LAPORAN SEMENTARA REGULASI TEGANGAN 3 TRANSFORMATOR 1 FASA Di susun untuk memenuhi tugas mata kuliah Mesin AC / DC yang di bimbing oleh Bpk. Rachmat
Oleh : Kelas D3-2E Andi Mailani P. Dwi Harianto Fahmi Amrullah M. Adibul Umam Pungky Prasetyo Yuli Sutrisno
(02) (07) (09) (14) (16) (22)
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO PROGRAM STUDI TEKNIK LISTRIK POLITEKNIK NEGERI MALANG 2011-2012
PERCOBAAN TRANSFORMATOR TANPA BEBAN (OPEN CIRCUIT) 1. Tujuan
Untuk mengetahui perbandingan tegangan sisi HV dan LV ( angka transformasi)
2. Dasar Teori Dalam keadaan tanpa beban bila kumparan primer dihubungkan dengan sumber tegangan V1, maka akan I o mengalir. Dari pengukuran daya yang masuk (P 1), arus Io dan tegangan V1, maka akan diperoleh harga: P = V1 I0cos 0= I02Rc.............................. .............................................. ..................................... .................................. ............. (1) Z0 =
Rc =
X0=
V 1 I m
V 1
…………………................................................................................ (2)
I 0
V 1 I h e
; Ih+e= I0cos 0............................... 0............................................. ............................ .............................. ................ (3)
; Im= I0 sin 0……………………………………… .................. ……………... (4)
Dengan demikian dari pengukuran beban nol dapat diketahui harga R c dan Xm, Rugi inti yang terdiri dari rugi histerisis dan rugi arus eddy serta angka transformasi. A
V
W
Rc
Xm
Gambar 1. Rangkaian pengujian sesuai rangkaian ekivalen
Gambar 2. Rangkaian ekivalen ketika tanpa beban
3. Rangkaian Percobaan Tanpa Beban A
W
V
V
Gambar 3. Rangkaian percobaan tanpa beban
4. Peralatan yang digunakan
Transformator 1 Phasa 220/48; 50 VA
1 buah
Voltmeter
2 buah
Amperemeter
1 buah
Wattmeter 1 Phasa
1 buah
Kabel Penghubung
secukupnya
5. Prosedur percobaan Untuk memperoleh memperoleh angka transformasi transformasi melalui percobaan open circuit saat step up dan step down. a. Persiapkan alat percobaan. b. Periksa dan kalibrasi alat yang akan digunakan. c. Rangkailah peralatan sesuai dengan gambar 3. d. Pasang alat ukur yakni voltmeter, amperemeter dan wattmeter pada sisi tegangan rendah dalam hal ini adalah sisi primer, sedangkan sisi tegangan tinggi atau sisi sekunder dibiarkan terbuka (beban nol).[ percobaan menggunakan trafo step up] e. Masukkan tegangan V in = 48V pada terminal sisi primer f. Catat dan olah hasil percobaan sesuai tabel 1
6. Data Percobaan Transformator 1 : V primer
V sekunder
I ( Ampere )
P ( watt )
a ( angka transformasi )
48
225
0,85
28
0,21
V primer
V sekunder
I ( Ampere )
P ( watt )
a ( angka transformasi )
48
220
0,8
26
0,21
V primer
V sekunder
I ( Ampere )
P ( watt )
a ( angka transformasi )
48
225
0,88
28
0,21
Transformator 2 :
Transformator 3 :
Perhitungan angka transformasi ( a ) :
=
Transformator 1 : a =
= 0, 21
=
Transformator 2 : a =
= 0, 21
=
Transformator 3 : a =
= 0, 21
PERCOBAAN TRANSFORMATOR HUBUNG SINGKAT (SHORT CIRCUIT) 1. Tujuan Percobaan Hubung Singkat :
Memperoleh harga tahanan, reaktansi, dan impedansi kumparan primer & sekunder trafo
( Rek , Xek , dan Zek ). ).
