Analisis Perbandingan Efisiensi Transformator Tiga Fasa Hubungan Delta Dan Hubungan Open-Delta (Aplikasi Pada Laboratorium Konversi Energi Listrik FT-USU)

(1)

TUGAS AKHIR

ANALISIS PERBANDINGAN EFISIENSI TRANSFORMATOR TIGA FASA HUBUNGAN DELTA DAN HUBUNGAN OPEN-DELTA

(Aplikasi pada Laboratorium Konversi Energi Listrik FT-USU)

Diajukan untuk memenuhi salah satu persyaratan dalam menyelesaikan pendidikan sarjana (S-1) di Departemen Teknik Elektro

Oleh :

NAMA : JUBEL HUTABARAT NIM : 050402024

DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

(2)

Abstrak

Transformator adalah suatu alat listrik yang dapat memindahkan dan mengubah energi listrik dari satu atau lebih rangkaian listrik ke rangkaian listrik yang lain, melalui suatu gandengan magnet dan berdasarkan prinsip induksi elektromagnet. Pada umumnya transformator terdiri atas sebuah inti, yang terbuat dari besi berlapis, dan dua buah kumparan, yaitu kumparan primer, dan kumparan sekunder. Rasio perubahan tegangan akan tergantung dari rasio jumlah lilitan pada kedua kumparan itu. Biasanya kumparan terbuat dari kawat tembaga yang dibelit seputar “kaki” inti transformator.

Pada suatu sistem transmisi yang efisien, penyaluran tenaga listrik secara terus menerus tanpa terputus adalah suatu hal yang mutlak. Akan tetapi adakalanya dapat terjadi kerusakan pada transformator yang dipakai pada sistem transmisi tersebut, dimana hal tersebut akan mengganggu penyaluran listrik. Oleh karena itu harus dilakukan tindakan antisipasi agar penyaluran listrik dapat terus berjalan sementara sebelum transformator yang rusak tersebut diperbaiki atau diganti. Contohnya, dapat terjadi kerusakan pada salah satu belitan fasa pada transformator tiga fasa, yang dapat menyebabkan terputusnya aliran listrik untuk sementara. Pada kondisi darurat seperti ini, transformator yang rusak tersebut masih dapat dipergunakan walau hanya dua fasa saja yang dapat bekerja. Kedua fasa yang masih baik tersebut dapat dipakai dengan cara menghubungkannya dengan mempergunakan hubungan Open-Delta, dimana dengan memakai hubungan ini tegangan tiga fasa dapat terus disalurkan meskipun transformator hanya memiliki dua buah fasa yang dapat bekerja dan satu fasa yang lain dalam keadaan rusak.

(3)

KATA PENGANTAR

Segala Puji Syukur Kepada Bapa di Surga atas Cinta Kasih, Anugrah dan Berkat yang tak terbatas bagi penulis sehingga bisa menyelesaikan Tugas Akhir ini. Adapun tujuan penulisan Tugas Akhir ini adalah untuk memenuhi syarat kurikulum Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara dalam menyelesaikan program studi Strata Satu (S-1).

Selama masa kuliah sampai penyusunan TugasAkhir ini, penulis banyak memperoleh bimbingan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, dengan segala ketulusan dan kerendahan hati penulis mengucapkan terima kasih kepada :

1. Kedua Orang Tua Penulis, J. Hutabarat dan R. Siahaan, Kakak, dan Adik Penulis atas segala kesabaran, dukungan dan doa-doanya.

2. Bapak Ir. Syarifuddin Siregar selaku Dosen Pembimbing Penulis yang telah banyak membantu penulis Tugas Akhir ini.

3. Bapak Ir. Masykur Sjani selaku Dosen Wali Penulis yang telah banyak membimbing dan membantu selama masa kuliah sampai penyusunan Tugas Akhir ini.

4. Bapak Ir. Surya Tarmizi Kasim, M.Si, selaku Ketua Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.

5. Bapak Rahmat Fauzi, MT, selaku Sekretaris Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.

6. Seluruh Staf Pengajar di Departemen Teknik Elektro USU dan Seluruh Karyawan di Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Elektro USU.

(4)

7. Fritz (TE’05), Herman Salim (TE’05) dan Richard Purba (TE’05), Ridwan Sinaga (TE’05), Eternal Dean Refisis (TE’05) atas segala inspirasi dan dukungan yang kalian berikan mulai dari penyusunan Tugas Akhir ini sampai selesai.

8. M. Ardiansyah (TE’07/Asisten Laboratorium Konversi) atas segala bantuannya. 9. Henny Christien Situmorang (Dinda) atas segala dukungan, Doa dan Kasih sayang

yang diberikan mulai penyusunan Tugas Akhir ini sampai selesai.

10.Seluruh rekan-rekan Teknik Elektro’05 yang tak dapat disbutkan satu per satu. 11.Teman-teman di Bimbel OCTA SCIENCE atas segala semangat dan kecerian yang

diberikan kepada Penulis.

Penulis sangat menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih banyak kekurangannya. Untuk itu, dengan penuh kerendahan hati, Penulis mengharapkan saran dan kritik dari Pembaca untuk melengkapi Tugas Akhir ini.

Akhirnya saya berharap agar Tugas Akhir ini bermanfaat bagi kita semua.

Medan, 07 Maret 2011

(5)

DAFTAR ISI

ABSTRAK ... i

KATA PENGANTAR ... ii

DAFTAR ISI ... iv

DAFTAR GAMBAR ... vii

DAFTAR TABEL ... ix

BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Masalah ... 1

1.2 Tujuan Penulisan ... 2

1.3 Batasan Masalah ... 2

1.4 Manfaat Penulisan ... 3

1.5 Metode dan Sistematika Penulisan ... 4

BAB II TRANSFORMATOR 2.1 Umum ... 7

2.2 Konstruksi Dan Jenis Transformator ... 8

2.3 Prinsip Kerja Transformator ... 9

2.4 Rangkaian Ekivalen Transformator ... 11

2.4.1 Pengukuran Beban Nol ... 13

2.4.2 Pengukuran Hubung Singkat ... 13

2.5 Operasi Kerja Paralel Transformator ... 13

2.6 Keadaan Tanpa Beban dan Keadaan Berbeban ... 15

2.7 Rugi-rugi dan Efisiensi ... 16

(6)

2.7.2 Rugi Besi ... 17

2.7.3 Efisiensi ... 17

BAB III TRANSFORMATOR TIGA FASA HUBUNGAN DELTA DAN TRANSFORMATOR TIGA FASA HUBUNGAN OPEN DELTA 3.1 Transformator Tiga Fasa ... 19

3.1.1 Umum ... 19

3.1.2 Konstruksi Transformator Tiga Fasa dengan Menggunakan Tiga Buah Transformator Satu Fasa ... 20

3.1.3 Hubungan Tiga Fasa dalam Transformator ... 22

3.1.4 Jenis-jenis Hubungan Belitan Transformator Tiga Fasa ... 24

3.2 Transformator Tiga Fasa Hubungan Delta ... 27

3.2.1 Umum ... 27

3.2.2. Daya Pada Transformator Tiga Fasa Hubungan Delta ... 29

3.3 Transformator Tiga Fasa Hubungan Open-Delta ... 31

3.3.1 Umum ... 31

3.3.2 Pemakaian Transformator Tiga Fasa Hubungan Open-Delta ... 32

3.3.1 Daya Pada Transformator Tiga Fasa Hubungan Open-Delta ... 33

BAB IV PERBANDINGAN EFISIENSI TRANSFORMATOR TIGA FASA HUBUNGAN DELTA DAN TRANSFORMATOR TIGA FASA HUBUNGAN OPEN DELTA 4.1 Umum ... 36

4.2 Persamaan-persamaan yang Digunakan Dalam Pengujian Transformator Tiga Fasa ... 37

(7)

4.2.1 Percobaan Beban Nol ... 37

4.2.2 Percobaan Hubung Singkat ... 39

4.2.3 Percobaan Berbeban ... 39

4.3 Peralatan Yang Digunakan ... 40

4.4 Rangkaian Pengukuran ... 41

4.5 Prosedur Pengukuran ... 43

4.5.1 Percobaan Beban Nol ... 43

4.5.2 Percobaan Hubung Singkat ... 44

4.5.3 Percobaan Berbeban ... 45

4.6 Data Hasil Pengukuran dan Analisa Perhitungan ... 46

4.6.1 Data Name Plate Transformator Tiga Fasa ... 46

4.6.2 Percobaan Beban Nol ... 46

4.6.3 Percobaan Hubung Singkat ... 49

4.6.4 Percobaan Berbeban ... 52

BAB V KESIMPULAN ... 56

(8)

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Konstruksi Transformator Tipe Inti ... 8

Gambar 2.2 Transformator Tipe Cangkang ... 9

Gambar 2.3 Skema Transformator ... 10

Gambar 2.4 Rangkaian Ekivalen Sebuah Transformator ... 11

Gambar 2.5 Rangkaian Ekivalen Transpormator Dari Sisi Primer ... 12

Gambar 2.6 Penyederhanaan Rangkaian Ekivalen Transformator ... 12

Gambar 2.7 Hasil Akhir Penyederhanaan Rangkaian Ekivalen Transformator ... 12

Gambar 2.8 Rangkaian Dua Transformator Paralel ... 14

Gambar 2.9 Transformator Dalam Keadaan Berbeban ... 16

Gambar 2.10 Blok Diagram Rugi-rugi Pada Transformator ... 16

Gambar 2.11 Kurva Perubahan Efisiensi terhadap Faktor Kerja ... 18

Gambar 3.1 Transformator Tiga Fasa Tipe Inti ... 20

Gambar 3.2 Transformator Tiga Fasa Tipe Cangkang ... 21

Gambar 3.3 Hubungan Wye ... 22

Gambar 3.4 Hubungan Delta ... 23

Gambar 3.5 Transformator Hubungan Y-Y ... 25

Gambar 3.6 Transformator Hubungan Y-∆ ... 25

Gambar 3.7 Transformator Hubungan ∆-Y ... 26

Gambar 3.8 Transformator Hubungan ∆-∆ ... 27

Gambar 3.9 Transformator Hubungan ∆-∆ ... 29

Gambar 3.10.a Transformator Hubungan Delta ... 31

Gambar 3.10b Transformator Hubungan Open-Delta ... 31

(9)

