BAB I
BAB I
PENDAHULUAN1.1 Latar BelakangTransformator adalah suatu alat
listrik yang dapat memindahkan dan mengubah energi listrik dari
satu atau lebih rangkaian listrik ke rangkaian listrik lainnya
melalui suatu gandengan magnet berdasarkan prinsip kerja induksi
elektro magnetik. Pada percobaan Modul Transformator ini, praktikan
diharapkan dapat memahami hal-hal mendalam mengenai transformator,
yaitu prinsip kerja transformator beserta karakteristiknya,
rangkaian ekuivalen transformator pada beban nol dan hubung
singkat. Mengenal hubungan pembebanan trafo baik hubungan bintang
(Y) maupun hubungan delta (). Mengetahui jenis pembebanan dari R,
L, C. Mengetahui grafik hubungan dari besaran-besaran yang diukur.
Praktikan perlu mengerti prinsip kerja transformator karena salah
satu mesin elektrik ini merupakan bagian penting dalam instalasi
listrik industri dan pembangkit listrik.1.2 Maksud Dan
Tujuan1.2.1Transformator Hubung Singkat dan Beban Nol
a. Mempelajari prinsip kerja transformator dan
karakteristiknya.
b. Mengetahui rangkaian ekivalen transformator pada beban nol
dan hubung singkat.1.2.2Transformator Pembebanan Trafo 3 Fasa
a. Mengenal hubungan pembebanan trafo baik hubungan bintang (Y)
maupun hubungan delta ().b. Mengetahui jenis pembebanan dari R, L,
C.c. Mengetahui grafik hubungan dari besaran-besaran yang
diukur.
1.3 Batasan MasalahPembahasan transformator dalam laporan akhir
ini memiliki batasan masalah agar lebih mudah dikaji dan dipahami.
Pembatasan masalah melingkupi transformator jenis 1 dan 3 fasa,
dengan karakteristik beban nol, tak berbeban dan hubung singkat.1.4
MetodologiLaporan akhir modul Transformator ini menggunakan metode
pengumpulan data, antara lain:1. Metodologi Percobaan2. Metodologi
Pustaka1.5 Sistematika Pembahasan
Sistematika Laporan: BAB I PENDAHULUAN
Merupakan bab pertama pengenalan topik bahasan, bab ini tersusun
dari latar belakang, tujuan, batasan masalah, teknik pengumpulan
data dan sistematika penulisan.BAB II TEORI DASAR
Bab ini merupakan kupasan garis besar tentang Transformator
sebagai landasan teori yang dapat membantu praktikan melakukan
percobaan.BAB III LANDASAN PRAKTIKUM
Bab ini menguraikan hal-hal eksplisit yang digunakan pada saat
percobaan seperti alat-alat, prosedur, data hasil percobaan
praktikum dan pengolahan data.BAB IV ANALISA DAN TUGAS AKHIR
Bab ini berisi analisa yang didapat setelah melakukan percobaan
disertai tugas akhir percobaan.BAB V KESIMPULAN DAN SARANBab ini
berisi kesimpulan yang didapat praktikan setelah melakukan
pengolahan data. Penambahan saran diharapkan dapat memperbaiki
kekurangan teknis saat melakukan percobaan.BAB II
TEORI DASAR
2.1 Transformator Hubung Singkat dan Beban NolTransformator
adalah suatu alat yang statis / stasioner yang dapat memindahkan
daya listrik dari suatu rangkaian ke rangkaian lainnya dalam
frekuensi yang sama. Tegangan yang diterima dapat dinaikkan atau
diturunkan sesuai dengan besar kecilnya arus dalam rangkaian.
Prinsip dasar suatu transformator adalah induksi bersama (mutual
induction) antara dua rangkaian yang dihubungkan oleh fluks
magnet.
Dalam bentuk yang sederhana, transformator terdiri dari dua
kumparan induktif yang secara listrik terpisah tetapi secara magnit
dihubungkan oleh suatu path yang mempunyai reluktansi yang rendah.