Memperoleh tegangan impedansi dari trafo
2. Dasar Teori Pengukuran Hubung Singkat Menentukan impedansi ekivalen Z e1 dan Ze2, reaktans bocor ekivalen diperkecil menjadi nol, sehingga hanya impedansi Z ek = R ek +jX +jXek yang membatasi arus. Karena harga Rek dan Xek ini relatif kecil, harus dijaga agar tegangan yang masuk (V hs) cukup kecil sehingga arus yang dihasilkan tidak melebihi arus nominal. Harga I o akan relatif kecil bila dibandingkan dengan arus nominal, sehingga pada pengukuran ini dapat diabaikan. W Rek
Xek
Isc
V
A
Gambar 4. Rangkaian pengujian sesuai rangkaian ekivalen
Keterangan: o
Pada saat dilakukan percobaan yang digunakan sebagai patokan adalah arus nominal
o
Pada saat praktikum pengambilan data tidak boleh dilakukan terlalu lama karena transformator mudah panas dan apabila diulang-ulang maka akan menimbulkan kekacauan dari pada data yang diperoleh karena adanya losses.
o
Percobaan hubung singkat juga dapat digunakan untuk mencari angka transformasi dengan perbandingan
a
I 2 I 1
V 1 V 2
Gambar 5. Rangkaian ekivalen ekivalen trafo pada saat hubung singkat
Keterangan: o
Rangkaian ekuivalen yang mewakili inti transformator dianggap ti dak ada karena arus cenderung memilih menuju tempat yang tahanannya sangat kecil
Dengan mengukur tegangan V h.s., arus Ih.s. dan daya Ph.s., akan dapat dihitung parameter: Ph . s
Rek =
Zek =
( I h . s ) V h . s
2
............................ .............................................. ...................................... .............................. .......... (11)
= Rek +jX +jXek ................................................................
I h . s
2
2
Xek = Z ek Rek .................................................................. V% =
Vsc
V
x100 100 % ……………………………………………..
(12) (13) (14)
no m in al
3. Rangkaian Percobaan Hubungan Singkat A
W
V
HV
LV
Gambar 6. Rangkaian percobaan hubung singkat
4. Peralatan yang digunakan
Transformator 1 Phasa 220/48; 50 VA 1 buah
Voltmeter
1 buah
Amperemeter
1 buah
Wattmeter 1 Phasa
1 buah
Kabel Penghubung
secukupnya
5. Prosedur Percobaan Untuk memperoleh parameter rugi tembaga (Rek & JXek)dan impdansi dan tegangan impendasinya saat percobaan short circuit di trafo step down.Dan untuk membandingkan rugi tembaga saat menggunakan step up dengan step down. 1. Persiapkan alat percobaan. 2. Periksa dan kalibrasi alat yang akan digunakan 3. Rangkailah peralatan sesuai dengan gambar 3. 4. Pasang alat ukur yakni wattmeter, voltmeter dan amperemeter pada sisi tegangan tinggi. 5. Sisi tegangan rendah dihubung singkat.(saat menggunakan trafo step down) 6. Beri tegangan pada sisi tegangan tinggi (sisi primer) dinaikkan sedikit demi sedikit sampai arus hubung singkat tegangan rendah sama dengan arus beban penuh trafo (saat I 1= 2,18A). 7. Catat daya input primer (W 1) pada wattmeter, arus nominal (I 1) pada amperemeter dan tegangan input (V 1) pada voltmeter. 8. Catatlah data yang terukur pada alat ukur pada tabel 2.
