![Tegangan Tinggi Dan Distribusi Transmisi [PDF]](https://pdfs.asia/img/200x200/tegangan-tinggi-dan-distribusi-transmisi.jpg)
14 0 2 MB
LAPORAN PRAKTIKUM TEKNIK TEGANGAN TINGGI ITENAS POLBAN
KELOMPOK : I (SATU) NAMA/NRP
: Irwan Zen/11-2004-015
INSTRUKTUR : hfhfhf
LABORATORIUM TEGANGAN TINGGI TEKNIK ENERGI POLITEKNIK NEGERI BANDUNG 2008
KATA PENGANTAR Puji syukur panjatkan kepada Allah SWT atas berkat dan rahmatnya sehingga dapat tersusunnya laporan praktikum ini. Adapun tujuan penyusunan laporan ini adalah untuk memenuhi syarat kelulusan praktikum tegangan tinggi.Penyusun ingin mengucapkan terima kasih kepada, dosen pratikum dan seluruh staf Laboratorium Tegangan Tinggi Teknik Energi Politeknik Negeri Bandung yang telah membantu kelancaran praktikum ini. Rekan-rekan praktikan atas kerja samanya. Saya menyadari bahwa dalam laporan ini masih banyak terdapat kekurangan, untuk itu penyusun mohon maaf atas kekurangan tersebut. Besar harapan penyusun agar laporan ini dapat berguna bagi pembaca.
Penyusun
PERCOBAAN I PEMBANGKITAN DAN PENGUKURAN TEGANGAN TINGGI BOLAK BALIK (AC) I. Tujuan Percobaan : 1. Mempelajari cara-cara pembangkitkan tegangan tinggi bolak-balik dengan menggunakan trafo uji tegangan tinggi. 2. Mempelajari dan membandingkan cara-cara pengukuran tegangan tinggi dengan metode pembagi tegangan kapasitif dan sela bola percik. II. Teori Dasar 2.1 Pembangkitan Tegangan Tinggi Bolak-Balik Tegangan tinggi bolak-balik ini dibangkitkan dengan menggunakan suatu transformator uji yang dibumikan pada salah satu tegangan tingginya. Kapasitas daya dari transformator uji ini pada umumnya rendah, pada sisi primer dihubungkan dengan tegangan rendah (220 V) dan di sisi sekundernya
dibangkitkan
dengan
tegangan
yang
besar sampai
mencapai 100 kV. Tetapi, kapasitas daya dari trafo ini memiliki perandingan tegangan primer dan sekunder yang sangat tinggi. Pembangkitan tegangan tinggi bolak balik yang biasa digunakan dilaboratorium adalah dengan menggunakan trafo uji satu tingkat atau trafo uji kaskade beberapa tingkat dan biasanya dibumikan pada salah satu ujung belitan tegangan tingginya.Trafo uji ini umumnya mempunyai daya
rendah
tapi
mempunyai
perbandingan
tinggi,seperti terlihat pada gambar 1.1.
belitan
tegangan
Keterangan gambar :
5
1 : belitan tegangan tinggi
1
2 3
4
2 : belitan tegangan rendah 3 : inti besi 4 : alas 5 : terminal tegangan tinggi
Gambar 1.1 Potongan melintang trafo uji tegangan tinggi Kinerja trafo uji ini tidak dapat digambarkan secara sempurna dengan rangkaian ekivalen trafo yang biasa dikarenakan pengaruh kapasitansi sendiri Ci dari belitan tegangan tinggi dan kapasitansi dari sisi uji C a pada pihak lain arus magnetisasi dapat diabaikan selama inti besi belum jenuh. Kinerja trafo uji dapat dikaji secara pendekatan dengan Ûmenggunakan rangkaian pada Gambar 1.2 yang terdiri dari impedansi hubung singkat Rk + jωLk dan kapasitansi total C = Ci + Ca pada sisi tegangan tinggi. Nilai Û1 merupakan tegangan sekunder yang dihasilkan oleh transformasi tegangan primer.
Rangkaian ekivalen ini juga berlaku untuk trafo uji
dalam susunan kaskade.
Gambar 1.2 Kinerja Trafo Uji
Lk
Dengan Rk 1 maka jelas terlihat bahwa resonansi seri menghasilkan peningkatan kapasitif terhadap tegangan sekunder. Besar peningkatan tegangan dapat dihitung dari tegangan hubung singkat trafo (Uk) sewaktu beban kapasitif C menyerap arus nominal I n pada tegangan nominal Un dan frekuensi nominal ω: Uk
I nLk 2 Lk C Un
Jadi trafo uji dengan U k 20% akan menghasilkan peningkatan tegangan sebesar 25% pada frekuensi nominal sewaktu beban kapasitif menyerap arus nominal.Peningkatan tegangan ini harus diperhitungkan pada trafo uji dengan tegangan hubung singkat yang besar dan terutama sekali untuk frekuensi yang lebih tinggi.
