Transformator 1 Fasa.doc

BAB II

PERCOBAAN 1

TRANSFORMATOR 1 FASA

Tujuan Percobaan1. Mengetahui parameter transformator satu fasa (Ro,Xo, Rek, Xek) sebagai

salah satu alat konversi AC-AC melalui :

- Percobaan beban nol

- Percobaan hubung singkat

- Percobaan berbeban untuk jenis beban resistif

2. Mengetahui kurva karakteristik magnetisasi

3. Mengetahui regulasi dan efisiensi trafo dalam keadaan berbeban

4. Membuat diagram kapp dari suatu trafo satu fasa

5. Mengetahui polaritas transformator 1 fasa

6. Mengetahui rugi-rugi yang terdapat dalam trafo satu fasa

7. Mengetahui karakteristik kerja paralel dua buah trafo 1 fasa

Dasar TeoriTrafo adalah alat yang berfungsi untuk mengkonversi suatu arus atau tegangan

bolak-balik dari nilai tertentu menjadi nilai yang lain. Jika trafo menerima energi

pada tegangan rendah dan mengubahnya menjadi tegangan tinggi disebut trafo step

up. Dan jika trafo diberi tegangan tinggi dan mengubahnya menjadi tegangan rendah

disebut trafo step down.

Konstruksi dasar trafo adalah terdiri dari 2 kumparan yang dililitkan pada inti

besi tertutup. Energi disatukan pada satu lilitan yang disebut lilitan primer dan

diberikan pada beban lainnya yang disebut lilitan sekunder.

Prinsip kerja trafo tanpa beban adalah bila tegangan bolak-balik yang ada pada

lilitan primer dan lilitan sekunder tanpa beban mengalir arus ideal yang disebut arus-

arus eksitasi menyebabkan terbentuknya fluks bolak-balik dalam inti trafo. Fluks

bolak-balik ini memotong lilitan primer dan lilitan sekunder dan harganya naik turun

sehingga terjadi induksi dan timbul GGL pada kedua lilitan tersebut.

Karena kedua lilitan dipotong fluksi yang diinduksi pada kedua lilitan yang

sama, rumus trafo adalah:

,

Pada dasarnya trafo 1 fasa melakukan konversi pada tegangan atau arus bolak-

balik(AC)

Macam-macam rugi pada trafo yaitu:

1. Rugi yang timbul akibat dispersi energi untuk mendorong domain ke depan

dan ke belakang selama magnetisasi dan demagnetisasi ketidaksempurnaan

menyebabkan hambatan pergesekan dinding domain sehingga menaikan

rugi-rugi histerisis.

2. Rugi-rugi Eddy current

Fluktuasi medan magnet pada satu material magnet oleh tegangan AC atau

menghasilkan tegangan induksi sesuai persamaan maxwell:

Atau dalam domain frekuensi dapat dinyatakan :

3. Rugi-rugi pihak

Rugi yang ditimbulkan akibat adanya arus yang mengalir melewati beban

sehingga berbanding lurus terhadap tegangan. Secara matematis dapat

dituliskan:

Simbol transformator :

Gambar 2.1 Simbol trafo

Pada percobaan ini trafo yang digunakan adalah trafo step down yaitu

tegangan primer lebih besar dari tegangan sekunder.