Kedua kumparan tersebut mempunyai mutual induction yang tinggi.
Jika salah satu kumparan dihubungkan terhadap suatu sumber tegangan
AC, fluks bolak-balik akan timbul didalam inti besi, sehingga
dihubungkan dengan kumparan yang lain, dengan demikian menimbulkan
gaya gerak listrik (GGL) induksi. Jika rangkaian kumparan kedua
dihubungkan dengan beban, arus akan mengalir dalam rangkaian dan
juga daya listrik ditransfer dari kumparan pertama ke kumparan
kedua. Kumparan pertama yang dihubungkan dengan sumber tegangan
disebut gulungan primer, sedang kumparan yang kedua disebut
kumparan sekunder.
Berdasarkan frekuensi, transformator dibedakan atas :
1. Frekuensi daya, 50 c/s 60 c/s
2. Frekuensi pendengaran, 50 c/s 20 kc/s
3. Frekuensi radio, diatas 30 kc/s
Dalam bidang tenaga listrik pemakaian transformator dibedakan
menjadi :
1. Transformator daya
2. Transformator distribusi
3. Transformator pengukuran : terdiri dari transformator arus
dan transformator tegangan.
Gambar 1Keterangan :
V1 = Tegangan jepit primer
Huruf besar adalah nilai efektif
V2 = Tegangan jepit sekunder
Huruf kecil adalah nilai sesaat
E1 = ggl primer
E2 = ggl sekunder
N1 &N2 = Jumlah lilitan
( = fluksiBila kumparan primer dihubung tegangan sumber V1 yang
berbentuk sinus (v1 = v1 sin t). Maka akan mengalirlah arus primer
Io yang juga sinusoida dan dengan menganggap belitan N1 reaktif
murni, Io akan tertinggal 90 dari V1. Arus primer Io menimbulkan
fluks yang sefasa dan juga berbentuk sinusoida, sehingga
( = ( cos ( t
Fluks yang sinusoida ini akan menghasilkan tegangan induksi e1
(hukum faraday) menurut hukum Faraday secara umum :
Maka kumparan primer :
GGL kumparan ini akan maksimum bilasin (t = 1 jadi e1 maks = e1
= N1 (( = N12(f
Jadi VoltDengan perhitungan yang sama pada kumparan sekunder
didapat :
Volt
Sedangkan perbandingannya :
Rangkaian trafo ekivalen pada beban nol :
Gambar 2Keterangan :
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 menimbulakan fluksi utama
Pada keadaan beban nol arus yang mengalir pada kumparan primer
sama dengan arus beban nol, sedangkan arus yang mengalir pada
kumparan sekunder sangatlah kecil sehingga dapat diabaikan. Arus
yang mengalir sangat disebabkan oleh rangkaian terbuka, dengan
demikian daya yang masuk pada keadaan beban nol hanya cukup untuk
mengatasi rugi-rugi.
Rugi rugi beban :
Rangkaian ekivalen trafo hubung singkat :
Gambar 3Keterangan :
V1 = tegangan jepit pada kumparan
Ihs = arus yang mengalir pada rangkaian hubungan singkat
Re = tahanan ekivalen pada keadaan hubungan singkat
Xe = reaktansi ekivalen pada keadaan hubung singkat
Pada keadaan hubung singkat arus yang mengalir pada rangkaian
magnetisasi sangat kecil dibandingkan rangkaian utama, sehingga
arus yang mengalir pada magnetisasi dapat diabaikan.
Rugi-rugi hubungan singkat (Phs) : Phs = I2.R2.2. Pembebanan
Transformator 3 Fasa
Transformator 3 fasa terdiri dari 3 pasang belitan dengan tiap
pasang bekerja pada fasa tertentu. Dalam membentuk sistem teganagan
3 fasa, ketiga pasang belitan tersebut, masing-masing untuk sisi
primer dan sekunder, dapat saling berhubungan dalam hubungan delta
() atau bintang (Y).
Gambar dibawah ini memperlihatkan sistem tenaga listrik yang ada
dalam (sumber) transformator daya Y/ dan sistem tenaga listrik 3
fasa yang dihasilkan (keluaran).