Jelas kini bahwa perbandingan
tegangan sekunder dan primer tidak selalu tetap sehingga penentuan tegangan tinggi melalui pengukuran
pada sisi tegangan rendah tidak
dapat dibenarkan; karena akan menghasilkan nilai yang lebih rendah serta membahayakan objek uji maupun trafo uji itu sendiri 1). 2.2 Pengukuran Tegangan Tinggi a) Pengukuran Tegangan Puncak dengan Sela Bola Ukur
Gambar.Sela Bola untuk mengukur tegangan (a)susunan mendatar, (b)susunan tegak Pada gambar diatas ditunjukkan dua susunan sela bola untuk pengukuran.Susunan horizontal digunakan untuk diameter D < 50 cm dengan rentanga tegangan yang lebih rendah sedangkan untuk diameter
yang lebih besar digunakan untuk susunan vertical yang mengukur besar tegangan terhadap bumi. Jika tegangan yang diterapkan melampaui tegangan tembus statis,maka dalam waktu tersebut puncak tegangan jaringan dapat dianggap konstan.Oleh karena itu tembus dalam gas selalu terjadi pada puncak tegangan bolak balik frekuensi rendah.Untuk sela dengan dengan medan yang ho,mogen perilaku tersebut tersebut termati untuk frekuensi yang lebih tinggi.Karena itu puncak tegangan bolak balik dengan dengan frekuensi hingga 500 kHz dapat ditentukan dengan mengukur besar sela udara atmosfir sewaktu tembus. Tegangan tembus untuk sela bola tertentu pada keadaan udara standar 20oC dan 1013 mbar telah diketahui yaitu dikenal sebagai Uˆ do .Hargaharga dari Uˆ do ini dapat dilihat pada table.Karena udara dilain tempat tidak sama, maka harga Uˆ do harus dikoreksi dengan persamaan sebagai berikut :
Ûd = 0,289
p 273 t
Ûdo
Dngan P dalam mbar dan t dalam °C a) Pengukuran
Tegangan
Puncak
dengan
Pembagi
Tegangan
Kapasitif Pengukuran tegangan puncak bolak-balik yang tinggi yaitu dengan menggunakan pembagi tegangan kapasitif terdiri dari alt ukur tegangan searah jenis kumparan putar yang mempunyai sensitifitas tinggi dan pada rangkaian menggunakan penyearah,seperti pada gambar 1.3
Gambar 1.3. Pengukuran Tegangan Tinggi Pembagi Kapasitif Dalam rangkaian ini kapasitor ukur Cm dimuati hingga bertegangan Û2, yakni nilai puncak dari u(t). Resistor Rm yang membuang muatan C m diperlukan untuk mengatasi penurunan pada tegangan yang diterapkan. Konstanta waktu dipilih bergantung pada respons rangkaian yang dikehendaki. Akan tetapi periode waktu tersebut harus jauh lebih besar daripada periode T = 1/f dari tegangan bolak-balik yang diukur sehingga tegangan um pada Cm tidak cepat menurun dalam selang waktu pengisian muatan. RmCm»1/f Resisntansi R2 yang terpasang parallel dengan C2 diperlukan untuk mencegah pengisian C2 oleh arus yang mengalir melalui penyearah Vm. Nilai R2 harus dipilih sedemikian hingga jatuh tegangan pada R2 sekecil mungkin. R2«Rm Pengaruh nilai R2 terhadap perbandingan pembagi kapasitif harus sekecil mungkin. Rc»1/(ωC2) Dengan terpenuhinya semua keadaan di atas, maka hubungan antara nilai puncak tegangan tinggi dengan tegangan terukur Û m dapat dinyatakan dengan persamaan berikut Û
C1 C 2 Ûm C1
Perubahan rentang ukur biasanya diakibatkan oleh pengubahan besar C 2. III.
Prosedur Percobaan
1. Membuat rangkaian seperti dibawah ini
F R7
220V
R6
CST
100KV
F
SW S
To
SB TH TSH
F
2.
Mencatat perbandingan trafo uji, temperatur ruang dan tekanan udara ruang.
3. Menggunakan bola diameter 100 mm dan memasangkannya pada objek uji. Mengambil suatu harga s = 0,5 cm dari sela bola, mengatur Vp sehingga terjadi tembus pada sela bola. Mencatat V 1, SM, temperatur ruang dan tekanan ruang pada saat terjadi tembus pada sela bola. Menurunkan tegangan V p dan mengulangi percobaan ini sedikitnya 3 kali. 4. Mengulangi langkah 3 untuk beberapa harga s : 10, 20, 30, 40, dan 50mm sampai pada harga s tertentu yang menyebabkan harga pengukuran sekitar 100 kV 5. Mengulangi langkah 3 dan 4 untuk diameter bola 50mm. 6. Menurunkan Vp, matikan sumber percobaan selesai.
