BAB III

PERCOBAAN 2

TRANSFORMATOR 3 FASA 1 INTI

Tujuan Percobaan1. Mengetahui karakteristik trafo 3 fasa 1 intimelalui percobaan :

a. Beban nol

b. Hubung Singkat

c. Berbeban

2. Mengetahui kurva karakteristik magnetisasi

3. Mengetahui regulasi dan efisiensi trafo dalam keadaan berbeban.

Dasar TeoriTransformator 3 fasa adalah suatu peralatan listrik yang digunakan untuk mengubah

energi listrik bolak-balik AC dari suatu nilai kenilai tegangan yang lainnya. Dalam lingkup

system 3 fasa. Trafo 3 fasa bekerja berdasarkan hokum ampere dan hokum faraday. Yaitu

arus listrik dapat menimbulkan medan magnet dan sebaliknya medan magnet dapat

menimbulkan arus listrik, merupakan proses konversi energy electromagnet.

Pada salah satu sisi kumparan padaa trafo dialiri arus AC makaa akan timbul arus

gaya magnet yang berubah-ubah. Kumparan sekunder yang konstruksinya 1 inti dengan

kumparan primer akan dilalui garis-garis gaya magnet dari primer yang besarnya berubah-

ubah pula, maka pada sekunder akan timbul beda potensial pada ujung-ujungnya.

Dalam konversi ini jumlah garis gaya yang masuk kumparan sekunder sama dengan

fluksi yang keluar dari kumparan primer

Dimana:

e = ggl induksi

N = jumlah lilitan

= Perubahan fluksi magnet per satuan waktu

Maka :

Berdasarkan hukum kekekalan energi, maka idealnya E1 = E2 tetapi pada

kenyataannya terdapat rugi-rugi arus pada lilitan, fluksi magnetic bocor, dan adanya arus

eddy.

Hubung trafo 3 fasa antara lain :

a. Trafo hubung bintang

(a) (b)

Gambar 3.1 (a) skema rangkaian kumparan

(b) vektor tegangan

Trafo 3 fasa hubung bintang mengalirkan aruis IA, IB dan IC yang disebut sebagai arus

saluran dan IAN, IBN, ICN disebut sebagai aarus fasa (IF) sedangkan VAN, VBN, VCN adalah

tegangan fasa masing-masing saling berbeda fasa 120 derajat.

Pada trafo hubung bimtang terdapat titik netral dan saluran netral yang akan

mengalirkan arus IN yang besarnya adalah IN = IA +IB+ IC. Dalam system yang seimbang IN =

0. Salurannya adalah

VAB = VAN + VNB = VAN – VBN

VBC = VBN – VCN

VCA = VCN – VAN

Pada hubungan bintang berlaku hubungan

IL = IP dan VAB =

Daya pada hubung bintang : S = 3 VP . IP karena :

VP =

S = 3 atau S =

(b) Transformator hubungan delta

Tegangan trafo 3 fasa dengan kumparan yang dihubungkan ditunjukaan pada gambar

di bawah:

VAB, VBC, VCA masing-masing berbeda 120

VAB + VBC + VCA = 0

Untuk beban yang tidak seimbang

IA = IAB – ICA = IAB + IAC

IB = IBC – IAB = IBA +IBC

IC = ICA – IBC = ICB +ICA

(a) (b)

Gambar 3.2 (a) skema rangkaan kumparan

(b) vektor tegangan

Dari diagram vektor diketahui arus IA adalah :

IA = IAB (arus fasa) atau IL = IP

Tegangan jala-jala VL = VP

Daya S = 3 VP IP = 3 VL = VL IL

Alat dan Bahan1. Transformator 3 fasa 1 inti

2. Sumber tegangan 3 fasa

3. clamp on meter hioki

4. Jumper

5. Saklar hubung singkat

6. beban (lampu pijar)

Gambar Rangkaian3.4.1 Percobaan Beban nol

Gambar 3.3 Rangkaian beban nol

3.4.2 Percobaan Hubung singkat

Gambar 3.4 rangkaian hubung singkat

3.4.3 Percobaan Berbeban

Gambar 3.5 rangkaian berbeban

Langkah kerja

1.5.1. Percobaan beban nol

1. membuat rangkaian seperti pada gambar rangkaian

2. menaikan sumber tegangan secara bertahap dari nol hingga mencapai tegangan nominal

transformator dan catat hasil pengukuran pada clamp

3. menurunkan sumber tegangan V secara bertahap dari tegangan nominal trafo dan mencatat

hasil pengukuran pada clam

4. menentukan konstanta R0 dan X0

5. memberikan koreksi pada R0 dan X0

6. menghitung arus yang melalui konstanta inti dan reaktansi kemagnetan ( Ic dan Im)

