LAPORAN PRAKTIKUM OPEN CIRCUIT TRANSFORMATOR 1 PHASA
Disusun Oleh: KELAS D3- IB KELOMPOK III Suprapto
( 17)
Taufik Hidayat
( 18)
Wahyu Hidayat
( 19)
Wildan Arif F
(20)
Yayan Hendrik H
(21)
Yusuf Dzulkarnain
(22)
PROGRAM STUDI TEKNIK LISTRIK JURUSAN TEKNIK ELEKTRO POLITEKNIK NEGERI MALANG 2010
PERCOBAAN I TRANSFORMATOR 1 PHASA KEADAAN TANPA BEBAN A. Tujuan 1. Mengetahui prinsip kerja dari transformator 1 phasa dan Name Plate Transformator 1 phasa. 2. Mengetahui parameter Xm dan Rc transformator 1 phasa, Rugi – rugi iinti pada transformator 1 phasa, dan angka transformasi. 3. Mencari perubahan tegangan supplay (V1) terhadap rugi inti, angka transformasi, dan V2.
4. Mengetahui fungsi aplikasi dari percobaan no load B. Teori Dasar 1. Prinsip Kerja Transformator Transformator adalah suatu peralatan listrik elektromagnetik statis yang berfungsi untuk memindahkan dan mengubah daya listrik dari satu atau lebih rangkaian listrik ke rangkaian listrik lainnya, dengan frekuensi yang sama dan perbandingan transformasi tertentu melalui suatu gandengan magnet dan bekerja berdasarkan prinsip induksi elektromagnetis. Jika transformator menerima energi pada tegangan rendah dan mengubahnya menjadi tegangan yang lebih tinggi, maka disebut transformator penaik (Step-up transformer) sedangkan trafo yang diberi energi pada tegangan tertentu dan mengubahnya menjadi tegangan yang lebih rendah disebut transformator penurun (Step-down transformer). Arus primer Io yang mengalir pada saat kumparan sekunder tidak dibebani disebut arus penguat. Dalam kenyataan arus primer Io bukanlah merupakan arus induktif murni, sehingga terdiri dari dua komponen. 2. Rangkaian Ekuivalen Tidak seluruh (Φ) yang dihasilkan oleh arus pemagnetan (Im) merupakan fluks bersama (Φm) sebagian daripadanya hanya mencakup kumparan primer (Φ1) atau kumparan sekunder saja (Φ2). Dalam rangkaian model dibawah (rangkaian ekuivalen) yang dipakai untuk menganalisa kerja suatu transformator, adanya fluks bocor Φ1dan Φ2 ditunjukkan sebagai reaktansi X1 dan X2 sedangkan rugi
tahanan ditunjukkan dengan R1 dan R2 dengan demikian model rangkaian ekivalendapat ditunjukkan seperti gambar1 dibawah. R1
V1
X1
I1
IC
RC
I0 I 2
IM
R2
XM
E1
X2
E2
V2
z
Gambar 1. Rangkaian Ekivalen Transformator 1 Phasa 3. Keadaan Transformator tanpa beban Keadaan transformator tanpa beban, yaitu bila kumparan primer suatu transformator dihubungkan dengan sumber tegangan sesaat V1 yang sinusoida dan kumparan sekundernya merupakan rangkaian yang tidak dibebani (no load), maka akan mengalir arus primer I0 yang juga sinusoida dan dengan menganggap kumparan N1 reaktif murni I0 akan tertinggal 900 dari V1 (induktif). Arus primer I0 menimbulkan fluks (Φ) yang sefasa dan juga berbentuk sinusoida. Fluks yang sinusoid ini akan menghasilkan tegangan induksi e1 (Hukum Faraday). Sehingga pada keadaan tanpa beban bila kumparan primer dihubungkan dengan sumber tegangan V1, maka akan Io mengalir. Dari pengukuran daya yang masuk (P1), arus Io dan tegangan V1, maka akan diperoleh harga: Cosφ =
P1 ................................................................................ (1) V1.I1
P1 = daya primer (W) V1 = tegangan primer (V) I1 = arus primer (A) Ic = I1 x cosφ................................................................................ (2) Ic = arus rugi inti (A) RC =
V1 ...................................................................................... (3) Ic
Rc = tahanan inti ( ) Im = I1 x sinφ............................................................................... (4) Im = arus magnetik (A)
Xm =
V1 .................................................................................... (5) Im