IV. DATA PERCOBAAN
Data Ruang
Awal
Akhir
Rata-Rata
Tekanan (mbar)
1003
1003
1003
Suhu (C)
22
22
22
Diameter bola = 100mm Jara k mm
Tegangan (kV) Pada Percobaan ke1 2 3 16 18 20 32 36 38 52 54 52 64 65 68 76 78 76
10 20 30 40 50
Urata rata (kV)
Ud (kV)
U (kV)
E (kV/mm)
Ut (kV)
18 35,33 52,67 65,67 77,33
31,7 59 86 112 138
25,46 49,96 74,49 92,87 109,36
2,546 2,498 2,483 2,322 2,178
31,15 57,97 84,5 110,05 135,6
Diameter bola = 50mm Jarak (mm) 10
Tegangan (kV) Pada Percobaan ke1 2 3 18 18 20
20
36
36
36
36
59
50,91
2,54
30
42
46
46
44,6
86
63,07
2,1
V. PENGOLAHAN DATA Bola Diameter 100 mm Jarak 10 mm Ud dari tabel = 31,7
Urata rata (kV)
Ud (kV)
U (kV)
E (kV/mm)
Ut (kV)
18,67
31,7
26,4
2,64
31,1 5 57,9 7 84,5
U rata rata
U1 U 2 U 3 (kV ) 3
U rata rata
16 18 20 18 kV 3
U U rata rata
E
2 18
2 25,46 kV
U 25,46 25,46 kV / cm S 10
U t U d 0,289
P 1003 31,7 0,289 31,15 kV 273 t 273 22
Jarak 20 mm Ud dari tabel = 59 U rata rata
U1 U 2 U 3 (kV ) 3
U rata rata
32 36 38 35,33 kV 3
U U rata rata
E
2 35,33
2 49,96 kV
U 49,96 24,98 kV / cm S 20
U t U d 0,289
P 1003 59 0,289 57,97 kV 273 t 273 22
Jarak 30 mm Ud dari tabel = 86 U rata rata
52 54 52 52,67 kV 3
U U rata rata
2 52,67
2 74,49 kV
E
U 74,49 24,83 kV / cm S 30 P 1003 86 0,289 84,5 kV 273 t 273 22
U t U d 0,289
Jarak 40 mm Ud dari tabel = 112 U rata rata
64 65 68 65,67 kV 3
U U rata rata
E
2 65,67
2 92,87 kV
U 92,87 23,22 kV / cm S 40
U t U d 0,289
P 1003 112 0,289 110,05 kV 273 t 273 22
Jarak 50 mm Ud dari tabel = 138 U rata rata
76 78 76 77,33 kV 3
U U rata rata
E
2 77,33
2 109,36 kV
U 109,36 21,87 kV / cm S 50
U t U d 0,289
P 1003 138 0,289 135,6 kV 273 t 273 22
Bola Diameter 50 mm Jarak 10 mm Ud dari tabel = 31,7 U rata rata
18 18 20 18,67 kV 3
U U rata rata
E
2 18,67
2 26,4 kV
U 26,4 26,4 kV / cm S 10
U t U d 0,289
P 1003 31,7 0,289 31,15 kV 273 t 273 22
Jarak 20 mm Ud dari tabel = 59 U rata rata
36 36 36 36 kV 3
U U rata rata
E
2 36
2 50,91 kV
U 50,91 25,45 kV / cm S 20
U t U d 0,289
P 1003 59 0,289 57,97 kV 273 t 273 22
Jarak 30 mm Ud dari tabel = 86 U rata rata
42 46 46 44,6 kV 3
U U rata rata
E
2 44,6
2 63,07 kV
U 63,07 21,02 kV / cm S 30
U t U d 0,289
P 1003 86 0,289 84,5 kV 273 t 273 22
Grafik Data Hasil Pengamatan
VI.
TUGAS AKHIR
1. Hitunglah besar tegangan tinggi hasil pengukuran sela bola percik dan bandingkan dengan tegangan tinggi yang didapatkan dari pengukuran pembagi kapasitif. Jawab
: Ada pada pengolahan data
2. Gambarkan tegangan fungsi jarak sela ( Ud vs s ) untuk kedua metoda pengukuran tersebut. Jawab
: Ada pada gambar grafik data hasil pengamatan.
3. Buatlah analisa dari data dan grafik yang didapat pada percobaan ini. Jawab
: Ada pada analisa.
4. Berikan kesimpulan saudara dari percobaan yang dilakukan. Jawab VII.
: Ada pada kesimpulan.
ANALISA
Dari percobaan diatas terlihat perbandingan posisi tegangan tembus terhadap jarak antara bola yang bervariasi dari grafik U terhadap s yang telah dibuat memiliki bentuk yang serupa dalam pengukuran maupun dalam perhitungan. Maka percobaan sesuai dengan prosedur yang telah ditentukan. Selisih antara perhitungan dengan pengukuran, menandakan adanya hal - hal yang mempengaruhi hasil secara menyeluruh. Hal itu dapat disebabkan adalah : Adanya panas yang tidak tercatat pada daerah sekitar bola, dikarenakan adanya medan listrik yang besar di permukaan sebelum terjadi loncatan. Perbedaan tekanan yang terjadi di sekitar bola karena adanya energi yang sangat besar yang pindah secara cepat di udara dan kemudian menghilang ikut berpengaruh terhadap data yang telah dicatat.Energi tersebut berbentuk loncatan busur api yang pada dasarnya merupakan loncatan ion listrik pada saat terjadi pelepasan muatan yang terbentuk antara kedua eletroda bola melalui media udara sedemikian rupa pada pemasangan kedua buah bola dibuat yang salah satunya pada posisi netral atau ground. VIII.
