1 2010 Pengukuran Tegangan Tinggi dan Arus New.docx

download 1  2010 Pengukuran Tegangan Tinggi dan Arus New.docx

If you can't read please download the document

  • date post

    01-Jan-2016
  • Category

    Documents

  • view

    243
  • download

    10

Embed Size (px)

Transcript of 1 2010 Pengukuran Tegangan Tinggi dan Arus New.docx

Pengukuran 7

Arus dan Tegangan Tinggi

Dalam pengujian industri dan laboratorium penelitian, adalah penting untuk mengukur tegangan dan arus secara akurat, menjamin keamanan yang sempurna untuk personil dan peralatan. Oleh karena itu orang yang menangani peralatan serta perangkat metering harus dilindungi terhadap tegangan lebih dan juga terhadap tegangan induksi karena menyimpang kopling. Oleh karena itu, lokasi dan tata letak perangkat itu penting. Kedua, ekstrapolasi linear dari perangkat luar yang rentang, mereka tidak berlaku untuk meter tegangan tinggi dan instrumen pengukuran, dan mereka harus dikalibrasi agar sempurna. Interferensi elektromagnetik adalah masalah serius dalam tegangan impuls dan pengukuran arus, dan itu harus dihindari atau diminimalkan. Oleh karena itu, meskipun prinsip-prinsip pengukuran mungkin sama, perangkat dan instrumen untuk pengukuran tegangan tinggi dan arus berbeda jauh dari tegangan rendah dan perangkat arus yang rendah. Perangkat yang berbeda digunakan untuk pengukuran tegangan tinggi dapat diklasifikasikan seperti pada Tabel 7.1 lahan 7.2.7.1. Pengukuran DC Tegangan Tinggi Pengukuran DC tegangan tinggi seperti pada pengukuran tegangan rendah, umumnya dilakukan dengan perpanjangan meter dengan sebuah resistansi seri yang besar. Arus bersih dalam meter biasanya dibatasi pada satu ke sepuluh microamperes untuk defleksi skala penuh. Untuk tegangan yang sangat tinggi (1000 kV atau lebih) masalah timbul karena disipasi daya yang besar, kebocoran arus dan keterbatasan stres tegangan per satuan panjang, perubahan resistansi karena variasi suhu, dll. Oleh karena itu, pembagi resistansi potensial dengan voltmeter elektrostatik kadang-kadang lebih baik ketika diperlukan presisi tinggi. Tapi pembagi potensial juga menderita kerugian atas. Kedua meter resistansi seri dan pembagi potensial menyebabkan mengalirnya arus dari sumber. Voltmeter pembangkit adalah perangkat impedansi tinggi dan tidak memuat sumber. Mereka menyediakan isolasi lengkap dari sumber tegangan (tegangan tinggi) karena mereka tidak langsung terhubung ke terminal tegangan tinggi dan karenanya lebih aman. Percikan celah udara seperti lapisan celah udara adalah perangkat pengganti gas dan memberikan pengukuran yang akurat dari tegangan puncak. Ini cukup sederhana dan tidak memerlukan konstruksi khusus. Tapi pengukuran dipengaruhi oleh kondisi atmosfer seperti suhu, kelembaban, dll dan oleh sekitar obyek dibumikan , sebagai medan listrik di celah dipengaruhi oleh keberadaan objek yang telah dibumikan. Tapi pengukuran celah lapisan dari tegangan adalah independen dari gelombang dan frekuensi.

Tabel 7.1 Teknik Mengukur Tegangan TinggiTipe teganganMetode atau teknik

(a) Tegangan DC(i) Microammeter resistansi seri(ii) Pembagi Potensisal Tegangan(iii) Pembangkitan Voltmeter (iv) Lapisan dan celah percikan yang lain.