7. membuat diagram vector trafo tidak berbebaan

8. membuat rangkaian ekuivalen trafo tidak berbeban

1.5.2. Percobaan hubung singkat

1. membuat rangkaian seperti pada gambar rangkaian percobaaan

2. menaikan sumber tegangan dengan harga tertentu dan lakukan hubung singkat pada sisi

sekunder

3. setiap melakukan hubung singkat ukur nilai tegangan (V), arus ( A1 dan A2) dan daya (w)

kemudian isikan nilai pada tabel yang telah tersedia

4. menentukan Rek dan Xek

1.5.3. Percobaan Berbeban

1. membuat rangkaian seperti pada gambar

2. menaikan sumber tegangan hingga mencapai tegangan nominal

3. memasukan beban secara bertahap hingga mencapai beban maximum

4. mencatat penunjukan tegangan, arus dan daya setiap kenaikan beban

5. melakukan percobaan untuk bebaan resistif, induktif dan kapasitif

Data Percobaan3.6.1. Data Percobaan Beban Nol

Tabel 3.1 Data percobaan beban nol

VLL VLN ILNprimer sekunder primer sekunder27,2 47,7 15,6 28 0,0953,9 91,3 30,2 54 0,283 142,7 47,3 80,4 0,19

3.6.2. Data percobaan hubung singkat

Tabel 3.2 Data percobaan hubung singkat

Vsblm (v)

Vssdh (v) I1 (A) I2 (A) PHS

9,8 8 0,07 8,52 2223,3 20,1 0,07 24,4 18035,8 31,5 0,08 33,8 470

3.6.3. Data percobaan berbeban

Tabel 3.3 Data percobaan berbeban sisi primer

V beban VRS VTS VTR IR IS IT PR PS PT COS QR COSQ S COSQ T

100

40 104 102,3 104 0,23 0,29 0,24 23 13 14 0,95 0,43 0,95

60 101,5 99,2 101,3 0,35 0,38 0,29 29 26 27 0,79 0,704 0,94

125

40 124,4 123 124 0,23 0,34 0,21 29 17 20 1 0,42 0,77

60 124 123 124 0,31 0,46 0,43 37 29 45 0,97 0,5 0,8

Tabel 3.4 Data percobaan berbeban sisi sekunder

V beban VRS VTS VTR IR IS IT PR PS PT COS QR COSQ S COSQ T

100

40 180 180 180 0,11 0,11 0,11 19 19 10 0,87 1 0,5

60 176 176 176 0,17 0,16 0,16 27 28 14 0,87 1 0,5

125

40 214 216 214 0,12 0,12 0,12 25 25 13 0,88 1 0,52

60 215 216 213 0,19 0,18 0,18 37 38 19 0,87 1 0,5

ANALISA DAN PEMBAHASAN3.7.1. Percobaan Beban Nol

PLN = VL IL COS Q COS Q = 0,8

= 27,2. 0,09. 0,8 SIN Q = 0,6

=3,392 WATT`

SLN = VLL ILL IC = I SIN Q

= 27,2. 0,09 = 0,09

= 4,24

R0 = = = 216,67 Ω

IM = I SIN Q XO =

= 0,09. 0,6

= 0.054

Dari persamaan diatas maka didapatkan hasil sebagai berikut

Tabel 3.5 Hasil perhitungan beban nol

VLL VLN I COS Q SIN Q PLN SLN IC IM R0 X0

27,2 15,6 0,09 0,8 0,6 3,392 4,24 0,074 0,054 216,67 280,89

53,9 30,2 0,2 0,8 0,6 15,879 19,85 0,16 0,12 188,75 251,67

83 47,3 0,19 0,8 0,6 21,852 27,31 0,152 0,114 311,184 414,9

Dari tabel diatas maka di dapat rangkaian ekuivalen trafo tanpa beban sebagai berikut:

Gambar 3.6 Rangkaian ekuivalen trafo tanpa beban

3.7.2. Percobaan hubung singkat

Contoh perhitungan :

COS =

= 0,186

Zek =

Rek =

Xek = =

Dari persamaan diatas maka didapatkan data sebagai berikut :

Tabel 3.6 Hasil perhitungan Rek, Zek dan daya pada saat hubung singkat

v sblm v ssdh I1 I2 P ukur COS Q Rek Xek Zek

9,8 8 0,07 8,52 22 0,186 0,303 0,94 0,889

23,3 20,1 0,07 24,4 180 0,212 0,3 0,82 0,76

35,8 31,5 0,08 33,8 470 0,255 0,41 0,93 0,835

Dari tabel di atas terlihat bahwa terdapat perbedaan.

