makalah trafo

21
MAKALAH ANALISIS TRANSFORMATOR DENGAN METODE JARUM JAM OLEH D41111012 DISHYACITRA C.KARTIKA D41111276 MUHAMMAD RESKI D41111279 IBNU RUSYDI D41111301 ZULFIKAR AJIS PUTRA D41111302 RAHMAT ARDIANSYAH JURUSAN ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS HASANUDDIN KATA PENGANTAR

Transcript of makalah trafo

MAKALAH ANALISIS TRANSFORMATOR DENGAN METODE JARUM JAM

OLEHD41111012 DISHYACITRA C.KARTIKAD41111276 MUHAMMAD RESKID41111279 IBNU RUSYDID41111301 ZULFIKAR AJIS PUTRAD41111302 RAHMAT ARDIANSYAHJURUSAN ELEKTRO FAKULTAS TEKNIKUNIVERSITAS HASANUDDIN

KATA PENGANTARPuji dan syukur kita panjatkan atas kehadirat Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat dan hidayah-Nya sehingga kami dapat menyelesaikan makalah ini yang berjudul Analisis Trafo dengan metode jarum jam, yang merupakan salah satu tugas yang wajib dikerjakan. Shalawat serta salam senantiasa kita curahkan kepada Nabi Muhammad SAW beserta keluarga dan para sahabatnya.Kami menyampaikan terimakasih kepada orang tua, saudara, teman-teman serta pihak-pihak lain yang telam membantu dalam menyelesaikan jurnal lengkap ini. Dalam penyelesaian makalah ini, kami telah berusaha semaksimal mungkin, namun kami sadari bahwa makalah ini masih sangat jauh dari kesempurnaan, baik dari segi isi materi maupun sistematika penulisan. Olehnya itu kritik dan saran sangat kami harapkan demi kesempurnaan penulisan karya tulis kami kedepannya. Semoga makalah ini dapat bermanfaat bagi kita semua terutama bagi diri pribadi penulis, Amin.

Makassar, Mei 2013

PENULIS

BAB IPENDAHULUANLatar belakangTransformator atau biasa dikenal dengan trafo berasal dari kata transformatie yang berarti perubahan. Transformator adalah suatu alat listrik yang dapat memindahkan dan mengubah energi listrik dari satu rangkaian listrik ke rangkaian listrik yang lain, melalui gandeng magnit berdasarkan pada prinsip elektromagnetik. Dimana tranformator berfungsi untuk memindahkan daya dengan mengubah-ubah parameter arus dan tegangannya.Mengetahui betapa pentingnya transformator beserta manfaatnya dalam kehidupan, kita patut mengetahui banyak hal mengetahui transformator itu sendiri. Mulai dari konstruksi, pembuatan, fungsi, aplikasi dan sebagainya. Kali ini akan dibahas mengenai analisis transformator dengan menggunakan metode jarum jam untuk mengetahui selisih fasa pada transformator 3 fasa.Tujuan Mengetahui analisis transformator dengan metode jarum jam Mengetahui selisih fasa pada trafo dengan metode jarum jamRumusan Masalah Bagaimana analisis trafo menggunakan metode jarum jam? Apa maksud dari analisis jarum jam?

BAB IITINJAUAN PUSTAKATransformator 3 fasa pada dasarnya merupakan Transformator 1 fase yang disusun menjadi 3 buah dan mempunyai 2 belitan, yaitu belitan primer dan belitan sekunder. Ada dua metode utama untuk menghubungkan belitan primer yaitu hubungan segitiga dan bintang (delta dan wye). Sedangkan pada belitan sekundernya dapat dihubungkan secara segitiga, bintang dan zig-zag (Delta, Wye dan Zig-zag). Ada juga hubungan dalam bentuk khusus yaitu hubungan open-delta (VV connection)

1. Konstruksi dan Prinsip Kerja transformator tiga fasaSebuah transformator 3 fasa dapat diperoleh dari 3 buah transformator satu fasa atau unit 3 fasa. Jika suplai 3 fasa yang digunakan adalah V1,V2, dan V3 dan masing-masing menghasilkan fluks (1,2, dan 3) yang masing-masing fluks beda fasa 120, maka berdasarkan hukum faraday pada lilitan primer dan lilitan sekunder masing-masing akan menghasilkan ggl induksi dan masing-masing fasa juga berjarak 120.

