Studi Ketepatan Tegangan Sekunder Dan Menghitung Harga Sesatannya Pada Trafo Distribusi Yang Menggunakan Off Load Tap Changer ( Aplikasi pada PT. Morawa Elektrik Transbuana)
STUDI KETEPATAN TEGANGAN SEKUNDER DAN MENGHITUNG HARGA SESATANNYA PADA TRAFO DISTRIBUSI YANG
MENGGUNAKAN OFF LOAD TAP CHANGER (Aplikasi pada PT.Morawa Elektrik Transbuana)
OLEH
NAMA : JAITUN SIDABUTAR
NIM : 060402064
DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN
(2)
STUDI KETEPATAN TEGANGAN SEKUNDER DAN MENGHITUNG HARGA SESATANNYA PADA TRAFO DISTRIBUSI YANG
MENGGUNAKAN OFF LOAD TAP CHANGER ( Aplikasi pada PT. Morawa Elektrik Transbuana)
OLEH
NAMA : JAITUN SIDABUTAR
NIM : 060402064
Tugas Akhir ini diajukan untuk melengkapi salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik
Pada
DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN
Sidang pada tanggal 16 Juli 2011 didepan Penguji: 1. Ir.Syarifuddin Siregar : Ketua Penguji :
2. Ir.Sumantri Zulkarnain : Anggota Penguji : 3. Ir.Surya Tarmizi Kasim, M.si : Anggota Penguji :
Disetujui oleh : Pembimbing Tugas Akhir,
(Ir.Panusur SM. L.Tobing) NIP:101100314510057
Diketahui oleh:
Ketua Departemen Teknik Elektro,
(Ir.Surya Tarmizi Kasim, M.si) NIP:195405311986011002
(3)
ABSTRAK
Trafo distribusi merupakan suatu peralatan untuk menurunkan tegangan listrik ke sisi konsumen, berhubung karena perubahan atau penurunan tegangan sering terjadi didalam penyaluran listrik akibat posisi pembangkit tenaga listrik yang berada jauh dari konsumen maka, trafo distribusi dilengkapi dengan tap changer atau perubah sadapan.
Tap changer adalah kelengkapan trafo distribusi yang memungkinkan transformator tersebut mempunyai variasi perbandingan belitan untuk mendapatkan suatu tegangan sekunder tertentu pada saat tegangan primer berubah. Biasanya tap changer ditempatkan disisi tegangan tinggi (belitan primer) dari transformator karena pertimbangan arus lebih rendah dan variasi tegangannya lebih luas. Dalam tugas akhir ini akan membahas mengenai ketepatan tegangan sekunder dan menghitung harga sesatannya pada trafo distribusi yang menggunakan off load tap changer. Dimana, untuk menanggulangi perubahan atau drop tegangan yang bervariasi disisi primer trafo distribusi, diharapkan off load tap changer dapat bekerja dengan baik sehingga harga sesatan atau nilai persen error tegangan sekunder dapat diminimalisasi dan ketepatan tegangan sekunder yang diinginkan dapat tercapai maksimal.
(4)
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas berkat dan rahmatNya, sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir yang berjudul
STUDI KETEPATAN TEGANGAN SEKUNDER DAN MENGHITUNG HARGA SESATANNNYA PADA TRAFO DISTRIBUSI YANG
MENGGUNAKAN OFF LOAD TAP CHANGER (Aplikasi pada PT. Morawa Elektrik Transbuana)
Penulisan Tugas Akhir ini merupakan salah satu persyaratan untuk menyelesaikan studi dan memperoleh gelar Sarjana Teknik di Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.
Tugas Akhir ini penulis persembahkan untuk kedua orang tua yang telah membesarkan penulis dengan kasih sayang yang tak ternilai harganya, yaitu Judiman Sidabutar dan Tiodorman Sinaga serta saudara kandung penulis, Putrina Sidabutar, Jumadin Sidabutar dan Pasulina Sidabutar atas seluruh perhatian dan dukungannya hingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini dengan baik.
Selama masa kuliah sampai masa penyelesaian Tugas Akhir ini, penulis mendapat dukungan, bimbingan dan bantuan dari berbagai pihak. Untuk itu, dengan setulus hati pada kesempatan ini penulis hendak menyampaikan ucapan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada :
1. Bapak Ir. Panusur S. M L. Tobing selaku Dosen Pembimbing Tugas akhir saya yang telah banyak meluangkan waktu dan pikirannya untuk memberikan bantuan, bimbingan dan pengarahan kepada penulis selama menyusun Tugas Akhir ini.
2. Bapak Ir. Hendra Zulkarnaen selaku Dosen Wali Penulis.
3. Bapak Ir. Surya Tarmizi Kasim M. SI, selaku Ketua Departemen Teknik Elektro FT USU.
(5)
4. Seluruh Staf Pengajar dan Administrasi Departemen Teknik Elektro, FT USU. 5. Bapak Herbet L.Tobing, dan Manager PT. Morawa Electrik Transbuana, yang
sangat kooperatif selama penulis melakukan pengambilan data.
6. Teman-teman dan sahabat penulis : Fresman A. Sibarani, Mindo Simbolon, Mesakh Marpaung, Ronal Sinaga, Tonny M.P, Gabe juntak, Kristian E. Ginting, Mitro, Royden, Okta, Baim wong, Wendy, Taufan, Albert, Ivan B, Antonius, Bayu, Ishak, Jhon C, Efandi, Rinaldo, Juanry, Royen, Fransiscus, Donal, Bonar, Supenson, Epriana Tarigan dan semua teman-teman stambuk 2006 serta senior dan junior di jurusan Teknik Elektro FT.USU.
7. Kepada semua pihak yang telah memberikan dukungan kepada penulis yang tidak dapat disebutkan satu persatu.
Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini tidak luput dari kesalahan-kesalahan, baik dari segi tata bahasa maupun dari segi ilmiah. Untuk itu, penulis akan menerima dengan terbuka segala saran dan kritik yang ditujukan untuk memperbaiki Tugas Akhir ini.
Akhir kata, semoga Tugas Akhir ini bermanfaat bagi semua penulis dan pembaca.
Medan, Juni 2011
Penulis
(6)
DAFTAR ISI
ABSTRAK ...i
KATA PENGANTAR ...ii
DAFTAR ISI ...iv
DAFTAR GAMBAR ...vii
DAFTAR TABEL ...ix
BAB I PENDAHULUAN I.1 Latar Belakang ...1
I.2 Tujuan Penulisan ...2
I.3 Manfaat Penulisan ...2
I.4 Batasan Masalah ...3
I.5 Metode Penulisan ...3
I.6 Sistematika Penulisan ...4
BAB II TRANSFORMATOR II.1 Umum ...6
II.2 Konstruksi Transformator ...7
II.2.1 Tipe Inti (Core Type) ...8
(7)
II.3 Prinsip Kerja Transformator ...11
II.3.1 Keadaan Transformator Tanpa Beban ...12
II.3.2 Keadaan Transformator Berbeban ...14
II.4 Rangkaian Ekivalen Transformator ...15
II.5 Rugi-rugi dan Efisiensi Transformator ...18
II.5.1 Rugi tembaga (Pcu) ...19
II.5.2 Rugi besi (Pi) ...19
II.5.3 Efisiensi ...20
II.5.3.1 Perubahan Efisiensi Terhadap Beban ...20
II.6 Transformator Tiga Fasa ...21
II.6.1 Umum ...21
II.6.2 Konstruksi Transformator Tiga Fasa ...22
II.6.3 Konstruksi Umum Trafo Distribusi Tiga Fasa ...23
II.6.4 Hubungan Transformator Tiga Fasa ...26
BAB III TAP CHANGER III.1 Umum ...31
III.2 Prinsip Kerja Tap Changer ...32
III.3 Tap Changer Tidak Berbeban (Off Load Tap Changer) ...36
III.4 Tap Changer Berbeban (On Load Tap Changer) ...39
III.5 Variasi Tegangan Selama Perubahan Tapping ...44
(8)
BAB IV PENGUKURAN KETEPATAN TEGANGAN SEKUNDER DAN ANALISA DATA
IV.1 Umum ...51
IV.2 Peralatan ...52
IV.3 Rangkaian Percobaan ...54
IV.4 Prosedur Percobaan ...54
IV.5 Data Percobaan ...55
IV.6 Analisa Data ...56
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN V.1 Kesimpulan ...60
V.2 Saran ...61
(9)
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Konstruksi transformator tipe inti (Core Type) ...8
Gambar 2.2 Konstruksi lempengan logam inti transformator bentuk L dan U ...9
Gambar 2.3 Transformator tipe cangkang (shell form) ...10
Gambar 2.4 Konstruksi lempengan logam inti transformator bentuk E, I dan F ...10
Gambar 2.5 Transformator dalam keadaan tanpa beban ...13
Gambar 2.6 Transformator dalam keadaan berbeban ...15
Gambar 2.7 Rangkaian ekivalen transformator ...16
Gambar 2.8 Penyederhanaan rangkaian ekivalen transformator ...17
Gambar 2.9 parameter sekunder pada rangkaian primer ...17
Gambar 2.10 hasil akhir penyederhanaan rangkaian ekivalen transformator ...18
Gambar 2.11 Rugi rugi pada transformator ...18
Gambar 2.12 Transformator tiga phasa ...22
Gambar 2.13 Transformator 3 Phasa Tipe cangkang ...23
Gambar 2.14 Konstruksi Umum Trafo Distribusi Tiga Fasa ...23
Gambar 2.15 Konstruksi lengkap Trafo Distribusi ...24
Gambar 2.16 Transformator Hubungan Y – Y ...27
Gambar 2.17 Hubungan Transformator Y – Δ ...28
Gambar 2.18 Hubungan Transformator Δ – Y ...29
Gambar 2.19 Hubungan Transformator Δ – Δ ...30
Gambar 3.1 Gaya Radial ...34
(10)
Gambar 3.4 Off Load Tap Changer ...38
Gambar 3.5 a. Tap Chager pada hubungan Wye ...39
b. Tap changer pada hubungan Delta...39
Gambar 3.6 a. Tap changer berbeban ...40
b. Urutan operasi dari tapping 1 ke tapping 2 ...40
Gambar 3.7 Tap Changer Berbeban ...43
Gambar 3.8 Variasi tegangan selama perubahan tapping ...45
Gambar 3.9 Saluran Distribusi Jarak Pendek a. Rangkaian Ekivalen...47
b. Diagram Phasor ...47
Gambar 3.10 Variasi tegangan pelayanan ...50
Gambar 4.1 Bilangan jam/vektor group transformator ghubungan Dy5...53
Gambar 4.2 Rangkaian Percobaan pengukuran ketepatan tegangan sekunder ...54
Gambar 4.3 Grafik hubungan antara tegangan sekunder tiap tap terhadap primer yang bervariasi ...59
(11)
DAFTAR TABEL
Tabel 4.1 Data Tegangan sekunder hasil pengukuran ...56 Tabel 4.2 Data tegangan sekunder pengukuran dengan input tegangan di primer
(12)
ABSTRAK
Trafo distribusi merupakan suatu peralatan untuk menurunkan tegangan listrik ke sisi konsumen, berhubung karena perubahan atau penurunan tegangan sering terjadi didalam penyaluran listrik akibat posisi pembangkit tenaga listrik yang berada jauh dari konsumen maka, trafo distribusi dilengkapi dengan tap changer atau perubah sadapan.