KESIMPULAN
a. Pada Pengamatan Dan Pengolahan Data, perbedaan jarak sela akan menyebabkan perbedaan tegangan tembus yang berbeda pula dengan perbandingan linear, yaitu semakin besar jarak sela bola, tegangan tembus akan semakin besar. b. Perubahan kondisi ruangan sangat berpengaruh terhadap besar tegangan yang mampu ditahan.
c. Pada percobaan tegangan tinggi arus bolak balik tegangan tembus berbanding lurus terhadap jarak sela bola. Makin besar diameter bola pada jarak yang sama maka tegangan tembus makin besar. d. Besar medan listrik yang dihasilkan oleh sela bola dengan diameter lebih kecil, pada jarak yang pendek akan lebih besar daripada diameter bola yang besar. Sedangkan pada jarak yang relatif jauh, hal tersebut menjadi terbalik. IX.
DAFTAR PUSTAKA
1. Modul Praktikum, Teknik Tegangan Tinggi, Itenas-Polban,2008. 2. KIND, Dieter Teknik eksprimental tegangan tinggi; terjemah K.T. Sirait.-Bandung, Penerbit ITB, 1993.
PERCOBAAN II PEMBANGKITAN DAN PENGUKURAN TEGANGAN TINGGI SEARAH (DC)
Perhatian : Dalam percobaan dengan tegangan tinggi searah kita harus berhatihat,karena semua kodensator yang dipergunakan atau tidak pada rangkaian percobaan walaupun telah lama selesai dipergunakan masih menyimpan muatan.Perhatikan benar-benar pergunaan pertanahan. Suatu jumlah muatan sekitar 100 mAs yang mengalir pada tubuh manusia,sudah dapat membuat pingsan dan dapat mengakibatkan gangguan jantung.
I. TUJUAN PERCOBAAN 1. Mempelajari cara-cara membangkitkan tegangan tinggi searah. 2. Mempelajari dan mengamati pengaruh kapasitor perata pada pembangkitan tegangan tinggi searah. 3. Mempelajari dan mengamati cara pembangkitan tegangan tinggi searah dengan beberapa metoda, yaitu :
Rangkaian penyearah setengah gelombang
Rangkaian Villard
Rangkaian pelipat ganda greinacher
II. TEORI DASAR 2.1.
Pembangitan Tegangan Tinggi Searah
Sebelum adanya penyearah tegangan tinggi, untuk membangkitkan tegangan tinggi searah orang memakai generator searah misalnya generator Van de Graff, Tromel dan sebagainya.
Sekarang dengan
dikenalnya teknik dioda tegangan tinggi, tegangan tinggi searah dapat diperoleh dari tegangan tinggi bolak balik dengan mudah dan sederhana. Mula-mula memakai penyearah vakum, tetapi dengan semakin majunya teknologi semi konduktor, maka kini cenderung memakai dioda penyearah germanium atau pun silikon yang sekarang telah dapat mencapai orde Kilovolt dan ratusan amper. Dioda tegangan tinggi ini menggunakan bahan semikonduktor selenium, germanium atau silikon. Dengan digunakannya dioda tegangan tinggi ini, maka pembangkitan tegangan tinggi searah menjadi lebih mudah dan cepat.
Gambar 2.1 Penyearah tegangan tinggi
Karena faktor ekonomis, maka rangkaian seri dioda-dioda
yang
mempunyai kemampuan lebih rendah dipandang lebih efektif dari pada hanya menggunakan dioda tunggal dengan kemampuan yang tinggi (Gbr. 2.1). 2.1.1 Rangkaian penyearah Setengah Gelombang U
V
IG
C
U ( t ) = ig R
(a) U ( t)
U ( t) 26U
U
U U
U
U
U
tv T
(b)
U m m
U t
tv T
U t
(c)
Gambar 2.2 Rangkaian penyearah setengah gelombang dengan komponen ideal.
Oleh dioda V tegangan bolak-balik pada terminal keluaran trafo disearahkan pada arah positif, sedangkan pada arah negatif diblok (Gb.2.2b), jika pada keluaran dioda kita beri kapasitor perata, akan diperoleh bentuk tegangan yang lebih rata (Gb.2.2c). Untuk rangkain tanpa kapasitor perata C, kita peroleh : ; Urms = ½ Û
U = Ûr , U = 1/ × Û Urms faktor bentuk :
= 1,57 U sedangkan untuk rangkaian dengan kapasitor perata C, diperoleh : fb
=
Û= Ûr ; U Û - U PIV dioda penyearah : Uv = 2 × ÛT Amplitudo ripple dihitung dari Gb.2.2.c T
2 × U × C
ig dt= T × ig
0
U = (1 / 2FC) × Ig Faktor ripple: r = U/U
2.1.2 Rangkaian Villard -
+ C
u (t) , R = u (t), R =
Uc V
Ut
U
t
R
t Ut
(a) Keterangan : (a). diagram rangkaian
(b)
(b). kurva tagangan Rangakain ini merupakan rangkaian yang paling sederaha untuk membangkitkan tegangan tinggi dengan cara melipatgandakan tegangan. (Gb.2.. Adanya kapasitor C pada kondisi beban nol menghasilkan tegangan output Û = 2×Û T, sendangkan U = Û T dan Û = 2× ÛT Tegangan output untuk u(t) tersebut tidak dapat dibuat lebih rata lagi Gb.2.3b.