Gambar 4.2 Rangkaian Percobaan Hubung Singkat Hubungan Delta ... 41

Gambar 4.3 Rangkaian Percobaan Berbeban Hubungan Delta ... 41

Gambar 4.4 Rangkaian Percobaan Beban Nol Hubungan Open-Delta ... 42

Gambar 4.5 Rangkaian Percobaan Hubung Singkat Hubungan Open-Delta ... 42

Gambar 4.6 Rangkaian Percobaan Berbeban Hubungan Open-Delta ... 42

Gambar 4.7 Kurva Karakteristik Daya Beban Nol Hubungan Delta ... 47

Gambar 4.8 Kurva Karakteristik Daya Beban Nol Hubungan Open-Delta ... 49

Gambar 4.9 Kurva Karakteristik Daya Hubug Singkat Hubungan Delta ... 50

Gambar 4.10 Kurva Karakteristik Daya Hubug Singkat Hubungan Open-Delta ... 52

(10)

DAFTAR TABEL

Tabel 4.1 Data Percobaan Beban Nol Hubungan Delta ... 46

Tabel 4.2 Analisa Data Percobaan Beban Nol Hubungan Delta ... 47

Tabel 4.3 Data Percobaan Beban Nol Hubungan Open-Delta ... 48

Tabel 4.4 Analisa Data Percobaan Beban Nol Hubungan Open-Delta ... 48

Tabel 4.5 Data Percobaan Hubung Singkat Hubungan Delta ... 49

Tabel 4.6 Analisa Data Percobaan Hubung Singkat Hubungan Delta ... 50

Tabel 4.7 Data Percobaan Hubung Singkat Hubungan Open-Delta ... 51

Tabel 4.8 Analisa Data Percobaan Hubung Singkat Hubungan Open-Delta ... 51

Tabel 4.9 Data Percobaan Berbeban Hubungan Delta ... 52

Tabel 4.10 Analisa Data Percobaan Berbeban Hubungan Delta ... 53

Tabel 4.11 Data Percobaan Berbeban Hubungan Open-Delta ... 53

(11)

Abstrak

(12)

BAB I

PENDAHULUAN

I.1.

LATAR BELAKANG MASALAH

Dalam istilah elektro, transformator adalah suatu alat yang dapat mengubah energi listrik menjadi energi listrik dengan frekuensi yang sama. Perubahan energi listrik yang terjadi adalah perubahan tegangan dan arus. Pada transformator suplai tegangan dan arus yang dipakai adalah tegangan dan arus bolak-balik ( AC). Sedangkan tegangan dan arus searah (DC) tidak dapat dikonversikan oleh transformator.

Jenis-jenis transformator sangat banyak, tetapi secara umum dapat diklasifikasikan atas tiga jenis, yaitu Transformator Daya, Transformator distribusi dan Transformator Pengukuran. Transformator Daya terletak pada stasiun daya untuk menaikan tegangan dan menangani daya yang besar. Jenis tegangannya adalah 400 kV, 220kV, 132KV, 66 kV, 33kV dll. Sedangkan Transformator Distribusi terletak pada sub stasiun jaringan distribusi dan menangani daya yang rendah. Jenis tegangannya adalah 11 KV, 6.6 KV, 3.3 KV, 440 V, 230 V. Dalam aplikasinya di lapangan, transformator yang paling banyak dipergunakan adalah Transformator Distribusi. Pada umumnya jenis transformator yang dipergunakan sebagai Transformator Daya dan Transformator Distribusi adalah transformator tiga fasa, karena suplai tegangan dan arus yang masuk dari pembangkit tenaga listrik adalah tegangan dan arus tiga fasa.

Pada saat-saat tertentu transformator tiga fasa yang dipergunakan dapat mengalami kerusakan. Contoh kerusakan yang bisa terjadi adalah kerusakan pada salah satu belitan fasanya, sehingga menyebabkan penyaluran tegangan dan arus terputus. Hal ini akan mengakibatkan kerugian baik di pihak produsen listrik maupun konsumen yang memakai listrik. Oleh karena itu harus dilakukan suatu tindakan sementara agar transformator yang

(13)

rusak tersebut dapat terus bekerja melayani beban secara sementara sebelum dilakukan perbaikan atau pergantian transformator.

Dengan demikian, perlu dilakukan pengujian terhadap transformator dalam keadaan terjadi kerusakan pada salah satu belitan fasanya dan hanya dua belitan fasa yang dapat bekerja untuk menyalurkan tegangan dan arus tiga fasa. Pengujian ini bertujuan untuk memperbandingkan efisiensi transformator dalam keadaan normal dengan keadaan ketika terjadi kerusakan seperti diatas. Oleh karena itu perlu dilakukan pengujian dengan metode-metode yang efektif dan efisien.

I.2.

TUJUAN PENULISAN

Adapun tujuan penulisan tugas akhir ini adalah :

1. Memberikan penjelasan tentang cara pemakaian transformator dalam keadaan darurat, ketika terjadi kerusakan pada salah satu fasanya dan hanya dua fasa yang dapat bekerja untuk menyalurkan tegangan dan arus tiga fasa.

2. Untuk menjelaskan perbandingan efisiensi antara transformator dalam keadaan normal hubungan Delta dengan transformator dalam keadaan terjadi kerusakan hubungan Open-Delta.

I.3.

BATASAN MASALAH

Agar tujuan penulisan tugas akhir ini sesuai dengan yang diharapkan serta terfokus pada judul dan bidang yang telah disebutkan di atas, maka penulis membatasi permasalahan yang akan dibahas pada :

1. Pengujian efisiensi transformator dalam keadaan normal hubungan Delta dan pengujian efisiensi transformator dalam keadaan darurat hubungan Open-Delta.

(14)

2. Transformator yang dipergunakan adalah transformator Step Up buatan Pabrik AEG-Jerman pada Laboratorium Konversi Energi Listrik Departemen Teknik Elektro FT-USU dengan rating sebagai berikut :

Transformator tiga fasa : 2000 VA ; 50 Hz

Primer : 36,7-63,5 Volt ; 5,3 Ampere Sekunder : 127-220 Volt ; 3,2 Ampere

I.4. MANFAAT PENULISAN

Laporan Tugas Akhir ini diharapkan bermanfaat untuk :

1. Mahasiswa Departemen Teknik Elektro yang ingin memperdalam pengetahuan tentang Transformator.

2. Penulis sendiri untuk memberikan pemahaman tentang pentingnya mengetahui cara pemakaian transformator dalam keadaan darurat untuk sementara ketika terjadi kerusakan agar dapat terus melayani penyaluran daya.

3. Penulis sendiri untuk mengetahui perbandingan efisiensi transformator hubungan Open-Delta dibandingkan dengan transformator hubungan Delta. 4. Bagi para pembaca, diharapkan dapat menjadi sumbangan dalam memperkaya

pengetahuan sehingga dapat memunculkan ide-ide yang baru dalam menemukan suatu metode untuk mengetahui atau meningkatkan nilai efisiensi dari suatu transformator.

(15)

I.5. METODE DAN SISTEMATIKA PENULISAN

A. 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 dan lain-lain

2. Studi lapangan yaitu dengan melaksanakan percobaan di Laboratorium Konversi Energi Listrik FT USU

3. Studi bimbingan yaitu dengan melakukan diskusi tentang topik tugas akhir ini dengan dosen pembimbing yang telah ditunjuk oleh pihak departemen Teknik Elektro USU, dengan dosen-dosen bidang Konversi Energi Listrik, asisten Laboratorium Konversi Energi Listrik dan teman-teman sesama mahasiswa.

B. Sistematika Penulisan

Tugas akhir ini disusun berdasarkan sistematika penulisan sebagai berikut. BAB I. PENDAHULUAN

Bab ini merupakan pendahuluan yang berisi tentang latar belakang masalah, tujuan penulisan, batasan masalah, manfaat penulisan, metode dan sistematika penulisan.

BAB II. TRANSFORMATOR

Bab ini menjelaskan tentang transformator secara umum, konstruksi, prinsip kerja, rangkaian ekivalen, operasi kerja paralel, keadaan tanpa beban dan keadaan berbeban serta rugi-rugi dan efisiensi.

(16)

BAB III. TRANSFORMATOR TIGA FASA

Bab ini menjelaskan tentang transformator tiga fasa, jenis-jenis hubungan tiga fasa, tegangan dan arus pada berbagai hubungan transformator tiga fasa, daya pada transformator tiga fasa, rugi-rugi dan efisiensi pada transformator tiga fasa.

BAB IV. TRANSFORMATOR TIGA FASA HUBUNGAN DELTA DAN TRANSFORMATOR TIGA FASA HUBUNGAN OPEN-DELTA

Bab ini menjelaskan tentang hubungan belitan transformator tiga fasa hubungan delta dan hubungan open delta, arus dan tegangan serta daya pada hubungan belitan transformator tiga fasa hubungan delta dan hubungan open delta, perbandingan rugi-rugi dan efisiensi transformator tiga fasa hubungan delta dan hubungan open delta.

BAB V. PERBANDINGAN EFISIENSI TRANSFORMATOR TIGA FASA HUBUNGAN DELTA DAN TRANSFORMATOR TIGA FASA HUBUNGAN OPEN-DELTA

Bab ini menjelaskan tentang penerapan perhitungan efisiensi transformator tiga fasa hubungan delta dan hubungan open-delta yaitu dengan melaksanakan percobaan pada transformator di Laboratorium Konversi Energi Listrik Departemen Teknik Elektro FT USU.

BAB VI. KESIMPULAN DAN SARAN

Bab ini berisi kesimpulan dan saran yang diperoleh dari hasil percobaan.

(17)

BAB II

TRANSFORMATOR II.1 UMUM

Transformator atau trafo adalah suatu peralatan listrik yang dapat memindahkan energi listrik atau memindahkan dan mengubah energi listrik bolak-balik dari satu level ke level tegangan yang lain melalui kinerja satu gandengan magnet dan berdasarkan prinsip induksi elektromagnetik.

Pada umumnya transformator terdiri atas sebuah inti yang terbuat dari besi berlapis, dan dua buah kumparan yaitu kumparan perimer dan kumparan sekunder. Kedua kumparan ini tidak terhubung secara langsung. Satu-satunya hubungan antara kedua kumparan adalah fluks magnetik bersama yang terdapat dalam inti. Salah satu dari kedua kumparan transformator tadi dihubungkan ke sumber daya listrik bolak-balik dan kumparan kedua (serta ketiga jika ada) akan mensuplai daya ke beban. Kumparan transformator yang terhubung kesumber daya dinamakan kumparan primer sedangkan yang terhubung ke beban dinamakan kumparan sekunder, jika terdapat kumparan ketiga dianamakan kumparan tersier.

Transformator digunakan 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. Penggunaan transformator yang sangat sederhana dan andal merupakan salah satu alasan penting dalam pemakaiannya dalam penyaluran tenaga listrik arus bolak-balik, karena arus bolak–balik sangat banyak dipergunakan untuk pembangkitan dan penyaluran tenaga listrik. Pada penyaluran tenaga listrik terjadi kerugian sebesar I2R watt, kerugian ini akan banyak berkurang apabila

(18)

tegangan dinaikkan. Dengan demikian saluran-saluran tenaga listrik senantiasa mempergunakan tegangan yang tinggi.