(a)
(b)Gambar 4 Sistem tegangan 3 fasa 4 kawat 220 V/127V.
220V = tegangan antara fasa
127V = tegangan fasa netral
Transformator daya 3 fasa, Y/ , 220-127V/380V
380 V = tegangan antar fasa kawat netral tidak ada.Transformator
merupakan suatu alat listrik yang dapat memindahkan dan mengubah
energi listrik dari satu atau lebih 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. Penggunaan 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 elektronika transformator digunakan antara lain
sebagai gandengan impedansi antara sumber dan beban, untuk
memisahkan suatu rangkaian dari rangkaian yang lain untuk
menghambat arus searah sambil tetap melewatkan arus
bolak-balik.
Dalam bidang tenaga listrik transformator dikelompokkan sebagai
berikut:
a. transformator dayab. transformator distribusic. transformator
pengukuran : yang terdiri dari transformator arus dan transformator
tegangan.
Kerja transformator yang berdasarkan 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 tiga buah transformator fasa tunggal. Setiap sisi
primer atau sisi sekunder dari transformator tiga fasa dapat
dihubungkan menurut tiga cara yaitu :1. Hubungan Bintang (Y)
Gambar 5Arus transformator 3 fasa dengan kumparan yang
dihubungkan secara Y bintang yaitu : IA; IB; IC masing-masing
berbeda fasa 1200. Untuk beban yang seimbang :
IN = IA + IB + IC = 0
VAB + VAN + VNB = 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) = 3VP = 3.().IL = ............................(3)2.
Hubungan Delta (( )
Gambar 6Tegangan transformator 3 fasa dengan kumparan yang
dihubungkan secara delta yaitu :
VAB + VBC + VCA = 0
Untuk beban seimbang :
IA = IAB ICA
IB = IBC IAB
IC = ICA IBC
Dari diagram vektor diatas diketahui arus IA (arus jala-jala)
adalah 3x IAB (arus fasa). Tegangan jala-jala dalam hubungan delta
sama dengan tegangan fasanya.
W () = VP . IP = 3. VL (). = 3. Hubungan zig-zagMasing-masing
lilitan tiga fasa pada sisi tegangan rendah dibagi menjadi dua
bagian dan masing-masing dihubungkan pada kaki yang berbeda.
Hubungan silang atau zig-zag digunakan untuk keperluan khusus
seperti pada transformator distribusi dan transformator
converter.
Gambar 7BAB IIILANDASAN TEORI
3.1. Alat-alat Praktikum
3.1.1. Transformator Hubung Singkat dan Beban Nol
Transformator 1 fasa
1 buah Power DC
1 buah
Variac
1 buah
Rangkaian Panel
1 unit
Voltmeter AC
1 buah
Amperemeter AC
1 buah
Jumper
secukupnya3.1.2. Pembebanan Transformator 3 Fasa
Transformator 3 fasa
1 buah
Rangkaian panel
1 unit
Voltmeter AC
1 buah
Amperemeter AC
1 buah
Wattmeter 3 fasa
1 buah
Beban lampu
6 buah
Jumper
secukupnya3.2 Prosedur Percobaan3.2.1 Tahanan Dalam
Gambar 81. Menyusun rangkaian percobaan seperti pada gambar
diatas.
2. Menyalakan MCB.
3. Mengatur channel tegangan pada Power DC dengan nilai paling
besar.4. Mengatur channel arus pada Power DC sebesar 2A.5. Mencatat
nilai tegangan dan arus yang terdapat pada Power supply.6.
Mengembalikan channel arus ke keadaan 0.7. Mengembalikan channel
tegangan ke keadaan 0.8. Mematikan kembali MCB.3.2.2 Beban Nol
Gambar 91. Menyusun rangkaian seperti pada gambar.
2. Menyalakan MCB.
3. Mencatat nilai arus dan tegangan dan daya.4. Mematikan
kembali MCB.3.2.3 Hubung Singkat
Gambar 101. Menyusun rangkaian seperti pada gambar.2.