6. Data Percobaan Transformator 1 I1 (nominal)
V1
P1 (rugi
Rek
Zek
(ampere)
(volt)
tembaga)
(ohm)
(ohm)
V%
(watt)
2,20
(%)
13
34
7,02
5,91
5,90
I1 (nominal)
V1
P1 (rugi
Rek
Zek
V%
(ampere)
(volt)
tembaga)
(ohm)
(ohm)
Transformator 2
(watt)
2,20
(%)
12
34
7,02
5,91
5,45
I1 (nominal)
V1
P1 (rugi
Rek
Zek
V%
(ampere)
(volt)
tembaga)
(ohm)
(ohm)
Transformator 3
(watt)
2,20
13
34
(%)
7,02
5,91
5,90
Perhitungan Transformator 1 :
Rek =
=
() )
= 7,02 ohm
Zek
= =
= 5, 91ohm
V%
=
=
= 5, 90%
Perhitungan Transformator 2 :
Rek = =
Zek
()
= =
= 7,02 ohm
V%
= 5, 45ohm
=
=
= 5, 45 %
Perhitungan Transformator 3 :
Rek = =
()
= 7,02 ohm
Zek
= =
= 5, 91ohm
V%
=
=
= 5, 90%
PERCOBAAN POLARITAS TRANSFORMATOR 1. Tujuan
Mengetahui apa yang dimaksud dengan dengan polaritas polaritas transformator 1 phasa.
2. Dasar Teori Dengan melihat cara melilit kumparan transformator dapat ditentukan arah tegangan induksi yang dibangkitkan serta polaritas transformator tersebut. Bila kumparan primer yang merupakan kumparan tegangan tinggi diberi tegngan, cara melilit seperti pada gambar 1 di bawah akan menghasilkan arah tegangan induksi seperti ditunjukkan oleh masing-masing anak panah. Artinya terminal T 1 (+) mempunyai polaritas yang sama dengan terminal R 1 (+), sedangkan T 2 (-) mempunyai polaritas yang sama dengan R 2 (-). Bentuk polaritas di atas dikenal dengan polaritas pengurangan. Bila polaritas T1 (+) = R2 (+) dan T2 (-) = R1 (-), berarti cara melilit kumparan tegangan rendah R1R2 sebaliknya dari gambar 2, dan hubungan ini disebut polaritas polaritas penjumlahan.
Gambar 8. Terminal yang ada pada trafo Gambar 7. Terminal trafo yang sudah teridentifikasi
Untuk mengetahui jenis polaritas yaitu polaritas subbtractive dan addictive
Gambar 9. Rangkaian percobaan untuk menentukan Jenis polaritas subtractive addictive
3. Peralatan yang Digunakan
Transformator 1 Phasa
1 buah
Voltmeter
3 buah
Kabel Penghubung
secukupnya
4. Prosedur Percobaan a. Rangkailah peralatan sesuai dengan gambar 4 (a) dan 4(b). b. Masukkan tegangan V 1 (tegangan nominal)= 48 v pada terminal sisi primer. c. Catat hasil terbaca pada alat ukur yang berupa voltmeter pada tabel 3. d. Olah data yang sudah didapatkan untuk mengetahui jenis polaritas penjumlahan atau pengurangan.
5. Data Percobaan Transformator 1 V1 ( volt )
V2 ( volt )
V3 ( volt )
220
50
170
Transformator 2
V1 ( volt )
V2 ( volt )
V3 ( volt )
220
50
170
V1 ( volt )
V2 ( volt )
V3 ( volt )
220
50
170
Transformator 3
Transformator 1 :
Transformator 2 :
Sifat Polaritas = Substraktif
Sifat Polaritas = Substraktif
Transformator 3 :
Sifat Polaritas = Substraktif
PERCOBAAN TRANSFORMATOR TRANSFORMATOR 3 FASA TANPA BEBAN ( OPEN CIRCUIT ) 1. Tujuan
Mengetahui parameter parameter (Rc dan Xm) transformator 3 phasa.
