Upload
r-teguh-adhianto
View
245
Download
0
Embed Size (px)
DESCRIPTION
ELEKTRO
Citation preview
TRANSFORMATOR TRAFO HUBUNG SINGKAT DAN
BEBAN NOL
I. TUJUAN PERCOBAAN
Mempelajari prinsip kerja transformator dan karakteristiknya.
Mengetahui rangkaian ekivalen transformator pada beban nol dan
hubung singkat.
II. TEORI PERCOBAAN
Transformator adalah alat untuk memindahkan daya listrik untuk
memindahkan daya listrik bolak-balik dengan mempergunakan kopling
secara magnetis.
Keterangan :
V1 = Tegangan jepit primer
V2 = Tegangan jepit sekunderHuruf besar adalah nilai efektif
E1 = ggl primer Huruf kecil adalah nilai sesaat
E2 = ggl sekunder
N = Jumlah lilitan
Φ = Fluksi
MODUL TRANSFORMATOR 1
Kumparan primer dihubung tegangan sumber V1 yang berbentuk sinus v1 = v1 sin
ωt. Karena V1 ini mengalir arus dan dapat menimbulkan GGL E1 di kumparan
primer yang berbentuk sinus juga. Fluksi Φ juga bebentuk sinus terbelakang dari
v1 tetapi mendahului 900 dari E1, sehingga Φ = Φ cos ωt.
Menurut Hukum Faraday secara umum : e = -N Volt
Maka pada kumparan primer : el = -N
GGL kumparan ini akan maksimum bila sin ωt = 1 jadi e1maks = e1 = N1 Φ ω =
N1 Φ2πf.
Nilai efektif =
Jadi Volt
Dengan perhitungan yang sama pada kumparan sekunder didapat :
E2 = 4,44 N2 fΦ Volt.
Sedangkan perbandingannya :
- Rangkaian trafo ekivalen pada beban nol :
MODUL TRANSFORMATOR 2
Keterangan :
V1 = Tegangan jepit pada keadaan beban nol.
I1 = I0 = Arus beban nol
Ic = Arus rugi-rugi inti
Ij = Arus magnetisasi
Rc = Tahanan karena adanya rugi – rugi inti
Xm = Reaktansi yang menimbulkan fluksi utama
Pada keadaan beban nol arus yang mengalir pada kumparan primer sama
dengan arus beban nol, sedangkan arus yang mengalir pada kumparan sekunder
sangat kecil sehingga dapat diabaikan. Arus yang mengalir sangat kecil
disebabkan oleh rangkaian yang terbuka, dengan demikian daya yang masuk pada
keadaan beban nol hanya cukup untuk mengatasi rugi – rugi.
Rugi – rugi beban nol : Po =
- Rangkaian ekivalen trafo hubung singkat :
Keterangan :
V1 = Tegangan jepit pada kumparan
I = Arus yang mengalir pada rangkaian hubung singkat
Re = Tahanan ekivalen pada keadaan hubung singkat
Xe = Reaktansi ekivalen pada keadaan hubung singkat.
MODUL TRANSFORMATOR 3
Pada keadaan hubung singkat arus yang mengalir pada rangkaian
magnetisasi sangat kecil jika dibnadingkan rangkaian utama, sehingga arus yang
mengalir pada magnetisasi dapat diabaikan.
Rugi – rugi hubung singkat (Phs) : Phs = I2.Re
III. PERALATAN YANG DIGUNAKAN
o Wattmeter tiga fasa............................. 1 buah
o Ampermeter AC.................................. 2 buah
o Voltmeter AC...................................... 2 buah
IV. LANGKAH PERCOBAAN
Percobaan Beban Nol
Prosedur percobaan
1. Membuat rangkaian percobaan seperti gambar.
2. Saklar dalam keadaan terbuka.
3. Menyalakan pengatur tegangan dimulai dari tegangan nol.
4. Menaikan secara bertahap dan mencatat V1,V2, A dan W1 pada setiap
harga tegangan.
