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

## Oleh : Sugijono
Staf Pengajar Jurusan Teknik Elektro Politeknik 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  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  dengan hubungan segitiga-bintang(Delta-Wye) dan hubungan bintang-segitiga (Wye-Delta) hanya berlaku untuk jam-  jam  gasal . Beda  fasa  antara  vektor  tegangan  primer  dan  sekunder  adalah  30 ° per  jam. Persamaan  jam  vektor  tegangan  adalah  sama  untuk  baik  transformator  hubungan  segitiga-bintang maupun  hubungan  bintang-segitiga  pada  jam  yang  sama.  Gambar  vektor  tegangan  meminjam  jarum menit  yang  menunjuk angka  12  untuk  mewakili  tegangan  tinggi  primer  dan  jarum  jam  yang  menunjuk angka  selain  12  untuk  mewakili  tegangan  rendah  sekunder.  Dalam  menggambar  rangkaian transformator 3 fasa selalu mengikuti gambar vektor tegangan.
Kata kunci : transformator, hubungan delta dan bintang, jam gasal.

## 1.  Pendahuluan
Hubungan  kumparan  transformator  3 fasa  bergantung  pada  kebutuhan  atau permintaan yang dikehendaki oleh unit dari sistem suplai energi listrik. Untuk kebutuhan  penyaluran  energi  listrik  dari pembangkitan,
maka dikehendaki
hubungan  transformator  bintang-segitiga, karena  untuk  penyaluran  ( transmission ) tidak membutuhkan kawat netral. Sementara  untuk  kebutuhan  distribusi ( distribution )  energi  listrik  satu  fasa  ke konsumen  membutuhkan  kawat  netral, sehingga dikehendaki hubungan transformator segitiga-bintang.
Permasalahan yang muncul adalah bagaimana  merangkai  transformator  3  fasa dalam  hubungan  bintang-segitiga  ataupun segitiga-bintang. Beda sudut fasa antara sisi primer  dan  sekunder  yang  dinyatakan dalam  kelipatan  30 ° per  jam  bila dibutuhkan  besaran  yang  sama  antara transformator untuk transmisi dan distribusi,  maka  dapat  dinyatakan  dengan jam  yang  sama,  misal  untuk  transmisi dipasang  transformator  bintang-segitiga jam  5,  dengan  demikian  untuk  distribusi
dipasang  transformator  segitiga-bintang jam  5  juga.  Jadi  kedua  transformator  itu memiliki  sudut  beda  fasa  yang  sama  yaitu 5x30 ° atau  150 ° .  Permasalahan berikutnya  adalah  bagaimana  merangkai transformator 3 fasa pada jam 5 itu.