Tegangan yang paling tinggi di Indonesia pada saat ini adalah 500 kV. Hal ini dilakukan terutama untuk mengurangi kerugian energi yang terjadi. Dan menaikkan tegangan listrik di pusat listrik dari tegangan generator yang biasanya berkisar antara 6-20 kv pada awal saluran transmisi, dan menurukannya pada ujung saluran itu ketegangan yang lebih rendah, dilakukan dengan transformator. Transformator yang dipakai pada jaringan tenaga listrik merupakan transformator tenaga.

Disamping itu, ada jenis – jenis transformator lain yang banyak dipergunakan, dan yang pada umumnya merupakan transformator yang jauh lebih kecil.Misalnya transformator yang dipakai dirumah tangga, yang dipakai pada lampu TL, pesawat radio, televisi dan berbagai alat elektronika lainnya.

II.2 KONSTRUKSI DAN JENIS TRANSFORMATOR

Pada umumnya kontruksi transformator terdiri atas bagian-bagian sebagai berikut : 1. Inti (core) yang dilaminasi.

2. Dua buah kumparan, kumparan primer dan sekunder. 3. Tangki.

4. Sistem pendingin. 5. Terminal.

6. Bushing.

Sedangkan menurut konstruksinya, jenis transformator dapat dibedakan menjadi dua yatu :

a. Tipe inti ( Core form )

Pada transformator tipe inti, kumparan mengelilingi inti dan kontruksi dari

(19)

Gambar 2.1. Konstruksi transformator tipe inti ( core form )

b. Tipe cangkang ( Shell form )

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, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.2.

Gambar 2.2. Transformator tipe cangkang ( shell form )

Sedangkan konstruksi intinya umumnya berbentuk huruf E, huruf I atau huruf F.

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 megnet dan berdasarkan prinsip induksi elektromagnetik. Transformator di gunakan secara luas baik dalam bidang tenaga listrik maupun elektronika. Penggunaan transformator dalam sistem tenaga memungkinkan terpilihnya

(20)

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 ( reluctance ) 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 ).

Dimana : e = gaya gerak listrik ( ggl ) [ volt ]

N = jumlah lilitan

dϕ

= perubahan fluks magnet

II.4. RANGKAIAN EKIVALEN TRANSFORMATOR

Tidak semua fluks (Φ) yang dihasilkan oleh arus pemagnetan Im merupakan fluks

bersama (ΦM), sebagian darinya hanya mencakup kumparan primer (Φ1) atau kumparan sekunder saja (Φ2). Rangkaian ekivalen digunakan untuk menganalisis kerja suatu

transformator, adanya fluks bocor Φ1dan Φ2 yang dinyatakan sebagai reaktansi X1 dan X2. Sedangkan untuk rugi tahanan dinyatakan dengan R1 dan R2. Rangkaian ekivalen suatu transformator seperti Gambar 2.4.

(21)

E1 E2

I1 I2

R1 X1 _R₂ X2

V1 V2 Z_L

Gambar.2.3. Rangkaian ekivalen sebuah transformator.

Sehingga persamaan (2.3) menjadi :

Apabila semua parameter sekunder dinyatakan dalam harga rangkaian primer, maka harganya perlu dikalikan dengan faktor a2, dimana a = E1/E2, sehingga rangkaian ekivalennya seperti Gambar 2.4.

R1 a2R2 a

2 X2

V1 aV2

a2ZL I2'

Gambar 2.4 Rangkaian ekivalen transformator dilihat dari sisi primer.

Untuk memudahakan perhitungan, model rangkaian Gambar 2.4 diatas dapat diubah menjadi seperti Gambar 2.5.

(22)

I1 I0

R1 a2R2 a

2 X2 X1

V1 aV2

XM RC

IM IC

a2ZL I2'

Gambar 2.5 Penyederhanaan Rangkaian ekivalen transformator. Maka dari Gambar 2.6 diperoleh :

Sehingga Gambar 2.5 dapat disederhanakan menjadi seperti Gambar 2.6.

Gambar 2.6 Hasil akhir penyederhanaan rangkaian ekivalen transformator. II.4.1. Pengukuran beban nol

Dalam keadaan tanpa beban bila kumparan primer di hubungkan dengan segera tegangan V1, maka hanya I0 yang mengalir dari pengukuran daya yang masuk ( P1) arus I0 dan tegangan V1 akan diperoleh harga

1 2 1 P V =

Rc ... (2.9)

m c c m 1 1 0 jX R R jX P V Z + =

= ... (2.10)

Dengan demikian, dari pengukuran beban nol dapat diketahui harga Rc dan Xm

II.4.2 . Pengukuran hubungan singkat

Hubungan singkat berarti impedansi beban ZL diperkecil menjadi nol, sehingga hanya impedansi Zek = Rek + j Xek yang membatasi arus. Karena harga Rek dan Xek ini relative kecil, harus dijaga agar tegangan masuk ( Vhs ) cukup kecil, sehingga arus yang

Rek Xek

V1 aV2

a2ZL I2'

(23)

dihasilkan tidak melebihi arus nominal. Harga Io akan relative kecil – kecil bila dibandingkan dengan arus nominal, sehingga pada pengukuran ini dapat diabaikan.

Dengan mengukur tegangan Vhs, arus His dan daya Phs, akan dapat dihitung parameter: 2 hs hs ek I P = R )

( ... (2.11)

ek ek

hs hs

ek =R + jX

I V =

Z ... (2.12)

ek 2 ek 2

ek = Z R

X ... (2.13)

II.5. OPERASI KERJA PARALEL TRANSFORMATOR

Dua buah transformator dikatakan bekerja secara pararel apabila kedua sisinya (primer dan sekunder) dihubungkan untuk melayani beban.. Tujuan utama kerja paralel adalah agar beban yang dipikul sebanding dengan kemampuan KVA masing – masing

transformator, hingga tidak terjadi pembebanan lebih dan pemanasan lebih.

Gambar 2.7. Rangkaian dua transformator paralel.

Untuk maksud diatas diperlukan beberapa syarat yaitu : 1. Perbandingan tegangan harus sama.

Jika perbandingan tidak sama, maka tegangan induksi pada kumparan sekunder masing – masing transformator tidak sama. Perbedaan ini menyebabkan terjadinya arus pusar pada kumparan sekunder ketika transformator dibebani. Arus ini menimbulkan panas pada kumparan sekunder tersebut.

2. Polaritas tansformator harus sama.

3. Tegangan impedansi pada keadaan beban penuh harus sama. Dari rangkaian ekivalen, bisa diketahui :

E2A E1A E2B E1B I2A I1A

I1total I2total

V1 V₂

I2B

(24)

V1 = I1 Zek + V2' ... (2.14)

Dua transformator yang diparalelkan dapat digambarkan sebagai berikut : I1 total = I1A + I1B ... (2.15)

Karena

V1 = I1 Zek + V2' ... (2.16) maka untuk keadaan beban penuh

V1 – V2' = I1A Z1A = I1B Z1B ... (2.17)

Parsamaan diatas mengandung arti, agar kedua transformator membagi beban sesuatu dengan kemampuan KVA – nya, sehingga tegangan impedansi pada keadaan beban penuh kedua transformator tersebut harus sama

( I1A Z1B = I1B Z1B ).

Dengan demikian dapat juga dikatakan bahwa kedua transformator tersebut mempunyai impedansi per unit ( pu ) yang sama.

II.6. KEADAAN TANPA BEBAN DAN KEADAAN BERBEBAN a. Keadaan Tanpa Beban

Transformator tanpa beban dapat ditunjukkan seperti gambar di bawah ini :

Gambar 2.8 Transformator Tanpa Beban

Bila kumparan primer suatu transformator dihubungkan dengan sumber tegangan V1 yang sinusoidal, akan mengalirkan arus primer Io yang juga sinusoid dan dengan menganggap belitan N1 reaktif murni, Io akan tertinggal 900 dari V1. Arus primer Io menimbulkan fluks ( Ф ) yang sefasa dan juga berbentuk sinusoid

Ф = Фmax sin ωt ... (2.18)

Fluks yang sinusoid ini akan menghasilkan tegangan. Induksi е1 ( Hukum Faraday ) e1 = - N1 ωФmax cosωt ( Tertinggal 900 dari Ф ) ... (2.19)

Harga efektif

N1 _E

N2 V2

(25)

E1 = 4, 44 N1 f Фmax ... (2.20)

Bila rugi tahanan dan adanya fluksi adanya fluksi bocor di abaikan akan terdapat hubungan a = 2 N 1 N = 2 V 1 V = 2 E 1 E

... (2.21)

Arus primer Io yang mengalir pada saat kumparan sekunder tidak di bebani di sebut arus penguat. Dalam kenyataannya arus primer Io bukanlah merupakan arus induktif murni, ia terdiri dari 2 komponen :

 Komponen arus pembenetan Im yang menghasilkan fluks (Ф), karena sifat besi yang non linier ( dari karakteristik kurva B – H ), maka kenyataannya tidak berbentuk sinosid.

 Komponen arus rugi tembaga Ic, menyatakan daya yang hilang akibat adanya rugi histeresis dan arus eddy. Ic sefasa dengan V1, dengan demikian hasil perkaliannya ( Ic x V1 ) merupakan daya ( watt ) yang hilang .

b. Keadaan Berbeban

Transformator dalam keadaan berbeban dapat ditunjukkan seperti gambar di bawah :

Gambar 2.9. Transformator dalam keadaan berbeban.

Apabila kumparan sekunder di hubungkan dengan beban ZL, I2 mengalir pada kumparan sekunder, dimana I2 = V2 / ZL dengan θ2 = faktor kerja beban. Arus beban I2 ini akan menimbulkan gaya gerak magnet ( ggm ) N2 I2 yang cenderung menentang fluks ( Ф ) bersama yang telah ada akibat arus pemagnetan Im. Agar fluks bersama itu tidak berubah nilainya, pada kumparan primer harus mengalir arus I2, yang menentang fluks yang dibangkitkan oleh arus beban I2, hingga keseluruhan arus yang mengalir pada kumparan primer menjadi :

฀฀ V1 I1 N1 E1 E2 N2 I2

V2 Z

฀1

(26)

I1 = I0 + I2'………..(2.16)

II.7 RUGI – RUGI DAN EFISIENSI

Secara teori, suatu trafo bisa mencapai efisiensi 100% yang disebut sebagai trafo Ideal. Namun pada prakteknya, setiap transformator selalu menghasilkan rugi-rugi dan tidak ada yang mencapai efisiensi 100%. Hal ini dikarenakan belitan (konduktor) yang dipakai pasti mempunyai tahanan walau hanya sedikit. Rugi-rugi yang timbul pada transformator diantaranya rugi-rugi tembaga, dan rugi-rugi besi.

