DIKTAT TRAFO

Click here to load reader

  • date post

    23-Jun-2015
  • Category

    Documents

  • view

    2.608
  • download

    12

Embed Size (px)

Transcript of DIKTAT TRAFO

Teknik Elektro FT UNRI

AUTO TRANSFORMATOR, POLARITAS TRANSFORMATOR DAN PARALEL TRANSFORMATORTujuan Bab ini bertujuan menjelaskan prinsip-prinsip auto-transformator, sambungan-sambungan belitan auto-transformator,menentukan polaritas transformator, cara-cara membuat kerja paralel transformator satu fasa.

8

8. 1. Pengertian Auto-Transformator Auto-Transpormator adalah transpormator yang hanya memiliki satu kumparan, dimana kumparan tersebut digunakan sebagai kumparan primer dan sekaligus kumparan sekunder. Outo-transformator dipakai untuk menaikan tegangan ataupun menurunkan tegangan. Umumnya Outo-transformator memiliki rasio mendekati satu (unity). Auto-trafo tidak dapat dipakai untuk tegangan yang tinggi. Auto-transformator terdiri dari satu fasa dan 3 fasa, untuk trafo tiga fasa biasanya terhubung bintang.

Gambar 8. 1 Jenis-jenis auto-transformator

Perhatikan gambar 8. 2: N1 = AB adalah jumlah lilitan belitan primer. N2 = BC adalah julah lilitan belitan sekunder.

Tegangan ujung primer dan sekunder berturut-turut V1 dan V2. Tegangan induksi belitan primer dan sekunder berturut-turut E1 dan E2.

48

Nurhalim, S T., M T

Teknik Elektro FT UNRI

Gambar 8.2 Auto-transformator step down

Dalam hal ini berlaku hubungan:E1 N 2 = =K E2 N1

Bila rugi besi diabaikan dan arus beban tidak ada maka berlaku:

V1 N 2 = =K V2 N1I 2 = I BC + I AC

I 2 = I BC + I1Jadi,

I BC = I 2 I1Dimana:

(8-1)

I BC = arus yang mengalir pada belitan sekunder I 2 = arus yang mengalir ke beban I1 = arus masukan dai jala-jala yang merupakan arus primerLilitan ampere pada primer haruslah mengimbangi lilitan ampere pada sekunder:

I1 N1 = I 2 N 2Jadi,

N 2 I1 = =K N1 I 2Perhatikan persamaan:

49

Nurhalim, S T., M T

Teknik Elektro FT UNRI I BC = I 2 I1

I BC = 1 K I2 Jadi, I BC = (1 K ) I 2 Wc V2 I1 I1 = = =K Wo V2 I 2 I 2 Wc V2 I1 = = =K Wo V1 I 2Atau, (8-2)

WC = KxWo

(8-3)

Gambar 8. 3 Auto transformator step up

a. Auto-Transformator Penurun Tegangan (Step Down)Pada gambar 8. 3 sebuah transpormator penurun tegangan. Apabila arus Io diabaikan maka kita peroleh persamaan:

N 2 I 3 = ( N1 N 2 ) I1 I3 = N1 N 2 I1 N2(8-4)

1 = 1 I1 K Jumlah daya yang diberikan ke beban:

W0 = V2 I 2

50

Nurhalim, S T., M T

Teknik Elektro FT UNRI Wo = V2 I1 + V2 ( I 2 I1 ) = Wc + WiTenaga yang diinduksikan pada kumparan CB adalah sebesar: (8-5)

Wc = V2 I1Daya yang diberikan pada beban melalui kumparan AC adalah sebesar:

(8-6)

Wi = V2 ( I 2 I1 )

= Wo WaWi I 2 I1 = = 1 K Wo I2 Wc V2 I1 I1 = = =K Wo V2 I 2 I 2Jadi,

Wc V I = 2 = 1 =K Wo V1 I 2Atau,

Wc = KxWo

(8-7)

b. Auto-Transpormator penaik tegangan (Step-Up)

Wo = V1 I1 = V1 I 2 + V1 I 2 + V1 ( I1 I 2 ) Wo = Wc + Wi

(8-10)