## 2.  Transformator
Transformator adalah  suatu  alat  listrik yang  dapat mengubah taraf suatu tegangan AC  ke  taraf  yang  lain  dengan  maksud menurunkan  tegangan  bolak  balik  (AC) dari  220  VAC  ke  12  VAC  ataupun menaikkan tegangan dari 110  VAC ke 220 VAC.   Transformator    bekerja  berdasarkan prinsip  induksi  elektromagnet  dan  hanya dapat  bekerja  pada  tegangan  yang  berarus bolak balik (AC). Transformator memegang  peranan  yang  sangat  penting dalam pendistribusian 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 AC 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  simbol  dari  sebuah transformator.Gambar  2.2.memperlihatkan bentuk dari sebuah transformator.
Gambar 2.1. Simbol Transformator
Gambar 2.2. Bentuk Transformator
Ketika  kumparan  primer  dialiri  arus  listrik bolak  balik,  maka  akan  menimbulkan medan magnet atau fluks magnetik disekitar  kumparan  itu.  Kekuatan  medan magnet  tersebut dipengaruhi oleh besarnya arus  listrik  yang  mengalir.  Semakin  besar arus  listri  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    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 fluks magnet yang  ditimbulkan  oleh  arus  listrik  pada kumparan.  Gambar  2.3.  memperlihatkan fluksi yang dibangkitkan pada transformator.
Gambar 2.3. Fluksi pada Transformator
Besarnya  rasio  lilitan  pada  kumparan sekunder terhadap kumparan primer menentukan  nilai  rasio  tegangan  pada kedua  kumparan  tersebut.  Sebagai  contoh, 1  lilitan  pada  kumparan  primer  dan  10 lilitan  pada  kumparan  sekunder  akan menghasilkan  tegangan  10  kali  lipat  dari tegangan  input  pada  kumparan  primer. Jenis  transformator  ini  biasanya  disebut sebagai transformator Step Up. Sebaliknya, jika  terdapat  10  lilitan  pada  kumparan primer  dan  1  lilitan  pada  kumparan sekunder,  maka  tegangan  yang  dihasilkan oleh  kumparan  sekunder  adalah  1/10  dari tegangan  input  pada  kumparan  primer. Transformator  jenis  ini  disebut  sebagai transformator  Step  Down.  Transformator  3 fasa  pada  dasarnya  merupakan  3  buah transformator 1 fasa yang disusun   menjadi
sebuah  transformator  yang  mempunyai  2 belitan,  yaitu  belitan  primer  dan  belitan sekunder.  Ada  dua  metode  utama  untuk menghubungkan belitan primer yaitu hubungan  segitiga  (delta)  dan  bintang (wye). Sedangkan pada belitan sekundernya  dapat  dihubungkan  secara segitiga, bintang dan zig-zag.

## 2.2. Hubungan Transformator Segitiga - Bintang (Δ-Y)
Hubungan transformator segitiga- bintang  (Δ-Y)  atau  Delta-Wye,  merupakan hubungan  belitan  transformator  3  fasa dengan belitan di sisi primer adalah segitiga (Delta-Δ)  dan  pada  sisi  sekunder  adalah bintang  (Wye-Y),  seperti  diperlihatkan pada Gambar 2.4.
Gambar 2.4. Transformator Hubungan
Segitiga-Bintang
Berdasarkan    diagram  fasor  pada  Gambar 2.4. terlihat bahwa transformator hubungan Delta-Wye (Δ-Y) ini  tegangan  pada  sisi sekunder  mengalami  pergeseran  fasa  30 o mendahului  (lead)  terhadap  tegangan  pada
sisi primer. Karakteristik transformator hubungan  Delta-Wye (Δ-Y)  adalah  sama dengan  transformator hubungan Wye-
Delta (Y-Δ). Bila memperhatikan ketahanan  isolasi,  maka  transformator hubungan Delta-Wye (Δ-Y) bisa digunakan sebagai  transformator  penaik  tegangan ( step-up )  ,  namun  secara  umum  banyak digunakan  pada  aplikasi  penurun  tegangan ( step-down ).  Dengan  adanya  titik  netral pada sisi sekunder,
maka transformator hubungan  Delta-Wye  ( Δ -Y) banyak  digunakan  sebagai  transformator distribusi, karena bisa menyuplai beban tiga fasa maupun satu fasa. Sedangkan hubungan   delta  di  sisi  primer  dapat meminimalkan  beban  tidak  seimbang  yang sering  dihadapi  oleh  setiap  transformator distribusi.

## 2.3.  Hubungan Transformator  Bintang  -
Segitiga (Y-Δ) Hubungan Transformator Bintang- Segitiga (Y-Δ), atau Wye-Delta, merupakan  hubungan  pada  transformator  3 fasa  dengan  belitan  disisi  primer  adalah bintang  (Wye-Y)  dan  pada  sisi  sekunder adalah segitiga (Delta-Δ), seperti
diperlihatkan pada Gambar 2.5.

