BAB III RUGI-RUGI PADA TRANSFORMATOR DISTRIBUSI
III.1 Umum
Rugi-rugi pada transformator dapat digambarkan seperti pada blok diagram dibawah ini:
[9]
Gambar 3.1 Blok diagram rugi-rugi Transformator Ada dua jenis kerugian dalam transformator, yaitu rugi inti dan rugi
tembaga.Untuk mengukur rugi inti dilakukan dengan pengujian trafo tanpa beban dan untuk mengukur rugi tembaga dilakukan dengan pengujian trafo hubung singkat.
Universitas Sumatera Utara
III.2. Pengujian Transformator Beban Nol
Pengujian trafo tanpa beban beban nol dimaksudkan untuk mengukur rugi- rugi pada inti trafo. Rugi inti trafo disebabkan oleh proses magnetisasi dan histerisis.
Pengukuran rugi inti seperti Gambar 3.2 . Bagian primer trafo dipasang wattmeter dan voltmeter. Bagian sekunder trafo tanpa beban.
Dimana : Rugi-rugi inti trafo = penunjukan wattmeter
Gambar 3.2 Rangkain pengujian Transformator beban nol Sebuah trafo dalam pengukuran tanpa beban penunjukan voltmeter U,
penunjukan wattmeter W dipasang ampermeter penunjukan arus I. Maka dapat dilakukan analisis rugi-rugi trafo sebagai berikut.
S = U I
3.1 Z =
U I 3.2
Cos φ = P S 3.3
Transformator tanpa beban, yang mengalir hanya arus sisi primer I
o
yang melalui tahanan tembaga R
cu
. Arus tanpa beban I
o
terdiri atas arus magnetisasi Im
Universitas Sumatera Utara
yang melalui induktansi XL dan arus aktif IR yang melewati tahanan inti besi R
FE
dengan sudut φ.
Gambar 3.3 Rangkain ekivalen beban nol
Vektor tegangan U tegak lurus dengan arus magnetisasi Im. Sedangkan tegangan U beda sudut phasa dengan arus I
seb esar φ. Arus I
terukur oleh amperemeter dibagian primer sebenarnya merupakan komponen arus magnetisasi Im
dan arus aktif I
R.
Pada percobaan transformator dengan beban nol pembacaan dari wattmeter tersebut merupaka penjumlahan dari rugi-rugi arus pusar eddy current dan rugi-rugi
hysteresis. Dimana besar setiap komponen rugi –rugi tersebut berbeda.
a. Rugi Arus Pusar eddy current Arus pusar adalah arus yang mengalir pada material inti karena tegangan yang
diinduksi oleh fluks. Arah pergerakan arus pusar adalah 90
o
terhadap arah fluks seperti terlihat pada gambar 4.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 3.4. Arus pusar yang berputar pada material inti Dengan adanya resistansi dari material inti maka arus pusar dapat
menimbulkan panas sehingga mempengaruhi sifat fisik material inti tersebut bahkan hingga membuat transformer terbakar. Untuk mengurangi efek arus pusar maka
material inti harus dibuat tipis dan dilaminasi sehingga dapat disusun hingga sesuai tebal yang diperlukan Rugi arus pusar dapat dihitung dengan menggunakan
persamaan :
[9]
Dimana : Pe = Rugi arus pusar [wkg]
ke = Konstanta material inti f = frekuensi [Hz]
t = ketebalan material [m] Bmax = Nilai puncak medan magnet [T]
Universitas Sumatera Utara
b.Rugi Hysterisis Rugi hysterisis terjadi karena respon yang lambat dari material inti. Hal ini
terjadi karena masih adanya medan magnetik residu yang bekerja pada material, jadi saat arus eksitasi bernilai 0, fluks tidak serta merta berubah menjadi 0 namun
perlahan-lahan menuju 0. Sebelum fluks mencapai nilai 0 arus sudah mulai mengalir kembali atau dengan kata lain arus sudah bernilai tidak sama dengan 0 sehingga akan
membangkitkan fluks kembali. Grafik hysterisis dapat dilihat pada Gambar 3.5.
Gambar 3. 5. Grafik h ysterisis Iex terhadap Φ
Rugi hysterisis ini memperbesar arus eksitasi karena medan magnetik residu mempunyai arah yang berlawanan dengan medan magnet yang dihasilkan oleh arus
eksitasi. Untuk mengurangi rugi ini, material inti dibuat dari besi lunak yang umum digunakan adalah besi silikon. Besarnya rugi hysterisis dapat dihitung dengan
menggunakan Persamaan 3.5.
[9]
Universitas Sumatera Utara
Dimana : Ph = Rugi arus pusar [wkg]
kh = Konstanta material inti f = frekuensi [Hz]
Bmax = Nilai puncak medan magnet [T] n = Nilai eksponensial, tergantung material dan Bmax
Rugi hysteresis maupun rugi arus pusar bernilai tetap, tidak bergantung pada besarnya beban.
III.3. Pengujian Transformator Hubung Singkat
Pengujian Trafo hubung singkat dilakukan untuk mengukur besarnya kerugian tembaga pada trafo.
Rugi tembaga adalah rugi yang dihasilkan oleh konduktortembaga yang digunakan sebagai bahan pembuat kumparan. Rugi ini
diakibatkan oleh adanya resistansi bahan. Nilai resistansi konduktor dapat dihitung dengan Persamaan 12.
[9]
R = Tahanan Ohm ρ = Tahanan jenis Ohm.m
l = Panjang m A = Luas penampang m2
Universitas Sumatera Utara
Sedangkan untuk menghitung kerugian tembaga itu sendiri dapat mempergunakan Persamaan 13, untuk sisi primer dan Persamaan 14.untuk sisi sekunder.
Pcp = Rugi konduktor primer Pcs = Rugi konduktor sekunder
Ip = Arus pada kumparan primer Is = Arus pada kumparan sekunder
Rp = Tahanan kumparan primer, didapat dari Persamaan 3.7 Rs = Tahanan kumparan sekunder, didapat dari Persamaan 3.8
Dengan memperhatikan Persamaan 3.7. dan Persamaan 3.8. terlihat bahwa besarnya arus yang mengalir pada kumparan berpengaruh terhadap besarnya rugi konduktor,
dengan kata lain besarnya beban mempengaruhi besarnya nilai kerugian. Pengukuran
rugi-rugi tembaga dilakukan dengan cara seperti
Universitas Sumatera Utara
Gambar 3.6. Rangkaian percobaan hubung singkat
Trafo bagian primer dihubungkan dengan sumber tegangan yang bisa diatur besarnya, dipasang ampermeter dan wattmeter. Belitan sekundernya dihubung singkatkan.
Besar tegangan primer U antara 5 sampai dengan 10 dari tegangan primer. Tegangan diatur dari paling kecil, dinaikkan bertahap sampai ampermeter
menunjukkan arus primer nominalnya In.
dimana :
Besarnya rugi-rugi tembaga = penunjukan wattmeter
Universitas Sumatera Utara
BAB IV PEMISAHAN RUGI-RUGI HYSTERESIS DAN EDDY CURRENT
Kategori