Tap changer adalah kelengkapan trafo distribusi yang memungkinkan transformator tersebut mempunyai variasi perbandingan belitan untuk mendapatkan suatu tegangan sekunder tertentu pada saat tegangan primer berubah. Biasanya tap changer ditempatkan disisi tegangan tinggi (belitan primer) dari transformator karena pertimbangan arus lebih rendah dan variasi tegangannya lebih luas. Dalam tugas akhir ini akan membahas mengenai ketepatan tegangan sekunder dan menghitung harga sesatannya pada trafo distribusi yang menggunakan off load tap changer. Dimana, untuk menanggulangi perubahan atau drop tegangan yang bervariasi disisi primer trafo distribusi, diharapkan off load tap changer dapat bekerja dengan baik sehingga harga sesatan atau nilai persen error tegangan sekunder dapat diminimalisasi dan ketepatan tegangan sekunder yang diinginkan dapat tercapai maksimal.
(13)
BAB I PENDAHULUAN I.1. Latar Belakang
Salah satu masalah yang terdapat dalam sistim tenaga listrik adalah perubahan atau penurunan tegangan yang diakibatkan pusat-pusat pembangkit tenaga listrik berada jauh dari pusat beban, hal ini mengakibatkan kerugian yang cukup besar dalam penyaluran daya listrik. Kerugian tersebut disebabkan oleh saluran yang cukup panjang. Sehingga dalam penyaluran daya listrik melalui transmisi maupun distribusi akan mengalami tegangan jatuh (drop voltage) sepanjang saluran yang dilalui. Ada beberapa cara yang dilakukan untuk memperbaiki jatuh tegangan, salah satunya dengan pemasangan on load tap changer pada transformator daya pada sisi pembangkit serta pemasangan off load tap changer pada trafo distribusi disisi konsumen.
Pada dasarnya prinsip tap changer ini adalah membuat suatu variasi perbandingan belitan pada transformator. Dengan variasi perbandingan belitan ini maka diharapkan dapat memenuhi keperluan antara lain mendapatkan suatu tegangan sekunder tertentu pada saat tegangan primer berubah, mendapatkan tegangan sekunder yang bervariasi, mendapatkan suatu tap tegangan tertentu disamping tap tegangan utama dan untuk mendapatkan suatu tegangan yang lebih rendah untuk start motor listrik. Penenempatan tap changer biasanya ditempatkan di sisi tegangan tinggi transformator dengan pertimbangan variasi tegangan yang lebih luas karena jumlah
(14)
Tulisan ini membahas mengenai ketepatan tegangan sekunder dan menghitung harga sesatannya pada trafo distribusi yang menggunakan off load tap changer sehingga diketahui seberapa baik tingkat ketepatan tegangan keluaran di sekunder transformator dengan penggunaan off load tap changer dan menghitung besar persen error atau nilai sesatannya.
I.2. Tujuan Penulisan
Adapun tujuan penulisan tugas akhir ini adalah :
1. Mengetahui ketepatan tegangan keluaran di sekunder trafo distribusi yang menggunakan off load tap changer dengan tegangan masukan yang bervariasi dari sisi primer.
2. Mengetahui faktor-faktor yang menyebabkan drop tegangan.
3. Menghitung harga sesatan atau persen error dari tegangan sekunder trafo distribusi yang menggunakan off load tap changer.
I.3. Manfaat Penulisan
Penulisan Tugas akhir ini diharapkan bermafaat untuk :
1. Memberikan informasi kepada penulis dan pembaca mengenai ketepatan tegangan sekunder trafo distribusi yang menggunakan off load tap changer saat tegangan masukan disisi primer transformator bervariasi.
(15)
2. Sebagai referensi tambahan bagi mahasiswa yang memperdalam mengenai trafo distribusi khususnya masalah off load tap changer.
I.4. Batasan Masalah
Agar tujuan penulisan tugas akhir ini sesuai dengan yang diharapkan dan terfokus pada judul dan bidang yang disebutkan diatas, maka penulis membatasi permasalahan yang akan dibahas pada :
1. Trafo distribusi yang digunakan adalah salah satu trafo distribusi buatan PT.MORAWA ELEKTRIK TRANSBUANA.
2. Trafo distribusi yang digunakan pada percobaan menggunakan off load tap changer.
3. Tidak membahas mengenai penentuan jumlah belitan pada trafo distribusi. 4. Tidak membahas on load tap changer secara spesifik.
I.5. Metode Penulisan
Untuk dapat menyelesaikan tugas akhir ini maka penulis menerapkan beberapa metode studi diantaranya :
1. Studi Literatur yaitu dengan membaca teori-teori yang berkaitan dengan topik tugas akhir ini dari buku-buku referensi baik yang dimiliki oleh penulis atau di perpustakaan dan juga dari artikel-artikel, jurnal, internet
(16)
2. Studi lapangan yaitu dengan melaksanakan percobaan dan pengumpulan data di PT.MORAWA ELEKTRIK TRANSBUANA
3. Studi bimbingan yaitu dengan melakukan diskusi tentang topik tugas akhir ini dengan dosen pembimbing yang telah ditunjuk oleh pihak departemen Teknik Elektro USU dan dosen-dosen lainnya yang berhubungan dengan bidang tugas akhir ini.
I.6. Sistematika Penulisan
Tugas akhir ini disusun berdasarkan sistematika penulisan sebagai berikut. BAB I . PEDAHULUAN
Bab ini merupakan pendahuluan yang berisi tentang latar belakang masalah, tujuan, manfaat penulisan, batasan masalah, metode dan sistematika penulisan.
BAB II. TRANSFORMATOR
Bab ini menjelaskan tentang transformator secara umum, kronstruksi, prinsip kerja, rangkaian ekivalen, diagram vektor transformator, rugi – rugi dan efisiensi transformator tiga phasa.
(17)
BAB III. TAP CHANGER
Bab ini membahas mengenai tap changer secara umum, prinsip kerja tap changer, tap changer berbeban, tap changer tanpa beban, variasi tegangan selama perubahan tapping dan pengantar besar jatuh tegangan.
BAB IV. PENGUKURAN KETEPATAN TEGANGAN SEKUNDER DAN ANALISA DATA.
Bab ini membahas mengenai spesifikasi peralatan, percobaan-percobaan dan analisa data.
BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN
(18)
BAB II
TRANSFORMATOR
II.1 UMUM
Transformator merupakan suatu alat listrik yang dapat memindahkan dan mengubah energi listrik dari satu atau lebih rangkaian listrik ke rangkaian listrik yang lain dengan frekuensi yang sama dan perbandingan transformasi tertentu melalui suatu gandengan magnet dan berdasarkan prinsip induksi elektromagnetis, dimana perbandingan tegangan antara sisi primer dan sisi sekunder berbanding lurus dengan perbandingan jumlah lilitan dan berbanding terbalik dengan perbandingan arusnya.
1
kA V
S
I 181,81
110 10 . 000 . 20 3 = = =
Transformator merupakan suatu komponen yang sangat penting peranannya dalam system ketenagalistrikan arus bolak-balik. Penemuan transformator merupakan suatu langkah maju dan besar bagi peningkatan efisiensi ketenagalistrikan. Hal ini dapat kita setujui dengan melihat contoh permasalahan listrik berikut. Misalkan jika daya listrik yang diperlukan suatu kota adalah 20.000 kVA, yang jaraknya sekitar 10 km dari pembangkit tenaga listrik. Dengan memperhitungkan : S = V.I. Dimana I berbanding terbalik terhadap V, Bila jaringan transmisi tersebut diberi tegangan rendah (misalkan 110 Volt), maka Arus yang mengalir adalah sebesar :
1
(19)
Arus yang besar akan menimbulkan rugi-rugi yang besar, yaitu P = I2R. Dimana arus yang besar akan membutuhkan penampang kawat penghantar yang besar yang tentunya tidak ekonomis karena memerlukan biaya yang sangat tinggi untuk menyanggupi kebutuhan tersebut. Jadi, kerugian ini dapat diminimalisai dengan menggunakan transformator, dimana tegangan pembangkitan dinaikkan semaksimal mungkin, maka arus yang mengalir akan kecil, yang menyebabkan rugi-rugi daya yang kecil dan penampang kawat yang digunakan juga kecil, sehingga otomatis biaya yang diperlukan jauh lebih ekonomis dan tegangan dapat diturunkan kembali di ujung saluran ketegangan rendah dalam pendistribusian kekonsumen.
Transformator yang dipakai pada jaringan listrik merupakan transformator tenaga. Disamping itu ada jenis-jenis transformator yang lain dan yang banyak digunakan pada umumnya merupakan transformator yang lebih kecil.
