Transformator Daya Dan Energi [PDF]

Citation preview

Percobaan 4 Transformator, Daya & Energi SEPRIAN DANI (13117023) Asisten : Fahkrur rozi (13116110) Tanggal Percobaan : 30/03/2019 EL2202 Praktikum Rangkaian Elektrik 2 Laboratorium Teknik Elektro Institut Teknologi Sumatera Abstrak –Pada praktikum Modul 4 yaitu Trasformator, Daya dan Energi praktikan melakukan percobaan untuk memahami prinsip kerja transformator, mengukur tegangan, arus, daya dan energi pada sistemtransformator serta mencari nilai mutual induktansi pada transformator. Praktikan melakukan dua percobaan yaitu transformator tanpa beban dan transformator dengan beban kemudian menganalisis kedua percobaan tersebut. Kata Kunci – Transformator, Induktansi, Daya, Energi, Vin, Vout, Iin, Iout.



I.



PENDAHULUAN



Untuk memenuhi mata kuliah Rangkaian Elektrik 2 dengan mengambil Praktikum Rangkaian Elektrik 1 dan mengikuti segala prosedur Praktikum Rangkaian Elektrik 1 yang salah satunya praktikan wajib membuat laporan setelah mengikuti praktikum.



Ketika dua induktor atau kumparan berada dalam jarak yang dekat satu sama lain akan menimbulkan fluks magnetik yang disebabkan oleh arus dalam satu kumparan dengan kumparan lainnya, sehingga menyebabkan tegangan pada kumparan yang terakhir. Penomena ini biasa disebut sebagai induktansi timbal balik atau induktansi bersama.



Tujuan Praktikum : 1. 2. 3.



Memahami prinsip kerja dari transformator Memahami dan menghitung nilai mutual inductance pada transformator Memahami dan menghitung nilai teganagan, arus, daya dan energi pada sistem transformator.



II.



LANDASAN TEORI



Transformator adalah perangkat listrik yang dirancang atas dasar konsep kopling magnetik. Transformator menggunakan kumparan yang digabungkan secara magnetis untuk mentransfer energi dari satu sirkuit ke sirkuit lain. Transformator digunakan dalam sistem tenaga elektrik untuk menaikkan atau menurunkan tegangan atau arus. Mereka digunakan dalam peralatan elektronik seperti penerima radio dan televisi.



Pada gambar di atas (asumsi induktor kedua tidak terdapat arus) dapat kita lihat bahwa fluks magnetik yang memancar dari kumparan 1 terdapat terhubung hanya dengan kumparan 1 an yang lain terhubung dengan kedua kumparan, maka :



v1 =N 1



d ∅1 dt



dan



v 2=N 2



d ∅ 12 dt



Fluks disebabkan oleh arus i1 yang mengalir pada kumparan 1



v1 =N 1 Maka dari itu dapat ditulis



d ∅ 1 di 1 di 1 =L1 di 1 dt dt



v1 =N 2



d ∅ 12 di 1 di1 =M 12 di 1 dt dt



Dimana



III.2. Langkah Percobaan



v 2=M 21



di1 dt



M21 adalah bersama dari kumparan 2 terhadap kumparan 1



A. Transformator Tanpa Beban



Siapkan alat dan bahan yang akan digunakan



Kalibrasi setiap alat ukur yang digunakan



Total energi yang tersimpan pada kumparan ketika i1 dan i2 memiliki nilai yang tetap adalah



1 1 w=w1+ w2 = L1 I 21 + L2 I 22 + M 12 I 12 I 22 2 2 Karena



Rangkailah komponen pada breadboard sesuai gambar yang ada pada modul



masukkanlah inputan nilai resistor serta tegangan sumber pada generator sinyal



M =M 12=M 21 Maka



1 1 w= L1 I 21 + L2 I 22+ M I 1 I 22 2 2 Persamaan ini didapat dari penurunan berdasarkan asumsi bahwa kedua arus kumparan memasuki titik kedua terminal.



III.



METODOLOGI



III.1. Alat dan Bahan 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11.