Xm = reaktansi magnetik ( ) Dengan demikian dari pengukuran beban nol dapat diketahui harga Rc dan Xm, Rugi inti yang terdiri dari rugi histerisis dan rugi arus eddy serta angka transformasi. Arus primer Io yang mengalir pada saat kumparan sekunder tidak dibebani disebut arus penguat. Dalam kenyataan arus primer Io bukanlah merupakan arus induktif murni. Pada keadaan ini, disisi sekunder tidak terdapat beban, sehingga arus lebih cenderung melewati init besi yang nilai hambatannya lebih kecil. Sehingga rangkaian ekivalen dari trafo yang semula seperti gambar 1, akan menjadi seperti gambar 2. R1
V1
X1
I1
IC
RC
I0 I2
IM
R2
XM
E1
X2
E2
Gambar 2. Rangkaian Ekivalen Transformator 1 Phasa Dalam Keadaan Tanpa Beban
I0
V1
IC
RC
IM
Gambar 3. Rangkaian Ekivalen Transformator 1 Phasa Dalam Keadaan Tanpa Beban yang disederhanakan
A1
W
V1
V2
Gambar 4 . Rangkaian pengujian sesuai rangkaian ekivalen Ket:
P yang terukur pada wattmeter adalah Pinti atau rugi inti Rugi inti tidak dipengaruhi oleh beban melainkan oleh tegangan V dalam hal ini adalah V nominal karena mendekati seoptimal mungkin harga batasannya. Percobaan tanpa beban juga dapat digunakan untuk mencari angka transformasi dengan perbandingan
a=
V1 V2
4. Inti Besi Inti besi berfungsi sebagai tempat mutual induksi kedua kumparan (kumparan primer dan kumparan skunder), terbuat dari lempengan – lempengan baja silicon yang tebalnya brkisar dari 0,35 – 0,5 mm dan disususn sedemikian rupa sehingga membentuk suatu batangan besi. Setiap lapisan dari lempengan-lempengan diberi isolasi per atau isolasi kertas yang sangat tipis (± 0,04 mm). Pelapisan setiap inti tersebut dapat memperkecil hysterisis loss sedangkan penggunaan baja silicon sebagai inti dapat mengurangi eddy current loss. Pada umumnya bentuk dari inti ini ada dua macam, yaitu core type dan shell type. Shell type (gambar 1) biasanya digunakan pada trafo tenaga dengan kapasitas daya yang kecil.
L IL IT A N IN T I B E S I
Gambar 5 Shell type Pada shell type, lilitan primer dan sekunder terletak pada satu kaki inti, atau lilitan dilingkupi oleh kaki-kaki inti trafo. Keuntungannya adalah mudah dalam pembuatan dan fluksi bocor dapat diperkecil, sedangkan kerugiannya pemakaian inti kurang ekonomis karena memerlukan inti yang besar. Core type banyak digunakan pada trafo tenaga dengan kapasitas daya yang besar.
Gambar 6 Core type Lilitan primer dan sekunder di lilit pada kaki inti, atau lilitan melingkupi trafo. Keuntungannya adalah dapat menggunakan kawat isolasi rendah, ekonomis dalam pemakaian inti. Untuk trafo yang besar daya kapasitasnya, lempengannya disusun sedemikian rupa sehingga didapat celah udara yang berguna untuk pendinginan. Rugi Inti Besi
1. Rugi histerisis yaitu rugi yang disebabkan fluks bolak-balik pada inti besi, yang dinyatakan sebagai: Ph =Kh f Bmaks
watt
Kh
= konstanta
Bmaks = fluks maksimum (weber). 2. Rugi ‘arus eddy’ yaitu rugi yang disebabkan arus pusar pada inti besi. Dirumuskan sebagai berikut : Pe = Ke f ²B²maks Jadi, rugi besi (rugi inti) adalah : Pc = Ph + Pe
C. Alat Dan Bahan 1. Transformator 1 Phasa 220V/48V 50VA
1 buah
2. Voltmeter
2 buah
3. Amperemeter
1 buah
4. Wattmeter 1 Phasa
1 buah
5. Kabel Penghubung
15buah
D. Rangkaian Percobaan A1
W
V1
V2
Gambar7 .Rangkaian percobaan tanpa beban Keterangan Fungsi alat ukur: Fungsi dari masing-masing alat ukur yang digunakan pada pengujian tanpa beban :
A1 (ampermeter) berfungsi mengetahui arus tanpa beban (Io) V1 (voltmeter) berfungsi mengetahui tegangan input transformator yang nantinya tegangan tersebut (V1), akan digunakan sebagai referensi dari pengukuran tanpa beban.