II.2 KONSTRUKSI TRANSFORMATOR
Pada dasarnya transformator terdiri dari kumparan primer dan sekunder yang dibelitkan pada inti ferromagnetik. Transformator yang menjadi fokus bahasan disini adalah transformator daya.
Berdasarkan cara melilitkan kumparan pada inti, dikenal ada dua maam transformator, yaitu tipe Inti (Core type) dan tipe cangkang (Shell type).
(20)
II.2.1 Tipe inti (Core Type)
Tipe inti ini dibentuk dari lapisan besi berisolasi berbentuk persegi dan kumparan transformatornya dibelitkan pada dua sisi persegi. Pada konstruksi tipe inti, lilitan mengelilingi inti besi,seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.1.
Gambar 2.1. Konstruksi transformator tipe inti (Core Type)
Bekerjanya Transformator menghendaki adanya fluks gandengan atau fluks bersama bolak-balik yang menghubungkan kedua kumparan yang menggunakan konsep induktansi bersama. Hal ini akan diperoleh pula bila digunakan inti udara tetapi akan jauh lebih efektif bila digunakan inti besi atau bahan ferromagnetic lainnya karena sebagian besar fluks akan terkurung dalam jalan tertentu yang menghubungkan kedua kumparan dan mempunyai permeabilitas yang jauh lebih besar dari udara.
(21)
Konstruksi intinya umumnya bebrbentuk huruf L atau huruf U seperti gambar 2.2 berikut.
Lempengan bentuk L Lempengan bentuk U
Gambar. 2.2 Konstruksi lempengan logam inti transformator bentuk L dan U
II.2.2 Tipe cangkang ( Shell Type )
Jenis konstruksi transformator yang kedua yaitu tipe cangkang yang dibentuk dari lapisan inti berisolasi dan kumparan dibelitkan di pusat inti. Pada transformator ini, kumparan atau belitan transformator dikelilingi oleh inti.
Untuk mengurangi kerugian yang disebabkan oleh arus pusar didalam inti, rangkaian magnetik biasanya terdiri dari setiap laminasi tipis. Dalam jenis Cangkang kumparan dililitkan sekitar kaki tengah dan inti berkaki tiga. Kebanyakan fluks berkurang dalam inti dan karena itu dirangkum oleh kedua kumparan.
(22)
Gambar 2.3. Transformator tipe cangkang (shell form)
Konstruksi intinya umumnya berbentuk huruf E, huruf I atau huruf F seperti Gambar. 2.4 berikut.
(23)
II.3 PRINSIP KERJA TRANSFORMATOR
Transformator adalah suatu alat listrik yang dapat mengubah dan menyalurkan energi listrik dari satu atau lebih rangkaian listrik ke rangkaian ke rangkaian listrik yang lain melalui suatu gandengan magnet dan berdasarkan prinsip induksi elektromagnetik. Transformator di gunakan secara luas baik dalam bidang tenaga listrik maupun elektronika. Penggunaan transformator dalam sistem tenaga memungkinkan terpilihnya tegangan yang sesuai dan ekonomis untuk tiap-tiap keperluan misalnya, kebutuhan akan tegangan tinggi dalam pengiriman daya jarak jauh.
Transformator terdiri atas dua buah kumparan (primer dan sekunder) yang bersifat induktif. Kedua kumparan ini terpisah secara elektrik namun berhubungan secara magnetis melalui jalur yang memiliki reluktansi rendah. Apabila kumparan primer dihubungkan dengan sumber tegangan bolak-balik maka fluks bolak-balik akan muncul di dalam inti yang dilaminasi, karena kumparan tersebut membentuk jaringan tertutup maka mengalirlah arus primer. Akibat adanya fluks di kumparan primer maka di kumparan primer terjadi induksi sendiri (self induction) dan terjadi pula induksi di kumparan sekunder karena pengaruh induksi dari kumparan primer atau disebut sebagai induksi bersama (mutual induction) yang menyebabkan timbulnya fluks magnet di kumparan sekunder, maka mengalirlah arus sekunder jika rangkaian sekunder di bebani, sehingga energi listrik dapat ditransfer keseluruhan (secara magnetisasi).
(24)
dt d N
e=− φ ………...………..(2-1)
Dimana : e = gaya gerak listrik (ggl) [volt] N = jumlah lilitan
dt φ d
= perubahan fluks magnet
Perlu diingat bahwa hanya tegangan listrik arus bolak-balik yang dapat ditransformasikan oleh transformator, sedangkan dalam bidang elektronika, transformator digunakan sebagai gandengan impedansi antara sumber dan beban untuk menghambat arus searah sambil tetap melakukan arus bolak-balik antara rangkaian.
Tujuan utama menggunakan inti pada transformator adalah untuk mengurangi reluktansi (tahanan magnetis) dari rangkaian magnetis (common magnetic circuit).
II.3.1 Keadaan Transformator Tanpa Beban
Bila kumparan primer suatu transformator dihubungkan dengan sumber tegangan V1 yang sinusoidal dan kumparan sekundernya merupakan rangkaian yang
tidak dibebani (no load), maka akan mengalir arus primer I0 yang juga sinusoidal dan
dengan menganggap kumparan N1 reaktif murni. I0 akan tertinggal 900 dari V1
(25)
Gambar 2.5. Transformator dalam keadaan tanpa beban
Arus primer I0 menimbulkan fluks (Ф) yang sefasa dan juga berbentuk
sinusoidal dalam rangkaian magnetic.
...(2-2) Fluks yang sinusoid ini akan menghasilkan tegangan sesaat dalam kumparan primer yang sama dengan (berdasarkan hokum Faraday) :
...(2-3) Dimana : λ1 = gandengan fluks dalam kumparan primer.
= fluks (disini dianggap semua terkurung didalam inti). N1 = jumlah lilitan dalam kumparan primer.
Dengan mensubtitusikan persamaan (2-2) dan (2-3) :
...(2-4) (tertinggal 90o dari )
E2
N2
E1
N1
i0
V1
Φ
E1
i0
V1
Φ
(26)
Pada kondisi maksimum, e1maks.=N1.ω. maks, dimana ω=2πf, sehingga harga
efektifnya :
...(2-5) Bila rugi tahanan dan adanya fluksi bocor diabaikan akan terdapat hubungan :
Dimana :
E1 = GGL induksi di sisi primer (volt)
E2 = GGL Induksi si sisi sekunder (Volt)
V1 = Tegangan terminal di sisi primer (volt)
V2 = Tegangan terminal di sisi sekunder (volt)
N1 = Jumlah belitan di sisi primer
N2 = Jumlah belitan di sisi sekunder
a = Perbandingan transformasi
II.3.2 Keadaan Transformator Berbeban
Apabila kumparan sekunder di hubungkan dengan beban ZL, akan mengalir
arus I2 pada kumparan sekunder, dimana : . Arus beban I2 ini akan
menimbulkan gaya gerak magnet (ggm) N2. I2 yang cenderung menentang fluks (Ф)
bersama yang telah ada akibat arus pemagnetan. Agar fluks bersama itu tidak berubah nilainya, pada kumparan primer harus mengalir arus I2`, yang menentang fluks yang
(27)
Gambar 2.6. Transformator dalam keadaan berbeban
pada kumparan primer menjadi :
I1 = I0 + I2` (ampere) …………...……...…………(2.6)
Bila komponen arus rugi inti (Ic) diabaikan, maka I0 = Im , sehingga:
I1 = Im + I2` (ampere) ………...……...…….(2.7)
Dimana :
I1 = arus pada sisi primer
I0 = arus penguat
Im = arus pemagnetan
Ic = arus rugi-rugi inti
II.4 RANGKAIAN EKIVALEN TRANSFORMATOR
Fluks yang dihasilkan oleh arus pemagnetan Im tidak seluruhnya merupakan Fluks Bersama (ФM), sebagian darinya hanya mencakup kumparan pimer (Ф1) atau
mencakup kumparan sekunder (Ф2) saja dalam model rangkaian ekivalen yang
E2
N2
E1
N1
i0
V1
Φ
Z1 V2
(28)
mengalami proses transformasi dapat ditunjukan sebagai reaktansi X1 dan fluks bocor
Ф2 dengan mengalami proses transformasi dapat ditunjukan sebagai reaktansi X2
sedang rugi tahanan ditunjukan dengan R1 dan R2, dengan demikian model rangkaian
dapat dituliskan seperti gambar berikut ini :
Gambar 2.7. Rangkaian ekivalen transformator
V1 = I1R1 + I1X1 + E1
E1 = aE2
E2 = I2R2 + I2X2+ V2
I2 = aI`2
V1 = I1R1 + I1X1 + a(I2R2 + I2X2 + V2)
V1 = I1R1 + I1X1 + a I2R2 + a I2X2 + aV2
V1 = I1R1 + I1X1 + a(aI`2R2) + a(aI`2X2) + aV2
V1 = I1R1 + I1X1 + a2I`2R2 + a2I`2X2 + aV2
V1 = I1R1 + I1X1 + I`2 (a2R2 + a2X2) + aV2 ………....……….(2.8)
V2
R1 X1 R2 X2
RC XM
i2
N1 N2
ZL
V1 IC
i1
IM V1 E2
(29)
Apabila semua parameter sekunder dinyatakan dalam harga rangkaian primer, harganya perlu dikalikan dengan faktor a2, dimana a = E1/E2. Sekarang model
rangkaian menjadi sebagai terlihat pada gambar berikut
Gambar 2.8. Penyederhanaan rangkaian ekivalen transformator
Untuk memudahkan perhitungan, model rangkaian tersebut dapat diubah menjadi seperti gambar dibawah ini :
Gambar 2.9. parameter sekunder pada rangkaian primer
Maka didapat hasil perhitungan sebagai berikut :
Rek = R1 + a2R2 (ohm)……….….………(2.9)
X = X + a2 X (ohm) …...………..………(2.10)
R1 X1 a2R2 a2X2
XM a
2
ZL
V1
i1
RC
IC
IM
i0
i`2
aV2
R1 X1 a2R2 a2X2
RC XM a2ZL
V1 IC
i1
IM
i0
i`2
(30)
Sehingga rangkaian di atas dapat diubah seperti gambar di bawah ini :
Gambar 2.10. hasil akhir penyederhanaan rangkaian ekivalen transformator
Parameter transformator yang terdapat pada model rangkaian (rangkaian ekivalen) Rc, Xm, Rek dan Xek dapat ditentukan besarnya dengan dua macam
pengukuran yaitu pengukuran beban nol dan pengukuran hubungan singkat.