1I.7.1. Rugi tembaga ( Pcu )

Rugi yang disebabkan arus beban yang mengalir pada kawat tembaga dapat ditulis sebagai berikut :

Pcu = I2 R ... (2.22) Formula ini merupakan perhitungan untuk pendekatan.

Karena arus beban berubah-ubah, rugi tembaga tidak konstan bergantung pada beban. Dan perlu diperhatikan pula resistansi disini merupakan resistansi AC.

II.7.2. 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 ... (2.23) Kh = konstanta

Bmaks = Fluks maksimum ( weber )

• Rugi arus eddy , yaitu rugi yang disebabkan arus pusar pada inti besi. Dirumuskan sebagai :

Pe = ke f2 B2maks ... (2.24) Jadi, rugi besi ( rugi inti ) adalah :

(27)

II.7.3. Efisiensi

Efisiensi dinyatakan sebagai :

∑

rugi + P P = P P = η out out in out

... (2.26)

dimana ∑ rugi = Pcu + Pi

II.7.3.1. Perubahaan efisiensi terhadap beban

perubahaan efisiensi terhadap beban dinyatakan sebagai :

2 1 ek 2 2 2 2 I P + R I + φ V φ V = η cos cos ... (2.27)

Melalui penurunan persamaan ditas bisa di cari nilai efisiensi maksimum untuk beban tertentu yaitu pada saat rugi tembaga = rugi inti

II.7.3.2 . Perubahan efisiensi terhadap factor kerja (Cos Ф) beban

Perubahan efisiensi terhadap factor kerja (Cos Ф) beban dapat dinyatakan sebagai :

X cos X 1 + φ − =

η ... (2.28)

Jika X = ∑ rugi / V2 I2 = konstan

Hubungan antara efisiensi dengan beban pada Cos Ф bisa dilihat pada gambar di bawah:

(28)

BAB III

TRANSFORMATOR TIGA FASA HUBUNGAN DELTA DAN

TRANSFORMATOR TIGA FASA HUBUNGAN OPEN-DELTA

III.1 TRANSFORMATOR TIGA FASA III.1.1 UMUM

Pada dasarnya, transformator tiga fasa sama dengan trasformator satu fasa karena trafo tiga fasa pada dasarnya diperoleh dengan cara menggabungkan tiga buah trafo satu fasa. Pada tiga buah transformator satu fasa yang dipakai sebagai transformator tiga fasa setiap kumparan primer dari satu transformator dijodohkan dengan kumparan sekundernya. Hendaknya dicatat bahwa pada transformator tiga fasa ini besar tegangan antar fasa (VL-L) dan daya transformator (KVA) tidak tergantung dari hubungan belitannya. Akan tetapi tegangan fasa netral (VL-N) serta arus dari masing-masing transformator tergantung pada hubungan belitannya.

Ada beberapa jenis hubungan belitan yang terdapat pada transformator tiga fasa ini. Hubungan Y-Δ biasa digunakan untuk menurunkan tegangan, dari tegangan tinggi ke tegangan menengah atau rendah. Satu diantara alasannya adalah karena dengan menggunakan hubungan belitan ini untuk membumikan dari sisi tegangan tinggi telah tersedia saluran netral. Sebaliknya hubungan Δ-Y biasa digunakan untuk menaikkan tegangan, dari tegangan rendah ke tegangan menengah, atau dari tegangan menengah ke

tegangan tinggi. Hubungan Δ-Δ adalah salah satu jenis hubungan belitan yang istimewa. Keuntungannya yaitu salah satu kaki transformator dapat dipindahkan apabila terjadi kerusakan atau apabila akan dilakukan perawatan, sementara dua yang tertinggal dapat terus beroperasi sebagai bank-3 fasa dengan rating KVA yang turun sampai dengan 57,7% dari bank yang asli. Hubungan ini dikenal sebagai hubungan belitan Open-Delta.

(29)

Hubungan Y-Y paling jarang digunakan karena kesukaran dalam gejala arus penalaan dan harmonisa.

III.1.2 KONSTRUKSI TRANSFORMATOR TIGA FASA DENGAN MENGGUNAKAN TIGA BUAH TRANSFORMATOR SATU FASA

Untuk mengurangi kerugian yang disebabkan oleh arus pusar di dalam inti, rangkaian magnetik itu biasanya terdiri dari setumpuk laminasi tipis. Dua jenis konstruksi yang biasa dipergunakan diperlihatkan pada gambar 3.1 dan 3.2 berikut ini.

Gambar 3.1. Transformator 3 Fasa Tipe Inti R

(30)

Gambar 3.2 Transformator 3 Fasa Tipe Cangkang

Dalam jenis inti (core type) kumparan dililitkan disekitar dua kaki inti magnetik persegi. Dalam jenis cangkang (shell type) kumparan dililitkan sekitar kaki tengah dari inti berkaki tiga dengan laminasi silikon-steel. Umumnya digunakan untuk transformator yang bekerja pada frekuensi dibawah beberapa ratus Hz.

Dalam konstruksi jenis inti (core type), tiap kumparan dari dua bagian, satu bagian pada setiap kaki dari kedua kaki inti. Kumparan primer dan sekunder merupakan kumparan yang konsentris. Dalam konstruksi janis cangkang (shell type) berbagai variasi susunan kumparan konsentris dapat digunakan atau kumparan dapat terdiri dari sejumlah “apem” (pancake) tipis disusun dalam satu tumpukan dengan kumparan primer dan sekunder berselang-seling.

(31)

III.1.3 HUBUNGAN TIGA FASA DALAM TRANSFORMATOR

Secara umum hubungan belitan tiga fasa terbagi atas dua jenis, yaitu hubungan

wye (Y) dan hubungan delta (Δ). Masing-masing hubungan belitan ini memiliki karakteristik arus dan tegangan yang berbeda-beda, selanjutnya akan dijelaskan dibawah. Baik sisi primer maupun sekunder masing-masing dapat dihubungkan wye ataupun delta. Kedua hubungan ini dapat dijelaskan secara terpisah, yaitu :

1. Hubungan wye (Y)

Hubungan ini dapat dilakukan dengan menggabungkan ketiga belitan transformator yang memiliki rating yang sama.

T IR

Z01

Gambar 3.3 Hubungan Wye Dari gambar diatas dapat diketahui sebagai berikut,

IT = IS = IR = IL-L (ampere)...…………( 3.1 ) IL-L = Iph (ampere)..…………...( 3.2 ) Dimana : IL-L = Arus line to line

Iph = Arus line to netral Dan,

VRS = VST = VTR = VL-L (volt)...…( 3.3 ) VL-L = √3 Vph = √3 E1 (volt)...………( 3.4 ) Dimana : VL-L = Tegangan line to line

(32)

Vph = Tegangan line to netral

2. Hubungan delta (Δ)

Hubungan delta ini juga mempunyai tiga buah belitan dan masing-masing memiliki rating yang sama.

T IR

Z01

Gambar 3.4 Hubungan Delta Dari gambar diatas dapat kita ketahui sebagai berikut,

IR = IS = IT = IL-L (ampere)………( 3.5 ) IL-L = √3 Iph (ampere)...………...( 3.6 ) Dimana : IL-L = Arus line to line

Iph = Arus line to netral Dan,

VRS = VST = VTR = VL-L (volt)………( 3.7 ) VL-L = Vph = E1 (volt)....………( 3.8 ) Dimana : VL-L = Tegangan line to line

(33)

III.1.4 JENIS-JENIS HUBUNGAN BELITAN TRANSFORMATOR TIGA FASA Dalam sistem tenaga listrik transformator tiga phasa digunakan karena pertimbangan ekonomis dan efisien. Pada transformator tiga phasa terdapat dua hubungan belitan utama yaitu hubungan delta dan hubungan bintang. Dan ada empat kemungkinan lain hubungan transformator tiga phasa yaitu :

1. Hubungan Wye-Wye ( Y-Y )

Hubungan Y-Y pada transformator tiga phasa dapat dilihat pada Gambar 3.5 berikut ini. . . . . . . + + + -a a' b b' c c'

N_p1 N_s1

Ns2

N_s3 Np2

N_p3

VLPVΦp VΦs VLS

Gambar 3.5 Transformator Hubungan Y-Y Pada hubungan Y-Y , tegangan primer pada masing-masing phasa adalah

3 / V =

V_φ_P _LP .………( 3.9 )

Tegangan phasa primer sebanding dengan tegangan phasa sekunder dan perbandingan belitan transformator. Maka diperoleh perbandingan tegangan pada transformator adalah:

a = V 3 V 3 = V V S φ P φ LS LP

………..( 3.10 )

Pada hubungan Y-Y ini jika beban transformator tidak seimbang maka tegangan pada phasa transformator tidak seimbang.

(34)

2. Hubungan Wye-Delta ( Y-Δ )

Hubungan Y- Δ pada transformator tiga phasa dapat dilihat pada Gambar 3.6 berikut ini.

. .

a a'

b b'

c c'

N_p1 N_s1

N_s2

N_s3 N_p2

N_p3

V_LP _V

V_Φp

V_Φs

Gambar 3.6 Transformator Hubungan Y- Δ

Pada hubungan ini tegangan kawat ke kawat primer sebanding dengan tegangan phasa primer V_LP = 3V_φ_P dan tegangan kawat ke kawat sekunder sama dengan tegangan phasa VLS = VΦS. Sehingga diperoleh perbandingan tegangan pada hubungan ini adalah sebagai berikut :

a 3 = V

V 3 = V V

LS LP

…………..( 3.11 )

Hubungan ini lebih stabil dan tidak ada masalah dengan beban tidak seimbang dan harmonisa.

3. Hubungan Delta – Wye (Δ – Y )

Hubungan Δ – Y pada transformator tiga phasa ditunjukkan pada Gambar 3.7 dibawah ini.

(35)

V_LS . . . . . . + + -a a' b b' c c'

N_p1 N_s1

N_s2

N_s3 N_p2

N_p3

V_LP _V

Φp

V_Φs

-Gambar 3.7 Transformator hubungan Δ – Y

Pada hubungan ini tegangan kawat ke kawat primer sama dengan tegangan phasa primer VLP = VΦP dan tegangan sisi sekunder VLS = 3VφS. Maka perbandingan tegangan pada

hubungan ini adalah :

a 3 = V 3 V = V V S φ P φ LS LP

………( 3.12 )

Hubungan ini memberikan keuntungan yang sama dan beda phasa yang sama seperti pada hubungan Y- Δ.