Konfigurasi Hubungan Belitan Transformator 3 fasa Transformator hubungan segitiga-segitiga (delta-delta)

Gambar 1. Hubungan delta-delta (segitiga-segitiga).Pada gambar 1 baik belitan primer dan sekunder dihubungkan secara delta. Belitan primer terminal 1U, 1V dan 1W dihubungkan dengan suplai tegangan 3 fasa. Sedangkan belitan sekunder terminal 2U, 2V dan 2W disambungkan dengan sisi beban. Pada hubungan Delta (segitiga) tidak ada titik netral, yang diperoleh ketiganya merupakan tegangan line ke line, yaitu L1, L2 dan L3.Dalam hubungan delta-delta (lihat gambar 1), tegangan pada sisi primer (sisi masukan) dan sisi sekunder (sisi keluaran) adalah dalam satu fasa. Dan pada aplikasinya (lihat gambar 2), jika beban imbang dihubungkan ke saluran 1-2-3, maka hasil arus keluaran adalah sama besarnya. Hal ini menghasilkan arus line imbang dalam saluran masukan A-B-C. Seperti dalam beberapa hubungan delta, bahwa arus line adalah 1,73 kali lebih besar dari masing-masing arus Ip (arus primer) dan Is (arus sekunder) yang mengalir dalam lilitan primer dan sekunder. Power rating untuk transformator 3 fasa adalah 3 kali rating transformator tunggal.

Gambar 2. Diagram Hubungan Delta-Delta Transformator 3 Fasa Dihubungkan Pembangkit Listrik dan Beban (Load)

Transformator hubungan bintang-bintang (wyewye)

Gambar 3. Hubungan Belitan Bintang-bintang.Ketika transformator dihubungkan secara bintang-bintang, yang perlu diperhatikan adalah mencegah penyimpangan dari tegangan line ke netral (fase ke netral). Cara untuk mencegah menyimpangan adalah menghubungkan netral untuk primer ke netral sumber yang biasanya dengan cara ditanahkan (ground), seperti ditunjukkan padaGambar 4. Cara lain adalah dengan menyediakan setiap transformator dengan lilitan ke tiga, yang disebut lilitan tertiary. Lilitan tertiary untuk tiga transformator dihubungkan secara delta seperti ditunjukkan pada Gambar 5, yang sering menyediakan cabang yang melalui tegangan dimana transformator dipasang. Tidak ada beda fasa antara tegangan line transmisi masukan dan keluaran (primer & sekunder) untuk transformator yang dihubungkan bintang-bintang.

Gambar 4. Hubungan bintang-bintang.

Gambar 5. Hubungan Bintang-bintang dengan belitan tertier.

Transformator hubungan segitiga-bintang (delta-wye)Pada hubungan segitiga-bintang (delta-wye), tegangan yang melalui setiap lilitan primer adalah sama dengan tegangan line masukan. Tegangan saluran keluaran adalah sama dengan 1,73 kali tegangan sekunder yang melalui setiap transformator. Arus line pada phasa A, B dan C adalah 1,73 kali arus pada lilitan sekunder. Arus line pada fasa 1, 2 dan 3 adalah sama dengan arus pada lilitan sekunder.