2. Dasar Teori Percobaan ini digunakan untuk menentukan nilai dari rugi-rugi inti yang ada pada trafo. Pada percobaan percobaan ini menggunakan trafo step up, dengan tujuan tujuan safety dan kemudahan. Dengan menggunakan trafo step up maka kita akan lebih aman dalam melakukan pengukuran pada tegangan sumbernya. Dan akan memudahkan kita dalam melakukan pengukuran tegangan dan arus. Karena dengan tegangan sumbernya yang kecil maka arusnya akan besar dan itu akan memudahkan kita dalam melakukan pengukuran arusnya.Dalam keadaan tanpa beban bila kumparan primer dihubungkan dengan sumber tegangan V 1, maka Io akan mengalir. Dari pengukuran beban nol dapat diketahui harga Rc dan Xm. Cos θOC
RC
POC
=
√3 . VOC . IOC
=
VΦ
2 OC
2 OC
3V =
POC / 3
IΦ
=
RC
=
IOC
√3 VΦ OC IΦ
POC
3. Peralatan Yang Digunakan
Transformator 1 phasa
3
buah
Wattmeter 1 phasa
2
buah
Voltmeter
1
buah
Amperemeter
1
buah
Kabel banana
secukupnya
Kabel jepit
secukupnya
Kabel panjang
secukupnya
Sin θOC
=
√3 VOC IOC . Sin θOC
4. Prosedur Percobaan 1. Persiapkan alat percobaan. 2. Periksa alat yang digunakan dan kalibrasi alat ukur. 3. Rangkailah 3 trafo 1 Ø dalam hubungan
- Y seperti pada gambar rangkaian
open circuit.
Gambar 10. Rangkaian ekivalen transformator open circuit
4. Hubungkan sumber tegangan pada masing – masing terminal r, s, dan t, dengan membiarkan terminal R, S, T dan N dalam keadaan terbuka. terbuka. 5. Ampere meter “Elavi” dipasang bergantian, setelah arus pada fasa r terukur maka ampere meter dipindahkan pada terminal s untuk mengukur arus fasa s, selanjutnya pada terminal t untuk mengukur arus fasa t. 6. Ukurlah tegangan antara R-S, R-T, S-T, r-s, r-t, dan s-t secara bergantian dengan menggunakan voltmeter. 7. Untuk mengetahui besarnya daya pada sisi High Voltage (HV), maka cara mengukurnya dengan menggunakan metode 2 wattmeter 1 Ø yang dirangkaikan pada sisi HV. 8. Daya pada wattmeter adalah nilai rugi inti (arus eddy dan histerisis). POpenCircuit = P rugi inti
5. Data Percobaan Percobaan Open Circuit Transformator 3 Phase V2 ( volt )
V 1(volt)
Poc ( kW) 0,06
1
2
3
48
48
48
1 230
2 226
I (A) 3 234
1
2
3
1,37
1,35
1,40
Perhitungan Parameter Rc & Zek Percobaan Open Circuit :
√
=
= 22, 17 Ω
Cos θ =
= = 0,53 √ √
θ = arc cos 0,53 = 58,21° Sin θ = sin 58,21° = 0,85
√
√ = 71,39Ω
=
PERCOBAAN TRANSFORMATOR TRANSFORMATOR 3 FASA HUBUNG SINGKAT ( SHORT CIRCUIT ) 1. Tujuan
Mengetahui parameter transformator 3 phasa.
Memperoleh harga tahanan, reaktansi, dan impedansi ekuivalen trafo (R ek , X ek , Zek ). ).
Mengetahui fungsi aplikasi dari percobaan short circuit.
2. Teori Dasar Percobaan short circuit dipakai untuk menetukan rugi tembaga pada suatu transformator. Percobaan ini memungkinkan untuk dilakukan dengan menggunakan trafo step up maupun step down. Namun pertimbangan faktor keamanan dan kemudahan maka sebaiknya trafo yang digunakan disusun step down. Pada percobaan short circuit diberikan nilai tegangan yang dinaikkan nilainya mulai dari 0 V sampai dengan nilai tegangan dimana arus yang dialirkan sesuai nilai nominal trafo. Pada percobaan ini nilai yang terukur wattmeter adalah nilai rugi tembaga. 2
Rek = Psc / Isc2
Xek = Z ek Rek
Rek = R1 + R2’
Xek = X1 + X2’
R2 = R2’ / a2
2
X2 = X2’ / a2
Zek = Vsc / Isc
Hubung singkat saat hubungan Y pada sisi LV
3. Peralatan Yang Digunakan
Transformator 1 phasa
3
buah
Wattmeter 1 phasa
2
buah
Voltmeter
1
buah
Amperemeter
1
buah
Kabel banana
secukupnya
Kabel jepit
secukupnya
Kabel panjang
secukupnya
4. Prosedur Percobaan 1. Persiapkan alat percobaan. 2. Periksa dan kalibrasi alat yang digunakan. 3. Rangkailah 3 trafo 1 Ø di dalam hubungan
- Y dengan menghubungkan ketiga
terminal r, s, dan t, seperti pada gambar rangkaian short circuit.