Wc = V1 I 2Wi = V1 ( I1 I 2 ) = V1 I1 V1 I 2 = Wo Wc Wc V1 I 2 I 2 1 = = = Wo V1 I1 I1 KJadi,

(8-11)

(8-12) (8-13)

Wc =

1 Wo K

Wi V1 I1 V1 I 2 I 1 = = 1 2 = 1 Wo V1 I1 I1 K

51

Nurhalim, S T., M T

Teknik Elektro FT UNRI Maka, Wi = K 1 Wo K (8-14)

Wi K 1 V2 V1 = = Wo K V2 Jadi,

Daya yang ditransfer secara induktif = Tegangan Tinggi Tegangan Rendah Daya Total Tegangan Tinggi

Sebuah transformator yang direncanakan dengan rating W, maka hubungan yang digunakan: Wi = (1 K )W = V1 V2 W V1 (8-15)

Gambar 8. 2. Auto-Transformator tiga fasa hubungan bintang

8. 2. Polaritas Transformator

Untuk menerangkan tentang polaritas transpormator pada umumnya digunakan tanda titik (dot) untuk memudahkan, tanpa harus menggambarkan arah lilitan kumparan secara lengkap. Polaritas yang dimaksudkan disini adalah polaritas sesaat (ingat sistem listrik arus bolak-balik), polaritas ini ditentukan arah lilitan kumparannnya. Disamping itu polaritas transpormator (yang disimbolkan sebagai titik) menunjukkan bahwa terminal-terminal yang diberi tanda titik mempunyai polaritas yang sama pada saat yang sama. Seperti gambar di bawah ini,

52

Nurhalim, S T., M T

Teknik Elektro FT UNRI

Gambar 8. 3. Polaritas transformator

Gambar 8. 4. Sambungan belitan auto-transformator penaik tegangan.

Gambar 8. 5. Sambungan belitan auto-transformator penurun tegangan.

Polaritas

transpormator

perlu

diketahui,

terutama

untuk

membuat

sambungan-sambungan atau untuk kerja paralel. Adapun macam polaitas ini ada dua macam, yaitu; 1. Polaritas penjumlahan (additive polarity) 2. Polaritas pengurangan (subtractive polarity)

53

Nurhalim, S T., M T

Teknik Elektro FT UNRI

Menurut standard ASA (The American Standard Association), pada sisi tegangan tinggi transpormator diberi tanda H1, H2, H3, dan seterusnya. Sedangkan pada sisi tegangan rendah diberi tanda X1, X2, X3, dan seterusnya.

Gambar 8. 6. Standar polaritas tranformator menurut ASA

Hasil yang didapat dari pengujian polaritas transpormator ada dua kemungkinan, sesuai dengan macam polaritas tranpormator, yaitu; 1. Apabila Voltmeter V`>V (ggl induksi menjumlahkan), maka disebut polaritas penjumlahan; 2. Apabila Voltmeter V` < V (ggl induksi saling mengurangi), maka disebut polaritas pengurangan.

Gambar 8. 7. Pengujian polaritas transformator

8. 3. Paralel Transformator Satu Fasa

Tujuan utama kerja paralel pada transpormator adalah untuk memikul beban sebagai akhibat penambahan beban yang melebihi kapasitas untuk satu transpormator agar tidak terjadi kelebihan beban atau pemanasan lebih.

54

Nurhalim, S T., M T

Teknik Elektro FT UNRI Syarat-Syarat Paralel Transpormator; 1. Perbandingan tegangan beban harus sama (perbandingan transpormasi = k, harus sama). Jika perbandingan tegangan tidak sama, maka tegangan induksi pada kumparan sekunder masing-masing transpormator tidak sama. Perbedaan menyebabkan terjadinya arus sirkulasi (Is) pada kumparan sekunder ketika transpormator dibebani. Arus ini menimbulkan panas pada kumparan sekunder tersebut. Besarnya arus sirkulasi tersebut adalah:

Gambar 8. 8. Dua buah transformator yang bekerja paralel Is = E A EB Z A + ZB

(8-16)

2. Polaritas transprmator harus sama 3. Persentase impedansi harus sama 4. Perbandingan reaktansi terhadap tahanan (X/R) sebaiknya sama. Apabila perbandingan X/R sama, maka transpormator tersebut akan bekerja pada faktor daya yang sama. 5. Jumlah fasa antar transprmator yang diparalel harus sama 6. Khusus untuk tranpormator tiga fasa maka kelompok vektor transpormator yang diparalel harus sama. 7. Belitan-belitan primer dari kedua transpormatorcocok akan sistem tegangan dan frekuensi dari sumber.