5. Membuka saklar S.
MODUL TRANSFORMATOR 4
Percobaan Hubung Singkat
Prosedur percobaan
1. Membuat rangkaian percobaan seperti gambar di atas.
2. Saklar dalam keadaan terbuka
3. Menyalakan pengtur tegangan dimulai dari tegangan nol
4. Menaikan secara bertahap dan mencatat V1, A1, A2, dan W1 pada setiap harga
tegangan
5. Membuka saklar S
MODUL TRANSFORMATOR 5
V. DATA PERCOBAAN
Percobaan beban nol
V1 (Volt) V2 (Volt) A (mA) W1 (Watt)
5 0 0 1,25
10 2,5 0,56 1,25
20 4,5 0,84 1,25
35 7,5 0,14 2,25
65 27,5 0,18 2,5
Percobaan Hubung Singkat
V1 (Volt) A1 (Ampere) A2 (Ampere) W1 (Watt)
1,8 5 1,5 8,75
2,8 10 2,4 17,5
3,27 10 3,1 25
3,6 10 3,4 30
4,2 10,5 4,2 45
MODUL TRANSFORMATOR 6
VI. PENGOLAHAN DATA
1. Trafo Hubungan Singkat dan Beban Nol
Rumus yang digunakan:
Rc =
Ic =
Im =
Xm =
Pi = V1.I1
Rugi-Rugi Total:
=
=
= 1 -
Perhitungan :
V1 = 5 Volt
Rc = 52 / 1,25 = 20 Ohm
Ic = 5 / 20 = 0,25 Ampere
Im = = j0,25 Ampere
Xm = 5 / j0,25 = -j20 Ohm
Pout = 5.0 = 0 watt
η = x 100% = 0 %
MODUL TRANSFORMATOR 7
V1 = 10 Volt
Rc = 102 / 1,25 = 80 Ohm
Ic = 10 / 80 = 0,125 A
Im = = j0,13 Ampere
Xm = 10/j0,13 = -j76,9 Ohm
Pout = 10 (0,56 x 10-3 )= 5,6 x 10-3 Watt
η = x 100% = 0,5 %
V1 = 20 Volt
Rc = 202 / 1,25 = 320 Ohm
Ic = 20 / 320 = 0,063 A
Im = = j0,063 Ampere
Xm = 20/j0,063 = -j317,46 Ohm
Pout = 20 (0,84 x 10-3 )= 16,8 x 10-3 Watt
η = x 100% = 1,33 %
V1 = 35 Volt
Rc = 352 / 2,25 = 544,4 Ohm
Ic = 35 / 544,4 = 0,064 A
Im = = j0,064 Ampere
Xm = 35/j0,064 = -j544,5 Ohm
Pout = 35 (0,14 x 10-3 )= 4,9 x 10-3 Watt
η = x 100% = 0,217 %
MODUL TRANSFORMATOR 8
V1 = 35 Volt
Rc = 652 / 2,5 = 1690 Ohm
Ic = 65 / 1690 = 0,039 A
Im = = j0,039 Ampere
Xm = 65/j0,039 = -j1690,4 Ohm
Pout = 65 (0,81 x 10-3 )= 52,65 x 10-3 Watt
η = x 100% = 2,06 %
2. Percobaan Hubungan Singkat
Rumus yang digunakan:
Rek =
Zek =
Xek =
Perhitungan:
Phs = 8,75 Watt
Rek = 8,75 / 52 = 0,35 Watt
Zek = 1,8 / 5 = 0,36 Ohm
Xek = = 0,084 Ohm
Phs = 17,5 Watt
Rek = 17,5 / 102 = 0,175 Watt
Zek = 2,8 / 10 = 0,28 Ohm
Xek = = 0,219 Ohm
MODUL TRANSFORMATOR 9
Phs = 25 Watt
Rek = 25 / 102 = 0,25 Watt
Zek = 3,27 / 10 = 0,327 Ohm
Xek = = 0,211 Ohm
Phs = 30 Watt
Rek = 30 / 102 = 0,3 Watt
Zek = 3,6 / 10 = 0,36 Ohm
Xek = = 0,2 Ohm
Phs = 45 Watt
Rek = 45 / 10,52 = 0,4 Watt
Zek = 4,2 / 10,5 = 0,4 Ohm
Xek = = 0 Ohm
VII. TUGAS AKHIR DAN PERTANYAAN
A. Beban nol
1. tentukan harga Rc dan Xm!
MODUL TRANSFORMATOR 10
2. Gambarkan ekivalen trafo dengan konstannya!
Hubung Singkat
1. Tentukan Rc dan Xm
2. Gambarkan ekivalen trafo dengan konstannya!
B. Hitung Rugi-Rugi Total dan Efisiensi trafo!
Jawaban
A. Beban Nol
1. Ada pada pengolahan data.
2.
Keterangan :
V1 = tegangan jepit pada keadaan beban nol
I1 = I0 = Arus beban nol
Ic = Arus rugi-rugi inti
Ij = Arus magnetisasi
Rc = Tahanan karena adanya rugi – rugi inti
Xm = Reaktansi yang menimbulkan fluksi utama
B. Hubung Singkat
1. Ada pada pengolahan data
2.
MODUL TRANSFORMATOR 11
Keterangan :
V1 = Tegangan jepit pada kumparan
I = Arus yang mengalir pada rangkaian hubung singkat
Re = Tahanan ekivalen pada keadaan hubung singkat
Xe = Reaktansi ekivalen pada keadaan hubung singkat.