II.5 2
Gambar 2.11. Rugi-rugi pada transformator. RUGI – RUGI DAN EFISIENSI TRANSFORMATOR
2
Zuhal, Dasar Tenaga Listrik (Bandung: ITB, 1991), hh. 34-35.
SUMBER KUMPARAN PRIMER FLUKS BERSAMA KUMPARAN SEKUNDER Rugi Tembaga Fluks bocor Rugi besi Histeresis,Eddy current Output Rugi Tembaga
Rek X
ek
XM a2ZL
V1 i1 RC IC IM i0
i2`
(31)
II.5.1 Rugi tembaga (Pcu)
Rugi yang disebabkan arus mengalir pada kawat tembaga dapat ditulis sebagai berikut :
Pcu = I2 R ………...………...(2.11) Formula ini merupakan perhitungan untuk pendekatan.
Karena arus beban berubah – ubah, rugi tembaga juga tidak konstan bergantung pada beban.
II.5.2 Rugi besi (Pi)
Rugi besi terdiri atas :
Rugi histerisis, yaitu rugi yang disebabkan fluks bolak – balik pada inti besi yang dinyatakan sebagai :
Ph = kh f Bmaks1.6 watt ………...………(2.12)
Dimana :
Kh = konstanta
(32)
Rugi arus eddy , yaitu rugi yang disebabkan arus pusar pada inti besi. Dirumuskan sebagai :
Pe = ke f2 B2maks ………...………(2.13)
Jadi, rugi besi (rugi inti) adalah :
Pi = Ph + Pe ………..…...………...(2.14)
II.5.3 Efisiensi
Efisiensi dinyatakan sebagai :
∑
+ = = rugi P P P P out out in outη ……….………(2.15)
dimana ∑ rugi = Pcu + Pi
II.5.3.1 Perubahaan efisiensi terhadap beban
perubahaan efisiensi terhadap beban dinyatakan sebagai :
2 1 e k 2 2 2 2 I P + R I + φ V φ V = η
c o s c o s
………..…………(2.16)
Melalui penurunan persamaan di atas bisa di cari nilai efisiensi maksimum untuk beban tertentu yaitu pada saat rugi tembaga = rugi inti
(33)
II.6 TRANSFORMATOR TIGA PHASA II.6.1 Umum
Pada prinsipnya transformator tiga phasa sama dengan transformator satu phasa, perbedaannya adalah seperti perbedaan sistem listrik satu phasa dengan listrik tiga phasa, yaitu mengenal sistem bintang (Y) dan delta (Δ), serta sistem zig-zag (Z), dan juga sistem bilangan jam yang sangat menentukan untuk kerja paralel transformator tiga phasa. Untuk menganalisa transformator daya tiga phasa dilakukan dengan memandang atau menganggap transformator tiga phasa sebagai transformator satu phasa, teknik perhitungannya pun sama, hanya untuk nilai akhir biasanya parameter tertentu (arus, tegangan dan daya) transformator tiga phasa dikaitkan dengan nilai .
Transformator tiga phasa ini berkembang dengan alasan ekonomis, biaya lebih murah, karena bahan yang digunakan lebih sedikit dibandingkan tiga buah transformator satu phasa dengan jumlah daya yang sama dengan satu buah transformator tiga phasa, lebih ringan dan lebih kecil sehingga mempermudah pengangkutan (menekan biaya pengiriman), pengerjaannya lebih cepat, serta untuk menangani operasinya hanya satu buah transformator yang perlu mendapat perhatian (meringankan pekerjaan perawatan).
(34)
II.6.2 Konstruksi Transformator Tiga Phasa
Untuk mengurangi kerugian yang disebabkan oleh arus pusar didalam inti, rangkaian magnetik itu biasanya terdiri dari setumpuk laminasi tipis. Dua jenis konstruksi yang biasa dipergunakan di perlihatkan pada gambar 2.11 berikut ini.
Np1
Ns1
Np2
Ns2
Np3
Ns3
Gambar 2.12 Transformator tiga phasa
Dalam jenis transformator tipe cangkang (Shell type) kumparan dililitkan sekitar kaki tengah dari inti. Kebanyakan fluks terkurung dalam inti dank arena itu di rangkum oleh kedua kumparan. Meskipun fluks bocor yang di rangkum salah satu kumparan tanpa diragkum yang lain merupakan bagian kecil dari fluks total, ia mempunyai pengaruh penting pada perilaku transformator. Kebocoran dapat dikurangi dengan membagi – bagi kumparan dalam bagian – bagian yang di letakkan sedekat mungkin satu sama lainnya.
(35)
Np1 Np2 Np3 Ns3 Ns2
Ns1
Gambar 2.13 Transformator 3 Phasa Tipe cangkang
II.6. 3 K onstru ksi Umu m T ra fo Dist ribusi 3 ph asa
Ga mbar 2. 14. Ko nst ruks i U mu m Tra fo d is t ribu s i 3 p ha sa
Transformator distribusi tiga fasa terdiri dari bagian-bagian : 1. Busing Primer.
(36)
3. Penapas pengering.
4. Lobang untuk pembukaan. 5. Lobang untuk penarikan.
6. Kran untuk pemasukan/pengeluaran minyak. 7. Pelat nama.
8. Thermometer.
9. Tap trafo (alat untuk merubah tegangan).
(37)
Tiap Transformator harus dilengkapi dengan name plate pengenal, terbuat dari bahan tahan cuaca, dipasang pada posisi yang mudah dilihat berisikan rincian seperti yang ditunjukan dibawah ini. Keseluruhan pelat harus bertanda yang tak mudah terhapus (misalnya dengan memahat, mencetak-cetak).
Informasi yang diperlukan :
a. Jenis transformator (misalnya: transformator, oto-transformator, transformator penguat dan sebagainya).
b. Nomor spesifikasi. c. Nama pabrik.
d. Nomor seri pembuatan e. Tahun pembuatan f. Jumlah fasa
g. Daya pengenal (untuk transformator belitan banyak, ganda, daya pengenal tiap belitan harus diberikan, kombinasi pembebanan harus ditunjukan pula, jika tidak pengenal salah satu belitan merupakan jumlah daya pengenal belitan lainnya).
h. Frekuensi pengenal i. Tegangan pengenal j. Arus pengenal k. Lambang hubungan
1. Tegangan impendansi pada arus pengenal (nilai terukur dan bila perlu, daya acuan).
(38)
pendingin keluaran yang brrbeda dari pengenalnya dapat ditunjukan oleh presentasi daya pengenal, misalnya ONAN/ONAP 100 % )
n. Massa keseluruhan. o. Masa minyak isolasi.
Apabila nilai pengenal transformator lebih dari satu, tergantung dari hubungan yang berbeda-beda, dengan desain mengikuti kekhususanya, nilai-nilai pengenal perlu ditambahkan adalah plat pengenal.
II.6.4 3
A. Hubungan Wye - Wye (Y – Y)
Hubungan Transformator Tiga Phasa
Dalam pelaksanaannya, tiga buah lilitan fasa dalam sisi primer dan sisi sekunder dapat dihubungkan dalam bermacam – macam hubungan, seperti hubungan bintang, hubungan segitiga (delta) dan hubungan kombinasi Y-Y, Y-Δ, Δ-Y dan Δ- Δ, bahkan untuk kasus tertentu lilitan sekunder dapat dihubungkan secara berliku – liku (zig- zag), sehingga didapatkan kombinasi Δ-Z dan Z- Y.
Hubungan zig – zag merupakan sambungan bintang “ istimewa”, hubungan ini untuk mengantisipasi kejadian yang mungkin terjadi apabila dihubungkan secara bintang dengan beban setiap phasanya tidak seimbang.
Jika tegangan tiga phasa dipasok ke transformator Y – Y, maka tegangan tiap - tiap phasanya akan saling berbeda 120o. Hubungan pada transformator tiga phasa dapat dilihat pada gambar berikut :
3
(39)
Np
1Np
2Np
3Ns
3Ns
2Ns
1S
s
t
T
V
Φ
s
V
Φ
p
V
LPR
r
V
LSGambar 2.16 Transformator Hubungan Y – Y Tegangan primer pada masing – masing phasa adalah :
……….………….(2.17) Tegangan phasa primer sebanding dengan tegangan phasa sekunder dan perbandingan belitan transformator. Maka diperoleh perbandingan tegangan pada transformator adalah :
= = a ……….………….(2.18)
B. Hubungan Wye – Delta (Y – Δ)
Beda phasa antara sisi primer dan sekunder sebesar 30o atau kelipatannya, yang jika hendak dihubungkan secara parallel, sisi sekunder transformator yang akan
(40)
tegangan untuk sistem tegangan tinggi. Hubungan Wye – Delta dapat dilihat pada gambar berikut :
Np1
Np2
Np3
Ns3
Ns2
Ns1
S
s
t
T
V
Φ
s
V
Φ
p
VLP
R
r
VLS
Gambr 2.17 Hubungan Transformator Y – Δ
Tegangan kawat ke kawat primer sebanding dengan tegangan phasa primer.
VLP = VΦP ……….……….………..(2.19)
Tegangan kawat – kawat sekunder sebanding dengan tegangan phasa.
VLS = VΦS ……….(2.20)
Maka perbandingan tegangan pada hubungan ini :
= = a ………(2.21)
C. Hubungan Delta – Wye (Δ – Y)
Umumnya digunakan untuk menurunkan tegangan dari tegangan transmisi ke tegangan rendah.