Gambar 6. Hubungan Segitiga-Bintang (Delta-wye)Hubungan delta-bintang menghasilkan beda fasa 30 antara tegangan saluran masukan dan saluran transmisi keluaran. Maka dari itu, tegangan line keluaran E12 adalah 30 mendahului tegangan line masukan EAB, seperti dapat dilihat dari diagram phasor. Jika saluran keluaran memasuki kelompok beban terisolasi, beda fasanya tidak masalah. Tetapi jika saluran dihubungkan paralel dengan saluran masukan dengan sumber lain, beda phasa 30 mungkin akan membuat hubungan paralel tidak memungkinkan, sekalipun jika saluran tegangannya sebaliknya identik.Keuntungan penting dari hubungan bintang adalah bahwa akan menghasilkan banyak isolasi/penyekatan yang dihasilkan di dalam transformator. Lilitan HV (high Voltage/tegangan tinggi) telah diisolasi/dipisahkan hanya 1/1,73 atau 58% dari tegangan saluran

Gambar 8. Skema Diagram Hubungan Delta-Bintang dan Diagram Phasor

Transformator hubungan segitiga terbuka (open-delta)Hubungan open-delta ini untuk merubah tegangan sistem 3 fasa dengan menggunakan hanya 2 transformator yang dihubungkan secara opendelta. Rangkaian opendelta adalah identik dengan rangkaian deltadelta, kecuali bahwa satu transformer tidak ada. Bagaimanapun, hubungan open-delta jarang digunakan sebab hanya mampu dibebani sebesar 86.6% (0,577 x 3 x rating trafo) dari kapasitas transformator yang terpasang.

Gambar 7. Hubungan Open Delta.

Sebagai contoh, jika 2 transformator 50 kVA dihubungkan secara opendelta, kapasitas transformator bank yang terpasang adalah jelas 2x50 = 100kVA. karen terhubung open-delta, maka transformator hanya dapat dibebani 86.6 kVA sebelum transformator mulai menjadi overheat (panas berlebih). Hubungan opendelta utamanya digunakan dalam situasi darurat. Maka, jika 3 transformator dihubungkan secara deltadelta dan salah satunya rusak dan harus diperbaiki/dipindahkan, maka hal ini memungkinkan

Transformator hubungan Zig-zagTransformator dengan hubungan Zig-zag memiliki ciri khusus, yaitu belitan primer memiliki tiga belitan, belitan sekunder memiliki enam belitan dan biasa digunakan untuk beban yang tidak seimbang (asimetris) - artinya beban antar fasa tidak sama, ada yang lebih besar atau lebih kecil-

Gambar 9. Hubungan Bintang-zigzag (Yzn5)

Gambar 9 menunjukkan belitan primer 20 KV terhubung dalam bintang L1, L2 dan L3 tanpa netral N dan belitan sekunder 400 V merupakan hubungan Zig-zag dimana hubungan dari enam belitan sekunder saling menyilang satu dengan lainnya. Saat beban terhubung dgn phasa U dan N arus sekunder I2 mengalir melalui belitan phasa phasa U dan phasa S. Bentuk vektor tegangan Zig-zag garis tegangan bukan garis lurus,tetapi bergeser dengan sudut 60.

2. Sambungan transformator 3 fasaTerdapat bermacam-macam kombinasi sambungan di dalam transformator 3 fasa. Kombinasi sambungan transformator tersebut dapat digunakan untuk memindahkan daya dari daya 3 fasa ke daya 3 fasa, dari tiga fasa ke enam fasa, dan sebagainya

Terdapat kombinasi sambungan transformator 3 fasa yaitu seperti tabel berikut:

PrimerSekunderPenulisan

BintangBintangYy

BintangSegitigaYd

BintangZig-zagYz

SegitigaBintangDy

SegitigaSegitigaDd

SegitigaZig-zagDz

Dari bermacam-macam variasi kombinasi sambungan seperti tersebut diatas, yang lazim digunakan sesuai dengan normalisasi pabrik (VDE 0532) adalah:Primer : sambungan bintang (Y) dan segitiga ()Sekunder : sambungan bintang (Y) dan segitiga () dan liku-liku (Z)