## Gambar 2.5. Transformator Hubungan
Bintang-Segitiga
Dari  diagram  fasor  pada  Gambar  2.5. terlihat  bahwa  pada  transformator  3  phasa hubungan  Wye-Delta  (Y-Δ)  tegangan  pada sisi  sekunder  mengalami  pergeseran  fasa tertinggal ( lag ) sebesar 30 o . Keuntungan dari transformator hubungan Y-Δ antara lain adalah :
a) Tidak  ada  masalah  yang  serius  pada saat  melayani  beban  yang  tidak seimbang  karena  hubungan  delta  pada sisi  sekunder  akan  mendistribusikan beban  tidak  seimbang  tersebut  pada masing-masing fasa.
b) Masalah harmonisa ketiga pada tegangan padasisi sekunder dapat dihapus  karena  telah  disirkulasikan melalui  hubungan  delta  pada  sisi sekunder.
Kerugian transformator hubungan Y-Δ
antara lain adalah :
a) Tegangan
pada sisi sekunder
mengalami  pergeseran fasa   terhadap sisi  primer,  sehingga  apabila  ingin memparalel transformator dengan hubungan Wye-Delta  (Y-Δ)  ini  maka
harus  diperhatikan  kesamaan  vektor diagram  dari  transformator  yang  akan diparalel tersebut.
b) Isolasi  yang  dibutuhkan  pada  belitan pada  sisi  sekunder  harus  memiliki ketahanan  sedikit  diatas  tegangan  line pada  sisi  sekunder  itu,  sehingga umumnya transformator dengan hubungan  Wye-Delta  (Y-Δ)  sering digunakan  sebagai  transformator step- down
2.4. Rangkaian Transformator Tiga Fasa dan Jam Vektor
Transformator  3  fasa  pada  dasarnya merupakan  3  buah  transformator  1  fasa yang disusun 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 trafo tiga fasa. Pada transformator tiga 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  tiga  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 tiga fasa dalam  hubungan  Dd0  seperti  diperlihatkan pada Gambar 2.6.
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 2.6. Analisis Arus Transformator Tiga 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
Cara  menggambar  vektor  grup  Yd1  dan rangkaian  belitan  transformator  adalah sebagai berikut :
Dd0
a c 1 a 1 b 1 b c 6 0 1 11 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2
1) Gambar  vektor  A,B,C  (arus  pada belitan primer) dalam lingkaran jam.
2) Gambar  vektor  bantu  yang  menunjuk jam 1
3) Gambar  vektor  a  (arus  pada  belitan sekunder  a)  searah  dengan  vektor  A dengan  kepala  vektor  menuju  arah  jam
1 (perhatikan Gambar 2.7)
4) Gambar  vektor  b  (arus  pada  belitan sekunder  b)  searah  dengan  vektor  B dengan  pangkal  vektor  berada  pada vektor a.
5) Gambar  vektor  c  (arus  pada  belitan sekunder  c)  searah  dengan  vektor  C dengan  pangkal  vektor  berada  pada vektor b dan kepala vektor berada pada pangkal vektor a.
6) Beri notasi tambahan 1 pada tiap kepala vektor  a,b,  dan  c  serta  notasi  2  pada pangkal vektornya.
Gambar 2.7. Vektor grup Yd1 Sedangkan  untuk  menggambar  rangkaian belitan  transformator,  tinggal  melihat gambar vektor grup yang telah diberi notasi tambahan seperti diperlihatkan pada Gambar 2.8.
1) Gambar  rangkaian  belitan  Wye  pada sisi primer
2) Fasa r pada belitan sekunder terhubung pada a1 dan c2
3) Fasa s pada belitan sekunder terhubung pada a2 dan b1
4) Fasa  t  pada  belitan  sekunder  terhubung pada b2 dan c1
Gambar 2.8. Rangkaian Transformator
Hubungan Yd1
Pembuktian pergeseran sudut ini terlihat pada Gambar 2.9.
Gambar 2.9. Arus pada belitan primer dan sekunder transformatorYd1

## 3. Pembahasan
3.1.  Syarat  Merangkai  Transformator

## Tiga 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  trafo  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
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.

