Rangkaian Ekivalen Transformator [PDF]

Citation preview

#1. Dari tes hubung singkat (short circuit test) #2. Dari tes rangkaian terbuka (open circuit test) #3. Kapasitor #4. Rangkaian Pengganti (Ekivalen) Lengkap Trafo Uji



Yang pertama kali kita hitung adalah lYcml dan Power Factor dari data yang diambil.



Disimplisikafi menjadi,



Rangkaian Pengganti Lengkap Trafo Uji = lYcml cos(pi) + j lYcml sin (pi) = lZeql cos(pi) + j lZeql sin(pi) —> R1 = R’2 = R ekivalen/2 = 82,5 mΩ –> Tes hubung singkat pada trafo uji adalah untuk mencari nilai R ekivalen dan X ekivalen trafo. Sedangkan, R ekivalen = R1 + R’2 dan X ekivalen = X1 + X’2 (Lihat gambar) –> Tes rangkaian terbuka pada trafo uji adalah untuk mencari nilai R Fe dan Xhtrafo (lihat gambar) —> X1 = X’2 = X ekivalen/2 = 0,69 mH • Fluks Bocor; kebocoran fluks terjadi karena ada beberapa fluks yang tidak menembus inti besi dan hanya melewati salah satu kumparan transformator saja. Fluks yang bocor ini akan menghasilkan induktansi diri pada lilitan primer dan sekunder sehingga akan berpengaruh terhadap nilai daya yang disuplai dari sisi primer ke sisi sekunder transformator.



a = Vinput/Voutput = 220/100000 = 0,0022 C’E = 287 pF / 0,0022 = 130,45 nF C’E = CE/a CE = 287 pF Dari pengujian ini, kita mendapatkan nilai Rc dan Xm. Nilai Rc dan Xm jauh lebih besar dibandingkan Req dan Xeq. Karena drop tegangan lebih signifikan terjadi di Rc dan Xm. Sehingga didapat rangkaian untuk tanpa bebean, Dengan Lp induktansi diri lilitan primer dan Ls induktansi diri lilitan sekunder. Dengan demikian fluks bocor pada rangkaian ekivalen transformator akan dimodelkan sebagai induktor primer dan sekunder. Kemudian yang terakhir adalah memodelkan pengaruh dari eksitasi inti transformator, yaitu dengan memperhitungkan arus magnetisasi Im, rugi-rugi arus eddy, dan rugi-rugi hysteresis. Arus magnetisasi Im adalah arus yang sebanding dengan tegangan pada inti transformator dan lagging (tertinggal) 90° dengan tegangan supplai, sehingga dapat dimodelkan sebagai reaktansi Xm yang dipasang paralel dengan sumber tegangan primer. Arus rugi inti (arus eddy dan hysteresis) merupakan arus yang sebanding dengan tegangan pada inti transformator dan satu phase dengan tegangan supplai, sehingga dapat dimodelkan dengan hambatan Rc yang dipasang paralel dengan sumber tegangan primer. Dengan demikian maka dihasilkan model untuk real transformator sebagai berikut. Dimana, Dimana, Dimana, Ioc l Isc Karena fluks bocor banyak yang melalui udara, kontanta reluktansi udara lebih besar daripada reluktansi inti besi, maka fluks bocor primer Φlp proporsional dengan arus primer Ip dan fluks bocor sekunder Φls proportional dengan arus sekunder Is. Sehingga didapatkan:



