah  melilit  belitan  pada  inti transformator  menentukan  letak  tanda  titik (dot)  atau  polaritas  positip  itu.  Belitan  H1- H2  dililit  dengan  arah  yang  menentukan letak  titik  (dot)  berada  di  ujung  belitan sebelah  kiri.  Belitan  x1-x2  dililit  sehingga letak  titik  (dot)  berada  di  ujung  belitan sebelah kanan.
Polaritas  belitan  transformator  dapat  dicari dengan pengujian atau pengukuran menggunakan  sebuah  voltmeter  AC  dan sumber  tegangan  AC  yang  besarnya  di bawah atau sama dengan tegangan nominal dari transformator tersebut.
Langkah  pengujian  polaritas  itu  adalah sebagai berikut :
1. Lihat Gambar 3.2. Tentukan belitan TT dan gunakan sebagai belitan referensi.
2. Hubungkan  salah  satu  ujung  belitan referensi  itu  dengan  salah  satu  ujung belitan yang diuji polaritasnya.
3. Tandai  ujung  lain  dari  belitan  referensi dengan  titik  (dot)  sebagai  polaritas positip.
4. Hubungkan  voltmeter  dengan  ujung belitan  referensi  bertanda  titik  (dot) dengan  ujung  lain  dari  belitan  yang diuji polaritasnya ( = Vt ).
5. Berikan  tegangan  di  bawah  atau  sama dengan nominal pada belitan referensi ( = Vr )
6. Catat  tegangan  pada  belitan  referensi (=Vr)  dan  tegangan  uji  pada  voltmeter (Vt) dari langkah 4.
7. Jika  tegangan  uji  (Vt)  lebih  besar  dari pada  tegangan  referensi  (Vr),maka polaritasnya  adalah  menjumlah  /aditif, dan  letak  titik  (dot)  dari  belitan  yang diuji  adalah  berseberangan  seperti diperlihatkan pada Gambar 3.3.
8. Jika  tegangan  uji  (Vt)  lebih  kecil  dari pada  tegangan  referensi  (Vr),  maka polaritasnya adalah mengurangi /subtraktif,  dan  letak  titik  (dot)  dari belitan  yang  diuji  adalah  berhadapan seperti diperlihatkan pada Gambar 3.4.
Gambar 3.2 Uji Polaritas Belitan Transformator
Gambar 3.3 Uji Polaritas Belitan Transformator [Polaritas Aditif (Vt>Vr)]
Gambar 3.4. Uji Polaritas Belitan Transformator [Polaritas Subtraktif (Vt<Vr)]

## c. Impedansi sama
Sifat  terpenting  dari  pembebanan  yang seimbang  adalah  jumlah  fasor  dari  ke3 tegangan adalah sama dengan nol, begitupula  dengan  jumlah  fasor  dari  arus pada  ke3  fase  juga  sama  dengan  nol.  Jika impedansi  beban  dari  ke3  fasa  tidak  sama, maka  jumlah  fasor  dan  arus  netralnya  (In) tidak sama dengan nol dan beban dikatakan tidak  seimbang.  Ketidakseimbangan  beban ini dapat saja terjadi karena hubung singkat atau hubung terbuka pada beban.
d. Perbandingan reaktansi sama Apabila perbandingan tahanan dan reaktansi  sama,  maka  kedua  transformator tersebut  bekerja  pada  faktor  daya  yang sama.
3.2.  Gambar  Vektor  dan  Rangkaian Transformator  Hubungan  Segitiga  - Segitiga (Δ-Δ)
A. Dd2 Cc<Bc>Cb<Cc<AB A B C + - + - + - + - + - + -

## B. Dd4
Cc<Bc>Cb<Cc>AB
A B C + - + - + - + - + - + - a b c C. Dd6 Cc>Bc=Cb<Cc>AB A B C + - + - + - + - + - + - a b c D. Dd8 Cc>Bc<Cb>Cc≥AB
A B C + - + - + - + - + - + - a b c
E. Dd10 Cc>Bc<Cb>Cc<AB A B C + - + - + - + - + - + - a b c