Berikut adalah rangkaian ekuivalen trafo huibung singkat

Gambar 3.7 rangkaian ekuivalen trafo hubung singkat

Gambar 3.8 kurva Vsc – Isc hasil pengukuran

Gambar 3.9 Kurva ideal hubungan Vsc – Isc

Berdasarkan kurva diatas dapat diketahui bahwa hubungan antara arus dan daya yang

diperoleh dari pengukuran dan teori sama, yakni menyatakan hubungan yang berbanding

lurus.

Gambar 3.10 Kurva hubungan Isc – P ukur

Gambar 3.11 Kurva ideal hubungan Isc – P

Berdasarkan kurva diatas dapat diketahui bahwa hubungan antara arus dan daya yang

diperoleh dari pengukuran dan teori sama, yakni menyatakan hubungan yang berbanding

lurus.

Gambar 3.12 kurva hubungan cos Isc

Gambar 3.13 Kurva ideal hubungan cos Isc

Berdasarrrkan kurva diatas dapat diketahui bahwa pada percobaan untuk cos yang

tetap diperoleh arus yang semakin naik. Padahal berdasarkan teori hubungan cos dan arus

berbanding terbalik. Perbedaan ini dikarenakan adanya kesalahan dalam pengukuran

sehingga diperoleh data yang kurang valid

3.7.3. Percobaan berbeban

Contoh perhitungan fasa R

x 100%

=

=

= 68,91 %

V no load =

Dengan cara yang sama maka didapat data pada fasa R,S,T sebagai berikut

Tabel 3.7 Hasil perhitungan regulasi dan efisiensi fasa R

V beban Primer Sekunder

VNL efisiensi regulasi VRS IR PR COS QR VRS IR PR COS QR

100

40 104 0,23 23 0,95 180 0,11 19 0,87 179.63 68.91 -0,2

60 101,5 0,35 29 0,79 176 0,17 27 0,87 175.31 92.75 -0,39

125

40 124,4 0,23 29 1 214 0,12 25 0,88 214.87 78.98 -0,4

60 124 0,31 37 0,97 215 0,19 37 0,87 214.18 95.31 -0,38

Tabel 3.8 Hasil perhitungan regulasi dan efisiensi fasa S

V beban Primer Sekunder

VNL efisiensi regulasi VTS IS PS COSQ S VTS IS PS COSQ S

100

40 102,3 0,29 13 0,43 180 0,11 19 1 176,7 155,21 -1,83

60 99,2 0,38 26 0,704 176 0,16 28 1 171,34 106,11 -2,64

125

40 123 0,34 17 0,42 216 0,12 25 1 212,45 147,57 -1,62

60 123 0,46 29 0,5 216 0,18 38 1 212,45 42,44 -1,64

Tabel 3.9 hasil perhitungan regulasi dan efisiensi fasa T

V beban Primer Sekunder

VNL efisiensi regulasi VTR IT PT COSQ T VTR IT PT COSQ T

100

40 104 0,24 14 0,95 180 0,11 10 0,5 179,63 41,15 1,25

60 101,3 0,29 27 0,94 176 0,16 14 0,5 174,97 50,03 1,31

125

40 124 0,21 20 0,77 214 0,12 13 0,52 214,18 66,59 0,08

60 124 0,43 45 0,8 213 0,18 19 0,5 214,18 42,44 0,55

dari ketiga tabel perhitungan diatas dapat dilihat bahwa :

