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