Tinjauan masing-masing sambungan baik pada sisi primer maupun sisi sekunder adalah sebagai berikut:a. Sambungan Bintang (Y)

Pada sambungan ini diperoleh persamaan:Vfasa(Vf)=Vline /Ifasa (If)= I line (IL)Daya=VL*IL* cosDaya=3*Vf*If*cos

b. Sambungan Segitiga ()Pada sambungan ini diperoleh persamaan:Vfasa(Vf)= Vline(VL)Arus fasa (If)= I line(IL)*Daya=VL*IL* *cosDaya=3*Vf*If*cos

c. Sambungan Liku-LikuSebuah transformator 3 fasa dapat disambung liku-liku (zig-zag) jika pada lilitan sekunder tiap fasa minimal mempunyai 2 buah kumparan. Pada sambungan ini diperoleh persamaan:Vfasa(Z)=0,866 V fasa (Y)Arus fasa (If)= I line (IL)Daya= VL*IL* *cos

d. Kelompok sambungan transformator 3 fasaVektor tegangan pada sisi primer dan sekunder suatu transformator dapat dibuat searah, yaitu dengan mengubah arah lilitannya. Pada transformator 3 fasa, arah tegangan masing-masing sisi akan menimbulkan beda fasa. Arah dan besar perbedaan fasa tersebut mengakibatkan adanya bemacam-macam kelompok sambungan.Untuk menentukan jenis kelompok sambungan transformator 3 fasa khususnya menggunakan sisitem jam, diambil sisi primer dianggap sebagai sisi tegangan tinggi, dan sisi sekunder dianggap sebagai sisi tegangan rendah. Vektor tegangan pada sisi primer dipakai sebagai jarum panjang jam, sedangkan vektor tegangan tegangan pada sisi sekunder sebagai jarum pendek jam. Jika jarum panjang dan jarum pendek jam tersebut disatukan, maka pada vektor tegangan pada fasa tegangan yang sama akan nampak perbedaan fasa antara vektor tegangan primer dan vektor tegangan sekunder.

Berikut contoh kelompok sambungan transformator 3 fasa:

a. Transformator 3 fasa kelompok 0 atau kelompok 0b. Transformator 3 fasa kelompok 180 atau kelompok 6c. Transformator 3 fasa kelompok -30 atau kelompok 1d. Transformator 3 fasa kelompok +30 atau kelompok 11

Bentuk nyata Transformator 3 fasa yaitu :

Jenis hubungan kumparan transformator tiga fasa, baik primer maupun sekunder adalah terdapat tiga macam yaitu hubungan bintang ( star = Y ), segitiga ( delta = D ), dan zig-zag (Z). Kumparan sekunder dan primer dapat dirangkai dengan hubungan yang berbeda, ini berarti akan terdapat selisih fasa antara kedua kumparan tersebut. Untuk memudahkan dalam mengingatnya, digunakan system jam untuk menyatakan selisih fasa antara sisi primer dan sisi sekunder pada suatu fasanya. Jarum jam panjang menyatakan arah vector tegangan sisi primer ( selalu menunjukkan angka 12 ) dan jarum pendek menit menyatakan vector tegangan sekunder. Selisih fasanya adalah besarnya sudut yang dibentuk kedua jarum tersebut. Suatu transformator yang hendak diparalelkan dengan yang lain hendaknya mempunyai pergeseran fasa yang sama. Itulah sebabnya mengapa pergeseran fasa ini selalu dicantumkan pada papan nama sebuah transformator tiga fasa dalam bentuk symbol hubungan, misalnya Yy0, Yd5, dan sebagainya. Sebagai contoh, misalkan Yd5 artinya kumparan tegangan tingginya dalam hubungan bintang (Y), dan kumparan sisi tegangan rendahnya dalam hubungan delta (d) dan selisih fasanya sebesar sudut yang dibentuk oleh jarum panjang dan jarum pendek pada saat pukul lima (5). Pada gambar 1 dibawah ini diperlihatkan gambar diagram fasa tegangan sisi primer dan sisi sekundernya.