Pada tabel fasa R data hasil perhitungan efisiensi menunjukan nilai yang bagus

(mendekati 100 %) regulasi yang didapat menunjukan nilai yang negative yang

menunjukan bahwa tegangan dengan beban lebih besar dari tegangan no load

Pada tabel fasa S data hasil perhitungan efisiensi menunjukan nilai yang lebih besar

dari 100 %. Hal ini dikarenakan Pout lebih besar dari Pin. regulasi yang didapat

menunjukan nilai yang negative yang menunjukan bahwa tegangan dengan beban

lebih besar dari tegangan no load

Pada tabel fasa T data hasil perhitungan efisiensi menunjukan nilai yang kecil (di

bawah 100 %), hal ini karena Pout lebih kecil daari Pin regulasi yang didapat

menunjukan nilai yang ositif sebab tegangan pada kondisi full load lebih kecil

daripada V saat no load

Perhitungan Daya

Contoh perhitungan daya fasa R primer

Pr primer = VRS. IR. Cos

= 104. 0,23. 0,95

= 22,724 watt

Daya pada fasa R sekunder

Pr sekunder = VRS. IR. Cos

= 180. 0,1. 0,87

= 15,66 watt

Dengan cara yang sama maka didapatkan daya pada fasaR, S dan T sebagai berikut

Tabel 3.10 perbandingan daya fasa R

V beban Primer Sekunder

VRS IR COS QR PR P hitung VRS IR COS QR PR P hitung

100

40 104 0,23 0,95 23 22,72 180 0,11 0,87 19 15,66

60 101,5 0,35 0,79 29 28,06 176 0,17 0,87 27 26,03

125

40 124,4 0,23 1 29 28,61 214 0,12 0,88 25 22,59

60 124 0,31 0,97 37 37,28 215 0,19 0,87 37 35,54

Dari tabel di atas dapat dilihat bahwa daya pada pengukuran dan perhitungan

menunjukan nilai yang hampir sama, walaupun masih terdapat selisih. Hal ini diakibatkan

karena adanya rugi-rugi dan kekurangpresisian alat saat pengambilan data. Namun, secara

keseluruhan, perbandingan diatas telah sesuai dengan teori yang ada

Tabel 3.11 Perbandingan daya fasa S

V beban Primer Sekunder

VTS IS COSQ S PS P hitung VTS IS COSQ S PS P hitung

100

40 102,3 0,29 0,43 13 12,75 180 0,11 1 19 19,8

60 99,2 0,38 0,704 26 26,54 176 0,16 1 28 28,16

125

40 123 0,34 0,42 17 17,56 216 0,12 1 25 25,92

60 123 0,46 0,5 29 28,29 216 0,18 1 38 38,88

Dari tabel di atas dapat dilihat bahwa daya pada pengukuran dan perhitungan

menunjukan nilai yang hampir sama, walaupun masih terdapat selisih. Hal ini diakibatkan

karena adanya rugi-rugi dan kekurangpresisian alat saat pengambilan data. Namun secara

keseluruhan, perbandingan di atas telah sesuai dengan teori yang ada

Tabel 3.12 Perbandingan daya fasa T

V beban Primer Sekunder

VTR IT COSQ T PT P hitung VTR IT COSQ T PT P hitung

100

40 104 0,24 0,95 14 23,7 180 0,11 0,5 10 9,75

60 101,3 0,29 0,94 27 27,6 176 0,16 0,5 14 13,81

125

40 124 0,21 0,77 20 20,05 214 0,12 0,52 13 13,35

60 124 0,43 0,8 45 42,65 213 0,18 0,5 19 18,1

Dari tabel di atas dapat dilihat bahwa daya pada pengukuran dan perhitungan

menunjukan nilai yang hampir sama, terutama pada daya sekundernya. walaupun masih

terdapat selisih. Hal ini diakibatkan karena adanya rugi-rugi dan kekurangpresisian alat saat

pengambilan data. Namun secara keseluruhan, perbandingan diatas telah sesuai dengan teori

yang ada.

KESIMPULAN 1. pada percobaan transformator 3 fasa 1 inti digunakan trafo step up hubung bintang

2. pada percobaan beban nol didapatkan rangkaian ekuivalen trafo sebagai berikut

3. pada percobaan hubung singkat terdapat perbedaan antara p hitung dan p ukur dimana p hitung

lebih besar daripada p ukur haal ini disebabkan karena adanya kesalahan dalam pengambilan

data

4. pada percobaan berbeban didapatkan efisiensi untuk fasa R terbaik yaitu pada saat regangan

125 v dengan efisiensi 95,31 %

5. Untuk fasa s efisiensi terbaikyaitu pada saat tegangan 100 v yaitu sebesar 155,21 %

6. Untuk fasa r efisiensi terbaik yaitu pada saat tegangan 125 v yaitu sebesar 66,59 %