Minyak Diala-C Umum Pengukuran Viskositas

8 Gambar 2.2 Minyak Jarak

2.3. Minyak Diala-C

Minyak diala-c merupakan salah satu jenis minyak yang sering digunakan sebagai minyak trafo. Minyak trafo berfungsi sebagai : minyak isolasi dan sebagai media pendingin transformator. Biasanya minyak isolasi trafo dikelompokkan menjadi dua bagian berdasarkan bahan dasarnya, yaitu : minyak isolasi mineral dan minyak isolasi sintesis. Minyak Diala-C digolongkan menjadi minyak jenis mineral. Minyak isolasi mineral adalah jenis minyak isolasi yang bahan dasarnya adalah dari minyak bumi yang diproses dengan cara destilasi. Minyak isolasi hasil destilasi ini masih harus dimoifikasi agar tahanan isolasinya tinggi, stabilitas panasnya baik dan mempunyai karakteristik panas yang stabil serta memenuhi syarat-syarat teknis yang lain. Pada gambar 2.3 ditunjukkan minyak jenis diala-c. Universitas Sumatera Utara 9 Gambar 2.3 Minyak Diala-C

2.4. Hubungan Viskositas Dengan Pendingin Transformator

Transformator adalah suatu alat listrik yang digunakan untuk mentransformasikan daya atau energi listrik dari tegangan tinggi ke tegangan rendah atau sebaliknya, Pada trafo yang kapasitas besar menghasilkan rugi-rugi daya yang besar pada kumparan trafo, dimana rugi-rugi daya tersebut didisipasikan dalam bentuk panas, sehingga suhu pada trafo akan meningkat yang dapat menyebabkan kerusakan pada trafo . Pada bab ini akan dijelaskan secara umum tentang : prinsip rugi-rugi daya pada trafo, minyak sebagai pendingin trafo.

2.4.1 Sebab-Sebab Timbul Panas Pada Transformator

Pada Gambar 2.4 ditunjukkan rangkaian pengganti dari suatu trafo daya, dimana pada kumparan tersebut terdiri dari resistansi dan reaktansi. Resistansi Universitas Sumatera Utara 10 tersebut menyebabkan rugi-rugi daya bila dialiri arus listrik. Rugi-rugi daya ini yang menyebabkan timbulnya panas pada kumparan. Bila trafo dalam keadaan berbeban maka pada sisi primer akan mengalir arus I 1 dan pada sisi sekunder akan mengalir arus I 2 1 , sedangkan pada inti nya akan mengalir arus I . i 1 i 2 l V1 X2 R2 E2 E1 R1 X1 Rc Xm V2 ZL i 1 i o i 2 l i c i m aV2 ZL V1 R1 X1 Rc Xm X2 a 2 R2 a 2 i o Gambar 2.4 Rangkaian Ekivalen Transformator Rugi-rugi daya terjadi pada kumparan primer dan kumparan sekunder. Rugi-rugi daya tersebut adalah : • Sisi primer P cu = I 1 2 R 1 ..............................................................................................2.3 • Sisi sekunder P cu = I 2 2 R 2 ..............................................................................................2.4 Dimana : P cu = rugi tembaga watt I 1 = arus yang mengalir pada kumparan primer ampere Universitas Sumatera Utara 11 I 2 = arus yang mengalir pada kumparan sekunder ampere R 1 = tahanan kumparan primer ohm R 2 = tahanan kumparan sekunder ohm Selain rugi pada kumparan primer dan sekunder terdapat pula rugi pada inti besi yang terdiri dari : 1 Rugi histerisis, yaitu rugi yang disebabkan fluks bolak balik pada inti besi, yang dinyatakan sebagai : P h = K h ƒB maks ...........................................................................................2.5 2 Rugi ‘Eddy current’ yaitu rugi yang disebabkan arus pusar pada inti besi. Dirumuskan sebagai : P e = K e ƒB maks ..........................................................................................2.6 Jadi rugi besi rugi inti adalah: P i = P h + P e ..........................................................................................2.7 Dimana : Pi = rugi inti watt Ph = rugi histerisis watt Pe = rugi eddy current watt K h = konstanta histerisis B maks = fluks maksimum webber f = frekwensi Hz K e = konstanta eddy current Secara diagram rugi-rugi pada transformator dapat dijelaskan seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.2. Universitas Sumatera Utara 12 Gambar 2.5. Rugi rugi pada transformator.