C UT
v2
U vt
R=
U (t )R =
R=
8
+
8
-
8
2.1.3. Rangkaian Pelipat Ganda Gretnacher
1
V1
C
U (t) 2
R t Ut
(a) Gambar 2.4 Rangkaian Reinacher Gambar 2.4a merupakan pengembangan dari rangkaian villard dengan menambahkan masing-masing sebuah dioda V 2 dengan sebuah C2. Pada kondisi beban nol diperoleh: Û = U = 2 × ÛT ;
Ûv2 = 2 × ÛT
Tegangan keluaran u(t) merupakan tegangan searah yang hampir rata 2.1.4. Rangakaian Kaskade Geinacher Untuk mendapatkan tegangan searah yang sangat tinggi, biasanya untuk pengujian , diperoleh dengan mengkaskade rangkaian dasar Geinacher sampai beberapa tingkat, yaitu dengan mengisikan lagi keluaran dari rangkaian pertama pada masukan rangkaian berikutnya. Misalnya untuk n tingkat, maka diperoleh tegangan keluaran : U = n × 2 × ÛT, seperti yang terlihat pada gambar 2.5.
Gambar.Rangakaian kaskade Greinacher (kondisi tanpa beban) 2.1.1. Pengukuran Tegangan Tinggi Searah 2.2.1 Pengukuran Tegangan Searah Dengan Resistive Devider Pengukuran ini dilakukan dengan voltmeter atau yang terhubung paralel dengan R2, dimana tahanan dalam Rd voltmeter lebih besar dari R2.
U (t)
R 2
R 1
V .A
2.2.2 Pengukuran Tegangan Searah Dengan Sela Bola Pada prinsipnya pengukuran tegangna searah dengan sela bola sama dengan yang dilakukan pada tegangan bolak-balik, yaitu mengukur
puncak tegangan searah . Jadi tegangan searah yang terukur harus dikoreksi sebesar U. III. PROSEDUR PERCOBAAN 3.1. Penyearah Setengan Gelombang 1.
Membuat rangkaian seperti gambar 3.1
R7
220 V
R6
D
EW
RD ES
TO
RM1
F
100kV SB
TH
TSM
RSM
F
2.
Mencatat temperatur dan tekanan udara ruang percobaan
3.
Melakukan pengambilan suatu harga s = 10 mm dari sela bola pada bola dengan diameter 100 mm, atur Vp sampai terjadi tembus pada sela bola. Catat SM, temperatur ruang dan tekanan udara ruang pada saat terjadi tembus. Turunkan tegangan Vp dan ulangi percobaan ini sedikitnya 3 kali.
4.
Mengulangi langkah 3 untuk beberapa harga s : 20,30, 40, dan 50 mm sampai pada harga s tertentu yang menyebabkan harga pengukuran sekitar 100 kV.
5.
Mengulangi langkah 3 dan 4 untuk diameter bola = 50 mm
6.
Menurunkan Vp, matikan sumber dan percobaan selesai.
IV. DATA PERCOBAAN
Data Ruang
Awal
Akhir
Rata-Rata
Tekanan (mbar)
1003
1003
1003
22
Suhu (C)
22
22
Diameter bola = 100mm Jarak (mm)
10 20 30 40 50
Tegangan (kV) Pada Percobaan ke1 2 3 22 26 26 50 50 50 66 70 74 75 84 -
Urata rata (kV)
Ud (kV)
U (kV)
E (kV/mm)
Ut (kV)
24,67 50 70 79,5 -
31,7 59 86 99 -
34,89 70,71 98,99 110 -
3,489 3,535 3,299 3,5 -
31,15 57,97 84,5 97,27 -
Diameter bola = 50mm Jarak (mm) 10 20 30
Tegangan (kV) Pada Percobaan ke1 2 3 28 30 30 52 54 54 62 64 68
Urata rata (kV)
Ud (kV)
U (kV)
E (kV/mm)
Ut (kV)
29,33 53,33 64,67
31,7 59 86
41,47 75,42 91,45
4,147 3,771 3,048
31,15 57,97 84,5
V. PENGOLAHAN DATA Bola Diameter 100 mm Jarak 10 mm Ud dari tabel = 31,7 U rata rata
U1 U 2 U 3 (kV ) 3
U rata rata
22 26 26 24,67 kV 3
U U rata rata
E
2 24,67
2 34,89 kV
U 34,89 34,89 kV / cm S 10
U t U d 0,289
Jarak 20 mm
P 1003 31,7 0,289 31,15 kV 273 t 273 22
Ud dari tabel = 59 U rata rata
U1 U 2 U 3 (kV ) 3
U rata rata
50 50 50 50 kV 3
U U rata rata
E
2 50
2 70,71 kV
U 70,71 35,35 kV / cm S 20
U t U d 0,289
P 1003 59 0,289 57,97 kV 273 t 273 22
Jarak 30 mm Ud dari tabel = 86 U rata rata
U1 U 2 U 3 (kV ) 3
U ratarata
66 70 74 70 kV 3
U U rata rata
E
2 70
2 98,99 kV
U 98,99 32,99 kV / cm S 30
U t U d 0,289
P 1003 86 0,289 84,5 kV 273 t 273 22
