Modul Trafo 1 [PDF]

Citation preview

MODUL TRAFO Open Circuit dan Short Circuit 4.1 PENDAHULUAN 4.1.1



Tujuan Praktikum a. Mahasiswa dapat mengetahui dan memahami karakteristik Trafo open circuit dan short circuit b. Mahasiswa dapat mengetahui dan memahami prinsip kerja dari Trafo open circuit dan short circuit c. Mahasiswa dapat mengetahui dan memahami pengaruh perbedaan rangkaian dengan mengubah tegangan masukan



4.2 Teori Dasar 4.2.1



A. TEORI TRANSFORMATOR



Transformator atau lebih sering disebut dengan trafo pada umumnya digunakan untuk sistem tenaga listrik maupun pada rangkaian elektronik (sebagai catu daya). Transformator adalah jenis mesin listrik kategori statis yang dapat memindahkan tegangan tukar/bolak-balik dari satu belitan (primer) ke belitan lainnya (sekunder) pada frekuensi yang tetap, dimana tegangan dan arusnya dapat dinaikkan atau diturunkan sesuai dengan keinginan atau kebutuhan, karena keluwesannya transformator memungkinkan untuk transmisi ekstra tinggi. Tanpa transformator, distribusi daya listrik yang luas menjadi tidak praktis. Transformator dapat membangkitkan daya pada tegangan yang cocok, menaikkan sampai tegangan yang sangat tinggi untuk transmisi jarak jauh, dan kemudian menurunkan pada distribusi yang praktis. Arus daya AC yang bervariasi pada inti besi sehingga energi listrik dari satu kumparan ditransfer ke kumparan yang lain. Transformator bekerja atas dasar induksi timbal balik/induksi bersama. Induksi bersama terjadi ketika medanmagnet disekitar satu penghantar memotong melintang penghantar yang lain, yang menginduksikan tegangan di dalamnya. Efek ini dapat ditingkatkan dengan



membentuk penghantar – penghantar menjadi lilitan dan kumparan pada inti magnet bersama. Sisi belitan X1 X2 adalah sisi tegangan rendah dan sisi belitan H1 H2 adalah sisi tegangan tinggi. Jika sisi X1 X2 dihubungkan ke sumber tegangan bolak-balik akan dibangkitkan pada inti sebesar Фmm atau sebesar Фmw. Fluks tersebut akan melingkar dan menghubungkan beloitan primer dan sekunder serta menghasilkan tegangan induksi (EMF = GGL) pada belitan primer sebesar E1 = Ep maupun sekunder sebesar E2 = Es yang



akan



mengikuti



persaman



E1 = Ep = 4.44 x f x Np x Фmm x 10-8 Volt



berikut



:



atau



E1 = Ep = 4.44 x f x Np x Фmw volt E2 = Es = 4.44 x f x Ns x Фmm x 10-8 Volt atau E2 = Es = 4.44 x f x Ns x Фmw volt Dimana : E1 = Ep Фmm



= GGL induksi pada belitan primer f= Frekuensi Np = Fluks dalam Makswell E2 = Es



Jumlah belitan sekunder Фmw



= jumlah belitan primer



= GGL induksi pada belitan sekunder Ns =



= Fluks dalam weber Perbandingan transformasi



tegangan apabila persamaan ggl induksi pada pelitan sekumder E2 dibandingkan dengan ggl induksi pada primer E1 maka akan diperoleh E2 = 4.44 x f x Ns x Фmw volt E1 = 4.44 x



f



x



Np



x



Фmw



volt



Sehingga



menjadi



E2



=



Ns



E1



=



Np



Persamaan di atas disebut persamaan transformasi tegangan. Dengan menggunakan perbandingan transformasi perbandingan transformasi tegangan maka untuk belitan sekunder di dapat E2 = a. E1



Dari persamaan di atas dapat disimpulkan bahwa : a. bila a > 1 disebut transformator penaik tegangan b. bila a < 1 disebut transformator penurun tegangan c. bila a = 1 disebut transformator stabilisator



Menurut



penggunaannya



transformator



dibedakan



menjadi



:



1. Transformator tenaga 2. Transformator ukur yang terdiri dari trafo arus dan trafo tegangan. Pemakaian pada sistem tenaga listrik transformator dapat dibedakan menjadi : 1. Transformator penaik tegangan (step up) atau sering disebut trafo daya, untuk menaikkan 2.



tegangan



pembangkitan



menjadi



tegangan



transmisi.