2.4.2 Minyak Sebagai Pendingin Transformator

Fungsi utama dari minyak trafo adalah sebagai media isolasi, sedangkan fungsi lainnya adalah sebagai pendingin. Pada Gambar 2.3, Gambar 2.4, dan Gambar 2.6 ditunjukkan sistem pendinginan trafo dengan minyak yang dikombinasikan dengan udara. Gambar 2.6. Sistem Pendingin Jenis OFB SUMBER KUMPARAN PRIMER FLUKS BERSAMA KUMPARAN SEKUNDER Rugi Tembaga Fluks bocor Rugi besi Histeresis, Eddy current Output Rugi Tembaga Universitas Sumatera Utara 13 Sistem pendingin jenis ini dilengkapi dengan pompa, dimana pompa tersebut berfungsi untuk mengalirkan minyak sehingga minyak dalam trafo bersikulasi terus menerus. Sedangkan fan berfungsi mendinginkan minyak dari luar. Gambar 2.7 Sistem Ppendingin Jenis ON Sedangkan system pendingin jenis ON oil natural hanya memanfaatkan udara luar sebagai pendingin minyak tersebut tanpa dilengkapi pompa atau pun fan. Dengan kata lain minyak dalam trafo tidak bersirkulasi. Gambar 2.8 Sistem Pendingin Jenis OB Universitas Sumatera Utara 14 Sama dengan system trafo jenis ON, system trafo jenis OB oil blast minyak dalam trafo juga tidak bersirkulasi tetapi pendingin minyaknya dibantu dari luar dengan fan. Telah dijelaskan sebelumnya pada sub.bab 2.4.1 bahwa pada trafo terjadi rugi-rugi daya yang didisipasikan ke dalam bentuk panas. Panas tersebut dapat menyebabkan kenaikan temperatur pada trafo. Kenaikan suhu dari kumparan, minyak dan inti trafo menurut B.S British standard adalah seperti pada Tabel 2.1 : Tabel 2.1 Data kenaikan Suhu kumparan, minyak dan inti trafo menurut B.S MACAM PENDINGIN KUMPARAN MINYAK INTI CLASS A CLASS B AN, AB 55 C 75 C Sesuai dengan kumparan yang terdekat ON, OB, OW 60 C - 50 C OFN, OFB 65 C - 50 C OFW 70 C 60 C Dimana : AN : Pendingin alam natural cooling oleh sirkulasi udara sekitarnya tanpa alat- alat khusus. Inti dan kumparan trafo terbuka, tanpa minyak. Sistim ini digunakan untuk trafo-trafo kecil dan bertegangan rendah, misalnya step- up trafo dirumah-rumah. AB : Pendinginan oleh udara air blast langsung yang dihasilkan oleh fan kipas angin . Sistim ini juga tidak mengunakan minyak. Universitas Sumatera Utara 15 ON : Pendingin minyak oil natural disertai pendingin alam natural cooling. Panas yang ditimbulkan oleh pada inti dan kumparan diteruskan melalui minyak kedinding trafo yang kemudian didinginkan oleh udara luar sekitarnya. OB : Sistim ini adalah sama dengan hembusan sistim ON yang dilengkapi dengan hembusan angin dari fan pada dinding trafo. OFN :Pendinginan ini sama dengan sistim ON, tetapi untuk sirkulasi minyaknya melalui radiator mengunakan suatu cara. Pada sistim ini tidak ada fan. OFB :Adalah sistim OFN yang dilengkapi hembusan angin dari fan. Digunakan untuk trafo-trafo yang berkapasitas besar. OF : a. Sama dengan OFB, tetapi tanpa fan. b. Minyak dialirkan keradiator oleh suatu pompa. c. Dinding luar radiator didinginkan oleh sirkulai air sebagai penganti fan. Beberapa spesifikasi atau karakteristik minyak trafo antara lain dapat dilihat pada Tabel 2.2. Tabel 2.2 Tabel Spesifikasi Minyak Trafo NO Sifat Kelas 1 Kelas 2 Metode Uji 1 Tegangan Tembus kV2,5mm 30 30 IEC 296 2 Viskositas 40 c 40 25 IEC 296 3 Massa Jjenis 20 c grcm3 0,895 0,895 IEC 296 4 Titik Bakar c 140 IEC 296A 5 Korosi Belerang Tidak korosi IEC 296 Universitas Sumatera Utara 16 BAB III PENGUKURAN VISKOSITAS MINYAK JARAK DAN MINYAK DIALA-C

3.1. Umum

Pengukuran dilakukan di Laboratorium Fisika Lanjutan, Departemen Fisika, Fakultas MIPA, Universitas Sumatera Utara. Pengujian dilakukan terhadap minyak transformator diala-c dan minyak biji jarak pagar. Pada Gambar 3.1 diperlihatkan minyak yang menjadi objek penelitian. Gamabar sebelah kanan diperlihatkan tempat penyimpanan minyak biji jarak yang tertutup rapat dalam suatu botol Gambar 3.1. Minyak Jarak Sebelum Dilaksanakannya Pengukuran Universitas Sumatera Utara 17 Gambar 3.2. Minyak Diala-C Sebelum Dilaksanakannya Pengukuran

3.2. Pengukuran Viskositas

Adapun peralatan yang digunakan dalam pengukuran ini adalah : o Viskosimeter o Stopwatch o Termometer o Bejana ukur o Timbangan ukur o Tangki pemanas o Pipa kapiler o Bola yang dicelupkan dalam minyak. Gambar 3.2 dibawah menunjukkan alat-alat yang diperlukan dalam mengukur viskositas minyak. Universitas Sumatera Utara 18 Gambar 3.3 Peralatan ukur viskositas Peralatan untuk mengukur viskositas disebut viskosimeter. Terdapat berbagai jenis viskosimeter yang berbeda, tetapi karena sasarannya adalah untuk membuktikan prinsip-prinsip tertentu dari hidrolika bukan untuk menjelaskan permesinan hidrolik dan peralatannya, maka hal ini dapat dicari pada sumber lain. Untuk mempermudah disebutkan tiga cara untuk menentukan yaitu : a. Dengan viskosimeter torsi b. Dengan pengukuran penurunan tekanan dalam aliran pipa. c. Dengan hukum stokes untuk bola jatuh. Pada pengukuran viskositas minyak jarak ini digunakan pengukuran dengan hukum stokes untuk bola jatuh. Rumus hukum stokes adalah : F = 3 π u d v Universitas Sumatera Utara 19 F adalah hambatan yang dialami oleh bola sangat kecil dengan jari-jari r yang jatuh bebas melalui cairan yang viskositasnya u dengan kecepatan v. Rumus stokes hanya berlaku bila bilangan Reynolds untuk aliran kurang dari sekitar 1, bilangan Reynolds didefinisikan sebagai : R e = vd v d adalah diameter dari bola. Dengan kata lain, rumus hukum stokes hanya berlaku pada kecepatan sangat kecil tetapi bagaimana kecilnya juga tergantung pada v dan d.

3.3. Prosedur Pengukuran