Gambar 11. Rangkaian ekivalen transformator short circuit
4. Nilai arus pada sisi LV dan HV adalah senilai arus nominal. Maka untuk trafo 220/24 V, 100 100 VA dengan hubungan - Y : I Nominal HV =
A (Fasa) dan
A (Line)
I Nominal LV =
A (Fasa) dan
A (Line)
5. Langkah pertama ialah memberi tegangan pada sisi HV secara bertahap (dinaikkan) mulai dari 0 volt, dengan memperhatikan arus pada sisi LV dan HV. 6. Ketika arus sudah mencapai nilai nominal segera hentikan menaikkan tegangan dan catat hasil pengukuran tegangan pada sisi HV. 7. Daya pada wattmeter adalah rugi tembaga, PShortCircuit = P rugi tembaga beban penuh
5. Data Percobaan Psc (W) 58,00
V (volt) R-N S-N T-N
R-T
10,5
17,5
9,5 10,17
rata- rata
10,5
V (volt) R-S S-T 18,00 18,00 17,83
I (A) 1 1,77
2
1,74 2,14 1,88
Perhitungan Rek , Zek dan Vimp Percobaan Short Sircuit Si rcuit :
I sc rata-rata
=
= 1, 88 A Vsc rata-rata
=
= 10, 17 V Zek
=
=
= 5,41 Ω Rek
=
=
= 16,64 Ω x 100% = x 100%
% Vimp =
= 4,62%
3
N 0,29
Rek (Ohm)
Zek (Ohm)
Vimp
16,41
5,41
4,62
(%)
PERCOBAAN TRANSFORMATOR TRANSFORMATOR 3 FASA BERBEBAN 1. Tujuan
Untuk mengetahui tegangan pada trafo saat keadaan berbeban penuh atau dalam kondisi full load.
Mengetahui persentase regulasi tegangan dan effisiensi pada suatu trafo dengan besar beban yang berbeda.
2. Dasar Teori
Gambar 12. Rangkaian ekivalen transformator berbeban
Efisiensi Efisiensi dari setiap peralatan dalam bidang teknik adalah daya keluaran dibagi
dengan daya masukan, dapat dinyatakan dalam persen (%) atau dengan persamaan : Efisiensi (η) =
Dayak Dayakeluar eluar an Dayamasuka Dayamasuka n
x100 100 %......... .......... .......... .......... ......... ...(1)
Pengaturan (Regulasi) tegangan Pengaturan tegangan suatu transformator ialah, perubahan tegangan sekunder antara beban nol dan beban penuh pada suatu faktor kerja tertentu, dengan tegangan primer konstan. Pengaturan(%) =
V 2 tan pa beban V 2beban penuh V 2beban penuh
............................... ............................................. .................. (7)
R1
I 1
X 1
2
a R2
2
a X 2
I 0
Rc
X m
2
a Z L
a V 2
Gambar 13. Rangkaian ekivalen pengaturan tegangan
Losses Losses adalah besarnya rugi-rugi daya yang terjadi pada rangkaian Transformator
yang dirubah menjadi energy dalam bentuk lain . Losses pada trafo berasal dari: 1. Rugi inti 2. Rugi tembaga 3. CosΦ Jenis beban yang digunakan yang digunakan Losses pada Transformator dapat di cari dengan rumus: Losses= Pin- Pout