4. Hubungan Delta-Delta (Δ – Δ )

Hubungan Δ – Δ ini pada transformator tiga phasa ditunjukkan pada Gambar 3.8 berikut : V_LS . . . . . . + + -a a' b b' c c'

Np1 Ns1

Ns2

Ns3

Np2

Np3

VLP V_Φp

V_Φs

(36)

Pada hubungan ini tegangan kawat ke kawat dan tegangan phasa sama untuk primer dan sekunder transformator VLP = VΦP dan VLS = VΦS. Maka hubungan tegangan primer dan sekunder transformator adalah sebagai berikut :

a = V V = V V

LS LP

………..( 3.13 )

Perbedaan phasa pada hubungan ini tidak ada dan stabil terhadap beban tidak seimbang dan harmonisa.

III.2 TRANSFORMATOR TIGA FASA HUBUNGAN DELTA III.2.1 UMUM

Salah satu jenis hubungan belitan transformator yang dipergunakan adalah

hubungan belitan Δ-Δ atau sering juga disebut hubungan delta. Jenis hubungan ini memang jarang dipergunakan secara umum dalam penyaluran tenaga listrik. Akan tetapi jenis hubungan belitan ini memiliki beberapa keuntungan jika dibandingkan dengan jenis hubungan belitan yang lain. Hubungan belitan ini biasa dipergunakan untuk melayani beban lampu satu fasa yang kecil dan beban daya tiga fasa yang bekerja secara terus menerus. Transformator ini tidak bermasalah dengan tegangan lebih akibat harmonisa ketiga atau interferensi saluran telekomunikasi. Akan tetapi, perputaran arus akan menyebabkan seluruh belitan transformator ini harus dihubungkan pada tap pengatur yang sama dan memiliki rasio tegangan yang sama. Rating transformator akan berkurang kecuali seluruh hubungan belitannya memiliki nilai impedansi yang identik.

Oleh karena itu, untuk mendapatkan beban yang seimbang pada transformator, syarat-syarat berikut harus dipenuhi :

1. Seluruh transformator harus memiliki rasio tegangan yang identik. 2. Seluruh transformator harus memiliki nilai impedansi yang identik. 3. Seluruh transformator harus dihubungkan dengan tap yang identik.

(37)

Akan tetapi jika dua buah belitannya memiliki nilai impedansi yang identik dan belitan ketiga memiliki nilai impedansi kira-kira, plus atau minus, 25 % dari nilai impedansi transformator yang lainnya, masih ada kemungkinan untuk mengoperasikan

hubungan Δ–Δ, dengan sedikit pembebanan tiga fasa yang tidak seimbang, dan berkurangnya kapasitas output transformator. Karena pembebanan yang tidak seimbang, nilai beban harus dicek dan disesuaikan dengan kemampuan belitan transformator sehingga tidak ada belitan yang kelebihan beban.

Hubungan Δ–Δ ini pada transformator tiga phasa ditunjukkan pada Gambar 3.9 berikut :

VLS

. .

+ +

-a a'

b b'

c c'

Np1 Ns1

Ns2

Ns3

Np2

Np3

VLP V_Φp

V_Φs

-Gambar 3.9 Transformator hubungan Δ – Δ

Salah satu keuntungan pemakaian transformator tiga fasa hubungan Δ–Δ adalah perbedaan phasa pada hubungan ini tidak ada dan stabil terhadap beban tidak seimbang dan harmonisa. Selain itu keuntungan lain yang dapat diambil adalah apabila transformator ini mengalami gangguan pada salah satu belitannya maka transformator ini dapat terus bekerja melayani beban walaupun hanya menggunakan dua buah belitan saja. Hubungan belitan yang dimaksud adalah hubungan belitan Open-Delta. Mengenai hubungan belitan Open-Delta ini selanjutnya akan dijelaskan pada bab ini.

(38)

III.2.2 DAYA PADA TRANSFORMATOR TIGA FASA HUBUNGAN DELTA Pada hubungan ini tegangan kawat ke kawat dan tegangan phasa sama untuk primer dan sekunder transformator VAB = VBC = VAC = VLN. Maka hubungan tegangan primer dan sekunder transformator adalah sebagai berikut :

VL-L = VL-N (volt)...( 3.14 ) VAB = VBC = VAC (volt)...( 3.15 ) Dimana : VL-L = Tegangan line to line

VL-N = Tegangan line to netral

Sedangkan arus pada transformator tiga fasa hubungan delta dapat dituliskan sebagai berikut :

IL-L = 3 IL-N (ampere)...( 3.16 ) Dimana : IL-L = Arus line to line

IL-N = Arus line to netral

Daya pada transformator tiga fasa dapat dituliskan sebagai :

Cos . I . V =

P (watt)...( 3.17 ) Dimana : P = Daya pada transformator

V = Tegangan I = Arus

Cosφ = Faktor kerja

Daya input dan daya output dari transformator dapat dihitung dengan menggunakan rumus diatas. Untuk perhitungan efisiensi transformator dapat dipergunakan rumus standar untuk mendapatkan nilai efisiensi.

Pada transformator tiga fasa hubungan delta, Efisiensi dinyatakan sebagai :

2 rugi

+ P

P = P P =

out out in

out

...( 3.18 )

(39)

Pout = Daya output transformator

∑ rugi = Pcu + Pi

III.3 TRANSFORMATOR TIGA FASA HUBUNGAN OPEN-DELTA III.3.1 UMUM

Hubungan belitan delta adalah hubungan belitan yang paling fleksibel jika dibandingkan dengan berbagai macam hubungan belitan lainnya. Salah satu keuntungan dari hubungan belitan ini adalah jika salah satu belitannya mengalami kerusakan atau tidak dapat melayani beban, sisa dua belitan lainnya dapat dioperasikan untuk menyalurkan daya, yang dikenal dengan nama Transformator Open-Delta.

Gambar 3.10a. Transformator Hubungan Delta

(40)

Sekalipun besar daya yang diterima pada beban berkurang beberapa persen dari rating KVA transformator tiga fasa hubungan delta-nya, yaitu 0<cosΦ<0,866 pada transformator hubungan Open-Delta dengan memisalkan KVA kedua transformator adalah sama, hubungan belitan ini mempunyai peranan yang sangat penting dalam pengiriman daya ke beban agar kontinuitas beban diperoleh dengan baik untuk sementara sehingga sistem bekerja terus menerus sampai ada perbaikan atau pergantian yang baru.

III.3.2 PEMAKAIAN TRANSFORMATOR TIGA FASA HUBUNGAN OPEN-DELTA

1. Temporer

Telah kita ketahui bahwa pada beberapa industri sangat diperlukan kontinuitas daya yang baik. Tetapi apabila salah satu belitan dari transformator tiga fasa ini mengalami gangguan dan menyebabkan kedua belitan yang lainnya bekerja tidak seimbang sehingga fasa-fasa yang tadinya stabil menjadi tidak stabil. Hal ini menyebabkan pengiriman daya terganggu dan kerugian yang sangat besar akan dialami oleh konsumen. Dengan demikian hubungan belitan Open-Delta memegang peranan penting dalam kejadian ini. Pada kejadian ini perubahan belitan pada inti tidak perlu dilakukan untuk mengurangi lekage impedance untuk memperoleh sistem lebih seimbang. Hubungan ini dapat dipakai sementara sebelum adanya pergantian transformator baru atau perbaikan belitan yang rusak apabila memungkinkan.

(41)

Pada suatu industri yang besar biasanya ada menggunakan penerangan-penerangan dan motor-motor kecil untuk dapat menggerakkan peralatan-peralatan industri yang tersendiri, misalnya pemompaan minyak. Transformator hubungan Open-Delta ini cukup mampu untuk pengiriman daya yang dibuat khusus, karena industri itu cukup mempunyai tenaga teknis untuk itu dan dipandang lebih ekonomis jika dibandingkan dengan pemakaian transfoemator tiga fasa. Keuntungan yang paling besar adalah sistem dapat lebih seimbang kalau dibandingkan dengan tidak dibuat satu transformator khusus untuk melayani beban ini, sebab belitan konduktor pada inti dapat dibuat sehingga leakage

impedance menjadi lebih kecil dan akhirnya dapat mendekati keseimbangan seperti

transformator tiga fasa.

III.3.3 DAYA PADA TRANSFORMATOR TIGA FASA HUBUNGAN OPEN-DELTA.

Anggap sebuah beban tiga fasa yang seimbang dengan faktor daya didapat dari transformator tiga fasa hubungan delta. Pencabutan dari salah satu belitan dari pelayanan beban akan menghasilkan arus pada dua buah belitan lainnya bertambah dengan rasio 1,73 kali, walaupun output dari transformator sama dengan faktor daya sebelum salah satu belitan dilepas. Pada saat ini, masing-masing belitan dari transformator bekerja pada faktor daya 0,866. Salah satu belitan transformator menyuplai daya mendahului, dan yang satu lagi menyuplai daya tertinggal. Untuk mengoperasikan sisa belitan dari transformator hubungan delta (atau sekarang adalah hubungan Open-Delta) dengan aman, beban yang terhubung harus dikurangi sampai dengan 57,7 % yang dapat dibuktikan sebagai berikut :

S_Δ-Δ =

1000 I V 3 L-L L

(kVA)………..( 3.19 )

S Δ-Δ =

1000 x 3

I V 3 L-L L

(42)

Dengan membagi kedua persamaan diatas, maka didapat : % 7 . 57 or 577 . 0 = 3 1 = S S Δ -Δ Δ -Δ

………..( 3.21 )

dimana : S_Δ-Δ = rating kVA transformator hubungan Delta SΔ-Δ = rating kVA transformator hubungan Open-Delta

VL-L = tegangan fasa ke fasa, kV IL = arus saluran, A

Perhatikan bahwa dua buah belitan dari transformator dari hubungan Open-Delta seharusnya dapat menyuplai 66,6 persen dari kapasitas total transformator hubungan delta, tetapi kedua belitan tersebut hanya dapat menyuplai 57,7 persen dari kapasitas total transformator. Didapat dari perbandingan rasio transformator 57,7/66,6 = 0,866, adalah faktor utilitas dari kedua belitan transformator ketika dalam keadaan berbeban. Dengan dioperasikan seperti ini, transformator masih dapat mengirim daya tiga fasa dengan urutan belitan yang sama, tetapi kapasitas dari transformator berkurang hingga 57,7 persen dari kapasitas total transformator ketika terhubung delta.