(41)
Hubungan Δ – Y pada transformator tiga phasa ditunjukkan pada berikut: .
Np
1Np
2Np
3Ns
3Ns
2Ns
1S
s
t
T
V
Φ
s
V
Φ
p
V
LPR
V
LSr
Gambar 2.18 Hubungan Transformator Δ – Y
Tegangan kawat ke kawat primer sebanding dengan tegangan phasa primer.
VLP = VΦP ……….…….……….……..(2.22)
Tegangan kawat – kawat sekunder sebanding dengan tegangan phasa.
VLS = VΦS ………..……(2.23)
Maka perbandingan tegangan pada hubungan ini :
(42)
D. Hubungan Delta – Delta (Δ – Δ)
Gambar hubungan ini dapat dilihat pada gambar berikut ini :
Np
1Np
2Np
3Ns
3Ns
2Ns
1S
s
t
T
V
Φ
s
V
Φ
p
V
LPR
V
LSr
Gambar 2.19 Hubungan Transformator Δ – Δ Pada hubungan ini diperoleh : VRS = VST = VRT = VLN
Maka : VL – L = VL – N ………...(2.25)
VRS = VST = VRT ………...(2.26)
Dimana : VL – L = Tegangan Line to Line
VL – N = Tegangan Line to Netral
Arus pada transformator tiga phasa hubungan delta :
IL = IP ……….…...(2.27)
Dimana : IL = Arus Line
(43)
BAB III TAP CHANGER III.1. Umum
Sistem tipikal tenaga listrik memiliki empat unsur utama yaitu, pembangkit tenaga listrik, saluran transmisi, saluran distribusi dan beban atau disebut juga sebagai pengguna tenaga listrik. Perkembangan sistem kelistrikan saat ini telah mengarah pada peningkatan efisiensi dan mutu tegangan dalam penyaluran energi listrik. Peningkatan efisiensi dan mutu tersebut dapat dimulai dari pembangkitan, transmisi dan distribusi.
Pada sisi distribusi peningkatan efisiensi dapat dilakukan dengan menjaga tegangan terminal konsumen sampai pada batas yang ditentukan. Tegangan keluaran atau tegangan terminal konsumen dapat dikendalikan dengan pemasangan tapping pada sisi primer atau pada sisi sekunder. Perubahan posisi tapping dikendalikan oleh tap changer. Tap changer atau pengubah tapping adalah suatu alat pengubah tegangan dengan mengubah rasio perbandingan belitan transformator untuk mendapatkan tegangan operasi sekunder akibat adanya perubahan tegangan pada sisi primer.
Pemilihan tapping transformator didasarkan pada penyesuaian besar tegangan primer transformator, besar tegangan yang diterima oleh kumparan primer transformator dipengaruhi oleh jatuh tegangan yang terjadi pada saluran.
Berdasarkan SPLN 50: 1997 Ada dua macam penyadapan (tapping) tanpa beban yaitu:
(44)
- Sadapan tanpa beban (STB) tiga langkah: 21, 20, 19 kV; - Sadapan tanpa beban lima langkah : 22, 21, 20, 19, l8 kV.
Penyadapan ini dilakukan dengan pengubah sadapan (komutator) pada keadaan tanpa beban pada sisi primer.
III.2. Prinsip Kerja Tap changer
Prinsip pengaturan tegangan sekunder berdasarkan perubahan jumlah belitan pirmer atau sekunder. V1,N1 dan V2,N2 adalah parameter primer dan sekunder :
...(3-1)
...(3.2) Dimana :
= Tegangan Primer = Tegangan Sekunder
= Belitan Primer = Belitan Sekunder
Jika belitan primer berkurang tegangan perbelitan akan bertambah, sehingga tegangan sekunder bertambah. Pada kondisi lain, belitan sekunder bertambah sementara belitan primer tetap, tegangan sekunder akan bertambah juga. Pengurangan belitan primer mempunyai pengaruh yang sama dengan penambahan belitan sekunder.
(45)
1
Beberapa faktor akan dijelaskan dibawah ini yang dapat dibuat jadi pertimbangan, saat memutuskan sisi yang mana yang akan di pasang tappingnya : 1. Transformator dengan rasio belitan yang besar, disadap pada sisi tegangan tinggi,
karena pengendalian tegangan keluaran lebih halus atau dengan kata lain sadapan pada belitan sisi tegangan tinggi memungkinkan merubah tegangan keluar dalam step yang cukup luas.
2. Penempatan tapping pada sisi tegangan tinggi hanya akan menangani arus yang kecil, walaupun isolasi diperlukan lebih banyak.
3. Pemasangan tap pada sisi sekunder cukup sulit karena pada umumnya belitan tegangan rendah dililit setelah inti, dan belitan tegangan tinggi dililit setelah belitan tegangan rendah. Oleh karena itu membuat tapping pada belitan tegangan tinggi lebih mudah.
Beberapa point diatas dapat dijadikan sebuah pertimbangan dalam memutuskan disisi transformator sebelah mana yang akan dipasang tapping.
Lalu pertanyaan yang akan timbul adalah bagian belitan yang sebelah mana yang akan di tapping pada tengah atau akhir. Dalam membahas hal ini dapat kita lihat gambar 3.1 berikut,
________________________ 1
(46)
inti
Gaya Radial
Gambar 3.1 Gaya Radial
Ketika arus pada belitan primer dan sekunder mengalir dengan arah yang berlawanan. Arus-arus ini berinteraksi dengan fluks bocor diantara kedua belitan dan menghasilkan gaya radial yang saling tolak-menolak. Gaya radial ini menekan belitan dalam ke inti dan mendorong belitan luar menjauhi inti. Gaya yang berlawanan ini akan menimbulkan gaya aksial jika tapping dibuat pada belitan transformator. Pada gambar 3.2, belitan dengan tapping akhir menimbulkan gaya aksial yang lebih besar dengan belitan dengan tapping tengah. Pada keadaan hubung singkat, gaya aksial yang timbul akan sangat besar. Sehingga posisi tapping yang sering dipakai adalah tapping tengah.
(47)
inti Resultan Gaya
Gaya Axial
Bagian Belitan yang
di tapping
Gambar 3.2 Pengaruh penempatan tapping kumparan pada akhir dari belitan
Seandainya belitan ditapping pada bagian akhir ketika beberapa belitan dipotong oleh tap changer seperti yang terlihat pada gambar 3.2, gaya axialnya sangat besar. Untuk menghilangkan ini posisi fisik dari tapping kumparan harus dibuat ditengah dari belitan, jadi tidak timbul lagi gaya axial setelah beberapa belitan dipotong. Secara elektrikal tap changer telah terhubung dimana tegangan ke netral minimum. Sebagai contoh dalam transformator yang terhubung wye tapping akhir dari belitan terhubung ke pusat star point, meskipun secara fisik tapping belitan ditempatkan ditengah kumparan. Dapat dilihat pada gambar 3.3. Tetapi hal ini tidak memungkinkan dalam kasus transformator terhubung delta.
(48)
Bagian tapping dari belitan
Titik wye
Gambar 3.3 Hubungan wye dari tapping pada kumparan
Jika tap changer didesain beroperasi, ketika transformator di luar rangkaian di sebut tap changer tanpa beban (Off load Tap Changer). Tap changer yang didesain beroperasi ketika transformator dalam rangkaian disebut tap changer berbeban (On Load Tap Changer).
III.3 Tap Changer Tidak Berbeban (Off Load Tap Changer)
Salah satu perlengkapan agar tegangan pelayanan masih dalam batas-batas yang diperbolehkan, maka trafo distribusinya dilengkapi dengan tap changer tanpa
(49)
beban pada sisi tegangan tingginya, di samping itu pada sisi tegangan rendahnya atau tegangan terminal sisi sekunder trafonya sudah dibuat 231/400 V atau +5 % di atas nilai nominalnya 220/380 V. Tap changer tanpa beban pada trafo distribusi harus dikaitkan dengan pengaturan tegangan tap changer berbeban pada trafo utama di gardu induk yang bersangkutan. Dalam mengatur tegangan pelayanan dengan menggunakan dua tap changer dari trafo utama maupun trafo distribusinya, hanya dimungkinkan pada jaringan yang beroperasi radial. Pemanfaatan tap changer tanpa beban dari trafo distribusi, umumnya dilakukan pada saluran udara tegangan menengah yang panjang, di daerah yang kepadatan bebannya relatif masih rendah. Terdapat trafo distribusi yang mempunyai 3 tapping pada tap changer tanpa beban yaitu +5%, 0% dan -5%; pada sistem 20 kV, ekivalen dengan 21 kV, 20 kV dan 19 kV. Sisi tegangan rendah (TR) dari kedua macam trafo tersebut diatas, tegangan terminal sekudernya (tanpa beban) sudah dibuat 231/400 V atau +5% diatas nilai nominalnya 220/380 V.
Penggunaan tap changer ini pada transformator distribusi diharapkan dapat menghasilkan tegangan sekundernya lebih stabil. Sebuah bentuk elemen dari off load tap changer di ilustrasikan pada Gambar 3.4.
Terdapat 6 stut dari stut 1 sampai dengan stut 6, belitan disadap dalam 6 titik, sama dengan jumlah stut. Tap changer dihubungkan ke 6 titik sadapan melalui stut yang berbebentuk lingkaran. Tap changer transfotmator dapat di tempatkan dimana pada bagian transformator distribusi. Jarum penunjuk R dapat diputar melalui pemutar yang ada di luar tangki.