Vektor grup trafo dinyatakan dalam bilangan jam (searah putaran jam/ clock wise). Tiap satu bilangan jam mewakili beda sudut 30 derajat. Vektor grup menentukan pergeseran sudut arus pada belitan primer dan sekunder.Trafo 3 fasa 2 belitan memliki beberapa macam konfigurasi belitan. Apabila dilihat dari jenis penyusunan belitan antar fasa maka ada dua macam tipe belitan yaitu : belitan Wye (star) dan belitan delta. Sedangkan berdasarkan pergeseran sudut fasa antara arus pada kumparan primer dan kumparan sekunder maka ada beberapa macam tiep jenis belitan seperti terlihat pada gambar 1.

Gambar 1. Tipe belitan berdasarkan pergeseran sudut fasa Trafo dengan vektor grup Yd1 berarti belitan primer terangkai Wye (Y) sedangkan belitan sekunder terangkai delta, angka 1 menunjukkan bahwa arus pada kumparan primer dan kumparan sekunder berbeda 30 derajat. Sedangkan pada trafo dengan vektor grup Yd5 arus pada kedua belitan berbeda 150 derajat (5 x 30 derajat). Cara menggambar vektor grup Yd1 dan rangkaian belitan trafo adalah sebagai berikut :1. Gambar vektor A,B,C (arus pada belitan primer) dalam lingkaran jam. dalam lingkaran jam2. gambar vektor bantu yang menunjuk jam 13. gambar vektor a (arus pada belitan sekunder a) searah dengan vektor A dengan kepala vektor menuju arah jam 1 (perhatikan gambar 2)4. gambar vektor b (arus pada belitan sekunder b) searah dengan vektor B dengan pangkal vektor berada pada vektor a.5. gambar vektor c (arus pada belitan sekunder c) searah dengan vektor C dengan pangkal vektor berada pada vektor b dan kepala vektor berada pada pangkal vektor a.6. beri notasi tambahan 1 pada tiap kepala vektor a,b, dan c serta notasi 2 pada pangkal vektornya.

Gambar 2. Vektor grup Yd1Sedangkan untuk menggambar rangkaian belitan trafonya, tinggal kita lihat gambar vektor grup yang telah kita beri notasi tambahan seperti tamapak pada gamabr 2.1. Gambar rangkaian belitan Wye pada sisi primer2. fasa r pada belitan sekunder terhubung pada a1 dan c2 3. fasa s pada belitan sekunder terhubung pada a2 dan b1 4. fasa t pada belitan sekunder terhubung pada b2 dan c1 Pembuktian pergeseran sudut ini bisa kita lakukan dengan melihat gambar 3.

Gambar 3. Arus pada belitan primer dan sekunder trafo dengan belitan Yd1Arus fasa R yang mengalir pada belitan A adalah 115.6 A dengan sudut 0 derajat dengan arah dari A1 menuju A2, sedangkan arus pada belitan sekunder a adalah 867 A dengan sudut 0 derajat, sedangkan arus pada belitan yang lain adalah sebagai tampak pada gambar. arus yang mengalir pada fasa r merupakan penngurangan vektor arus yang mengalir pada belitan a dan belitan c (perhatikan arah vektor yang ditunjukkan dengan tanda panah. Pada titik disekitar a1 berlaku hukum kirchoff :arus keluar (meninggalkan a1) = arus masuk (menuju a1)Ir + Ic = IaDengan Ir : arus pada fasa r Ia : arus pada belitan a Ic : arus pada belitan c , sehingga diperoleh Ir + 867 < 120 = 867 < 0Ir = 867 < 0 867