Kapasitor Kapasitor Resistor Transformator Osiliskop Generator function LCR meter Multimeter digital Kaber jumper (Buaya-buaya) Kabel jumper Breadboard



Ukurlah tegangan input (Vin), tegangan output (Vot), arus input (Iin) dan arus output (Iout)



Hitunglah induktansi bersama pada kedua kumparan, berikan analisi pada nilai yang anda dapat



Tinjaulah sinyal Vout dan Vin dengan osioskop, carilah perbandingannya dan berikan analisis untuk tinjauan analisis anda



Ulangi langkah-langkah percobaan tadi untuk niai R dan tegangan sumber yang berbeda



B. Transformator dengan beban



Tabel induktansi bersama Siapkan alat dan bahan yang akan digunakan



K



M



0.3



0.14



1



0.47



Kalibrasi setiap alat ukur yang digunakan



Perhitungan : Rangkailah komponen pada breadboard sesuai gambar yang ada pada modul



Diketahiu : LP = 7.53 H 



masukkanlah inputan nilai resistor serta tegangan sumber pada generator sinyal



LS = 29.54 mH



K = 0.3



M =k √ L p Ls=0.3 √ 7.53 x(29.54 x 10−3 )=0.14 



K=1



M =k √ L p Ls=1 √ 7.53 x (29.54 x 10−3 )=0.47 Ukurlah tegangan input (Vin), tegangan output (Vot), arus input (Iin) dan arus output (Iout







Vrms = 7.07 dan R = 1 k



P=V out x I out =0.172 x 0=0 watt Hitunglah daya (P) dan energi (w) pada tiap-tiap beban, berikan analisi pada nilai yang anda dapat



2 1 1 1 1 W = LP I 2¿ + Ls I 2out + M I ¿ I out = 7.53 ( 0.56 x 10−3 ) + ( 29.54 2 2 2 2



 Tinjaulah sinyal Vout dan Vin dengan osioskop, carilah perbandingannya dan berikan analisis untuk tinjauan analisis anda



Vrms = 2.5 dan R = 4 k



P=V out x I out =0.094 x 0=0 watt



2 1 1 1 1 W = LP I 2¿ + Ls I 2out + M I ¿ I out = 7.53 ( 0.37 x 10−3 ) + ( 29.54 2 2 2 2



B. Transformator Dengan Beban Ulangi langkah percobaan ditatas untuk nilai R dan C yang berbeda.



Tegangan (V)



Arus (mA)



Vrms Vs



Vi



P (watt)



W (joule)



0.02



8.4 x10-5



0.94 R=0.04 1.32x C=0.04 10-3



3.34x 10-6



Vload



IIn



Iload



R=0.31 C=0.31



1.37



R=33 C=33



n



IV.



DATA DAN ANALISIS



IV.1.DATA A. Transformator Tanpa Beban Tegangan (V) Vrms



Arus (mA)



R Vs



Vin



Vout



Iin



Iout



P (watt)



W (joule)



7.07



1k



7.07



3.08



0.172



0.56



0



0



1.18 x 10-6



2.5



4k



2.5



1,68



0.094



0.37



0



0



5.15 x 10-7



7.07



R1=1k



parale l



R2=1k C=330



7.07



R1=1k



seri



R2=1k C=330



7. 07



6. 05



7. 07



R=0.37 6. C=0.33 x 71 10-3



2.5



R1=1k



parale l



R2=1k



2.5



R1=1k



seri



R2=1k



2.5



C=33 0



2.5



C=33 0



R=0.108 1.9 0.2 R=3.27 7.06x 15.87 C=0.108 5 4 C=3.27 10-6 x10-7



R=0.93 1.6 C=0.33 8 x 10-3



0.3 R=0.01 1.26 7 C=0.01 x 10-6



5.16x 10-7



tegangan output atau tegangan di rangkaian sekunder (V out) hal itu terjadi karna tegangan yang dihasilkan pada rangkaian sekunder diperoleh dari hasil induktansi bersama oleh rangkaian primer. Di tinjau dari sinyal V out dan Vin dengan menggunakan osiloskop pada saat tengangan Vrms=7.07 diperoleh sinyal gelombang sinussoidal dimana pada sinyal tersebut amplitudo Vout lebih besar dari amplitudo Vin. sedangkan pada tegangan Vrms = 2.5 juga diperoleh sinyal gelombang sinusoidal tetapi amplitudo pada Vout > Vin. IV.2. Transformator Dengan Beban