(50)
6
5
2 4
3 1
R
S 5
3 1
2 4 6
studs
Gambar 3.4 Off Load Tap Changer
Jika belitan di sadap pada interval 2,5%, maka dengan pemutaran jarum R menyebabkan :
1. Pada stut 1,2 : belitan penuh dalam rangkaian 2. Pada stut 2,3 : 97,5% belitan dalam rangkaian 3. Pada stut 3,4 : 95% belitan dalam rangkaian 4. Pada stut 4,5 : 92,5% belitan dalam rangkaian 5. Pada stut 5,6 : 90% belitan dalam rangkaian
Stut S merupakan posisi akhir dan menjaga jarum penunjuk tidak berputar penuh. Jika stut S tidak ada, jarum penunjuk R dapat tidak menghubungkan belitan. Mengubah tap - tap hanya bisa dilakukan, ketika transformator tidak terhubung
(51)
dengan sumber. Seandainya jarum penunjuk R berada pada stut 1 dan 2. Untuk memindahkannya ke stut 2 dan 3, pertama transformator dilepas dari rangkaian dan kemudian jarum penunjuk R diputar ke posisi stut 2 dan 3. Setelah itu, transformator dihubungkan dengan sumber dan sekarang 97,5% saja belitan pada rangkaian.
1 2 3 4 5 R S 1 234
5 R S 1 2 3 4 5 R S 1 2 3 4 5 R S 1 2 3 4 5 R S 1 2 3 4 5 R S
(a) (b)
Gambar 3.5.a. Tap Changer pada hubungan Wye. b. Tap changer pada hubungan Delta
III.4 Tap Changer Berbeban (On Load Tap Changer)
Pengubah tapping ini biasanya digunakan untuk perubahan tegangan dalam periode waktu yang singkat. Tegangan keluaran dapat diatur dengan tap changer, tanpa menyebabkan gangguan terhadap sistem.
(52)
1. Rangkaian utama tidak harus dilepas kecuali jika menyebabkan percikan api. 2. Tidak ada bagian dari sadapan belitan yang akan terhubung singkat.
Salah satu bentuk tap changer berbeban diilustrasikan pada gambar 3.6 dibawah ini.
5
4
3
2
1
5 4 3 2 1 B A y x C Tegangan masuk 2 1 B A y x C( I ) 2 1 2 1 B A y x C 2 1 2 1 B A y x C 2 1 2 1 B A y x C
( II ) 2 1 2 1 B A y x C
( V ) 2 1 2 1 B A y C
( IV ) 2 1 2 1 B A y x C
( III ) 2
1
x
(a) (b)
(53)
Pada Tapping tengah dilengkapi dengan reaktor C untuk menjaga sadapan belitan dari hubung singkat. Tapping transformator dihubungkan ke segmen 1 sampai 5 secara terpisah. Dua stut A dan B, terhubung dengan reaktor sadapan tengah C melalui saklar x dan y, sehingga membuat hubungan dengan setiap segmen dalam operasi normal.
Pada gambar 3.6 (a), kedua stut terhubung dengan segmen 1 dan seluruh belitan dalam rangkaian. Saklar x, y ditutup. Setengah total arus mengalir melalui x menuju setengah reaktor pada bagian bawah kemudian ke rangkaian luar. Setengah total arus yang lain mengalir melalui y menuju setengah reaktor pada bagian atas kemudian menuju rangkaian luar. Arus yang mengalir pada bagian atas dan bagian bawah reaktor mengalir dalam arah yang berlawanan. Reaktor dililit dengan dengan arah yang sama, sehingga ggm yang dihasilkan setengah belitan berlawanan dengan ggm yang dihasilkan setengah belitan yang lainnya. Gaya-gaya ini sama besarnya dan penjumlahannya nol. Reaktor hampir tidak induktif dan impedansinya sangat kecil. Oleh karena itu, tegangan jatuh pada reactor sadapan tengah tidak ada.
Ketika perubahan tegangan dibutuhkan, stut A dan B dipindahkan ke segmen 2 dengan urutan operasi sebagai berikut:
a. Buka saklar y, gambar (b.I). Arus masuk melalui reaktor pada bagian bawah. Reaktor menjadi sangat induktif dan tegangan jatuhnya besar. Oleh karena itu, reaktor harus didisain menahan arus beban penuh sesaat.
(54)
b. Stut B tidak dialiri arus, sehingga bisa dipindahkan ke segmen 2 tanpa percikan api.
c. Tutup saklar y, gambar ( b.III ). Belitan transformator antara sadapan 1 dan 2 terhubung melalui reaktor. Impedansi reaktor besar, pada saat arus mengalir dalam satu arah, arus sirkulasi yang mengalir melalui reaktor dan sadapan belitan sangat kecil. Pada keadaan ini, reaktor melindungi sadapan belitan dari hubung singkat.
d. Buka saklar x. Arus masuk mengalir hanya melalui reaktor pada bagian atas, menyebabkan tegangan jatuh yang besar.
e. Pindahkan stut A dari segmen 1 ke segmen 2 dan tutup saklar x. pada saat ini perpindahan sadapan 1 ke 2 telah selesai.
Jenis tap changer berbeban yang lain, juga dilengkapi dengan reaktor sadapan tengah, diilustrasikan pada gambar 3.7. Fungsi reaktor adalah melindungi sadapan belitan dari hubung singkat. Saklar 1, 2, 3, 4 dan 5 dihubungkan dengan sadapan belitan. Saklar S pada gambar dibawah ditutup selama operasi normal, dengan saklar 2, 3, 4, 5 dibuka dan saklar 1 ditutup. Pada saat ini, arus mengalir melalui reactor bagian atas dan reaktor bagian bawah dengan arah yang berlawanan.
(55)
Gambar 3.7 Tap Changer Berbeban
Perubahan sadapan 1 ke sadapan 2, dilakukan dengan urutan operasi sebagai berikut :
1. Buka saklar S. Sekarang arus total mengalir melalui reaktor pada bagian atas dan tegangan jatuhnya besar.
2. Tutup saklar 2. Belitan antara sadapan 1 dan sadapan 2 terhubung melalui reaktor.
3. Buka saklar 1. Sehingga arus mengalir melalui reaktor pada bagian bawah dan tegangan jatuhnya besar.
(56)
III.5 Variasi Tegangan Selama Perubahan Tapping
Asumsikan tapping dibuat pada sisi primer. Pada gambar 3.6 (a). ketika semua belitan primer dalam rangkaian, tegangan sekunder adalah :
= ...………...………..….…...(3.3) Untuk gambar 3.6 (b – I) dan (b – II), tegangan sekundernya :
= ....………..…....…...…...…(3.4) Untuk gambar 3.4 (b – III), tegangan sekundernya :
= ...……….………...………..……..….(3.5) Untuk gambar 3.4 (b – IV), tegangan sekundernya :
= ……….……….……...…...(3.6)
Untuk gambar 3.4 (b – V), tegangan sekundernya :
= ………..………….…...(3.7) Dimana :
= Jumlah belitan antara tegangan terminal dengan sadapan 1 = Jumlah belitan antara tegangan terminal dengan sadapan 2 = Jumlah belitan sekunder, diasumsikan lebih kecil dari dan V1 = Tegangan primer
I = Arus Primer
(57)
V
1V
1- IX
r-IX
rV
S5V
S3V
S1V
S4V
S2I
0
a b c
d e
Gambar 3.8 Variasi tegangan selama perubahan tapping
Perubahan tegangan sekunder dari ke yang di tunjukan pada gambar 3.8 Hal ini dapat dilihat dari magnitude dari tegangan, pertama – tama berkurang dari oa ke ob sampai akhirnya meningkat ke oe = Vs5. Perubahan tegangan dari ab, bc, cd, dan
(58)
III.6 Pengantar Besar Jatuh Tegangan (Drop Voltage)
Apabila jatuh tegangan yang terlalu besar akan mengakibatkan pengaturan jatuh tegangan yang tidak baik. Jatuh tegangan umumnya tergantung pada arus, daya, dan reaktansi saluran, dimana untuk faktor daya yang jelek, jatuh tegangan pada tahanan saluran kecil pengaruhnya jika dibandingkan dengan jatuh tegangan di reaktansi saluran. Dari faktor inilah jatuh tegangan dapat dikurangi atau diperbaiki.
Pada dasarnya jatuh tegangan (Voltage drop) yang terjadi dalam suatu sistim tenaga listrik disebabkan oleh adanya arus yang mengalir pada impedansi (Z), baik itu impedansi yang ada pada jaringan maupun peralatan listrik lainnya yang terdapat didalam sistim tersebut. Besarnya jatuh tegangan secara umum merupakan selisih antara tegangan sumber (Vk) dengan tegangan nominal diujung beban atau jaringan
(Vt).
Sebagai dasar dalam menghitung dan menganalisis jatuh tegangan, akan ditentukan jatuh tegangan pada jaringan dalam suatu system tenaga listrik. Sebagai gambaran mengenai suatu sistim tenaga listrik, akan ditunjukkan dengan menggunakan rangkaian penggati satu fasa yang sederhana seperti gambar 3.9 a dan dilengkapi dengan diagram phasor dari rangkaian tersebut, seperti yang diperlihatkan dalam gambar 3.9 b.
(59)
(a)
(b)
Gambar 3.9 Saluran Distribusi Jarak Pendek a. Rangkaian Ekivalen
(60)
Jatuh tegangan yang terjadi pada jaringan distribusi 20 kV diakibatkan oleh nilai resistansi dan reaktansi dari saluran. Gambar 3.9.a menerangkan bahwa nilai resistansi terhubung seri dengan nilai reaktansi. Sehingga besar jatuh tegangan dapat diketahui melalui analisis perhitungan.