Dengan berkurangnya kapasitas transformator ini maka nilai efisiensi juga akan berubah. Perubahan nilai efisiensi didapatkan dari berkurangnya daya input yang masuk ke transformator dan dari terbatasnya beban yang dapat dilayani oleh transformator ini. Nilai efisiensi didapat dari rumus berikut :

2 rugi Σ + P P = P P = η out out in out

...( 3.22 )

dimana : Pin = Daya input transformator Pout = Daya output transformator

(43)

BAB IV

PERBANDINGAN EFISIENSI TRANSFORMATOR TIGA FASA

HUBUNGAN DELTA DAN TRANSFORMATOR TIGA FASA

HUBUNGAN OPEN-DELTA

IV.1 UMUM

Pada umumnya hubungan belitan transformator ada beberapa macam. Salah satu jenis hubungan belitan transformator yang dipergunakan adalah hubungan belitan Δ-Δ atau sering juga disebut hubungan delta. Jenis hubungan ini memang jarang dipergunakan secara umum dalam penyaluran tenaga listrik. Akan tetapi jenis hubungan belitan ini memiliki beberapa keuntungan jika dibandingkan dengan jenis hubungan belitan yang lain. Hubungan belitan ini biasa dipergunakan untuk melayani beban lampu satu fasa yang kecil dan beban daya tiga fasa yang bekerja secara terus menerus. Transformator ini tidak bermasalah dengan tegangan lebih akibat harmonisa ketiga atau interferensi saluran telekomunikasi. Akan tetapi, perputaran arus akan menyebabkan seluruh belitan transformator ini harus dihubungkan pada tap pengatur yang sama dan memiliki rasio tegangan yang sama. Rating transformator akan berkurang kecuali seluruh hubungan

belitannya memiliki nilai impedansi yang identik. Namun, belitan Δ-Δ (Delta) ini sangat unik karena masih dapat tetap digunakan pada saat salah satu fasa nya terganggu, yang disebut dengan Hubungan Open-Delta. Transformator tiga fasa hubungan Open-Delta adalah suatu hubungan belitan khusus pada transformator tiga fasa. Hubungan belitan ini dilakukan apabila pada transformator hubungan Delta salah satu belitannya mengalami kerusakan. Dengan menggunakan dua buah belitannya daya tiga fasa dapat terus disalurkan kepada konsumen. Akan tetapi daya yang dialirkan berkurang jika dibandingkan dengan pemakaian transformator tiga fasa hubungan delta.

(44)

Pemakaian transformator tiga fasa hubungan Open-Delta umumnya hanya dipergunakan untuk sementara. Yaitu apabila transformator yang mengalami kerusakan tersebut akan diperbaiki atau diganti dengan transformator yang baru. Disamping bersifat sementara (temporer) transformator ini dapat juga bekerja secara permanen. Penelitian ini dimaksudkan untuk melihat perbandingan efisiensi antara pemakaian transformator tiga fasa hubungan Delta dan transformator tiga fasa hubungan Open-Delta. Dalam percobaan ini digunakan beban jenis lampu pijar 5 watt yang dirangkai sedemikian rupa dan dengan menggunakan saklar sehingga besar beban dapat diubah-ubah sesuai dengan tujuan penelitian.

Penelitian ini dilakukan dengan cara melakukan percobaan dan mengambil data pada Laboratorium Konversi Energi Listrik Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

IV.2 PERSAMAAN-PERSAMAAN YANG DIGUNAKAN DALAM PENGUJIAN TRANSFORMATOR TIGA FASA

Persamaan yang digunakan dalam menganalisa karakteristik transformator tiga fasa adalah sama dengan analisa karakteristik pada transformator satu fasa, hanya saja besarannya diganti dengan besaran tiga fasa.

IV.2.1 Percobaan Beban Nol

Persamaan yang digunakan dalam menganalisa karakteristik beban nol transformator tiga fasa, terutama adalah rugi-rugi inti transformator tiga fasa tesebut. Sehingga didapat karkteristik rugi-rugi beban nol terhadap kenaikan tegangan. Sedangkan arus beban nol yang mengalir ada dua komponen, yaitu :

(45)

1. Arus rugi-rugi inti atau arus penguat yaitu arus yang aktif yang dapat menimbulkan rugi-rugi inti ( Ic = Io Cos Φ ).

2. Arus yang timbul karena adanya fluks yang menimbulkan arus eddy dan arus hysteresis yang dikenal dengan arus magnetisasi. ( Im = IoSin Φ ).

Pada keadaan beban nol, Io sangat kecil maka rugi-rugi tembaga pada sisi primer dapat diabaikan, jadi rugi-rugi yang ada praktis hanya rugi-rugi besi.

Daya beban nol dapat dihitung dengan persamaan

Po = V1 Io Cos Φ...( 4.1 ) Dimana, Po = Daya pada beban nol ( rugi-rugi inti ) (watt)

V1 = Tegangan input pada sisi primer (volt) Io = Arus beban nol (ampere)

Untuk menghitung faktor daya beban nol pada transformator tiga fasa dapat dihitung sebagai berikut :

0 1 0 o I V P = φ

Cos ...( 4.2 )

Untuk mencari besar tahanan pada inti besi adalah :

o o 1 c 1 c φ Cos I V = I V =

R ...( 4.3 )

Untuk mencari reaktansi magnetisasi adalah :

0 0 1 m 1 m φ Sin I V = I V =

X ...( 4.4 )

Pada keadaan tanpa beban Po = Physteresis + Peddy current Dimana :

Physteresis =

f V =

Kh 0 , dan Peddy current = Kc V0

(46)

Dalam percobaan ini terminal sekunder transformator dihubung singkat. Tujuannya agar didapat karakteristik daya hubung singkat yang merupakan rugi-rugi tembaga kumparan belitan transformator. Dan juga karakteristik tegangan jatuh yang terjadi akibat adanya arus hubung singkat.

Perhitungan yang digunakan untuk mencari karakteristik hubung singkat tersebut adalah sebagai berikut :

Untuk mencari impedansi hubung singkst Dimana R01 = R1 + R2’ dan X01 = X1 + X2’

Sehingga

1 sc 2 01 2 01 01

I V = X + R =

Z ...( 4.5 )

Untuk mencari rugi-rugi daya pada kumparan

P = I12 R01...( 4.6 ) Sedangkan tegangan jatuh dalam belitan primer dan sekunder adalah

Vsc = Isc Z01...( 4.7 )

IV.2.3 Percobaan Berbeban

Percobaan ini bertujuan untuk mendapatkan karakteristik efisiensi dari transformator tiga fasa tersebut. Perhitungan yang digunakan untuk mendapatkan karakteristik transformator tiga fasa berbeban adalah sebagai berikut :

Daya input

Pin = V1 I1Cos Φ...( 4.8 ) Daya output

Pout = Pin – rugi-rugi = Pin – Pcu-Pinti

(47)

= V1 I1Cos Φ – I12R01-Pinti...( 4.9 )

Berarti daya output lebih rendah daripada daya input, dikarenakan adanya rugi-rugi didalam transformator tersebut.

Maka efisiensi transformator :

% 100 × P P =

in out

...( 4.10 )

Sedangkan untuk menghitung Voltage Regulation digunakan rumus :

% 100 × V

V ¬ V = VR

2 2 1

...( 4.11 )

Untuk perhitungan rugi-rugi daya adalah :

Ploss = Pinput – Poutput...( 4.12 )

IV.3 PERALATAN YANG DIGUNAKAN

Pengukuran ini menggunakan beberapa peralatan, yaitu :

1. Transformator 3 fasa : 50 Hz, 2000 VA 1 Unit Primer : 36,7 – 63,5 Volt ; 5,3 Ampere

Sekunder : 127 – 220 Volt ; 3,2 Ampere

Terhubung Δ-Δ dan <-< dengan setting trafo step-up

2. LCR multimeter TES 2712 4 Set

3. Wattmeter 3 fasa Yokogawa Electric Works Ltd. 2 Set

4. Lampu Pijar 5 watt 12 Unit

5. Power Supply MV 1300 1 Unit

6. Kabel Secukupnya

IV.4 RANGKAIAN PENGUKURAN

1. Rangkaian pengukuran transformator tiga fasa yang terhubung Δ-Δ adalah seperti berikut ini :

(48)

P

T

A

C

A

V

P

V

Gambar 4.1 Rangkaian Percobaan Beban Nol Hubungan Delta

P

T

A

C

A

V

P

A

Gambar 4.2 Rangkaian Percobaan Hubung Singkat Hubungan Delta

P

T

A

C

A

V

P

V

A

Ga mbar 4.3 Rangkaian Percobaan Berbeban Hubungan Delta

2. Rangkaian pengukuran transformator tiga fasa yang terhubung Open Delta adalah seperti berikut ini :

(49)

P

T

A

C

A

V

P

V

Ga mbar 4.4 Rangkaian Percobaan Beban Nol Hubungan Open-Delta

P

T

A

C

A

V

P

A

Ga mbar 4.5 Rangkaian Percobaan Hubung Singkat Hubungan Open-Delta

P

T

A

C

A

V

P

V

A

Ga mbar 4.6 Rangkaian Percobaan Berbeban Hubungan Open-Delta

(50)

IV.5 PROSEDUR PENGUKURAN IV.5.1 Percobaan Beban Nol

- Hubungan Delta

Prosedur pengukurannya adalah sebagai berikut :

1. Rangkai peralatan percobaan seperti gambar 4.1 diatas. Atur range alat ukur sesuai yang diperlukan, Power Supply dalam keadaan minimum.

2. Hidupkan Power Supply, multimeter dan wattmeter.

3. Naikkan tegangan V1 secara bertahap dengan mengatur tegangan keluaran dari Power Supply.

4. Untuk setiap kenaikan tegangan V1 catat pembacaan alat ukur A1, W1 dan V2. 5. Turunkan kembali tegangan V1 dan matikan kembali Power Supply, multimeter

dan wattmeter. 6. Percobaan selesai.

- Hubungan Open Delta

Prosedur pengukurannya adalah sebagai berikut :

1. Rangkai peralatan percobaan seperti gambar 4.4 diatas. Atur range alat ukur sesuai yang diperlukan, Power Supply dalam keadaan minimum.

2. Hidupkan Power Supply, multimeter dan wattmeter.

3. Naikkan tegangan V1 secara bertahap dengan mengatur tegangan keluaran dari Power Supply.

4. Untuk setiap kenaikan tegangan V1 catat pembacaan alat ukur A1, W1 dan V2. 5. Turunkan kembali tegangan V1 dan matikan kembali Power Supply, multimeter

dan wattmeter. 6. Percobaan selesai.

(51)

IV.5.2 Percobaan Hubung Singkat - Hubungan Delta

Prosedur pengukurannya adalah sebagai berikut :

1. Rangkai peralatan percobaan seperti gambar 4.2 diatas. Atur range alat ukur sesuai yang diperlukan, Power Supply dalam keadaan minimum.