Alat dan Bahan1. 2 buah transformator 1 fasa

2. Multipowermeter

3. Tangmeter

4. Voltmeter

5. Sumber tegangan

6. Ampermeter

7. Bahan resistif (lampu pijar)

8. Saklar hubung singkat

9. Jumper

10. Regulation

Rangkaian Percobaan2.4.1 Rangkaian Percobaan Beban Nol

Gambar 2.2 Rangkaian percobaan beban nol

2.4.2 Rangkaian percobaan berbeban

Gambar 2.3 Rangkaian percobaan berbeban

2.4.3 Rangkaian percobaan hubung singkat

Gambar 2.4 Rangkaian percobaan hubung singkat

2.4.4 Rangkaian percobaan polaritas transformator

Gambar 2.5 Rangkaian percobaan polaritas transformator

2.4.5 Rangkaian percobaan kerja paralel

Gambar 2.6 Rangkaian kerja paralel

Langkah Percobaan2.5.1 Percobaan Beban Nol

1. Membuat rangkaian seperti gambar

2. Menaikan sumber tegangan secara bertahap dari nol hingga mencapai

tegangan nominal trafo dan mencatat hasil pengukuran pada

multipowermeter pada tabel

3. Menurunkan sumber tegangan secara bertahap dari nol hingga mencapati

tegangan nominal trafo dan mencatat hasil pengukuran pada

multipowermeter pada tabel

4. Menentukan konstanta Ro dan Xo

5. Memberikan koreksi dari Ro dan Xo yang di peroleh

6. Menghitung arus yang melewati resistansi inti dan reaktansi pemagnetan

(Ic dan Im) dan sudur Фo

7. Membuat rangkaian ekuivalen trafo tak berbeban

8. Membuat diagram vektor trafo tak berbeban

2.5.2 Percobaan Berbeban

1. Membuat rangkaian sesuai gambar

2. Menaikan sumber tegangan hingga mencapai tegangan nominal

3. Menghidupkan beban secara bertahap hingga beban maksimum

4. Mencatat pengukuran tegangan (V), arus (I1,I2), dan daya (P) tiap kali

terjadi kenaikan beban

5. Melakukan percobaan untuk beban resistif

6. Menghitung efisiensi dan regulasi trafo untuk masing-masing beban.

Menghitung efisiensi sistem dan membuat grafik efisiensi vs arus beban

7. Membuat diagram vektor trafo untuk masing-masing beban

8. Membuat diagram kapp untuk masing-masing beban

9. Membuat grafik regulasi tegangan vs arus beban

2.5.3 Percobaan Hubung Singkat

1. Membuat rangkaian seperti gambar

2. Menaikan sumber tegangan dalam harga tertentu dan lakukan hubung

singkat di sisi sekunder

3. Setiap melakukan hubung singkat mencatat nilai tegangan (V), arus

(I1,I2), dan daya (P)

4. Menentukan Rek dan Xek


1. Membuat rangkaian seperti pada gambar

2. Menaikan tegangan sumber secara bertahap

3. Mencatat harga V1, V2, dan V3

2.5.5 Percobaan Kerja Paralel Trafo

1. Membuat rangkaian percobaan seperti gambar

2. Melakukan tes polaritas pada trafo yang akan bekerja paralel dan

memastikan bahwa polaritas kedua trafo adalah sama

3. Setiap kali kenaikan beban, mencatat hasil pengukuran arus, tegangan,

daya pada sisi primer masing-masing trafo juga pengukuran arus,

tegangan, daya pada sisi sekunder masing-masing trafo

4. Menghitung pembagian daya kVA yang dapat dilauyani oleh masing-

masing trafo dengan membandingkan kVA masing-masing trafo terhadap

perbandingan arus dan impedansi

Data Percobaan2.6.1 Data Percobaan Beban Nol

Tabel 2.1 Data percobaan beban nol

V(V) I(A) P(W)

30

50

70

90

120

150

120

90

70

50

30

0.09

0.11

0.13

0.15

0.2

0.31

0.2

0.15

0.13

0.11

0.09

1

4

7

11

18

29

18

11

7

3

1

2.6.2 Data percobaan berbeban

Tabel 2.2 Data percobaan berbeban

Beban(W) V1(V) I1(A) V2(V) I2(A) cosθ

40

60

90

120

150

0.03

0.03

0.04

0.05

17.78

26.24

35.13

42.44

0.056

0.064

0.071

0.077

0.64

0.9

0.99

1.02

60

60

90

120

150

0.03

0.04

0.05

0.06

17.6

26.41

34.92

44.3

0.08

0.093

0.104

0.115

0.709

0.923

0.989

1.014

100 60

90

120

0.05

0.06

0.07

18

25

35

0.12

0.15

0.16

0.791

0.938

0.991

150 0.07 44 0.18 1.007

2.6.3 Data Percobaan Hubung Singkat

Tabel 2.3 Data percobaan hubung singkat

V(V) I1(A) I2(A) P(W)

5

7

9

11

13

1.52

2029

2.88

3.47

4.08

2

4

5.5

7

9

5

14

22

32

45

2.6.4 Data Percobaan Polaritas Trafo

Tabel 2.4 Data percobaan polaritas trafo

Vs(V) V1(V) V2(V) V3(V)

60

90

120

150

60.2

90.9

120.6

150.6

17.72

26.7

35.4

44.6

42.4

64.2

84.9

106.2

2.6.5 Data Percobaan Kerja Paralel Trafo

Tabel 2.5 Data percobaan kerja paralel trado di sisi primer

Beban(W) VT1(V) IT1(A) VT2(V) IT2(A)

100

160

100.6

100.7

0.09

0.11

100.5

100.7

0.1

2.19

Tabel 2.6 Data percobaan kerja paralel trado di sisi sekunder

Beban(W) VT1(V) IT1(A) VT2(V) IT2(A)