Mengkonfirmasi rangkaian dengan asisten modul.3. Menyalakan
MCB.
4. Mengatur pengatur tegangan (Variac) hingga arus mencapai 10
ampere. 5. Mencatat nilai tegangan.6. Mengembalikan pengatur
tegangan ke keadaan 0.7. Mematikan kembali MCB.3.3 Data dan Hasil
Pengamatan Praktikum
3.3.1Percobaan Tahanan Dalam Transformator
V (volt)I (ampere)Rd ()Pada
0,41,020,45R1
0,31,390,2R2
3.3.2 Percobaan Beban Nol
V (volt)I (ampere)P (watt)
105023
3.3.3 Percobaan Hubung Singkat
V (volt)I (ampere)
410
3.3.4Pembebanan Trafo 3 fasaHubungLoad (watt)V (volt)I (ampere)P
(watt)
3001220,3139
6001220,2734
3001230,7391
6001220,5870
3.4 Pengolahan Data
3.4.1 Tahanan dalam transformator
3.4.2 Beban Nol
3.4.3 Hubung Singkat
3.4.4 Berbeban
Untuk , 300 W
Untuk , 600 W
Untuk , 300 W
Untuk , 600 W
BAB IV
ANALISA DAN TUGAS AKHIR4.1. Analisa
a. Terdapat percobaan yang disebut beban nol karena pada
rengkaian ini tidak terdapat beban dan arus yang mengalir pada
rangkaian sekunder sangat kecil sehingga dapat diabaikan, maka
rangkaian menjadi open circuit.b. Pada percobaan trafo beban nol,
pengukuran arus menunjukkan nilai 0. Hal ini disebabkan rangkaian
open circuit (oc) dan tidak ada beda potensial, maka arus yang
mengalir sama dengan nol.c. Pada pengukuran tahanan dalam digunakan
sumber DC dikarenakan sumber DC bersifat hanya memperlihatkan
tahanan murni yaitu R saja, sedangkan AC bersifat memperlihatkan
semua tahanan yaitu impedansi total (R,L,C).d. Pada pengukuran
tahanan dalam, terdapat perbedaan tegangan antara tegangan primer
dan sekunder. Tegangan pada sekunder lebih kecil daripada tegangan
primer, hal ini disebabkan transformator yang digunakan adalah
transformator step-down, pada kumparan sekunder jumlah lilitan
lebih sedikit daripada lilitan pada kumparan primer, maka medan
magnet pada kumparan sekunder juga akan lebih kecil dibandingkan
dengan kumparan primer.e. Pada percobaan rangkaian hubung singkat,
terdapat nilai arus pada alat pengukuran ketika variac sudah di
posisi 0 V. Hal ini dikarenakan pada trafo masih tersimpan
sisa-sisa fluks yang berputar pada inti besi sehingga menimbulkan
arus yang ditunjukkan pada alat ukur.f. Pada percobaan sistem 3
fasa pada hubungan bintang tegangan trafo 220 tetapi alat ukur
voltmeter menunjukakan tegangan sebesar 122 hal ini dikarena rumus
. Sedangkan pada hubungan delta tegangan yang ditunjukkan voltmeter
123 hal itu dikarenakan ketika praktikan merancang rangkaian
pemasangan jumper kurang kencang.g. Pada percobaan pembebanan
transformator 3 fasa, rangkaian hubungan bintang lampu menyala
lebih redup daripada rangkaian hubungan delta. Hal ini disebabkan
karena
P
= 3.PYVLL. ILL
= 3. VLN . ILN
=
x VLN . ILN= VLN . ILN (Terbukti)
Syarat lampu pijar :
Arus
Beda Potenial
VLL / VLN VDC /VAC Pada lampu TL tidak dapat menggunakan sumber
tegangan DC karena dalam rangkaian lampu terdapat C sehingga C =
Open Circuit. Diagram Vektor
4.2. Tugas Akhir1. Hitung semua parameter dari masing-masing
percobaan.2. Jelaskan secara bertahap cara kerja dari semua
percobaan.Jawab :
1. Tahanan dalam transformator
Beban Nol
Hubung Singkat
Berbeban
Untuk , 300 W
Untuk , 600 W
Untuk , 300 W
Untuk , 600 W
2. Tahanan Dalam
1. Membuat rangkaian percobaan seperti pada gambar diatas.
2. Setelah selesai dirangkai, melapor pada asisten untuk
diperiksa.