V2 (pada sekunder) berfungsi untuk mengetahui tegangan keluaran atau tegangan pada sisi sekunder. Dimana tegangan sekunder tersebut nantinya akan digunakan untuk mencari angka tansformasi yaitu : a =
V1 W (wattmeter) berfungsi untuk mengetahui daya input (P in) V2 transformator, Rugi-rugi yang berupa rugi inti (Pc).
E. Prosedur Percobaan 1. Persiapkan alat percobaan. 2. Periksa dan kalibrasi alat yang akan digunakan. 3. Rangkailah peralatan sesuai dengan gambar 7.
4. Pasanglah voltmeter, amperemeter dan wattmeter sesuai pada rangkaian gambar 7
5. Sisi tegangan tinggi atau sisi sekunder dibiarkan terbuka (beban nol). 6. Masukkan tegangan V1 48V (tegangan nominal) pada terminal sisi primer
7. Catat daya input beban nol (W1) pada wattmeter, arus beban nol (I1) pada amperemeter dan tegangan V1 serta V2 pada voltmeter pada tabel 1.
8. Olah data yang diperoleh sehingga menghasilkan Rc dan Xm. 9.
Secara berkala ubahlah regulasi tegangan, mulai dari 0 sampai dengan 48 volt dan begitu pula sebaliknya dari 48 volt sampai dengan 0.
10. Catatlah data yang terukur pada alat ukur pada tabel F. Analisa Data Percobaan Tabel 1. Percobaan No Load No
V1 (nominal)
V2
I1
P
Rc
Xm
(volt)
(sekunder)
(ampere)
(watt)
(ohm)
(ohm)
48
200
0.13
3
769,23
384,61
a
(volt)
1
= 0,0624 A a = V2/V1 = 48 /200 = 0,24 Cosφ =
=
P1 V1.I1 3 48 x0,13
= 0,48
RC =
=
V1 Ic 48 0,0624
= 769,23 Im = I1 x sinφ = 0,13 x 0,96 = 0,1248 A
Ic = I1 x cosφ = 0,13 x 0,48
Xm =
V1 Im
0.24
=
48 0,1248
= 384,61
No
V1 (nominal)
V2
I1
P
(volt)
(sekunder)
(ampere)
(watt)
a
(volt)
1
0
7
0,016
0
0
2
10
50
0,042
0,24
0,2
3
20
88
0,055
0,8
0,227
4
30
125
0,071
1,6
0,24
5
40
170
0,11
2,6
0,245
6
48
200
0,14
3,2
0,24
7
40
167
0,089
2,6
0,239
8
30
127
0,071
1,6
0,236
9
20
92
0,057
0,8
0,217
10
10
48
0,041
0,24
0,208
11
0
7
0,01
0
0
Tabel 2. Tegangan Supplay diubah-ubah
Grafik rugi histerisis
KESIMPULAN Pada percobaan open circuit dilakukan untuk mengetahui parameter Xm danRc,rugi-rugi inti,angka transformasi dan kurva histerisis.Tujuan tersebut dapat diketahui setelah melakukan percobaan no load pada trafo dan mendapatkan data hasil percobaan.Parameter Rc dapat diketahui dari pembagian tegangan sumber dengan arus inti,dan parameter Xm dapat diketahui dari pembagian tegangan sumber dengan arus magnetic. Tegangan sumber yang digunakan
adalah tegangan 48V agar range pada alat ukur tidak terlalu besar dan dilihat dari sisi keamanan. Rugi inti disebabkan oleh perubahan tegangan sumber,kualitas bahan trafo yang digunakan.Arus kembali tidak akan selalu sama dengan arus berangkat karena menggunakan sumber AC.