100

160

28.65

28.6

0.09

0.1

28.63

28.57

0.1

0.1

Analisa dan Pembahasan2.7.1 Percobaan Beban Nol

Contoh perhitungan :

Tabel 2.7 Perhitungan Ic, Im, cosθ, Ro, dan Xo

V(V) I(A) P(W) Cosθ Sinθ Ic(A) Im(A) Ro(Ω) Xo(Ω)

30

50

70

90

120

150

120

90

70

50

30

0.09

0.11

0.13

0.15

0.2

0.31

0.2

0.15

0.13

0.11

0.09

1

4

7

11

18

29

18

11

7

3

1

0.37

0.73

0.77

0.81

0.75

0.62

0.72

0.81

0.77

0.55

0.37

0.86

0.47

0.4

0.34

0.44

0.61

0.44

0.34

0.4

0.7

0.86

0.03

0.08

0.1

0.12

0.15

0.19

0.15

0.12

0.1

0.06

0.03

0.08

0.05

0.05

0.05

0.08

0.19

0.09

0.05

0.05

0.07

0.07

900

626

700

736

800

775

800

736

700

833

900

386.3

964.9

1318.8

1785.3

1371.4

791.8

1371.4

1785.3

1318.3

647

386

Dari perhitungan data di atas didapat Ro dan Xo rata-rata

Ro rata-rata = 773,35 Ω

Xo rata-rata = 1102,5 Ω

Dan rangkaian ekuivalen trafo tanpa beban dapat digambarkan sebagai

berikut :

Gambar 2.7 Rangkaian ekuivalen trafo tanpa beban

Besarnya Ro dan Xo tak sama, hal ini disebabkan arus yang mengalir pada

masing-masing hambatan berbeda-beda. Pada Ro yang mengalir adalah Ic, sedangkan

pada Xo arus yang mengalir adalah Im.

Gambar 2.8 Grafik hubungan V-Ω

Io

ImIc

V1

Dari grafik di atas terlihat hubungan V-Ω sebanding, lalu pada saat Ω puncak

turun lagi. Seharusnya hubungan V-Ω berbanding lurus, makin besar V makin besar

Ω. Kesalahan ini disebabkan oleh kesalahan pengamatan dan pengukuran.

2.7.2 Percobaan Berbeban


- Efisiensi

- Nilai Regulasi

Dengan cara yang sama dapat dihitung efisiensi dan nilai regulasi dalam tabel

berikut:

Tabel 2.8 Hasil perhitungan efisiensi dan regulasi

Beban(W

)V1(V) I1(A) V2(V) I2(A) cosθ

Vnl(V) P1(W) P2(W) η(%) ∆V(%)

40

60

90

120

150

0.03

0.03

0.04

0.05

17.78

26.24

35.13

42.44

0.056

0.064

0.071

0.077

0.64

0.9

0.99

1.02

17.37

26.05

34.73

43.42

1.152

2.43

4.752

7.65

0.637

1.511

2.47

3.411

55.3

62.2

52

44.6

-2.31

-0.71

-1.12

-1.98

60 60

90

120

0.03

0.04

0.05

17.6

26.41

34.92

0.08

0.093

0.104

0.709

0.923

0.989

17.37

26.05

34.73

1.276

3.322

5.934

0.998

2.267

3.591

78.2

68.2

60.5

-1.31

-1.35

-0.52

150 0.06 44.3 0.115 1.014 43.42 9.126 5.165 56.6 -1.98

100

60

90

120

150

0.05

0.06

0.07

0.07

18

25

35

44

0.12

0.15

0.16

0.18

0.791

0.938

0.991

1.007

17.37

26.05

34.73

43.42

2.373

5.065

8.324

10.57

1.708

3.517

5.55

7.975

72

69.4

66.7

75.4

-3.51

4.21

-0.75

-1.31


- Tegangan

- Arus

Dengan cara yang sama dapat dihitung besar tegangan V2 dan arus I2 dalam tabel

berikut:

Tabel 2.9 Hasil perhitungan I2 dan V2

Beban(W) V1(V) I1(A)V2

ukur(V)

V2

hitung(V)I2 ukur(A)

I2

hitung(A)

40

60

90

120

150

0.03

0.03

0.04

0.05

17.78

26.24

35.13

42.44

17.37

26.05

34.73

43.42

0.056

0.064

0.071

0.077

0.1

0.1

0.1

0.2

60

60

90

120

150

0.03

0.04

0.05

0.06

17.6

26.41

34.92

44.3

17.37

26.05

34.73

43.42

0.08

0.093

0.104

0.115

0.1

0.1

0.2

0.2

100

60

90

120

150

0.05

0.06

0.07

0.07

18

25

35

44

17.37

26.05

34.73

43.42

0.12

0.15

0.16

0.18

0.2

0.2

0.2

0.2

Berdasarkan tabel di atas dapat diketahui bahwa besarnya tegangan sekunder dari

pengukuran dan perhitungan hampir sama, sehingga pengukuran pada saat percobaan

sudah benar.

