## p-ISSN : 2087- 3336
TEKNOSAINS: Jurnal Sains, Teknologi dan Informatika , Vol.7, No. 1, Januari 2020, 01 – 07 http://jurnal.sttmcileungsi.ac.id/index.php/tekno
Teknosains : Jurnal Sains,Teknologi dan Informatika is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License .
Optimalisasi Material Utama Pada Autotransformator 100 MVA (Vol.7, No1) Januari 2020

## Optimalisasi Material Utama Pada Autotransformator 100 MVA
Asep Saepudin 1* , Djoko Nursanto 2
1 Program Studi Teknik Mesin, Sekolah Tinggi Teknologi Muhammadiyah Cileungsi
2 Program Studi Teknik Informatika, Sekolah Tinggi Teknologi Muhammadiyah Cileungs Jl. Angrek No. 25 Perum PTSC Cileungsi, Bogor, Jawa Barat
*Email: asep.saepudin@sttmcileungsi.ac.id

## ABSTRACT
Background Autotransformator is a transformer that has primary and secondary winding with the same common winding, so that it has a lighter weight compared to ordinary power transformers.
Aim The purpose of this study is to optimize the main material used in the three-phase Autotransformer in order to get the most optimum value approaching the calculation results and to know the comparison between  the  calculation  results  and  the  actual  use  of  the  main  material  in  the  Autotransformer  and three-phase power transformer.
Method This study took two samples of a power transformer, one 100 MVA ordinary power transformer and one 100 MVA Autotransformator, which will then be compared with data collection methods and using Equation Mutualism (Ratio) Transformer.
Result  The  main  material  in  power  transformers  is  copper  for  winding  and  silicon  steel  for  cores (transformer cores).
Conclusion Based on this research, it can be concluded that the use of main material in Auto three- phase power transformer is less than the three-phase power transformer for the same voltage and power, the magnitude of the difference in the range of 12.5% for Copper and core (transformer core) range of 47.3% of the main material in the power transformer.
Keywords: Autotransformator, common windings, optimization, windings, cores.

## 1. PENDAHULUAN
Transformator berfungsi untuk mengubah daya dari tegangan tinggi menjadi tegangan rendah atau sebaliknya  dari  tegangan  rendah  menjadi  tegangan  tinggi  dan  transformator  ini  bekerja  dengan elektromagnetik statis (Hayt & H, 1989), dengan frekuensi yang sama dan perbandingan transformasi (Widianto,  2003)  melalui  suatu  gandengan  magnet  dan  bekerja  berdasarkan  prinsip  induksi elektromagnetis (Hayt & H, 1989), dimana perbandingan tegangan antara sisi primer dan sisi sekunder berbanding  lurus  dengan  perbandingan  jumlah  lilitan  dan  berbanding  terbalik  dengan  perbandingan arusnya  yang  dijelaskan  pada  gambar  1.  Konsep  transformator  (J.  &  Winders,  2002)  daya  bisa menentukan material yang dibutuhkan.
Auto transformator adalah peralatan listrik yang mempunyai effisiensi yang sangat baik diatas 99%. (Patel, 2014). Secara garis besar kerugian yang terjadi pada semua transformator daya baik transformator tiga fasa maupun transformator satu fasa ada dua yaitu rugi tanpa beban (inti) dan rugi berbeban (belitan). Arrangment  autotransformator  dimana  antara  belitan  primer  dan  sekunder  mempunyai  common  yang sama, yang dijelaskan pada gambar 2. Kosep autotransformator (H, CEng, & FIEE, 1998), Pemakaian belitan  dan  inti  pada  autotransformator  lebih  hemat  dibandingkan  dengan  transformator  daya  biasa, dimana dengan lebih sedikitnya pengunaan material utama (belitan dan inti) maka harga autotransformator akan lebih kompetitif dibandingkan dengan harga transformator daya biasa dengan daya yang sama tetapi