3. Peralatan Yang Digunakan
Transformator 1 phasa
3 Buah
Voltmeter
1 Buah
LampuPijar 100 Watt
3 Buah
LampuPijar 60 Watt
3 Buah
Ballast
1 Set
Fitting Lampu
1 Set
Kabel Penghubung
Secukupnya
Power Pack
1 Buah
4. Prosedur percobaan
Gambar 14. Rangkaian ekivalen transformator berbeban
1. Memasang beban sesuai tabel percobaan pada sisi sekunder 2. Menghubungkan sisi primer transformator dengan power pack 3. Mencatat data yang terukur pada alat ukur yang terpasang pada disisi sekunder
5. Data Percobaan Beban
P in (Kw)
VL1
VL2
(volt)
(volt)
100 W 140 W 200 W 300 W 400 W
0,33 0,34 0,59 0,82 1,05
48,00 48,00 48,00 48,00 48,00
48,00 48,00 48,00 48,00 48,00
Beba n P out (Kw) VL VL1 (vol t)
VL3 (volt)
IL1 (A)
IL2 (A)
IL3 (A)
48,00 48,00 48,00 48,00 48,00
4,59 5,99 8,18 11,03 14,85
4,57 5,95 8,15 11,54 14,84
4,58 5,96 8,10 11,42 14,79
VL2 (vol t) VL3 (vol t) Vph1 ph1 (volt (volt ) Vph2 ph2 (vo (volt lt ) Vph3 ph3 (vo (volt lt ) IL1 IL1 (A (A) IL2 IL2 (A (A)
I L3 (A)
100 W
0,3 0
3 86,8
3 83 ,20
3 89,7 0
223 ,3
2 22,4
223 ,20
4,59
4,57
4,58
140 W
0,41
3 78,00
3 83 ,20
3 89,7 0
222,1
2 21,9
221,5
5,99
5,95
5,96
200 W
0,57
3 81,50
3 78,90
3 84,9 0
220,7
2 20,4
220,00
8,18
8,15
8,10
3 00 W
0,8
3 71,40
3 71,3 0
3 73 ,6 0
220,5
2 21,6
221,2
11,03
11,54
11,42
400 W
1,03
3 65,60
3 63 ,80
3 68,9 0
211,3
2 11,1
211,5
14,85
14,84
14,79
Perhitungan Efisiensi : Effisiensi Beban 100 W = =
= 91 % Effisiensi Beban 140 W = =
= 95,34 % Effisiensi Beban 200 W = =
= 96,27 % Effisiensi Beban 300 W =
=
= 97, 56 % Effisiensi Beban 400 W = =
= 98,1 %
Perhitungan Regulasi : ( ) ( ) =
Regulasi Beban 100 W =
= 3,15 % ( ) ( ) =
Regulasi Beban 140 W =
= 3,69 % ( ) ( ) =
Regulasi Beban 200 W =
= 4,35 % ( ) ( ) =
Regulasi Beban 300 W =
= 4,02 %
( ) ( ) =
Regulasi Beban 400 W =
= 8,85 %
Grafik Fungsi Efisiensi Terhadap Beban 99 98 97
) 96 % ( I 95 S N E I 94 S I F93 E
Efisiensi (%)
92 91 90 0
100
200
300
400
500
BEBAN ( W )
Grafik Fungsi Regulasi Terhadap Beban 10 9 8
) 7 % ( 6 I S 5 A L U 4 G E R 3
Regulasi (%)
2 1 0 0
100
200
300
BEBAN ( W )
400
50 0
LAPORAN SEMENTARA REGULASI TEGANGAN 3 TRANSFORMATOR 1 FASA Di susun untuk memenuhi tugas mata kuliah Mesin AC / DC yang di bimbing oleh Bpk. Rachmat
Oleh : Kelas D3-2E Andi Mailani P. Dwi Harianto Fahmi Amrullah M. Adibul Umam Pungky Prasetyo Yuli Sutrisno
(02) (07) (09) (14) (16) (22)
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO PROGRAM STUDI TEKNIK LISTRIK POLITEKNIK NEGERI MALANG 2011-2012