Jarak 40 mm Ud dari tabel = 99 U rata rata
U1 U 2 U 3 (kV ) 3
U rata rata
75 84 79,5 kV 2
U U rata rata
E
2 79,5
2 140 kV
U 140 35 kV / cm S 40
U t U d 0,289
P 1003 99 0,289 97,27 kV 273 t 273 22
Jarak 50 mm Untuk jarak ini percobaan tidak dilakukan
Bola Diameter 50 mm Jarak 10 mm Ud dari tabel = 31,7 U rata rata
U1 U 2 U 3 (kV ) 3
U rata rata
28 30 30 29,33 kV 3
U U rata rata
E
2 29,33
2 41,47 kV
U 41,47 41,47 kV / cm S 10
U t U d 0,289
P 1003 31,7 0,289 31,15 kV 273 t 273 22
Jarak 20 mm Ud dari tabel = 59 U rata rata
U1 U 2 U 3 (kV ) 3
U rata rata
52 54 54 53,33 kV 3
U U rata rata
E
2 53,33
2 75,42 kV
U 75,42 37,71 kV / cm S 20
U t U d 0,289
P 1003 59 0,289 57,97 kV 273 t 273 22
Jarak 30 mm Ud dari tabel = 86 U rata rata
U1 U 2 U 3 (kV ) 3
U rata rata
62 64 68 64,67 kV 3
U U rata rata
2 64,67
2 91,45 kV
E
U 91,45 30,48 kV / cm S 30
U t U d 0,289
P 1003 86 0,289 84,5 kV 273 t 273 22
Grafik Data Hasil Percobaan
VI. TUGAS AKHIR 1. Hitunglah besar tegangan tinggi hasil pengukuran sela bola percik dan bandingkan dengan tegangan tinggi yang didapatkan dari pengukuran pembagi kapasitif. Jawab
: ada pada pengolahan data
2. Gambarkan tegangan fungsi jarak sela ( Ud vs s ) untuk kedua metoda pengukuran tersebut. Jawab
: ada pada pengolahan data
3. Buatlah analisa dari data dan grafik yang didapat pada percobaan ini. Jawab
: ada pada bab analisa
4. Berikan kesimpulan saudara dari percobaan yang dilakukan. Jawab
: ada pada bab kesimpulan
VII. ANALISA Pada percobaan tegangan tinggi arus searah diperoleh data dimana, terdapat
perbedaan
antara
hasil
percobaan
dengan
rangkaian
gelombang penuh dengan rangkaian setengah gelombang. Hal ini disebabkan :
Besar tegangan yang dimasukkan pada kedua percobaan kurang sesuai dengan yang diharapkan. Karena pada perhitungan didukung dengan trafo yang ideal, sedangkan faktor rugi rugi dioda, besar rugi rugi resistif yang terlalu besar, dan lain lain.
Pada pengubah tegangan grainacher yang memakai 2 multidioda(dioda kecil yang disusun seri) menyebabkan besar drop tegangan tidak terlacak karena tidak diketahuinya spesifikasinya.
VIII. KESIMPULAN a. Tegangan tinggi DC dapat diperoleh dengan pembangkitan energi melalui transformator uji dan serangkaian alat tegangan tinggi lainnya. b. Tegangan tembus dapat terjadi karena adanya beda potensial yang besarnya sangat tinggi pada sela kedua bola. Loncatan busur api pada dasarnya merupakan loncatan ion listrik pada saat terjadi pelepasan muatan yang terbentuk antara kedua eletroda
bola
melalui
media
udara
sedemikian
rupa
pada
pemasangan kedua buah bola dibuat yang salah satunya di-groundkan.
c. Berdasarkan data diatas, tegangan tembus DC lebih kecil dari tegangan tembus AC pada semua jarak, sehingga disimpulkan bahwa tegangan DC lebih baik daripada tegangan AC, namun karena lebih mahal, maka penggunaannya belum menyeluruh. d. Rangkaian setengah gelombang nilainya tegangan tembus yang dihasilkan oleh lebih besar dari gelombang penuh. Hal ini berlaku juga pada kuat medan listrik E dan UT. IX. DAFTAR PUSTAKA 1. Modul Praktikum Teknik Tegangan Tinggi Itenas-Polban,2008. 2. KIND, Dieter Teknik eksprimental tegangan tinggi; terjemah K.T. Sirait.-Bandung, Penerbit ITB, 1993.
PERCOBAAN III PEMBANGKITAN DAN PENGUKURAN TEGANGAN TINGGI IMPULS I.
TUJUAN PERCOBAAN
Mempelajari cara-cara pembangkitan dan pengukuran tegangan tinggi impuls serta mempelajari fungsi distribusi tegangan tembus sela elektroda. II.