A. Kasus 1 : Trafo-trafo ideal

Pada gambar 8. 9 dua transformator ideal bekerja paralel yaitu mempunyai perbandingan tegangan sama, segitiga tegangan impedansi identitas dalam ukuran dan model. Keterangan gambar 8. 9 :

55

Nurhalim, S T., M T

Teknik Elektro FT UNRI E = tegangan sekunder beban nol dari masing-masing transformator V2 = tegangan terminal di sisi beban IA = arus yang tersedia pada transformator A IB = Arus yang tersedia pada transformator B I = Arus total dari transformator A dan B, lagging dibelakang V2 sebesar sudut

(a) Gambar 8. 9 Kerja paralel transformator ideal

(b)

Perhatikan gambar 8. 9 (b), segitiga ABC adalah menunjukkan segitiga tegangan impedansi yang identik dari kedua transformator. IA dan IB berhimpit, arus beban I juga berimpit dan searah, maka dapat ditulis: I = IA + IB Juga,

I AZ A = I B Z BAtau,

I A ZB = IB ZAJadi,

IA =

IxZ B (Z A + Z B )

(8-17)

IB =

IxZ A (Z A + Z B )

(8-18)

56

Nurhalim, S T., M T

Teknik Elektro FT UNRIB. Kasus 2 : Perbandingan-perbandingan tegangan sama

Dalam keadaan beban nol E = EA = EB dan tidak ada perbedaan fasa antara EA dan EB, arus sirkulasi antara kedua transformator juga tidak ada. Dan apabila admitansi kemagnetan diabaikan maka untai ekivalennya dapat dilihat pada gambar 8. 10 (a) dan (b).

(a)

(b)

Gambar 8.10 Paralel transformator dengan perbandingan teganngan sama

Diagram vektor dapat dilihat pada gambar 8. 11. Dimana: ZA, ZB = impedansi-impedansi transformator IA, IB = arus-arus transformator V2 = tegangan terminal bersama (pada pihak beban) I = jumlah arus Dalam hal in berlaku hubungan:

I A Z A = I B Z B = IxZ ABZAB = kombinasi paralel ZA dan ZB1 1 1 Z AZ B = + atau; Z AB = (Z A + Z B ) Z AB Z A Z B Dari persamaan di atas diperoleh:

(8-19)

(8-20)

IA =Dan,

IxZ AB IxZ B = ZA (Z A + Z B )

IB =

IxZ AB IxZ A = ZB (Z A + Z B )

Kalau kedua suku dikalikan dengan V2, maka:

V2 I A = V2 IDan,

ZB Z A + ZB

(8-21)

57

Nurhalim, S T., M T

Teknik Elektro FT UNRI V2 I B = V2 I ZA Z A + ZB

(8-22)

V2 Ix103 = Q = jumlah kVA dari kedua transformator. Maka kVA yang didukung oleh kedua transformator adalah : QA = Q ZB ZA ; QB = Z A + ZB ZA + ZB (8-23)

QA = kVA dari transformator A QB = kVA dari transformator B

Gambar 8. 11 Diagram vektor Paralel transformator dengan perbandingan teganngan sama.

C. Kasus 3 : Perbandingan tegangan tidak sama

Dalam hal ini perbandingan-perbandingan transformasi dari kedua transformator berbeda, dalam hal ini tegangan sekunder pada keadaan tidak berbeban tidak sama. Untuk jelaslanya dapat dilihat pada gambar 8. 12.

(a)

(b)

Gambar 8. 12 Paralel transformator perbandingan tegangan tidak sama

58

Nurhalim, S T., M T