L ekivalen = X ekivalen / (2πf) = 0,43 / (2 x π x 50) = 0,00138 H = 1,38 mH Lh = Xh / 2πf = 160,2 / (2π50) = 510mH lYcml = Ioc / Voc Namun pada kenyataannya, daya masukkan tidak pernah sama dengan daya keluaran. Terdapat rugi-rugi yang terjadi di inti besi dan lilitan. Rugi-rugi tersebut terjadi akibat histerisis, arus eddy, resistansi belitan dan fluks bocor. Dari pengetahuan tersebut, transformator dapat dimodelkan dengan rangkaian elektrik seperti di bawah ini: Namun, pada kenyataannya tidak ada transformator yang ideal. Hal ini karena pada transformator selalu ada rugi-rugi yang antara lain sebagai berikut: • Rugi-rugi tembaga; rugi-rugi yang disebabkan oleh pemanasan yang timbul akibat arus mengalir pada hambatan kawat penghantar yang terdapat pada kumparan primer dan sekunder dari transformator. Rugi-rugi tembaga sebanding dengan kuadrat arus yang mengalir pada kumparan. • Rugi-rugi arus eddy; rugi-rugi yang disebabkan oleh pemanasan akibat timbulnya arus eddy (pusar) yang terdapat pada inti besi transformator. Rugi-rugi ini terjadi karena inti besi terlalu tebal sehingga terjadi perbedaan tegangan antara sisinya maka mengalir arus yang berputar-putar di sisi tersebut. Rugi-rugi arus eddy sebanding dengan kuadrat tegangan yang disuplai ke transformator. • Rugi-rugi hysteresis; rugi-rugi yang berkaitan dengan penyusunan kembali medan magnetik di dalam inti besi pada setiap setengah siklus, sehingga timbul fluks bolak-balik pada inti besi. Rugi-rugi ini tidak linear dan kompleks, yang dituliskan dalam persamaan: Pembahasan Rangkaian Pengganti Trafo Uji Pertama-tama kita hitung terlebih dahulu lZeql dan PF. PF = cos(pi) = Poc / (Voc . Ioc) PF = cos(pi) = Psc / (Vsc . Isc) Poc l Psc R ekivalen = Psc/I²sc = 87,5/(23²) = 0,165 Ω



R Fe = Voc²/Poc = 220²/80 = 605 Ω Rangkaian Ekivalen Transformator Rangkaian Ekivalen Transformator Dalam membuat rangkaian ekivalen transformator, kita harus memperhitungkan semua ketidaksempurnaan (cacat) yang ada pada transformator yang sebenarnya. Setiap cacat utama diperhitungkan dan pengaruhnya dimasukkan dalam membuat model transformator. Effect yang paling mudah untuk dimodelkan adalah rugi-rugi tembaga. Rugi-rugi tembaga dimodelkan dengan dengan resistor Rp di sisi primer transformator dan resistor Rs di sisi sekunder transformator. Fluks bocor pada kumparan primer Φlp menghasilkan tegangan elp yang diberikan oleh persamaan: Rangkaian Pengganti Trafo Uji Tegangan Tinggi Rc = 1 / ( lYcml cos(pi) ) Req = lZeql cos(pi) Req = Rp + (Np/Ns)^2 . Rs Sedangkan Fluks bocor pada kumparan sekunder Φls menghasilkan tegangan els yang diberikan oleh persamaan: Sehingga didapat, Sehingga didapat, Setelah kita memahami, rangkaian pengganti ini, kita dapat menentukan nilai Req, Xeq, Rc dan Xm dengan pengujian rangkaian tanpa beban dan hubung singkat. Yang diukur adalah daya (Watt), tegangan (V) dan arus (I) di sisi primer. Soc = Ioc . Voc = 1,42. 220 = 312,4 VA



Tegangan di sisi sekunder pada hubung singkat relatif kecil. Sehingga drop tegangan di Rc dan atau Xm sangatlah kecil, dapat diabaikan. Oleh karenanya, tegangan yang didapat merupakan tegangan di Zeq. Dapat dijelaskan melalui rangkaian saat hubung singkat sebagai berikut, Transformator merupakan suatu peralatan listrik yang digunakan untuk mengubah energi listrik bolak-balik dari satu level tegangan ke level tegangan yang lain. Dapat menaikkan, menurunkan atau hanya untuk mengisolasi sistem satu dengan yang lainnya. Transformator terdiri atas sisi primer dan sisi sekunder. Keduanya terhubung dengan inti besi. Dalam kondisi ideal, tanpa rugi-rugi, perbandingan lilitan antara keduanya merupakan perbandingan tegangan antara kedua sisinya. 



Uji Hubung Singkat







Uji Rangkaian Tanpa Beban Uji Rangkaian Terbuka l Uji Hubung Singkat Voc l Vsc Xeq = lZeql sin(pi) Xeq = Xp + (Np/Ns)^2 . Xs Xh = 220²/301,98 = 160,27 Ω Xh = Voc²/Qoc Xm = 1 / ( lYcml sin(pi) ) Ycm = (1 / Rc) + j (1 / Xm) Zeq = Req + j Xeq



Zeq = Vsc / Isc