2. Hidupkan Power Supply, multimeter dan wattmeter.

3. Naikkan arus I1 secara bertahap dengan mengatur tegangan keluaran dari Power Supply.

4. Untuk setiap kenaikan arus I1 catat pembacaan alat ukur V1, W1 dan I2.

5. Turunkan kembali arus I1 dan matikan kembali Power Supply, multimeter dan wattmeter.

6. Percobaan selesai.

- Hubungan Open Delta

Prosedur pengukurannya adalah sebagai berikut :

1. Rangkai peralatan percobaan seperti gambar 4.5 diatas. Atur range alat ukur sesuai yang diperlukan, Power Supply dalam keadaan minimum.

2. Hidupkan Power Supply, multimeter dan wattmeter.

3. Naikkan arus I1 secara bertahap dengan mengatur tegangan keluaran dari Power Supply.

4. Untuk setiap kenaikan arus I1 catat pembacaan alat ukur V1, W1 dan I2.

5. Turunkan kembali arus I1 dan matikan kembali Power Supply, multimeter dan wattmeter.

(52)

IV.5.3 Percobaan Berbeban - Hubungan Delta

Prosedur pengukurannya adalah sebagai berikut :

1. Rangkai peralatan percobaan seperti gambar 4.3 diatas. Atur range alat ukur sesuai yang diperlukan, Power Supply dalam keadaan minimum.

2. Hidupkan Power Supply, multimeter dan wattmeter. 3. Atur tegangan pada sisi primer sebesar70Volt konstan. 4. Naikkan arus I2 dengan cara mengubah-ubah nilai beban.

5. Untuk setiap kenaikan arus I2 catat pembacaan alat ukur A1, W1, A2, V2 dan W2 dengan menjaga V1 konstan.

6. Turunkan kembali arus I2 dengan cara mengatur beban.

7. Turunkan kembali tegangan V1 dan matikan seluruh peralatan. 8. Percobaan selesai.

- Hubungan Open Delta

Prosedur pengukurannya adalah sebagai berikut :

1. Rangkai peralatan percobaan seperti gambar 4.6 diatas. Atur range alat ukur sesuai yang diperlukan, Power Supply dalam keadaan minimum.

2. Hidupkan Power Supply, multimeter dan wattmeter. 3. Atur tegangan pada sisi primer sebesar 70 Volt konstan. 4. Naikkan arus I2 dengan cara mengubah-ubah nilai beban.

5. Untuk setiap kenaikan arus I2 catat pembacaan alat ukur A1, W1, A2, V2 dan W2 dengan menjaga V1 konstan.

6. Turunkan kembali arus I2 dengan cara mengatur beban.

7. Turunkan kembali tegangan V1 dan matikan seluruh peralatan. 8. Percobaan selesai.

(53)

IV.6 DATA HASIL PENGUKURAN DAN ANALISA PERHITUNGAN

Data hasil pengukuran dapat dianalisa dengan menggunakan rumus-rumus diatas sebagai berikut :

IV.6.1 Data Name Plate Transformator Tiga Fasa

Transformator yang digunakan dalam pengukuran ini merupakan transformator uji yang digunakan di Laboratorium Konversi Energi Listrik Departemen Teknik Elektro FT-USU. Adapun data Name Plate yang tertera di badan transformator adalah sebagai berikut :

Kapasitas Transformator : 2000 VA

Frekuensi : 50 hz

Tegangan sisi primer : 36,7 – 63,5 Volt

Arus sisi primer : 5,3 Ampere

Tegangan sisi sekunder : 127 – 220 Volt Arus sisi sekunder : 3,2 Ampere

IV.6.2 Percobaan Beban Nol - Hubungan Delta

Percobaan beban nol diperoleh data sebagai berikut :

Tabel 4.1 Data Percobaan Beban Nol Hubungan Delta No V1 (volt) I1 (amp) P1 (watt) V2 (volt)

1 30 0.28 7.41 99

2 40 0.35 9.53 129

3 50 0.45 18.3 160

4 60 0.61 33.5 192

5 70 0.96 61.0 225

Analisa Data :

(54)

Faktor Daya Transformator ϕ= = = 28 . 0 x 30 41 . 7 I V P Cos 1 1 1 0.882

ϕ = 31.22 ; sin ϕ = 0.471

Arus rugi-rugi besi Ic = I1 Cos ϕ = 0.28 x 0.882 = 0.247 A Arus rugi-rugi magnetisasi Im = I1 Sin ϕ = 0.28 x 0.471 = 0.132 A

Tahanan inti besi = = =121.477Ω

247 . 0 30 I V R c 1 c

Reaktansi magnetisasi = = =227.479Ω 132 . 0 30 I V X m 1 m

Dengan cara yang sama, data selanjutnya dapat ditentukan sehingga didapat tabel analisa data sebagai berikut :

Tabel 4.2 Analisa Data Percobaan Beban Nol Hubungan Delta No Cos ϕ Rc (Ω) Xm (Ω) Ic (A) Im(A)

1 0.882 121.477 227.479 0.247 0.132 2 0.681 167.785 156.25 o.238 0.256 3 0.813 136.687 190.985 0.366 0.262 4 0.915 107.469 244.200 0.558 0.246 5 0.908 80.330 173.818 0.871 0.403

Grafik

Gambar 4.7 Kurva Karakteristik Daya Beban Nol Hubungan Delta KARAKTERISTIK DAYA BEBAN NOL HUBUNGAN DELTA

0 10 20 30 40 50 60 70

0 10 20 30 40 50 60 70 80

V1 (volt) P o (W a tt) Series1

(55)

- Hubungan Open Delta

Percobaan beban nol diperoleh data sebagai berikut :

Tabel 4.3 Data Percobaan Beban Nol Hubungan Open-Delta No V1 (volt) I1 (amp) P1 (watt) V2 (volt)

1 30 0.42 9.3 139

2 40 0.53 16.5 183

3 50 0.73 31.3 228

4 60 0.95 42.5 289

5 70 1.15 56,8 315

Analisa Data :

Contoh untuk data No.1

Faktor Daya Transformator 0.738

42 . 0 x 30 3 . 9 I V P Cos 1 1

1 = =

= φ

ϕ = 47.145 ; sin ϕ = 0.675

Arus rugi-rugi besi Ic = I1 Cos ϕ = 0.42 x 0.738 = 0.31 A Arus rugi-rugi magnetisasi Im = I1 Sinϕ = 0.42 x 0.675 = 0.283 A

Tahanan inti besi = = =96.787Ω

31 . 0 30 I V R c 1 c

Reaktansi magnetisasi = = =105.87Ω

283 . 0 30 I V X m 1 m

Dengan cara yang sama, data selanjutnya dapat ditentukan sehingga didapat tabel analisa data sebagai berikut :

Tabel 4.4 Analisa Data Percobaan Beban Nol Hubungan Open-Delta No Cos ϕ Rc (Ω) Xm (Ω) Ic (A) Im(A) 1 0.783 96.787 105.87 0.309 0.283 2 0.778 96.97 120.192 0.412 0.333 3 0.858 79.885 133.156 0.626 0.376 4 0.746 84.76 94.772 0.708 0.633 5 0.706 86.271 85.901 0.811 0.815

(56)

Grafik

KARAKTERISTIK DAYA BEBAN NOL HUBUNGAN OPEN DELTA

0 10 20 30 40 50 60

0 10 20 30 40 50 60 70 80

V1 (Volt)

tt)

Series1

Gambar 4.8 Kurva Karakteristik Daya Beban Nol Hubungan Open-Delta Analisa Pengukuran

Dari percobaan beban nol terlihat bahwa transformator tiga fasa hubungan Delta dan transformator tiga fasa hubungan Open-Delta memiliki rugi-rugi beban nol. Dari grafik daya beban nol terlihat bahwa rugi-rugi beban nol semakin besar jika tegangan input semakin tinggi.

IV.6.3 Percobaan Hubung Singkat - Hubungan Delta

Percobaan hubung singkat diperoleh data sebagai berikut :

Tabel 4.5 Data Percobaan Hubung Singkat Hubungan Delta No I1 (amp) V1 (volt) P1 (watt) I2 (amp)

1 1.32 1.0 1.22 0.26

2 1.60 1.5 2.2 0.32

3 2.05 2.0 3.95 0.48

4 2.69 2.5 5.85 0.62

(57)

Analisa Data :

Contoh untuk data No.1

Impedansi hubung singkat = = =0.758Ω

32 . 1 0 . 1 I V Z 1 1 ek

Tahanan hubung singkat = = =0.70Ω

32 . 1 0 . 1 I P

R ₂ ₂

1 1 ek

Reaktansi hubung singkat X_ek = Z_ek2¬R_ek2 = 0.7582¬0.702 =0.289Ω

Dengan cara yang sama, data selanjutnya dapat ditentukan sehingga didapat tabel analisa data sebagai berikut :

Tabel 4.6 Analisa Data Percobaan Hubung Singkat Hubungan Delta No Zek (Ω) Rek (Ω) Xek (Ω)

1 0.758 0.700 0.289

2 0.938 0.859 0.375

3 0.976 0.939 0.270

4 0.929 0.808 0.458

5 0.843 0.729 0.422

Grafik

KARAKTERISTIK DAYA HUBUNG SINGKAT HUBUNGAN DELTA

0 2 4 6 8 10

0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4

Isc (amp) P s c (w a tt) Series1

(58)

- Hubungan Open Delta

Percobaan hubung singkat diperoleh data sebagai berikut :

Tabel 4.7 Data Percobaan Hubung Singkat Hubungan Open-Delta No I1 (amp) V1 (volt) P1 (watt) I2 (amp)

1 1.13 1.0 1.03 0.36

2 1.57 1.5 1.98 0.45

3 1.96 2.0 3.15 0.67

4 2.45 2.5 5.45 0.81

5 3.12 3.0 7.25 0.96

Analisa Data :

Contoh untuk data No.1

Impedansi hubung singkat = = =0.885Ω

13 . 1 0 . 1 I V Z 1 1 ek

Tahanan hubung singkat = = =0.807Ω

13 . 1 03 . 1 I P

R ₂ ₂

1 1 ek

Reaktansi hubung singkat X = Z ¬Rek2 = 0.8852¬0.8072 =0.363Ω

2 ek ek

Dengan cara yang sama, data selanjutnya dapat ditentukan sehingga didapat tabel analisa data sebagai berikut :

Tabel 4.8 Analisa Data Percobaan Hubung Singkat Hubungan Open-Delta No Zek (Ω) Rek (Ω) Xek (Ω)

1 0.885 0.808 0.363

2 0.955 0.803 0.509

3 1.020 0.819 0.608

4 1.021 0.908 0.466

(59)

Grafik

KARAKTERISTIK DAYA HUBUNG SINGKTA HUBUNGAN OPEN DELTA

0 1 2 3 4 5 6 7 8

0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5

Isc (amp)

tt)

Series1

Gambar 4.10 Kurva Karakteristik Daya Hubung Singkat Hubungan Open-Delta Analisa Pengukuran

Dari percobaan hubung singkat dapat kita ketahui bahwa baik pada transformator tiga fasa hubungan Delta maupun transformator tiga fasa hubungan Open-Delta terlihat bahwa rugi-rugi daya hubung singkat semakin besar jika arus yang mengalir pada kumparan transformator semakin besar juga.