TEORI DASAR Peralatan tegangan tinggi harus tahan terhadap tegangan lebih intern dan ekstern yang terjadi pada waktu kerja di dalam jaringan. Untuk membuktikan keamanan yang disyaratkan maka isolasi-isolasi yang digunakan harus diuji dulu dengan tegangan impuls. Bentuk tegangan impuls yang digunakan harus diuji dulu dengan tegangan impuls. Bentuk tegangan impuls yang dipergunakan untuk peniruan tegangan surja petir (ekstern) dan surja hubung (intern) adalah tegangan impuls eksponensial ganda. Perbedaan antara tegangan impuls petir dan impuls hubung ditentukan pada besar waktu mukai dan waktu setengan punggung tegangan inpuls. 2.1.Pembangkitan Tegangan impuls Pada prinsipnya tegangan inpuls dibangkitkan oleh suatu rangkaian yang diberikan pada gambar 2.1
Gambar 2.1.Rangkaian dasar pembangkitan tegangan impuls
Besaran-besaran tegangan impuls dapat dilihat pada gambar 2.2. Tegangan impuls petir adalah tegangan yang mempunyai waktu dahi T1=1,2 μs dan waktu setenganh punggung T 2=50 μs. Bentuk ini biasanya ditulis 1,2/50. Tegangan surja hubung memiliki bentuk 250/2500 yang berarti waktu mencapai puncak Tcr=250 μs dan waktu setengah punggung Th=2500 μs. Pada prinsipnya tegangan impuls dibangkitkan oleh suatu rangkaian yang diberikan pada gambar 2.2. Waktu puncak T d adalah lama waktu tegangan mempunyai harga 0,9*Û.
Gambar 2.1.Besaran-besaran tegangan impuls standar pengujian a.Tegangan impuls petir b.Tegangan impuls hubung
Untuk merancang rangkaian inpuls, maka perlu diperhatikan hubungan antara elemen rangkaian dan bentuk gelombang tegangan yang terbentuk. Kurva tegangan inpuls dapat dinyatakan dengan persamaan berikut :
Uo T T U (t ) 1 2 (e Rd Cb T1 T2
t T1
t T2
e )
Dengan pendekatan Re Cs >> Rd Cb, maka untuk rangkain type b, konstanta waktu persamaan diatas adalah : T 1 Re (C s Cb ) C Cb T2 Rd s C s Cb
Cs (factor efesiensi) Cs Cb
Untuk rangkaian tipe a, diperoleh:
T1=(Rd+Re)×(Cs+Cb) T2
η=
R d Re C s C b * R d Re C s C b
Cs Rd * (factor efesiensi) Rd Re Cs Cb
2.2.Pembangkitan Tegangan Impuls dengan Rangkaian Pembangkit Pelipat Ganda Marx untuk n Tingkat Susunan rangkaian Marx dapat diterangkan dari gambar 2.3 untuk n=3 dengan menggunakan tipe b. Kapasitor C s dimuati dengan tegangan pemuat U’o secara hubung parallel. Jika seluruh sela bola F tembus, kapasitor C’ s akan dimuati melalui tahanan peredam R’d yang semuanya terhubung seri kemudian semua kapasitor C’s dan C’b akan dimuati kembali melalui tahanan R’ e dan R’d.
Untuk tujuan mempermudah hitungan, rangkaian pembangkit impuls dengan n tingkat dapat diganti dengan rangkian pengganti satu tingkat dengan hubungan sebagai berikut: U0=n×U’0
Rd=n×R’d
Cs=1/n ×C’s
Re=n×R’e
Gambar 2.3.Rangkaian pembangkit impuls tiga tingkat
2.3.Pengukuran Tegangan Tinggi Impuls Pengukuran tegangan tinggi impuls yang umum dilakukan adalah dengan menggunakan osiloskop sinar katoda. Andaikata bentuk tegangan yang hendak diukur dengan osiloskop sinar katoda (KO). Besaran yang diukur dimasukan melalui kabel ukur koaksial dengan salah satu ujung dihungkan
pada
terminal
sekunder
pembagi
tegangan
yang
disambungkan titik ukur (objek uji).Saluran pembagi tegangan kabel ukur dan KO secara bersama membentuk system pengukuran. Jika hanya nilai puncak U yang diukur maka piranti penunjuk elektronik atau sela bola dapat digunakan untuk menggantikan KO.
Pengukuran tegangan tinggi impuls dengan menggunakan sela bola adalah memanfaatkan kejadian tembus elektrik sela udara dan merupakan akibat peluahan muatan yang dapat diawali jika terdapat muatan pembawa pada kondisi dan posisi yang baik. Jika tidak, maka walaupun tegangan tembus U θ telah terlampaui. Maka peluahan muatan dimulai setelah selang waktu kelambatan t s dan waktu pembentukan ta Jadi waktu yang dibutuhkan supaya terjadi tembus t v adalah : Tv = ts + ta seperti yang terlihat pada gambar 2.4.
Gambar 2.4.Pembentukan waktu kelambatan tembus pada tegangan impuls
Dengan alasan diatas, maka pengukuran tegangan puncak impuls dengan sela bola dapat ditentukan secara pasti. Hasil pengukuran yang lebih pasti bila didapatkan dengan melakukan pembebanan berulang kali pada sela bola yang sama. Untuk alas an tersebut pengukuran tegangan puncak impuls digunakan standar Ud-50 dengan menyatakan probabilitas tembus
dengan
sekian
kali
pembebanan
terjadi
tembus
pada
setengahnya. Gambar 2.5 adalah fungsi distribusi tegangan impuls pada suatu sela elektroda.