Rangkaian ekuivalen trafo berbeban digambarkan sebagai berikut:

Gambar 2.9 Rangkaian ekuivalen trafo berbeban

Gambar 2.10 Grafik hubungan Vin-η

Dari gambar grafik diatas terlihat bahwa hubungan Vin dengan efisiensi

berbanding terbalik. Makin besar V, efisiensi makin kecil. Namun pada nilai tertentu

hubungan V-η berbanding lurus. Hal ini mungkin disebabkan oleh kesalahan

pengamatan.

Io

ImIcV1

I2

V2

Gambar 2.11 Grafik hubungan Vin-∆V

Dari gambar di atas terlihat bahwa hubungan Vin-∆V seharusnya berbanding

terbalik. Namun pada grafik percobaan tidak sama. Hal ini karena kesalahan

pengamatan dan pengukuran.

Gambar 2.12 Grafik hubungan Vin-Vout

Dari gambar di atas terlihat bahwa hubungan Vin dengan Vout berbanding lurus.

Makin besar Vin makan makin besar pula nilai Vout

Gambar 2.13 Grafik hubungan Vin-Iout

Dari gambar diatas, terlihat hubungan Vin dengan Iout berbanding lurus. Vin

yang naik, maka Iout juga naik. Pada perhitungan grafik cenderung konstan.



-

-

-

-

Tabel 2.10 Hasil perhitungan Rek dan Zek

V(V) I1(A) I2(A) P(W) Rek(Ω) Xek(Ω) Zek(Ω)

5

7

9

11

13

1.52

2029

2.88

3.47

4.08

2

4

5.5

7

9

5

14

22

32

45

2.16

2.67

2.65

2.66

2.77

2.47

1.48

1.65

1.73

1.68

3.289

3.056

3.125

3.170

3.186

Dari perhitungan di atas didapat Rek dan Xek serta Zek rata-rata sebagai berikut:

Rek rata-rata = 2,57 Ω

Xek rata-rata = 1,8 Ω

Zek rata-rata = 3,17 Ω

Sedangkan rangkaian ekuivalen trafo hubung singkat sebagai berikut:

Gambar 2.14 Rangkaian ekuivalen trafo hubung singkat

Gambar 2.15 Grafik hubungan Vin-Ω

Pada grafik terlihat perbandingan dari Vin dengan Ω adalah berbanding lurus.

Semakin besar Vin maka makin besar Ω. Tapi pada grafik hasil percobaan terlihat

mengalami sedikit pernurunan. Hal ini dapat disebabkan karena kesalahan

pengukuran dan pengamatan.

2.7.4 Percobaan Polaritas Trafo

Tabel 2.11 Data percobaan polaritas

Vs(V) V1(V) V2(V) V3(V)

60

90

120

150

60.2

90.9

120.6

150.6

17.72

26.7

35.4

44.6

42.4

64.2

84.9

106.2

Berdasarkan variasi 1

V1 + V2 = 60,2 + 17,72 = 77,92 V

V1 - V2 = 60,2 - 17,72 = 42,48 V

V3 = 42,4 V

Dari perhitungan di atas maka terlihat bahwa :

V3 ≡ V1 - V2

Sehingga trafo adalah substractive polarity atau digambarkan

Gambar 2.16 Polaritas Trafo variasi 1


V1 + V2 = 90,9 + 26,7 = 117,6 V

V1 - V2 = 90,9 - 26,7 = 64,2 V

V3 = 64,2 V


NN

ФФ

V3 ≡ V1 - V2




V1 + V2 = 120,6 + 35,4 = 156 V

V1 - V2 = 120,6 - 35,4 = 85,2 V

V3 = 84,9 V


V3 ≡ V1 - V2

Sehingga trafo adalah substractive polarity atau di gambarkan



V1 + V2 = 150,6 + 44,6 = 195,2 V

V1 - V2 = 150,6 - 44,6= 106 V

V3 = 106,2V


NN

ФФ

NN

ФФ

V3 ≡ V1 - V2



Untuk menguji polaritas trafo 1 Ø disisi tegangan tinggi yaitu di hubungkan ke

sumber sedangkan sisi tegangan rendah di hubungkan kemudian mengukur tegangan

pada sisi primer V1 dan sekunder V2. Salah satu terminal primer dan sekunder V3

Gambar 2.20 Rangkain polaritas

Pada pengujian apabila V3= V1 + V2 disebut additive polarity, sedangkan bila

V3= V1 - V2 maka disebut substractive polarity.