## p-ISSN : 2087- 3336
TEKNOSAINS: Jurnal Sains, Teknologi dan Informatika , Vol.7, No. 1, Januari 2020, 01 – 07 http://jurnal.sttmcileungsi.ac.id/index.php/tekno
Teknosains : Jurnal Sains,Teknologi dan Informatika is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License .
Optimalisasi Material Utama Pada Autotransformator 100 MVA (Vol.7, No1) Januari 2020
material utama yang digunakan lebih sedikit.
Gambar 1. Konsep transformator daya biasa
Gambar 2. Konsep autotransformator

## 1.1 MODEL AUTOTRANSFORMATOR
Pada penelitian ini menggunakan transformator daya tiga fasa 132 kV 100 MVA dengan tipe inti dan mempunyai tiga inti dimana semua belitan autotransformator berada pada inti, baik belitan HV, FR, LV dan TV. Pada gambar 3 adalah model yang dijadikan objek penelitian. Pada penelitan ini dibatasi hanya pada membahasan optimalisasi penggunaan material utama saja (inti dan belitan transformator).
Gambar 3. Model autotransformator daya tiga fasa

## p-ISSN : 2087- 3336
TEKNOSAINS: Jurnal Sains, Teknologi dan Informatika , Vol.7, No. 1, Januari 2020, 01 – 07 http://jurnal.sttmcileungsi.ac.id/index.php/tekno
Teknosains : Jurnal Sains,Teknologi dan Informatika is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License .
Optimalisasi Material Utama Pada Autotransformator 100 MVA (Vol.7, No1) Januari 2020
Adapun bagian struktur yang dianalisa terbatas pada belitan dan inti autotransformator dijelaskan pada gambar 4 inti dan belitan autotransformator.

## Gambar 4. Struktur inti dan belitan autotransformator

## 2. METODE
Dengan metode pengumpulan data dan menggunakan persamaan mutualisme ( Ratio ) transformator (Harlow & H, 2004). Persamaan ini menjadi pasti, ketika hubungan antara jumlah lilitan (Hayt & H, 1989), arus dan tegangan diketahui.
𝑎 = 𝑁 1 𝑁 2 = 𝑉 1 𝑉 2 = 𝐼 2 𝐼 1
(1)
Dimana :
a : Ratio perbandingan trafo. N1 : Jumlah belitan tegangan tinggi (primer).
𝑁2 : Jumlah belitan tegangan rendah (sekunder).
V1 : Tegangan tinggi (primer) (Volt).
V2 : Tegangan rendah (sekunder) (Volt).
I1 : Arus tegangan tinggi (primer) (Amp).
I2 : Arus tegangan rendah (sekunder) (Amp).
Perhitungan jumlah belitan pada autotransformator sedikit dimodifikasi dikarenakan mempunyai belitan primer dan sekunder dengan belitan common yang sama dijelaskan pada gambar 1, persamaan yang  digunakan  untuk  memecahkan  penggunaan  belitan  common  yang  bersama  dinyatakan  sebagai berikut:
𝑎 = 𝑁 1 −𝑁 2 𝑁 2 = 𝑉 1 𝑉 2 = 𝐼 2 −𝐼 1 𝐼 1 (2)
Dimana:

## p-ISSN : 2087- 3336
TEKNOSAINS: Jurnal Sains, Teknologi dan Informatika , Vol.7, No. 1, Januari 2020, 01 – 07 http://jurnal.sttmcileungsi.ac.id/index.php/tekno
Teknosains : Jurnal Sains,Teknologi dan Informatika is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License .
Optimalisasi Material Utama Pada Autotransformator 100 MVA (Vol.7, No1) Januari 2020
N1-N2 : Belitan tegangan tinggi
I1-I2 : Arus tegangan rendah (sekunder) (Amp)
Persamaan penghematan tembaga pada autotransformator dengan menggabungkan rumus persamaan 1 dan 2 maka didapat rumus persamaan 3 dibawah:
a a a I I N N N N I N I N I I N I N N torbiasa transforma Cu ormator autotransf Cu              1 2 1 1 2 1 ) ( ) ( 1 2 1 2 1 2 2 2 1 1 1 2 2 1 2 1
(3)
Dengan  menggunakan  persamaan  tegangan  induksi  untuk  menentukan  luasan  inti  ( core )  dari transformator dengan nilai belitan, induksi, frekuensi dan tegangan diketahui (Siswoyo, 2008).
𝐕 = 𝟒, 𝟒𝟒 ∗  𝐁 ∗ 𝐀 ∗ 𝐟 ∗ 𝐍 ( 4) Dimana : V : Tegangan (Volt) N : Jumlah belitan
𝐵 : Fluks magnet (Tesla)
A : Luasan inti trafo (m2)
f
: Frekuensi (Hertz)
Persamaan daya
P =  3 * V * I (5)
Dimana P: Daya trafo (Watt)