(b) Tegangan AC(Frekuensi Tenaga)(i) Ammeter impedansi seri(ii) Pembagi potensial (jenis resistansi atau kapasitansi)(iii) Transformator potensial (electromagnet atau CVT)(iv) Voltmeter electrostatic(v) Celah lapisan

(c) Tegangan AC frekuensi tinggi, tegangan impuls, dan tegangan yang berubah dengan cepat lainnya(i) Potensi pembagi dengan osilograf sinar katoda (resistif atau pembagi kapasitif)(ii) voltmeter puncak(iii) Celah lapisan

Tabel 7.2 Teknik Mengukur Arus TinggiTipe ArusPeralatan atau Teknik

a. arus DC (Direct Currents)(i) Resistansi shunt dengan miliammeter(ii) Generator efek Hall (Hall effect generators)(iii) Link Magnetik

b. Arus AC (Alternating Currents)(frekuensi tenaga)(i) Shunt Resistif(ii) Transformator arus elektromagnetik

c. AC frekuensi tinggi, impul dan arus yang berubah dengan cepat.(i) Shunt resistif(ii) Potensiometer magnet atau kumparan Rogowski(iii) Link Magnetic(iv) Generator efek Hall (Hall effect generators)

7.1.1 Resistance Series Ohmic Tinggi dengan MicroammeterDC tegangan Tinggi biasanya diukur dengan menghubungkan resistansi yang sangat tinggi (beberapa ratusan mega ohm) secara seri dengan ammeter mikro seperti ditunjukkan pada Gambar .7.1. Hanya arus mengalir melalui besar dikalibrasi resistansi R diukur oleh kumparan microammeter bergerak. Tegangan sumber yang diberikan olehV = IR

Penurunan tegangan dalam meter dapat diabaikan, sebagai impedansi meter ini hanya beberapa ohm dibandingkan untuk beberapa ratus mega-ohm dari seri resistansi R. Sebuah perangkat pelindung seperti celah kertas, tabung cahaya neon, atau zener dioda dengan rangkaian seri yang cocok dihubungkan melintasi meter sebagai perlindungan terhadap tegangan tinggi dalam kasus resistansi seri R gagal atau berkedip lebih. Nilai ohmik dari resistansi seri R dipilih sedemikian rupa sehingga arus dari satu ke sepuluh microamperes diperbolehkan untuk defleksi skala penuh. Resistansi dibangun dari sejumlah besar resistor luka kawat secara seri. Penurunan tegangan pada setiap elemen resistor dipilih untuk menghindari flashovers dan discharges. Sebuah nilai yang kurang dari 5 kV/cm di udara atau kurang dari 20 kV/cm dalam minyak yang diperbolehkan. Rantai resistor disediakan dengan penghentian bebas korona. Bahan untuk elemen resistif biasanya karbon paduan dengan koefisien suhu kurang dari 10-4 /oC. Karbon dan resistor film logam lainnya juga digunakan. Sebuah rantai resistansi dibangun dengan 1% resistor karbon terletak di minyak transformator kedap udara diisi PVC tabung, untuk 100 kV operasi memiliki stabilitas suhu yang sangat baik keterbatasan dalam desain tahan seri.Gambar 7.1. Micrometer resistansi seri

(i) Disipasi daya dan sumber pemuatan,(ii) Efek suhu dan stabilitas waktu yang lama,(iii) Tegangan ketergantungan elemen resistif, dan(iv) Kepekaan terhadap tekanan mekanis.Meter resistansi seri yang dibangun untuk 500 kV DC dengan akurasi yang lebih baik dari 0,2%.7.1.2 Pembagi Potensial Resistansi untuk Tegangan DC Sebuah tegangan pembagi potensial resistansi dengan impedansi voltmeter elektrostatik atau tinggi ditunjukkan pada Gambar. 7.2. Pengaruh suhu dan tegangan pada elemen dihilangkan dalam pengaturan tegangan pembagi. Besarnya tegangan tinggi diberikan berdasarkan [(R1 + R2)/R2]v2, dimana v2 adalah DC tegangan rendah tegangan lengan R2. Dengan perubahan mendadak dalam tegangan, seperti operasi switching, flashover dari benda uji, atau sumber arus pendek, lewat denyar atau kerusakan mungkin terjadi pada elemen-elemen pembagi karena kapasitansi seluruh elemen dan karena kapasitansi tanah. Untuk menghindari tegangan transien, tegangan mengendalikan kapasitor dihubungkan di seluruh elemen. Sebuah penghentian bebas korona juga diperlukan untuk menghindari pembuangan yang tidak perlu di ujung tegangan tinggi. Sebuah resistor seri dengan koneksi kapasitor paralel untuk Linearisasi distribusi potensial transien ditunjukkan pada Gambar. 7.3. Potensi pembagi yang dibuat dengan akurasi 0,05% hingga 100 kV , dengan akurasi 0,1% hingga 300 kV, dan dengan akurasi yang lebih baik dari 0,5% untuk 500 kV.Gambar 7.3. Tahahanan seri dengan kapasitor parallel untuk linerasi potensial untuk tegangan transient.Gambar 7.2. Pembagi potensial resistansi dengan voltmeter elektrostatikP-peralatan pelindungESV-voltmeter elektrostatik