MODUL TRANSFORMATOR 12
BAB VIII. ANALISA PERCOBAAN
Hubungan antara Io (Arus beban nol), Ic (arus rugi) dan Iφ (arus
magnetisasi adalah :
I02 = Ic2 + Iφ2
Karena Ic dan Iφ berbeda fasanya 900
MODUL TRANSFORMATOR 13
PEMBEBANAN TRAFO 3 FASA
I. TUJUAN PERCOBAAN
Mengenal hubungan pembebanan trafo baik : hubung bintang (Y) maupun
delta (∆)
Mengetahui jenis – jenis pembebanan R : L : C
Mengetahui grafik hubungan dari besaran – besaran yang diukur.
II. TEORI PENDAHULUAN
Transformator 3 fasa terdiri dari 3 pasang belitan dengan tiap pasang
belitan bekerja pada fasa tertentu. Dalam membentuk sistem tegangan 3 fasa,
ketiga pasang belitan tersebut, masing – masing untuk sisi primer dan sekunder,
dapat saling berhubungan dalam hubungan delta (∆) atau bintang (Y).
Gambar di bawah ini memperlihatkan sistem tenaga listrik yang ada dalam
(sumber) transformator daya ∆ / Y dan sistem tenaga listrik 3 fasa yang dihasilkan
(keluaran).
a. Sistem tegangan listrik 3 fasa 4 kawat 220 / 127 Volt
220 V = tegangan antar fasa
127 V = tegangan fasa netral
b. Transformator daya 3 fasa, Y / ∆, 220 – 127 V / 380 Volt
380 V = tegangan antar fasa kawat netral tidak ada
MODUL TRANSFORMATOR 14
Transformator adalah suatu alat listrik yang dapat memindahkan dan
mengubah energi listrik dari satu atau lebih dari rangkaian listrik ke rangkaian
listrik yang lain melalui suatu gandengan magnet dan berdasarkan prinsip induksi
elektromagnet. Transformator digunakan secara luas, baik dalam tenaga listrik
maupun elektronika.
Penggunannya dalam sistem tenaga memungkinkan dipilihnya tegangan
yang sesuai dan ekonomis untuk tiap – tiap keperluan misalnya kebutuhan akan
tegangan tinggi dalam pengiriman daya listrik jarak jauh.
Dalam bidang tenaga listrik transformator dikelompokan sebagai berikut :
1. Transformator daya
2. Transformator distribusi
3. Transformator pengukuran : Yang terdiri dari transformator arus dan
transformator tegangan.
Kerja transformator yang berdasarkan induksi elektromagnet menghendaki
adanya gandengan magnet antara primer dan sekunder.
Transformator 3 fasa digunakan pertimbangan ekonomis, pemakaian inti
pada transformator 3 fasa akan jauh lebih sedikit dibandingkan dengan pemakaian
tigah88 buah transformator fasa tunggal. Setiap sisi primer atau sisi sekunder dari
transformator tiga fasa dapat dihubungkan menurut tiga cara, yaitu :
1. Hubungan Bintang
dr
Arus tansformator 3 fasa dengan kumparan yang dihubungkan secara
bintang yaitu : IA ; IB ; dan IC masing – masing berbeda fasa 1200.
MODUL TRANSFORMATOR 15
Untuk beban yang seimbang :
IN = IA + IB + IC = 0
VAB + VAN + VBN = VAN – VBN
VBC = VBN – VCN
VCA = VCN – VAN
Dari gambar diatas diketahui bahwa untuk hubungan bintang berlaku
hubungan:
VAB = . VAN
VL = . Vp ...................... (1)
IL = Ip ...................... (2)
W (Y) = 3.Vp = 3. ( ) . IL = . ........ (3)
2. Hubungan Delta (∆)
Tegangan transformator 3 fasa dengan kumparan yang dihubungkan secara
delta, yaitu :
VAB + VBC + VCA = 0
Untuk beban yang seimbang :
IA = IAB – ICA
IB = IBC – IAB
IC = ICA – IBC
MODUL TRANSFORMATOR 16
Dari vektor diagram diatas diketahui arus IA (arus jala-jala) adalah 3 x
IAB (arus fasa). Tegangan jala – jala dalam hubungan delta sama dengan
tegangan fasanya.
W (∆) = Vp . Ip = 3 . VL . ( =
III. PERALATAN YANG DIGUNAKAN
1. Transformator 3 fasa.................................1 buah
2. Rangkaian panel beban............................1 unit
3. Voltmeter AC.............................................1 buah
4. Wattmeter 3 fasa.......................................1 buah
5. Amperemeter AC......................................1 buah
6. Jumper......................................................secukupnya
IV. LANGKAH PERCOBAAN
1. Membuat rangkaian pengawatan seperti pada gambar 1 pada meja
papan.