## A. Data Autotransformator dan Transformator 100 MVA
Pada penelitian ini mengambil dua sampel transformator daya yaitu satu transformator daya biasa 100 MVA dan satu autotransformator 100 MVA, kemudian akan dibandingkan dengan data-data sebagai berikut:

## Tabel 1. Data transformator daya biasa 100 MVA
Transformator daya biasa Customer PLN-Indonesia Enginering Number X0822 Rating Daya MVA 100 Rating Tegangan HV/LV/TV kV 150/66/15 BIL kV 650 Arus primer A 385 Arus sekunder A 875

## p-ISSN : 2087- 3336
TEKNOSAINS: Jurnal Sains, Teknologi dan Informatika , Vol.7, No. 1, Januari 2020, 01 – 07 http://jurnal.sttmcileungsi.ac.id/index.php/tekno
Teknosains : Jurnal Sains,Teknologi dan Informatika is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License .
Optimalisasi Material Utama Pada Autotransformator 100 MVA (Vol.7, No1) Januari 2020
Jumlah belitan primer √3 ∗ 604 Jumlah belitan sekunder √3 ∗ 266 Frekuwensi Hz 50 NLL kW 42 LL kW 288 Induktansi inti trafo T 1.606 Diameter inti trafo mm 740 Luasan inti trafo mm2 401297 Berat Tembaga kg 19044 Berat inti trafo kg 42000 Berat Oil kg 29260 Berat total kg 122300 Tabel 2. Data autotransformator daya 100 MVA Autotransformator daya Customer Western Power - Australia Enginering Number X0476 Rating Daya MVA 100 Rating Tegangan HV/LV/TV kV 132/69/21.5 BIL kV 650 Arus primer A 437.4 Arus sekunder A 836.7 Jumlah belitan primer √3 ∗ 840 Jumlah belitan sekunder √3 ∗ 439 Frekuwensi Hz 50 NLL kW 28 LL kW 245 Induktansi inti trafo T 1.6887 Diameter inti trafo mm 575 Luasan inti trafo mm2 241900 Berat Tembaga kg 16650 Berat inti trafo kg 22150 Berat Oil kg 28374 Berat total kg 100800

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN

## 3.1 Data Awal Perhitungan
Untuk  melakukan  perhitungan  perlu  diketahui  volume  dan  berat  tembaga,  sebanding  dengan panjang dan luas penampang konduktor. Jumlah belitan yang dibutuhkan untuk mengetahui besaran arus listrik,  harus  di  tentukan  panjang  kawat  konduktor  dan  luas  penampang  kawat  konduktor  yang dibutuhkan. Oleh karena itu, berat sebanding dengan produk dan besar arus listrik dan jumlah belitan.

## p-ISSN : 2087- 3336
TEKNOSAINS: Jurnal Sains, Teknologi dan Informatika , Vol.7, No. 1, Januari 2020, 01 – 07 http://jurnal.sttmcileungsi.ac.id/index.php/tekno
Teknosains : Jurnal Sains,Teknologi dan Informatika is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License .
Optimalisasi Material Utama Pada Autotransformator 100 MVA (Vol.7, No1) Januari 2020
Parameter yang diketahui pada awal pembuatan transformator baik autotransformator atau transformator daya biasa sebagai berikut:
1. Rating daya transformator (P).
2. Rating tegangan primer (V1).
3. Rating tegangan sekunder (V2).
4. Frekuensi sistem (f).
5. Induktasi inti trafo (B).