Transformator penurun tegangan (step down) dapat disebut trafo distribusi, untuk



menurunkan 3.



tegangan



transmisi



menjadi



tegangan



distribusi.



Transformator instrumen, untuk pengukuran yang terdiri dari trafo tegangan dan trafo



arus, dipakai untuk menurunkan tegangan dan arus agar dapat masuk ke meter-meter pengukuran. Trafo pada sistem tenaga untuk kapasitas besar dapat dihubungkan tiga fase dan untuk kapasitas



kecil



dapat



dihubungkan



satu



fase.



Dalam rangkaian elektronik, trafo dipergunakan sebagai gandengan impedans antara sumber dan beban, memisahkan satu rangkaian dari rangkaian yang lain, dapat menghambat arus searah sambil melalukan arus bolak-balik, dayanya cukup kecil.



a. Konstruksi transformator Umumnya konstruksi trafo daya secara singkat terdiri dari: 1. Inti transformator (kern) yang terbuat dari lembaran-lembaran plat besi lunak atau baja silikon yang diklem menjadi satu. Fungsi utama dari dari inti adalah sebagai jalan atau rangkaian garis-garis gaya magnit. Karena fluksi yang mengalir di dalam inti trafo fluksi bolak-balik, diperlukan persyaratan khusus agar kerugian histerisis dan arus pusar dapat ditekan sekecil mungkin. Untuk itu inti trafo dibuat dari plat baja silikon dengan kadar silikon 4 – 5% dengan ketebalan. Inti dibuat berupa tumpukan atau lapisan-lapisan. Inti itu menjamin sambungan magnetik yang bagus antara kumparan primer dan sekunder. Arus eddy disebabkan oleh arus bolak balik yang menginduksikan tegangan pada inti transformator itu sendiri. Karena inti besi merupakan penghantar, inti besi menghasilkan arus oleh tegangan induksi. Dengan membuat inti itu berlapis-lapis, maka lintasan arus eddy akan dikurangi dengan sangat mencolok. Pada transformator kecil, penampang kern (inti trafo) dipersiapkan dalam bentuk persegi, tetapi untuk memenuhi kebutuhan ekonomis untuk trafo berskala besar inti trafo dipersiapkan dalam bentuk bulat. .Posisi belitan terhadap inti memberikan dua jenis transformator yaitu: -



Jenis Inti (core



type) yakni belitan mengelilingi inti, biasanya untuk transformator dengan daya dan tegangan tinggi. untuk



Jenis cangkang (shell type) yakni inti mengellingi belitan, biasanya



transformator



dengan



daya



dan



tegangan



yang



rendah.



2. Belitan (kumparan) dibuat dari tembaga yang telah dilapisi dengan isolasi (kawat email) dengan cara membelitkan pada inti. Belitan dibagi atas dua bagian yaitu : Kumparan primer adalah belitan yang dihubungkan dengan sumber tegangan Kumparan



sekunder



adalah



belitan



yang



dihubungkan



dengan



beban.



Belitan dapat konsentris (memusat) dan sandwiched (berlapis). Belitan konsentris, belitan primer dan sekunder disusun/dililit secara bergantian sepanjang tinggi dari kaki inti.



Belitan sandwiched, belitan primer dan sekunder diletakkan berdampingan pada kaki inti.



b.