7.1.3 Voltmeter PembangkitAlat ukur tegangan tinggi mempekerjakan menghasilkan prinsip ketika sumber loading dilarang (seperti dengan Van de Graaff generator, dll) atau bila koneksi langsung ke sumber tegangan tinggi harus dihindari. Sebuah voltmeter menghasilkan adalah kapasitor tegangan generator elektrostatik variabel yang menghasilkan arus sebanding dengan tegangan eksternal. Perangkat ini didorong oleh sinkron atau konstan kecepatan motor eksternal dan tidak menyerap kekuatan atau energi dari sumber pengukuran tegangan.Prinsip OperasiMuatan yang tersimpan dalam kapasitor kapasitansi C diberikan oleh q = CV. Jika kapasitansi kapasitor bervariasi dengan waktu ketika terhubung ke sumber tegangan V, arus melalui kapasitor,(7.1)Untuk tegangan DC dV/dt = O. Oleh karena itu, (7.2)Jika kapasitansi C bervariasi antara batas Co dan (Co + Cm) sinusoidal sebagaiC = Co + Cm sin arus i adalahi = im cos dimana i = V Cm (im adalah nilai puncak arus). Nilai rms arus diberikan oleh : (7.3)Untuk frekuensi sudut konstan , arus sebanding dengan tegangan V. Lebih sering , arus yang dihasilkan diperbaiki dan diukur dengan meteran coil bergerak . Pembangkit voltmeter dapat digunakan untuk pengukuran tegangan AC juga memberikan frekuensi sudut adalah sama atau sama dengan setengah dari frekuensi pasokan. Sebuah voltmeter menghasilkan dengan silinder berputar terdiri dari dua elektroda excitating lapangan dan berputar dua tiang angker digerakkan oleh motor sinkron pada kecepatan n konstan. Arus AC mengalir antara dua bagian dari armatur yang diperbaiki oleh komutator aritmatika berarti dapat dihitung dari :

Untuk tegangan simetris Cmin = O. Bila tegangan tidak simetris, salah satu elektroda didasarkan dan Cmin memiliki nilai yang terbatas. Faktor proporsionalitas ditentukan oleh kalibrasi.Perangkat ini dapat digunakan untuk mengukur tegangan AC memberikan kecepatan drive -motor adalah setengah frekuensi tegangan yang akan diukur. Jadi empat-kutub motor sinkron dengan 1500 rpm cocok untuk 50 Hz. Untuk mengukur nilai puncak-dokumen, sudut fase motor juga harus disesuaikan sehingga bahwa C maks dan nilai puncak terjadi pada saat yang sama . Pembangkit voltmeter mempekerjakan berputar sektor atau baling-baling untuk variasi kapasitansi. Gambar 7.4 memberikan diagram skematik voltmeter menghasilkan . Sumber tegangan tinggi yang terhubung ke disk elektroda S3 yang disimpan di jarak tertentu pada sumbu yang lain elektroda tegangan rendah So, S1, dan S2. Rotor So didorong pada kecepatan konstan oleh sinkron motor dengan kecepatan yang sesuai (1500,1800,3000, atau 3600 rpm) . Baling-baling rotor menyebabkan perubahan periodik So kapasitansi antara piringan terisolasi S2 dan hv elektroda S3. Bentuk d