Gambar 2.21 (a) Additive polarity

(b) Substractive polarity

NN

ФФ

H1

H2

X2

X1

(a)

H1

H2

X2

X1

(b)

Gambar 2.22 Grafik perbandingan V-polaritas

Pada grafik di atas terlihat bahwa hubungan V1 dengan V3 berbanding lurus.

Semakin besar V1 maka makin besar juga V3

2.7.5 Percobaan Kerja Paralel Transformator

Syarat-syarat kerja paralel trafo:

- Tegangan primer dan sekunder kedua trafo sama

- Impedansi per unit sama

- Tegangan hubung singkat trafo harus sama

- Polaritas keduanya harus sama

Polaritas trafo merupakan hal yang sangat diperlukan dalam kerja paralel

sehingga polaritas yang sama di hubungkan. Kesalahan polaritas dapat menghasilkan

hubung singkat saat trafo diperkuat.

Tabel 2.12 Data percobaan kerja paralel trafo

Beban(W)Primer Sekunder

VT1(V) IT1(A) VT2(V) IT2(A) VT1(V) IT1(A) VT2(V) IT2(A)

100

160

100.6

100.7

0.09

0.11

100.5

100.7

0.1

2.19

28.65

28.6

0.09

0.1

28.63

28.57

0.1

0.1

Dari tabel diatas tegangan pada 2 trafo primer dan sekunder sama dengan syarat-

syarat kerja paralel trafo satu fasa.

Contoh perhitungang daya

- Sisi primer

ST1 = VT1 . IT1

= 100,6 . 0,09

= 9,054 VA

- Sisi sekunder

ST2 = VT2 . IT2

= 28,63 . 0,1

= 2,863 VA

Dengan cara yang sama diperoleh hasil sebagai berikut:

Tabel 2.13 Perhitungan daya

Sisi Beban(W) VT1(V) IT1(A) VT2(V) IT2(A) ST1(VA) VT2(VA)

Primer100

160

100.6

100.7

0.09

0.11

100.5

100.7

0.1

2.19

9.054

11.077

10.05

220.53

Sekunder100

160

28.65

28.6

0.09

0.1

28.63

28.57

0.1

0.1

2.578

2.86

2.863

2.857

Berdasarkan tabel di atas dapat diketahui bahwa adanya perbedaan dalam perolehan

daya sisi primer dan sekunder trafo. Hal ini dikarenakan adanya kekurangpresisian pada alat

dalam membaca alat ukur.

Gambar 2.23 rangkaian ekuivalen kerja paralel trafo

Rangkaian ekuivalen parallel trafo 1ɸ

Gambar 2.24 Rangkaian ekuivalen paralel trafo 1ɸ

Gambar 2.25 Rangkaian ekuivalen trafo 1ɸ

Gambar 2.26 Diagram vektor paralel trafo 1ɸ

Kesimpulan1. Pada percobaan beban nol nilai Ro = tak hingga dan Xo = 4981,204 Ω . Nilai Ro tak

hingga karena nilai daya ada yang 0, sehingga menyebabkan cosѳ juga 0

2. Pada percobaan trafo yang digunakan adalah trafo step down, yaitu tegangan primer

lebih tinggi dari tegangan sekunder

3. Perbedaan Ro dan Xo disebabkan magnet sisa pada trafo

4. Efisiensi dipengaruhi oleh keluaran dan masukan. Untuk efisiensi yang baik harus

memiliki daya keluaran hampir sama dengan daya masukan

5. Faktor regulasi dipengaruhi oleh tegangan sekunder saat beban kosong dan keadaan

berbeban, faktor regulasi yang baik memiliki tegangan sekunder yang besar pada saat

beban kosong.

6. Pada percobaan polaritas trafo raa-rata adalah substractifve yaitu dengan V3≡ V1-V2

7. Pada kerja paralel trafo perbedaan daya disebabkan kurang presisinya alat dan kurang

teliti saat pembacaan alat ukur.

Transformator 1 Fasa.doc

Documents

Transcript of Transformator 1 Fasa.doc