Transformator

Transmisi Tenaga Listrik
Power Transmission

       Kebutuhan listrik saat ini sangat vital keberadaannya. Listrik digunakan setiap hari oleh masyarakat di dunia ini pada berbagai bidang kehidupan. Listrik membawa energi untuk dimanfaatkan oleh penggunanya. Sumber energi ini tersedia dalam bentuk bahan bakar fosil atau pun bahan bakar nuklir kemudian dikonversi menjadi bentuk energi listrik di suatu pembangkit daya/tenaga yang selanjutnya didistribusikan ke pemakainya. Energi listrik ini ditransmisikan dan didistribusikan dengan memanfaatkan jalur transmisi yang sengaja dibuat agar sampai ke rumah-rumah, industri, dan bangunan komersial yang berada di daerah cakupan jalur transmisi tersebut.

       Seiring kemajuan teknologi dan ekonomi masyarakat mengakibatkan beban transmisi daya semakin besar dan juga jarak transmisi semakin jauh hingga ke pelosok-pelosok daerah. Kapasitas setiap jalur transmisi bervariasi nilai tegangannya (voltage) dan akan terus turun seiring jarak yang ditempuhnya. Semakin meningkatnya beban, tegangan pada jalur transmisi harus terus dinaikkan terutama untuk menghindari terjadinya kelebihan beban yang akan mengakibatkan terputusnya aliran listrik ke pemakai. Menggandakan tegangan pada jalur transmisi untuk jarak distribusi tertentu akan menaikkan kapasitasnya sampai empat kalinya sehingga meningkatkan efisiensi transmisinya.

       Transformator memegang peranan penting dalam transmisi listrik ini. Rugi-rugi transmisi daya bisa ditekan dengan menaikkan tegangan transmisi menggunakan transformator. Misalnya, suatu daerah perkotaan rata-rata kebutuhan dayanya adalah 240 kW kemudian didistribusikan melalui jalur transmisi yang memiliki hambatan 0,5 Ω dengan tegangan transmisi yang akan dibandingkan yaitu antara 240 V dan 24 kV.

               Untuk tegangan transmisi 240 V diperoleh arus sebesar,

                        I = ^P/_V = (240 x 10³ W) / (240 V) = 1000 A = 1 kA

               rugi-rugi transmisi daya,

                        P_L = I² R = (1000 A)² . (0, 5 Ω) = 500 kW

               sedangkan untuk tegangan transmisi 24 kV diperoleh arus sebesar,

                        I = ^P/_V = (240 x 10³ W) / (24 x 10³  V) = 10 A

               rugi-rugi transmisi daya,

                        P_L = I² R = (10 A)^{2 .} (0, 5 Ω) = 50 W

               dengan demikian, rugi-rugi transmisi daya untuk tegangan tinggi lebih rendah.

       Tegangan keluaran pada pembangkit tenaga dinaikkan untuk keperluan transmisi menggunakan transformator, sesampainya di sub-stasiun listrik di area perkotaan kemudian tegangan diturunkan dengan menggunakan transformator juga, sepanjang jalan di area perkotaan umumnya tegangan berkisar 2400 V dan diturunkan lagi di gardu lokal dengan menggunakan transformator sampai tegangan 240 V untuk didistribusikan ke rumah-rumah atau pun perkantoran.

       Transformator memindahkan energi listrik dari satu sirkuit kumparan ke sirkuit kumparan lain dengan memanfaatkan medan magnet yang terhubung di antara kedua sirkuit tersebut. Ada tiga tujuan utama yang diharapkan dapat dicapai dalam mempelajari transformator ini. Pertama, transformator mengilustrasikan pemanfaatan prinsip kemagnetan untuk konversi energinya sehingga bisa menjadi dasar dalam memahami aplikasi induksi tegangan akibat perubahan medan magnet dan juga bisa menjadi dasar untuk operasional motor induksi, di mana menyangkut variasi fluks sinusoidal kemagnetan dan hubungan antara tegangan dan arus pada kumparan yang terhubung pada sirkuit kemagnetan yang sama. Kedua, mempelajari transformator lebih lanjut sebagai peralatan dua kumparan dan membuat turunan model persamaan sirkuitnya. Ketiga, memanfaatkan hasil penurunan model tersebut untuk prediksi kinerja transformator dalam aplikasi di lapangan.

Sebagai bahan ajar silahkan di-download-1 materinya pada link download-2 ini.

Download-1 materi prinsip kemagnetan.

Download-2 materi transformator.

Jika mengalami permasalahan mari kita diskusikan bersama.