Transformator tanpa beban Jika tegangan bolak-balik diberikan pada belitan primer,



maka akan dihasilkan arus bolak-balik yang menyebabkan inti termagnetisasi dengan arah bolak-balik pula. Dengan sendirinya fluks yang timbul juga berupa fluks bolak-balik. Fluks bolak-balik ini akan menginduksi tegangan pada belitan primer. Untuk jumlah fluks yang sama pada kedua belitan ini (fluks bocor diabaikan), maka akan terinduksi tegangan sesaaat pada tiap belitan itu dengan arah dan besar yang sama. Tegangan induksi ini arahnya



bertentangan



dengan



arah



tegangan



sumber



pada



sisi



primer.



Untuk suatu transformator tidak berbeban, tidak ada arus yang mengalir pada belitan sekunder. Tetapi pada sisi primer akan mengalir arus yang disebut arus eksitasi untuk membangkitkan



c.



fluks



bolak-balik



pada



transformator.



Transformator berbeban Transformator yang dibebani, maka arus beban pada belitan



akan menimbulkan fluks yang arahnya berlawanan fluks dengan arah fluks yang dihasilkan oleh arus eksitasi pada sisi primer. Hal ini akan mengurangi tegangan induksi pada belitan primer maupun sekunder sehingga menambah selisi tegangan sumber dan tegangan induksi pada belitan primer dan ini mengakibatkan arus yang besar akan mengalir pada belitan primer. Apabila kumparan sekunder dihubungkan dengan beban, maka pada kumparan tersebut akan mengalir arus.



d.



Transformator hubung singkat Transformator hubung singkat, jika sisi sekunder



dihubungkan langsung (dihubung singkat) dengan penghantar dan pada sisi primer diberi suplay tegangan.



4.3 Alat dan Bahan yang diperlukan  Trafo step up 110/220  Voltage Regulator (Power Supply)  Power table  Power Meter  Kabel penghubung



1.4 Prosedur Percobaan 1.4.1 Trafo Open Circuit Prosedur percobaan pada percobann ini terdiri dari beberapa langkah., yaitu : a. Langkah Merangkai (Wiring) 



Persiapkan alat dan bahan yang digunakan yaitu :



 Trafo step up 110/220  Voltage Regulator (Power Supply)  Power table  Tang Amper  Kabel penghubung b. Prosedur Percobaan 



Hubungkan voltage regulation dengan kit praktikum yang telah terhubung dengan power suplai dan jala-jala PLN







Melakukan wiring sesuai dengan gambar







Meminta asisten memeriksa rangkaian yang telah terpasang







Pastikan alat ukur mampu membaca tegangan, dan arus keluar pada rangkaian







Mengatur tegangan masukan dari voltage regulation dan memvariasikan nya







Catat nilai yang didapat dari percobaan untuk analisa data



1.4.2 Trafo Short Circuit Prosedur percobaan pada percobann ini terdiri dari beberapa langkah., yaitu : c. Langkah Merangkai (Wiring)







Persiapkan alat dan bahan yang digunakan yaitu :



 Trafo step up 110/220  Voltage Regulator (Power Supply)  Power table  Tang Amper  Kabel penghubung d. Prosedur Percobaan 



Hubungkan voltage regulation dengan kit praktikum yang telah terhubung dengan power suplai dan jala-jala PLN







Melakukan wiring sesuai dengan gambar







Meminta asisten memeriksa rangkaian yang telah terpasang







Pastikan alat ukur mampu membaca tegangan, dan arus keluar pada rangkaian







Mengatur tegangan masukan dari voltage regulation dan memvariasikan nya







Catat nilai yang didapat dari percobaan untuk analisa data



1.5 Tugas 1. Tuliskan prinsip kerja Trafo ! 2. Tuliskan bagian – bagian (Komponen) yang ada pada konstruksi Trafo ! 3. Apa perbedaan Trafo open circuit dan Trafo Short Circuit ? 4. Jelaskan tentang perbedaan kutub pada Trafo



Gambar Rangkaian Percobaan



Open Circuit



VOLTAGE REGULATION



Short Circuit VOLTAGE REGULATION



Trafo



Tang Amper 110 V 220 V