Sesuai dengan definisi jatuh tegangan adalah :
ΔV = [Vk] − [Vt ]... (3.8)
Dengan,
Vk = nilai mutlak tegangan ujung kirim Vt = nilai mutlak tegangan ujung terima
Gambar 3.9.b merupakan diagram pasor dari Gambar 3.9.a, dengan titik O sebagai titik pusat dari lingkaran dengan jari-jari Od = Vk, kita buat lingkaran, sehingga memotong perpanjangan Vt pada titik e. Jadi Vk = Oe = Oa + ac + ce Oleh karena ce << Vk; ce dapat diabaikan, sehingga Vk ≈Oa + ac
Selanjutnya, Oa = Vt; ac = ab + bc dimana
ab = IR Cosφt dan bc = IXLSinφt sehingga:
ac = dV = IR Cosφt + IXLSinφt Selanjutnya Vk, dapat ditulis dalam bentuk:
Vk ≈ Vt + dV
(61)
Atau
Vk −Vt ≈ IR Cosφt + IXLSinφt Sesuai dengan definisi diatas :
ΔV = [Vk] − [Vt ] Maka didapat:
ΔV ≡ IR Cosφt + IXLSinφt...(3.9) Jatuh tegangan dalam prosen, menurut devinisi :
% = x 100%
Vt biasanya diambil tegangan system yang bersangkutan, dalam hal ini Vf yang merupakan tegangan fasa system, jadi persamaan tersebut dapat di tulis dalam bentuk:
% = x 100% Maka diperoleh:
ΔV = [Vk] − [Vt ] ≡IR Cosφt + IXLSinφt
Sehingga persamaan tersebut dapat ditulis sebagai berikut:
% = ≡ x 100%...(3.10)
Dengan Vf adalah tegangan fasa nominal atau tegangan pengenal dari sistim yang bersangkutan.
(62)
Telah dikatakan sebelumnya bahwa tegangan pengenal dari pelayanan yang diterima oleh pelanggan tidak dapat konstan yang disebabkan oleh banyak faktor.
190 V 200 V 210 V 220 V 230 V 240 V
204 V
190 V 200 V 210 V 220 V 230 V 240 V
Profil Tegangan Pada Beban Penuh
216 V
Profil Tegangan Pada Beban Ringan
Gambar 3.10. Variasi tegangan pelayanan
adapun variasi tegangan pelayanan yang diizinkan adalah sebesar, maximum +5% dan minimum -10% dari tegangan nominalnya berdasarkan standar SPLN. Dari gambar dapat diketahui variasi tegangan pelayanan pada beban penuh yang terdekat dengan sumber maupun yang terjauh dari sumber.
(63)
BAB IV
PENGUKURAN KETEPATAN TEGANGAN SEKUNDER DAN ANALISA DATA
VI.1. Umum
Besarnya tegangan keluaran disisi sekunder trafo distribusi diharapkan dapat tepat dengan tegangan nominal yang seharusnya seperti tertulis pada name plate trafo distribusi (400/231 V), ataupun tidak melebihi dari toleransi tegangan yang diizinkan yaitu sebesar ±5% dari tegangan nominalnya berdasarkan standar SPLN. Oleh karena itu, pemasangan tap changer pada trafo distribusi dengan sistem perbandingan belitan diharapkan berguna untuk menjaga tegangan sekunder distribusi tetap konstan meskipun tegangan pada sisi primer berubah.
Studi ini dimaksudkan untuk mengetahui seberapa tepat tegangan keluaran disisi sekunder terhadap tegangan nominal yang seharusnya seperti yang tertulis pada name plate trafo distribusi yang menggunakan off load tap changer jika diberi tegangan masukan yang masih dalam batas toleransi tegangan yang dirancang untuk trafo distribusi tersebut.
Penelitian ini dilakukan dengan cara mengukur tegangan sekunder trafo distribusi dimana, akan diberi tegangan primer yang bervariasi dengan batas toleransi tegangan maksimum dan minimum 5% dari tegangan nominalnya dan menyesuaikan tap dari tap changer terhadap perubahan tegangan masukan.
(64)
VI.2. Peralatan
Pada percobaan ini menggunakan Trafo khusus dengan tegangan nominal lebih rendah dari tegangan sistem distribusi ketenagalistrikan yang sering di pakai di Indonesia yaitu 20 KV – 400/231 V, tetapi tetap menggunakan Tap changer tipe off load sehingga fungsi utama penelitian ini yaitu mengetahui ketepatan tegangan sekunder trafo distribusi yang menggunakan off load tap changer masih dapat terpenuhi.
Percobaan ini menggunakan peralatan :
1. Transformator 3 Φ, 50 Hz, 25 KVA, 700 V - 400/231 V Hub Dy5, 3 Tap Variasi 5%/tap.
2. Voltage Regulator 3. Voltmeter
Sebelumnya berikut diuraikan mengenai hubungan trafo yang digunakan pada Percobaan yaitu Dy5. Notasi untuk hubungan delta, bintang dan hubungan zig-zag masing-masing adalah D, Y dan Z untuk sisi tegangan tinggi dan d, y dan z untuk sisi tegangan rendah.Untuk Urutan Fasa, dipakai notasi U, V dan W untuk tegangan tinggi dan u, v dan w untuk tegangan rendah. Tegangan Primer dianggap sebagai tegangan tinggi dan tegangan sekunder sebagai tegangan rendah. Jarum jam panjang dibuat selalu menunjuk angka 12 dan dibuat berimpit (dicocokkan) dengan vector fasa tegangan rendah (u,v,w)sehingga hubungan Dy5 dapat dilukiskan seperti gambar dibawah :
(65)
U V W
v w
U
W
u
v
w
U
V v
u 150o
Gambar 4.1 Bilangan jam/vektor group transformator hubungan Dy5
Sudut antara jarum jam panjang dan pendek menunjukkan pergeseran antara fasa U dan u yaitu sebesar 150 derajat degan perbandingan belitan .
(66)
VI.3. Rangkaian Percobaan
Rangkaian percobaan pengukuran tegangan sekunder transformator 3 Φ, 50 Hz, 25 KVA, 700 V - 400/231 V Hub Dy5, 3 Tap Variasi 5%/tap.
P T A C
U
V
W
u v
w
V V
N
Gambar 4.2 Rangkaian Percobaan pengukuran ketepatan tegangan sekunder.
IV.4 Prosedur Percobaan
Langkah-langkah yang dilakukan dalam melakukan percobaan ini adalah sebagai berikut :
a. Letakkan Transformator pada posisi yang aman yang telah ditentukan pada Lab Pengujian.
b. Peralatan dirangkai seperti gambar.
c. Untuk penyesuaian terhadap tegangan masukan sesuai data petama tap diposisikan pada tap 1 Trafo distribusi.
d. Tentukan skala kenaikan tegangan dan variasi tegangan masukan mulai dari yang maksimal sampai minimal sesuai dengan tap.
e. Naikkan tegangan PTAC secara perlahan sampai mendapatkan tegangan masukan maksimal pada tap 1.
(67)
f. Ukur keluaran tegangan sekunder salah satu Phasa-Netral dengan volt meter pada input tegangan tersebut dan catat.
g. Turunkan tegangan ke tingkat tegangan input berikutnya sesuai data input yang diingikan.
h. Ukur keluaran tegangan sekunder salah satu Phasa-Netral dengan volt meter pada input tegangan tersebut dan catat.
i. Selanjutnya dilakukan pengulangan sampai batas tegangan minimal untuk tap 1.
j. Setelah selesai pada tap 1, turunkan tegangan sampai nol kemudian ganti posisi tap 1 pada tap 2 dan prosedur diatas berulang kembali sampai dengan selesai percobaan untuk tap 3.
k. Turunkan kembali tegangan PTAC dan off kan power supply. l. Percobaan selesai.
VI.5 Data Percobaan
Pada trafo distribusi yang digunakan memiliki 3 tapping dengan variasi ±5% pada sisi primer sebagai berikut :
Tapping I : 700 + (5% x 700) = 735 V Tapping II : 700 + (0% x 700) = 700 V Tapping III : 700 – (5% x 700) = 665 V
(68)
Data yang diperoleh dari percobaan di PT. Morawa Elektrik Transbuana. Transformator 3 Φ, 50 Hz, 25 KVA, 700 V- 400/231 V Hub Dy5, 3 Tap variasisi 5%/tap. No. Percobaan Teg.Primer Input (Volt) Tegangan Pengukuran (P-N) Volt
Tap I Tap II Tap III
1 735 233
2 730 231
3 724 230
4 720 229
5 715 228
6 709 225
7 705 223
8 700 222 232
9 695 221 230
10 690 219 228
11 684 217 226
12 680 225
13 676 224
14 671 222
15 664 221 230
16 659 219 229
17 655 217 227
18 649 215 226
19 645 224
20 641 223
21 634 222
22 630 221
23 624 219
24 618 218
25 611 215
(69)
VI.6. Analisa Data
Dari data percobaan diatas maka dapat dihitung besar harga sesatan atau error dari tegangan sekunder yang diukur pada trafo distribusi. Pada pengambilan data, beberapa data sengaja dibuat sampai melewati batas toleransi drop tegangan yang diijinkan (±5%) hanya untuk melihat seberapa jauhnya drop tegangan pada sisi sekunder jika tegangan tersebut dilayani dengan tap yang tidak seharusnya dan menunjukkan bahwa selayaknya pada tingkat tegangan masukan tersebut sudah dilakukan pergantian tap dalam melayani tegangan masukan tersebut.
Besarnya tegangan keluaran yang diinginkan atau seharusnya pada sisi sekunder trafo adalah 231 V agar sesuai dengan nominal tegangan sekunder yang tertulis pada name plate trafo. Jadi besarnya harga sesatan atau persen error tegangan trafo dapat kita lihat pada tabel berikut :
No. Percobaan Teg.Primer Input (Volt) Tegangan Pengukuran (P-N) Volt Sesatan [T.Sek-231V] Tap I Tap II Tap III
1 735 233 2
2 730 231 0
3 724 230 1
4 720 229 2
5 715 228 3
6 709 225 6
7 705 223 8
8 700 232 1
9 695 230 1
10 690 228 3
11 684 226 5
12 680 225 6
(70)
15 664 230 1
16 659 229 2
17 655 227 4
18 649 226 5
19 645 224 7
20 641 223 8
21 634 222 9
Jumlah total 90
rata rata sesatan 4,285714286
Tabel 4.2 Data tegangan sekunder pengukuran dengan input tegangan di primer dalam batas toleransi ±5% tegangan nominal primer trafo distribusi.