Pada percobaan ini kita menggunakan transformator dimana pada rangkaian sekunder diberi beban yairu resistor dan capasitor. Ditinjau pada tengan Vrms = 7.07 dengan rangkaian Perhitungan : paralel didapatkan tegangan pada beban (V load) Resistor sama  Vrms = 7.07 paralel dengan tegangan pada kapasitor hal tersebut disebabkan karna rangkaiannya paralel. Ditinjau pada tengan Vrms = 7.07 P=V out x I out =0.31 x ( 33 x 1 0−3 +33 x 1 0−3 ) =0.02 watt dengan rangkaian seri didapatkan tegangan pada beban (Vload) Resistor tidak sama dengan tegangan pada kapasitor hal 2 1 1 2 1 2 −3 2 1tersebut disebabkan begitu juga xhalnya W = LP I ¿ + Ls I load + M I ¿ I out = 7.53 ( 1.37 x 1 0 ) + 29.54 x 10−3 ( 33 xkarna 1 0−3rangkaiannya + 33 x 10−3 )seri +0.14 ( 1.37 10−3 )( 33 x 10− 2 2 2 2dengan Vrms = 2.5 yaitu pada saat rangkaian paralel tegangan pada masing-masing beban sama dan pada saat rangkaian seri  Vrms = 7.07 seri tegangan pada masing-masing beban berbeda.



P=V out x I out =( 0.37+33 x 1 0−3 ) x 3.27 x 1 0−3=1.32 x 10−3 watt



V. 2 KESIMPULAN 2 1 1 1 1 W = LP I 2¿ + Ls I 2load + M I ¿ I out = 7.53 ( 0.94 x 1 0−3 ) + 29.54 x 10−3 ( 4 x 10−5 ) +0.14 ( 0.94 x 1 0−3 ) ( 4 x 1 0−5 +4 x 1 0−5 ) = 2 2 2 2 1.



Ketika kumpran primer dialiri arus AC maka akan menimbulkan medan magnet sehingga mempengaruhi tegangan skunder dan menghasilkan inuktansi −3 −3 −3 −6 ( ) P=V out x I out =1.08 x 10 x 3.27 x 1 0 +3.27 x 10 =7.06 x 1 0bersama. watt 2. Induktansi terjadi karna adanya medan magnet yang terjadi pada kumparan sehingga menghasilkan arus listrik. 2 1 1 2 1 2 −3 2 1 3. xJika sekunder W = LP I ¿ + Ls I load + M I ¿ I out = 7.53 ( 0.24 x 1 0 ) + 29.54 10−3pada ( 3.27rangkaian x 1 0−3 +3.27 x 1 0−3adalah ) + 0.47rangkaian ( 0.24 x 1 0−3 )( 3.27 2 2 2 2 terbuka atau open circuit maka daya yang dihasilkan sama dengan nol.  Vrms = 2.5 seri 4. Tegangan pada rangkaian primer lebih besar dari pada −3 −3 −5 −6 tegangan pada rangkaian sekunder. 



Vrms = 2.5 paralel



P=V out x I out =( 93.55 x 10 +33 x 10 ) x 1 x 10 =1.26 x 10 watt



2 1 1 1 1 −5 2 W = LP I 2¿ + Ls I 2load + M I ¿ I out = 7.53 ( 0.37 x 1 0−3 ) + 29.54 x 10−3 ( 1 x 10VI. ) +0.47 ( 0.37 x 1 0−3 )( 1 x 10−5 )=5.15 x 1 0− REFERENSI 2 2 2 2



1 IV.ANALISIS IV.1. Transformator Tanpa Beban Pada percobaan ini kita mengunakan transformator yang dimana pada rangkaian sekunder tidak diberi beban artinya pada rangkaiannya open circuit maka arus pada rangkaian sekunder sama dengan nol (Iout = 0) dan terbukti hasil pengukuran bernilai nol. Karna Iout = 0 maka daya yang dihasilkan juga bernilai nol. Jika kita tinjau tegangan, tegangan input atau tegangan di rangkaian primer (V in) lebih besar dari



2



3



Modul 4”Transformator Daya dan Energi”; Praktikum Rangkaian Elektrik 2 ; Laboratorium Dasar Teknik Elektro;ITERA (2019). http://akademikhme.ee.itb.ac.id:8000/d/37d9b828ae/ ?p=/Bahan%20kuliah%20Akademik %20HME/EL2101%20Praktikum%20Rangkaian %20Elektrik Alexander, Charles K. and Matthew N. O. Sadiku, Fundamental of Electric Circuit 4th edition, McGrawHill, New York, 2007



LAMPIRAN A. Transformator Tanpa Beban 1. Vrms = 7.07



2.



Vrms = 2.5



B. Transformator Dengan Beban 1. Vrms = 7.07 dengan rangkaan paralel



2.



Vrms = 7.07 dengan rangkaian seri



3.



Vrms = 2.5 dengan rangkaian paralel



4.



Vrms = 2.5 dengan rangkaian seri