3. Menyalakan MCB.
4. Mengatur channel tegangan ke keadaan penuh pada Power DC.
5. Mengatur channel arus sebesar yang di tentukan asisten
(2A).6. Mencatat nilai tegangan dan arus yang terdapat pada Power
supply.
7. Mengembalikan channel arus ke keadaan 0.8. Mengembalikan
channel tegangan ke keadaan 0.9. Mematikan kembali MCB.
Beban Nol
1. Membuat rangkaian seperti pada gambar.2. Setelah selesai
dirangkai, melapor pada asisten untuk diperiksa.3. Menyalakan
MCB.4. Mencatat nilai arus dan tegangan dan daya.5. Mematikan
kembali MCB.
Hubung Singkat
1. Membuat rangkaian seperti pada gambar.2. Setelah selesai
dirangkai, melapor pada asisten untuk diperiksa.3. Menyalakan
MCB.4. Mengatur pengatur tegangan (Variac) hingga arus mencapai 10
ampere. 5. Mencatat nilai tegangan.6. Mengembalikan pengatur
tegangan ke keadaan 0.7. Mematikan kembali MCB.BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1. Kesimpulan
a. Sumber DC dibutuhkan saat pengukuran tahanan dalam karena
hanya menghitung tahanan murni saja R, sedangkan AC menghitung
impedansi total (R,L,C).b. Pada percobaan transformator beban nol
tidak ada arus yang mengalir pada kumparan sekunderkarena rangkaian
OC.c. Sisa fluks yang ada pada trafo dapat menimbulkan arus yang
mengalir pada amperemeter saat trafo sudah tidak diberi tegangan
.
d. Rangkaian 3 fasa Delta mempunyai daya yang lebih besar dari
pada daya yang dihasilkan oleh rangkaian bintang.5.2. Saran
a. Jumper untuk praktikum sebaiknya memiliki panjang yang sesuai
dengan jarak dibutuhkan.b. Komponen panel yang cacat sebaiknya
diperbaiki agar tidak menimbulkan kecelakaan kerja.DAFTAR
PUSTAKA
Tim Asisten.Modul Praktikum Dasar Konversi Energi Elektrik,
2009.
Zuhal. 1980. Dasar Tenaga Listrik. Penerbit : ITB, Bandung.
EMBED Visio.Drawing.11
Ib
Ia
Ic
C
In
B
A
Vbc
Vbn
Van
Vab
Vcn
Vca
POWER
DC
N
R
W
R
A
V
N
A
PT
AC
V
N
R
VTS
R
S
VSR
T
VRT
Power
DC
N
R
R
A
N
V
A
Power DC
V
N
R
EMBED Equation.3
29
_1317876444.vsdA
B
C
Ic
Ic
Ica
Ibc
Iab
_1318077295.unknown
_1318276512.unknown
_1318277700.unknown
_1318278532.unknown
_1318317599.unknown
_1318317617.unknown
_1318317476.unknown
_1318278496.unknown
_1318277615.unknown
_1317975015.unknown
_1317975714.unknown
_1317975857.unknown
_1317976101.unknown
_1318054896.vsdR
RN
S
SN
T
TN
U
V
W
U
V
W
UN
VN
WN
227
220
220
220
R
S
T
N
_1317975742.unknown
_1317975121.unknown
_1317975563.unknown
_1317975101.unknown
_1317974123.unknown
_1317974295.unknown
_1317973867.unknown
_1317876439.unknown
_1317876441.unknown
_1317876442.unknown
_1317876440.unknown
_1317876437.unknown
_1317876438.unknown
_1317876436.unknown