2. Melaporkan rangkaian percobaan yang telah dibuat ke asisten,
tegangan supply hanya boleh dipasang pada rangkaian bila telah
disetujui asisten
3. Meng-ON-kan MCB
4. Memindahkan posisi saklar handel (HS 1) ke 0 ke 1, selanjutnya saklar
handel (HS 2) dari posisi 0 ke 1.
5. Mencatat penunjukan dari masing – masing parameter yang diukur
yaitu : Wattmeter ; Voltmeter dan Amperemeter
MODUL TRANSFORMATOR 17
V. DATA PERCOBAAN
Percobaan beban hubung Y
No WM (Watt) VM (Volt) I AM (Ampere) Cos φ
1 112,5 120 6
Percobaan beban hubung Δ
No WM (Watt) VM (Volt) I AM (Ampere) Cos φ
1 262,5 120 17,5
2 225 205 15
VI. PENGOLAHAN DATA
Rumus yang digunakan:
Cos φ =
P3ǿ = V.I. Cos φ = V.I (asumsi Cos φ = 1)
Perhitungan:
Hubungan Bintang
300 Watt
Cos φ = 112,5/(120 x 6) = 0,16
P3ǿ = 120 x 6 = 720 Watt
Hubungan Delta
300 Watt
Cos φ = 262,5/(120 x 17,5) = 0,125
P3ǿ = 120 x 17,5 = 2100 Watt
MODUL TRANSFORMATOR 18
600 Watt
Cos φ = 225/(205 x 15) = 0,017
P3ǿ = 205 x 15 = 3075 Watt
VII. TUGAS AKHIR DAN PERTANYAAN
1. Hitung Cos φ untuk masing-masing beban!
2. Buat Grafik hubungan antara: -Tegangan
- Daya dan Arus
- Cos φ dan Arus
3. hitung daya dari data percobaan saudara dan bandingkan dengan data
pengukuran yang diperoleh!
4. mengapa pada percobaan huibung bintang nyala lampu akan redup
dibandingkan dengan dihubung delta. Jelaskan analisa saudara!
5. buat kesimpulan mengenai hasil data percobaan saudara!
Jawaban :
1. Ada pada pengolahan data.
2.
MODUL TRANSFORMATOR 19
MODUL TRANSFORMATOR
V
I
V = I RV~I
Tegangan vs Arus
I
P
P = V I cos φP ~ IV~I
Daya vs Arus
I
Cos φ
Cos φ vs arus
Cos φ =
20
3. Ada pada pengolahan data.
3. Ada pada Analisa.
5. Ada pada Kesimpulan
VIII. ANALISA PERCOBAAN
Pada percobaan hubungan bintang nyala lampu lebih redup karena
tegangan pada beban berbeda dengan tegangan pada line. Sehingga nyala lebih
redup sedangkan pada hubungan delta nyala lampu lebih terang karena tegangan
pada beban sama dengan tegangan line.
Persamaan :
Hub bintang :
VAB = VAN VAN = tegangan beban dari A ke N
VAB = tegangan line dari A ke B
Hub delta :
VAB = Va
Efisiensi trafo menunjukkan kualitas dan kuantitas dari trafo makin besar efisiensi
trafo makin optimal kinerjanya.
MODUL TRANSFORMATOR 21
IX. KESIMPULAN
Pada beban nol rugi-rugi daya dihasilkan oleh arus rugi
Pada keadaan beban nol arus yang mengalir pada kumparan primer sama
dengan arus beban nol, sedangkan arus yang mengalir pada kumparan
sekunder sangat kecil sehingga dapat diabaikan. Arus yang mengalir
sangat kecil disebabkan oleh rangkaian yang terbuka, dengan demikian
daya yang masuk pada keadaan beban nol hanya cukup untuk mengatasi
rugi – rugi. Pada keadaan hubung singkat arus yang mengalir pada
rangkaian magnetisasi sangat kecil jika dibnadingkan rangkaian utama,
sehingga arus yang mengalir pada magnetisasi dapat diabaikan.
Transformator adalah suatu alat listrik yang dapat memindahkan dan
mengubah energi listrik dari satu atau lebih dari rangkaian listrik ke
rangkaian listrik yang lain melalui suatu gandengan magnet dan
berdasarkan prinsip induksi – elektromagnet.
VAB = . VAN
VL = . Vp ......................(1)
IL = Ip..............................(2)
VAB = VAN
VL = Vp
IL = IP
MODUL TRANSFORMATOR 22
MODUL TRANSFORMATOR
QC VAR
P (Watt)
S (VA)
Phasor Daya
Phasor hub Y
VCN
VCA
VBN
VAC
VAN
VBC
IB ICA
IC
IAB
IA
Phasor hub Δ
23
DAFTAR PUSTAKA
B.L. Theraja, Electrical Tehcnology
Zoehl, Dasar Teknik Elektro
MODUL TRANSFORMATOR 24