## c. Impedansi sama
Sifat  terpenting  dari  pembebanan  yang seimbang  adalah  jumlah  fasor  dari  ketiga tegangan adalah sama dengan nol, begitupula  dengan  jumlah  fasor  dari  arus pada ketiga fase juga sama dengan nol. Jika impedansi  beban  dari  ketiga  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  Transformator
Hubungan Segitiga - Bintang (Δ-Y)
a) Dy1
Cc < Bc > Cb = Cc < AB
b) Dy3
Cc < Bc > Cb > Cc < AB
c) Dy5
d) Dy7
Cc = Bc < Cb > Cc = AB e) Dy9 Cc = Bc < Cb > Cc = AB f) Dy11
Cc = Bc < Cb > Cc < AB
3.3.  Gambar  Vektor  Transformator Hubungan Bintang - Segitiga (Y-Δ)
a) Yd 1
Cc < Bc > Cb = Cc < AB
b) Yd3 Cc < Bc > Cb > Cc < AB A2 A1 B2 B1 C2 C1 c1 c2 a1 a2 b1 b2
c) Yd5
Cc < Bc > Cb < Cc > AB d) Yd7 Cc = Bc < Cb > Cc = AB e) Yd9 Cc = Bc < Cb > Cc = AB f) Yd11
Cc = Bc < Cb > Cc < AB 4. Penutup

## 4.1. Kesimpulan
1) Transformator  3  fasa  dapat  dirangkai dari 3 buah transformator 1 fasa dengan belitan  primer  dan  belitan  sekunder yang dihubungkan segitiga-bintang (delta-wye)  atau  hubungan  bintang- segitiga (wye-delta).
2) Polaritas magnetik belitan primer maupun sekunder dari tiap transformator  1  fasa  harus  diketahui sebelum dirangkai menjadi transformator 3 fasa.
3) Transformator hubungan segitiga-
bintang  (delta-wye)  dan  hubungan bintang-segitiga (wye-delta) hanya berlaku untuk jam-jam gasal .
A2 A1 B2 B1 C2 C1 c1 c2 a1 a2 b1 b2 A2 A1 B2 B1 C2 C1 c1 c2 a1 a2 b1 b2 A2 A1 B2 B1 C2 C1 c1 c2 a1 a2 b1 b2
A2 A1 B2 B1 C2 C1 c1 c2 a1 a2 b1 b2 A2 A1 B2 B1 C2 C1 c1 c2 a1 a2 b1 b2
4) Beda  fasa  antara  vektor  tegangan primer  dan  sekunder  adalah  30°  per jam.
5) Persamaan  jam  vektor  tegangan  adalah sama untuk baik transformator hubungan  segitiga-bintang  (delta-wye) maupun hubungan bintang-segitiga (wye-delta) 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  antar  fasa-fasa  simetris,  sehingga tidak  mempengaruhi  persamaan  jam vektor tegangan.
2) Gambarlah  vektor  tegangan  dengan meminjam jarum menit yang menunjuk angka  12  untuk  mewakili  tegangan tinggi  primer  dan  jarum  jam  yang menunjuk  angka  selain  12  untuk mewakili tegangan rendah sekunder.
3) Dalam menggambar 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.
Sugijono.  2000. Paralel    Transformator Satu    Fasa .  Semarang:  Politeknik
Negeri Semarang.
Theraja  BL,  1987, Textbook  Electrical
Technology , New Delhi, Ninja
Construction  andDevelopment  Co.
Ltd. Ran Nagar.
http://zhagitoloh.blogspot.co.id/2009/12/tra nsformator_11.html http://direktorilistrik.blogspot.co.id/2012/1 2/hubungan-transforamtor-bintang- segitiga.html
http://direktorilistrik.blogspot.co.id/2012/1 2/hubungan-transforamtor-segitiga- bintang.html
http://digilib.mercubuana.ac.id/manager/n!
@file_skripsi/Isi2740030009612.pd f
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://repository.usu.ac.id/bitstream/123456 789/20976/3/Chapter%20II.pdf http://listrik-praktis.blogspot.co.id/2015/
12/cara-memahami-pembacaan- vektor-group-jam-trafo.html http://dunia-listrik.blogspot.co.id/2009/05/ konfigurasi-hubungan-belitan.html