Gambar 2.5. Fungsi distribusi tegangan tembus suatu sela bola dengan tegangan impuls
Ud-0 menyatakan tegangan ketahanan untuk perhitungnan kekuatan dielektrik suatu bahan isolasi. Ud-50 menyatakan tegangan yang dipergunakan untuk pengujiantegangan inpuls pada peralatan tegangan tinggi dengan pengukuran
sela bola
percik. Ud-100 menyatakan tegangan dengan kepastian terjadi tembus,digunakan sebagai dasar proteksi peralatan tegangan tinggi. III.
PROSEDUR PERCOBAAN 1. Membuat rangkaian menurut rangkaian (b) seperti dibawah ini: SFS
1
R SS
RSL1
R SS
RSL2
RSS
RSL3 TO
R P
R PS
R P
R PS
R
R D
C ST SSS C K
SV
ZG
2. Mengambil suatu harga s=20 mm tertentu dari sela bola ukur d=100 mm.Atur s sela bola pembangkit tegangan impuls dan V p untuk mendapatkan Ud-50. Mencatat temperature ruang, tegangan udara ruang, tegangan puncak dari ukur elektronik dan jarak sela bola ukur. 3. Mengulangi langkah 2 untuk sela bola ukur dengan s= 30 mm 4. Menurunkan Vp, matikan sumber dan percobaan selesai.
IV.
DATA PENGAMATAN Data Ruang
Awal
Akhir
Rata-Rata
Tekanan (mbar)
1003
1003
1003
Suhu (C)
22
22
22
S = 20 mm Ud (kV)
Uv (kV)
U (kV)
E (kV/mm)
Ut (kV)
Ud30
60
47
66,46
33,23
31,64
Ud70
62
48,5
68,58
34,29
33,4
S = 25 mm
V.
Ud (kV)
Uv (kV)
Ud20
72
58,8
Ud50
74
61,74
PENGOLAHAN DATA
U (kV)
E (kV/mm)
Ut (kV)
S = 20 mm Untuk Ud30 U Uv
E
2 47
2 66,46 kV
U 66,46 33,23 kV / cm S 2
U t E 0,289
P 1003 33,23 0,289 31,64 kV 273 t 273 22
Untuk Ud70 U Uv
E
2 48,5
2 68,58 kV
U 68,58 34,29 kV / cm S 2
U t E 0,289
P 1003 34,29 0,289 33,4 kV 273 t 273 22
S= 25 mm Untuk Ud20 U Uv
E
2 58,8
2 83,15 kV
U 83,15 33,26 kV / cm S 2,5
U t E 0,289
P 1003 33,26 0,289 32,68 kV 273 t 273 22
Untuk Ud50 U Uv
E
2 61,74
U 87,31 34,92 kV / cm S 2,5
U t E 0,289
VI.
2 87,31 kV
TUGAS AKHIR
P 1003 34,92 0,289 34,32 kV 273 t 273 22
1.
Hitung dan gambarkan parameter tegangan impuls berdasarkan data komponen yang diberikan. Hitung juga harga T1 dan T2.
2.
Bandingkan harga tegangan puncak dari perhitungan dan pengukuran.
3.
Buatlah analisa dari percobaan ini dan berikan kesimpulannya.
VII.
ANALISA
VIII.
KESIMPULAN
IX.
DAFTAR PUSTAKA
a.
Modul Praktikum, Teknik Tegangan Tinggi, Itenas-Polban,2008.
b.
KIND, Dieter Teknik eksprimental tegangan tinggi; terjemah K.T. Sirait.Bandung, Penerbit ITB, 1993.
PERCOBAAN IV TEGANGAN TEMBUS KARENA PENGARUH TEKANAN PADA ISOLASI GAS I. TUJUAN PERCOBAAN 1. Mempelajari dan mengamati proses terjadinya tegangan tembus pada gas atau udara karena pengaruh tekanan. 2. Mengukur tegangan tembus pada gas/udara karena pengaruh tekanan. II. TEORI DASAR Udara kering atau nitrogen merupakan bahan isolasi yang murah untuk daya listrik tinggi,terutama pada tekanan yang tinggi. Oleh karena itu,didapatkan penggunaan teknik yang luas misalnya untuk selimut logam switch gear, kapasitor-kapasitor gas dimampatkan atau peralatanperalatan fisik yang lainnya. Untuk konfigurasi medan homogen dalam udara atau nitrogen yang biasanya hanya mempunyai jarak beberapa centimeter, penambahan tekanan pada daerah tertentu akan menghasilkan penyimpangan yang sesuai dengan hukum Paschen,yaitu bahwa terjadi hubungan linier antara tegangan tembus dan tekanan gas seperti pada gambar 2.1.
200 SF6 a ir 150
100
50m m 20m m
50
0 0
1
2
3
4
5
bar
6
. Jadi disini dapat dikatakan bahwa dengan tekanan gas yang tinggi, jarak bebas antara molekul gas menjadi berkurang sehingga ionisasi semakin dipersulit dan akan terjadi pada sebuah intensitas medan yang tingggi.Jadi tegangan tembus disini merupakan fungsi tekanan dan jarak antar elektroda 1. Mekanisme Townsend Tembus gas pada tekanan rendah dan sela yang sempit (ps