## F. Dd12
Cc<Bc=Cb>Cc<AB
A B C + - + - + - + - + - + - a b c 3.3.  Gambar  Vektor  dan  Rangkaian Transformator  Hubungan Bintang - Bintang (Y-Y) a) Yy2
Cc<Bc>Cb<Cc<AB A B C + - + - + - + - + - + - a b c b) Yy4 Cc<Bc>Cb<Cc>AB
A B C + - + - + - + - + - + - a b c c) Yy6 Cc>Bc=Cb<Cc>AB A B C + - + - + - + - + - + - a b c d) Yy8 Cc>Bc<Cb>Cc≥AB
A B C + - + - + - + - + - + - a b c e) Yy10 Cc>Bc<Cb>Cc<AB A B C + - + - + - + - + - + - a b c f) Yy12 Cc<Bc=Cb>Cc<AB
+ - + - + - + - + - + - A B C a b c IV. PENUTUP

## 4.1. Kesimpulan
1. Transformator  3  fasa  dapat  dirangkai dari 3 buah transformator 1 fasa dengan belitan  primer  dan  sekunder  yang dihubungkan  segitiga-segitiga  (delta- delta/Δ-Δ)  maupun  hubungan  bintang- bintang (star-star/Y-Y).
2. Polaritas magnetik belitan primer maupun sekunder dari tiap transformator  1  fasa  harus  diketahui terlebih  dahulu  sebelum  dirangkai menjadi transformator 3 fasa.
3. Beda  sudut  fasa antara vektor tegangan primer  dan  sekunder  adalah  30°  per jam.
4. Transformator hubungan segitiga- segitiga  maupun  hubungan  bintang- bintang  hanya  berlaku  untuk  jam-jam genap .
5. Persamaan  jam  vektor  tegangan  adalah sama untuk baik transformator hubungan segitiga-segitiga maupun hubungan  bintang-bintang  pada  jam yang sama.

## 4.2. Saran
1. Dalam  menggambar  vektor  tegangan sebaiknya  menggunakan  mistar,  jangka dan  busur  derajad  agar  panjang  garis vektor-vektor  sama  dan  besar  sudut beda  fasa  antar  fasa-fasa  simetris, sehingga tidak mempengaruhi persamaan jam vektor tegangan.
2. Dalam  mengambar  vektor  tegangan disarankan  untuk  meminjam  jarum menit  yang  selalu  menunjuk  angka  12 untuk mewakili tegangan tinggi primer, dan jarum jam yang menunjuk bilangan genap  untuk  mewakili  tegangan  rendah sekunder.
3. Dalam menggambar diagram  rangkaian pengawatan  transformator  3  fasa  agar selalu mengikuti gambar vektor tegangan.

## DAFTAR  PUSTAKA
J.  Nagrath,  DP.  Kothari,  1989, Electric
Machines , New Delhi, Tata Mc Graw Hill Publishing Co.Ltd.
Kosow, Irving L, 1991, Electrical
Machinery  and  Transformers ,  New
Jersey,  Prentice  Hall  Inc.  Englewood
Cliffs.
Leonard  R.  Andersen,  Jack  Macneill,
Electric Machines and Transformers , 1988,  New  Jersey,  Prentice  Hall  Inc. Englewood Cliffs.
Prih Sumardjati, 2008, Teknik Pemanfaatan Tenaga  Listrik  Jilid  3 ,  Jakarta, Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan Direktorat Jenderal Manajemen Pendidikan Dasar  dan  Menengah  Departemen
Pendidikan Nasional.
Sugijono.  2000. Paralel    Transformator Satu    Fasa .  Semarang:  Politeknik
Negeri Semarang.
Theraja  BL,  1987, Textbook  Electrical
Technology , New Delhi, Ninja
Construction  and  Development  Co. Ltd. Ran Nagar.
http://zhagitoloh.blogspot.co.id/2009/12/tra nsformator_11.html
http://direktorilistrik.blogspot.co.id/2012/1 2/hubungan-transformator-bintang- segitiga. html http://dunia-listrik.blogspot.co.id/2009/05/ konfigurasi-hubungan-belitan.html http://electric- mechanic.blogspot.co.id/2013/ 10/jenis-hubungan-pada- belitan.html http://listrik-praktis.blogspot.co.id/2015/12/ cara-memahami-pembacaan-vektor- group-jam-transformator.html