## 3.2 Hasil Perhitungan
Berdasarkan persamaan yang sudah ditampilkan diatas dan menggunakan data-data transfomator daya biasa maupun autotransformator yang ada pada tabel 1 dan tabel 2, serta data awal perhitungan sudah ada semua, maka akan didapatkan hasil perhitungan sebagai berikut:
Tabel 3. Hasil terhitungan transformator daya biasa 100 MVA
Transformator daya biasa Customer PLN - Indonesia Enginering Number X0822 Rating Daya (P) MVA 100 Rating Tegangan Primer (V1) kV 150 Rating Tegangan Sekunder kV 66 Arus primer (I1) A 384.9 Arus sekunder (I2) A 874.8 Jumlah belitan primer (N1) 1047.8 Jumlah belitan sekunder (N2) 461.0 Frekuwensi (f) Hz 50 Induktansi inti trafo (B) T 1.6069 Diameter inti trafo mm 740 Luasan inti trafo (A) mm2 401297 Berat Tembaga kg 19044 Berat inti trafo kg 42000 Tabel 4 . Hasil perhitungan autotransformator 100 MVA Auto transformator daya Customer Western Power - Australia Enginering Number X0476 Rating Daya (P) MVA 100 Rating Tegangan Primer (V1) kV 132 Rating Tegangan Sekunder kV 69 Arus primer (I1) A 437.4 Arus sekunder (I2) A 836.7 Jumlah belitan primer (N1) 1455.6

## p-ISSN : 2087- 3336
TEKNOSAINS: Jurnal Sains, Teknologi dan Informatika , Vol.7, No. 1, Januari 2020, 01 – 07 http://jurnal.sttmcileungsi.ac.id/index.php/tekno
Teknosains : Jurnal Sains,Teknologi dan Informatika is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License .
Jumlah belitan sekunder (N2) 760.9 Frekuwensi (f) Hz 50 Induktansi inti trafo (B) T 1.6887 Diameter inti trafo mm 575 Luasan inti trafo (A) mm2 241900 Berat Tembaga kg 16650 Berat inti trafo kg 22150 Tabel 5. Perbandingan berat tembaga dan inti trafo untuk transformator biasa dan autotransformator 100 MVA
Hasil Transformator daya biasa Auto Transformator Perbedaan dalam (%) Berat Tembaga (kg) 19.044 16.650 (2.394 kg) 12.5% Berat Core (kg) 42.000 22.150 (19.850 kg) 47.3%
Berdasarkan model yang diteliti seperti pada table 5, ada perbedaan yang cukup besar pada berat core (inti trafo) sekitar 47.3% dan tembaga sekitar 12.5%, sehingga autotransformator bisa lebih murah dan compact dibandingkan dengan transformator daya biasa dan harga trafonya akan lebih murah.

## 4. SIMPULAN
Hasil  penelitian  yang  didapat  dengan  menggunakan  perhitungan  sederhana  hingga  konsisten  dengan analisis  teoritis,  itu  menggambarkan  validitas  metode. Ada  optimalisasi  penggunaan  material  utama pada autotransformator dibandingkan transformator daya biasa yang cukup besar pada berat core (inti trafo) sekitar 47.3% dan tembaga sekitar 12.5%. Berdasarkan hasil perhitungan Autotransformator bisa lebih murah dan compact dibandingkan dengan transformator daya biasa dan harga trafonya akan lebih murah .

## D AFTAR P USTAKA
H, M. J., CEng, & FIEE. (1998). The J & P Transformer Book (Twelfth ed). England: Johnson & Philips Ltd.
Harlow, & H, J. (2004). Electric Power Transformer Engineering . USA: CRC Press LLC. Hayt, & H, W. (1989). Elektromagnetika Teknologi (edisi ke lima) . Jakarta: Erlangga. J., J., & Winders. (2002). Power Transformers Principles and Applications . New York: Marcel Dekker, Inc.,.
Kulkarni, S. V., & Khaparde, S. A. (2004). Transformer Engineering: Design and Practice. Marcel Dekker, Inc. New York . Patel, S. (2014). LE Peer. IEEE PES Chicago Chapter .
Siswoyo. (2008). Teknik Listrik Industri (Jilid 1). Jakarta: Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan,.
Widianto. (2003). Power Transformer Design Aspect . Jakarta: Areva.