Dari hasil perhitungan pada tabel diatas maka didapatkan besarnya harga sesatan dari tegangan sekunder trafo distribusi adalah = 4,285714286 Volt atau dinyatakan dalam persen maka :
%Error Teg.Sekunder
= 0.018552875 x 100 % = 1,85 %
(71)
220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 231 230 232 233 234
630 635 640 645 650 655 660 665 670 675 680 685 690 695 700 705 710 715 720 725 730 735 740 0 Tap 3 (634,222) Tap 3 (641,223) Tap 3 (645,224) Tap 3 (649,226) Tap 3 (655,227) Tap 3 (659,229) Tap 3 (664,230) Tap 2 (671,222) Tap 2 (676,224) Tap 2 (680,225) Tap 2 (684,226) Tap 2 (690,228) Tap 2 (695,230) Tap 2 (700,232) Tap 1 (705,223) Tap 1 (709,225) Tap 1 (715,228) Tap 1 (720,229) Tap 1 (724,230) Tap 1 (730,231) Tap 1 (735,233) Tegangan Nominal sekunder Teg.Sekunder Teg.Primer Teg.Nominal Primer -5% Teg.Nominal Primer +5% Teg.Nominal Primer
Primer Vs Sekunder
Ketepatan Tegangan Sekunder
Gambar 4.2 Grafik hubungan antara tegangan sekunder tiap tap terhadap primer yang bervariasi
Dari hasil perhitungan analisa data tegangan sekunder pengukuran trafo distribusi yang menggunakan off load tap changer pada percobaan yang dilakukan di PT. Morawa Elektrik Transbuana diperoleh besar harga sesatan tegangan sekunder trafo distribusi masih dalam batas toleransi drop tegangan yang diijinkan.
(72)
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN V.1 Kesimpulan
Bedasarkan hasil analisa dari percobaan diatas maka diperoleh beberapa kesimpulan :
1. Ketepatan tegangan keluaran disisi sekunder trafo distribusi 3 Φ, 50 Hz, 25 KVA, 700 V- 400/231 V Hub Dy5 3 Tap Variasi 5%/tap dengan penggunaan tap changer tipe off load adalah cukup baik dengan indikator besar harga sesatan tegangan sekunder atau persen errornya hanya sekitar 1.85% atau masih dalam batas toleransi drop tegangan yang diijinkan yaitu ±5%.
2. Ketepatan tegangan keluaran disisi sekunder tidak selalu dapat mencapai 100% karena jumlah tap yang disediakan pada trafo distribusi terbatas artinya, sistem perbandingan belitan yang di rancang pada trafo distribusi tidak untuk setiap rentang tegangan masukan pada variasi 5% namun hanya pada batas maksimal 5% dan minimal 5% tegangan nominalnya supaya dapat tepat. Tapi masih dapat melayani tegangan masukan diantara rentang tersebut dan tegangan keluarannya masih dalam batas toleransi drop tegangan yang diijinkan ±5%.
3. Untuk mendapatkan ketepatan tegangan sekunder trafo distribusi yang lebih baik maka variasi tap ada yang dibuat 2.5%/tap.
(73)
V.2 SARAN
Dalam penelitian ini menggunakan trafo distribusi yang menggunakan off load tap changer dengan tegangan nominalnya 700V-400/231V, untuk penelitian lebih lanjut dapat dilakukan pada trafo daya yang menggunakan on load tap changer.
(74)
DAFTAR PUSTAKA
1. Bimbhra, P. S, “Electrical Machinery”, Edisi Keempat, Delhi : Goel Offset Press, 1990.
2. Chapman, Stephen J, “Electrical Machinery Fundamentals”, Singapore : McGraw-Hill Inc, 1987.
3. Puchstein, A. F, Lloyd, T.C dan A. G. Conrad, “Alternating Current Machines”, Edisi ketiga, Tokyo : Tutle Company, 1954.
4. Stigant A. S dan A. C. Franklin, “ The J & P Transformer Book”, Edisi Kesepuluh, Britain : Newnes-Butterworths , 1973.
5. Siskind C. S, “ Electrical Machines”, Edisi Kedua, Hamburg : McGraw-Hill Inc, 1986.
6. Wijaya, Mochtar, “Dasar-Dasar Mesin Listrik”, Edisi Pertama, Jakarta : Djambatan, 2001.
(1)
VI.6. Analisa Data
Dari data percobaan diatas maka dapat dihitung besar harga sesatan atau error dari tegangan sekunder yang diukur pada trafo distribusi. Pada pengambilan data, beberapa data sengaja dibuat sampai melewati batas toleransi drop tegangan yang diijinkan (±5%) hanya untuk melihat seberapa jauhnya drop tegangan pada sisi sekunder jika tegangan tersebut dilayani dengan tap yang tidak seharusnya dan menunjukkan bahwa selayaknya pada tingkat tegangan masukan tersebut sudah dilakukan pergantian tap dalam melayani tegangan masukan tersebut.
Besarnya tegangan keluaran yang diinginkan atau seharusnya pada sisi sekunder trafo adalah 231 V agar sesuai dengan nominal tegangan sekunder yang tertulis pada name plate trafo. Jadi besarnya harga sesatan atau persen error tegangan trafo dapat kita lihat pada tabel berikut :
No. Percobaan
Teg.Primer Input (Volt)
Tegangan Pengukuran (P-N) Volt
Sesatan [T.Sek-231V]
Tap I Tap II Tap III
1 735 233 2
2 730 231 0
3 724 230 1
4 720 229 2
5 715 228 3
6 709 225 6
7 705 223 8
8 700 232 1
9 695 230 1
10 690 228 3
11 684 226 5
12 680 225 6
(2)
15 664 230 1
16 659 229 2
17 655 227 4
18 649 226 5
19 645 224 7
20 641 223 8
21 634 222 9
Jumlah total 90
rata rata sesatan 4,285714286
Tabel 4.2 Data tegangan sekunder pengukuran dengan input tegangan di primer dalam batas toleransi ±5% tegangan nominal primer trafo distribusi.
Dari hasil perhitungan pada tabel diatas maka didapatkan besarnya harga sesatan dari tegangan sekunder trafo distribusi adalah = 4,285714286 Volt atau dinyatakan dalam persen maka :
%Error Teg.Sekunder
= 0.018552875 x 100 %
= 1,85 %
(3)
220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 231 230 232 233 234
630 635 640 645 650 655 660 665 670 675 680 685 690 695 700 705 710 715 720 725 730 735 740
0 Tap 3 (634,222) Tap 3 (641,223) Tap 3 (645,224) Tap 3 (649,226) Tap 3 (655,227) Tap 3 (659,229) Tap 3 (664,230) Tap 2 (671,222) Tap 2 (676,224) Tap 2 (680,225) Tap 2 (684,226) Tap 2 (690,228) Tap 2 (695,230) Tap 2 (700,232) Tap 1 (705,223) Tap 1 (709,225) Tap 1 (715,228) Tap 1 (720,229) Tap 1 (724,230) Tap 1 (730,231) Tap 1 (735,233) Tegangan Nominal sekunder Teg.Sekunder Teg.Primer Teg.Nominal Primer -5% Teg.Nominal Primer +5% Teg.Nominal Primer
Primer Vs Sekunder
Ketepatan Tegangan Sekunder
Gambar 4.2 Grafik hubungan antara tegangan sekunder tiap tap terhadap primer yang bervariasi
Dari hasil perhitungan analisa data tegangan sekunder pengukuran trafo distribusi yang menggunakan off load tap changer pada percobaan yang dilakukan di PT. Morawa Elektrik Transbuana diperoleh besar harga sesatan tegangan sekunder trafo distribusi masih dalam batas toleransi drop tegangan yang diijinkan.
(4)
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN V.1 Kesimpulan
Bedasarkan hasil analisa dari percobaan diatas maka diperoleh beberapa kesimpulan :
1. Ketepatan tegangan keluaran disisi sekunder trafo distribusi 3 Φ, 50 Hz,
25 KVA, 700 V- 400/231 V Hub Dy5 3 Tap Variasi 5%/tap dengan penggunaan tap changer tipe off load adalah cukup baik dengan indikator besar harga sesatan tegangan sekunder atau persen errornya hanya sekitar 1.85% atau masih dalam batas toleransi drop tegangan yang diijinkan yaitu ±5%.
2. Ketepatan tegangan keluaran disisi sekunder tidak selalu dapat mencapai 100% karena jumlah tap yang disediakan pada trafo distribusi terbatas artinya, sistem perbandingan belitan yang di rancang pada trafo distribusi tidak untuk setiap rentang tegangan masukan pada variasi 5% namun hanya pada batas maksimal 5% dan minimal 5% tegangan nominalnya supaya dapat tepat. Tapi masih dapat melayani tegangan masukan diantara rentang tersebut dan tegangan keluarannya masih dalam batas toleransi drop tegangan yang diijinkan ±5%.
3. Untuk mendapatkan ketepatan tegangan sekunder trafo distribusi yang lebih baik maka variasi tap ada yang dibuat 2.5%/tap.
(5)
V.2 SARAN
Dalam penelitian ini menggunakan trafo distribusi yang menggunakan off load tap changer dengan tegangan nominalnya 700V-400/231V, untuk penelitian lebih lanjut dapat dilakukan pada trafo daya yang menggunakan on load tap changer.
(6)
DAFTAR PUSTAKA
1. Bimbhra, P. S, “Electrical Machinery”, Edisi Keempat, Delhi : Goel Offset
Press, 1990.
2. Chapman, Stephen J, “Electrical Machinery Fundamentals”, Singapore :
McGraw-Hill Inc, 1987.
3. Puchstein, A. F, Lloyd, T.C dan A. G. Conrad, “Alternating Current
Machines”, Edisi ketiga, Tokyo : Tutle Company, 1954.
4. Stigant A. S dan A. C. Franklin, “ The J & P Transformer Book”, Edisi
Kesepuluh, Britain : Newnes-Butterworths , 1973.
5. Siskind C. S, “ Electrical Machines”, Edisi Kedua, Hamburg : McGraw-Hill
Inc, 1986.
6. Wijaya, Mochtar, “Dasar-Dasar Mesin Listrik”, Edisi Pertama, Jakarta :
Djambatan, 2001.
7. Zuhal, “Dasar Tenaga Listrik”, Bandung : Penerbit ITB, 1991.