IV.6.4 Percobaan Berbeban - Hubungan Delta

Percobaan berbeban diperoleh data sebagai berikut : V1 = 70 Volt

Tabel 4.9 Data Percobaan Berbeban Hubungan Delta

No I1 (amp) P1 (watt) V2 (volt) I2 (amp) P2 (watt)

1 1.46 20 190 0.15 17.5

2 1.67 30 189 0.18 24.6

3 1.86 40 189 0.24 32.1

4 1.98 50 187 0.28 40.15

5 2.14 60 186 0.34 56.25

(60)

Contoh untuk data No.1

Rugi-rugi transformator Losses = P1 – P2 = 20 – 17.5 = 2.5 watt

Efisiensi Transformator 100% 87.5%

20 5 . 17 % 100 P P 1

2 × = × =

= η

Dengan cara yang sama, data selanjutnya dapat ditentukan sehingga didapat tabel analisa data sebagai berikut :

Tabel 4.10 Analisa Data Percobaan Berbeban Hubungan Delta No Losses (watt) η (%)

1 2.5 87.5

2 5.4 82.0

3 7.9 80.25

4 9.85 80.3

5 3.75 93.75

- Hubungan Open Delta

Percobaan berbeban diperoleh data sebagai berikut : V1 = 70 Volt

Tabel 4.11 Data Percobaan Berbeban Hubungan Open Delta

No I1 (amp) P1 (watt) V2 (volt) I2 (amp) P2 (watt)

1 1.46 20 219 0.14 14.2

2 1.67 30 216 0.16 16.5

3 1.86 40 212 0.96 22.4

4 1.98 50 208 0.22 28.7

5 2.14 60 193 0.35 32.6

Analisa Data :

Contoh untuk data No.1

Rugi-rugi transformator Losses = P1 – P2 = 20 – 14.2 = 5.8 watt

Efisiensi Transformator 100% 71.0%

20 2 . 14 % 100 P P 1

2 × = × =

= η

Dengan cara yang sama, data selanjutnya dapat ditentukan sehingga didapat tabel analisa data sebagai berikut :

(61)

Tabel 4.12 Analisa Data Percobaan Berbeban Hubungan Open-Delta No Losses (watt) η (%)

1 5.8 71.0

2 6.5 55.0

3 17.5 56.0

4 21.3 57.4

5 27.4 54.3

Grafik

LOSSES

0 5 10 15 20 25 30

0 1 2 3 4 5 6

Beban

sses (

Delta Open Delta

EFISIENSI

0 20 40 60 80 100

0 1 2 3 4 5 6

Beban

(

)

Delta Open Delta

Gambar 4.11 Perbandingan Losses dan Efisiensi Delta dan Open-Delta

(62)

1. Dari grafik percobaan berbeban tersebut dapat diambil kesimpulan bahwa nilai Losses (rugi-rugi) pada transformator tiga fasa hubungan Open-Delta lebih besar daripada Losses (rugi-rugi) pada transformator tiga fasa hubungan Delta.

2. Dari grafik tersebut dapat juga disimpulkan bahwa nilai efisiensi transformator tiga fasa hubungan Delta lebih besar daripada efisiensi transformator tiga fasa hubungan Open-Delta.

(63)

BAB V

KESIMPULAN

V.1 Kesimpulan

Dari percobaan dan pembahasan data hasil percobaan yang telah dilakukan, maka diperoleh kesimpulan sebagai berikut :

1. Pada percobaan beban nol, baik hubungan Delta maupun hubungan Open-Delta semakin besar harga tegangan yang diberikan maka akan semakin besar juga harga arus dan rugi-rugi inti (P0).

2. Dari grafik daya beban nol terlihat bahwa rugi-rugi beban nol semakin besar jika tegangan input semakin tinggi.

3. Dari percobaan hubung singkat dapat kita ketahui bahwa baik pada transformator tiga fasa hubungan Delta maupun transformator tiga fasa hubungan Open-Delta terlihat bahwa rugi-rugi daya hubung singkat semakin besar jika arus yang mengalir pada kumparan transformator semakin besar juga.

4. Nilai Losses (rugi-rugi) pada transformator tiga fasa hubungan Open-Delta lebih besar daripada Losses (rugi-rugi) pada transformator tiga fasa hubungan Delta. 5. Nilai efisiensi transformator tiga fasa hubungan Delta lebih besar daripada efisiensi

transformator tiga fasa hubungan Open-Delta.

V.2 Saran

1. Agar penelitian ini bisa memberikan hasil yang lebih teliti dan akurat, dibutuhkan ketelitian dalam percobaan dan ketersediaan peralatan yang lebih lengkap dan bagus.

(64)

DAFTAR PUSTAKA

1. Zuhal, “Dasar Teknik Tenaga Listrik dan Elektronika Daya”, Edisi ke-5, Penerbit Gramedia, Jakarta, 1995.

2. Chapman, Stephen J, ”Electric Machinery Fundamentals”, 3rd Edition, Mc Graw – Hill Book Company, Singapore, 1999.

3. Wijaya, Mochtar, ”Dasar-Dasar Mesin Listrik”, Penerbit Djambatan, Jakarta, 2001.

4. Gonen, Turan, “Electric Power Distribution System Engineering”, Mc Graw-Hill Book Company, Singapore 1986.

5. Sumanto, MA, Drs., “Teori Transformator”, Penerbit Andi Offset, Yogyakarta, 1997.

6. Theraja, B.L, ”A Text-Book Of Electrical Technology”, Nurja Construction & Development, New Delhi, 1989.

(1)

Grafik

KARAKTERISTIK DAYA HUBUNG SINGKTA HUBUNGAN OPEN DELTA

0 1 2 3 4 5 6 7 8

0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5

Isc (amp)

tt)

Series1

Gambar 4.10 Kurva Karakteristik Daya Hubung Singkat Hubungan Open-Delta Analisa Pengukuran

IV.6.4 Percobaan Berbeban

- Hubungan Delta

Percobaan berbeban diperoleh data sebagai berikut : V1 = 70 Volt

Tabel 4.9 Data Percobaan Berbeban Hubungan Delta

No I1 (amp) P1 (watt) V2 (volt) I2 (amp) P2 (watt)

1 1.46 20 190 0.15 17.5

2 1.67 30 189 0.18 24.6

3 1.86 40 189 0.24 32.1

4 1.98 50 187 0.28 40.15

5 2.14 60 186 0.34 56.25

(2)

Contoh untuk data No.1

Rugi-rugi transformator Losses = P1 – P2 = 20 – 17.5 = 2.5 watt

Efisiensi Transformator 100% 87.5%

20 5 . 17 % 100 P P 1

2 × = × =

= η

Dengan cara yang sama, data selanjutnya dapat ditentukan sehingga didapat tabel analisa data sebagai berikut :

Tabel 4.10 Analisa Data Percobaan Berbeban Hubungan Delta

No Losses (watt) η (%)

1 2.5 87.5

2 5.4 82.0

3 7.9 80.25

4 9.85 80.3

5 3.75 93.75

- Hubungan Open Delta

Percobaan berbeban diperoleh data sebagai berikut : V1 = 70 Volt

Tabel 4.11 Data Percobaan Berbeban Hubungan Open Delta No I1 (amp) P1 (watt) V2 (volt) I2 (amp) P2 (watt)

1 1.46 20 219 0.14 14.2

2 1.67 30 216 0.16 16.5

3 1.86 40 212 0.96 22.4

4 1.98 50 208 0.22 28.7

5 2.14 60 193 0.35 32.6

Analisa Data :

Contoh untuk data No.1

Rugi-rugi transformator Losses = P1 – P2 = 20 – 14.2 = 5.8 watt

Efisiensi Transformator 100% 71.0%

20 2 . 14 % 100 P P 1

2 × = × =

= η

Dengan cara yang sama, data selanjutnya dapat ditentukan sehingga didapat tabel analisa data sebagai berikut :

(3)

Tabel 4.12 Analisa Data Percobaan Berbeban Hubungan Open-Delta

No Losses (watt) η (%)

1 5.8 71.0

2 6.5 55.0

3 17.5 56.0

4 21.3 57.4

5 27.4 54.3

Grafik LOSSES 0 5 10 15 20 25 30

0 1 2 3 4 5 6

Beban L o sses ( W at t) Delta Open Delta EFISIENSI 0 20 40 60 80 100

0 1 2 3 4 5 6

Beban E fi si en si ( % ) Delta Open Delta

Gambar 4.11 Perbandingan Losses dan Efisiensi Delta dan Open-Delta

(4)

2. Dari grafik tersebut dapat juga disimpulkan bahwa nilai efisiensi transformator tiga fasa hubungan Delta lebih besar daripada efisiensi transformator tiga fasa hubungan Open-Delta.

(5)

BAB V

KESIMPULAN

V.1 Kesimpulan

Dari percobaan dan pembahasan data hasil percobaan yang telah dilakukan, maka diperoleh kesimpulan sebagai berikut :

1. Pada percobaan beban nol, baik hubungan Delta maupun hubungan Open-Delta semakin besar harga tegangan yang diberikan maka akan semakin besar juga harga arus dan rugi-rugi inti (P0).

2. Dari grafik daya beban nol terlihat bahwa rugi-rugi beban nol semakin besar jika tegangan input semakin tinggi.

transformator tiga fasa hubungan Open-Delta.

V.2 Saran

1. Agar penelitian ini bisa memberikan hasil yang lebih teliti dan akurat, dibutuhkan ketelitian dalam percobaan dan ketersediaan peralatan yang lebih lengkap dan bagus.

(6)

DAFTAR PUSTAKA

1. Zuhal, “Dasar Teknik Tenaga Listrik dan Elektronika Daya”, Edisi ke-5, Penerbit Gramedia, Jakarta, 1995.

2. Chapman, Stephen J, ”Electric Machinery Fundamentals”, 3rd Edition, Mc Graw – Hill Book Company, Singapore, 1999.

3. Wijaya, Mochtar, ”Dasar-Dasar Mesin Listrik”, Penerbit Djambatan, Jakarta, 2001.

4. Gonen, Turan, “Electric Power Distribution System Engineering”, Mc Graw-Hill Book Company, Singapore 1986.

5. Sumanto, MA, Drs., “Teori Transformator”, Penerbit Andi Offset, Yogyakarta, 1997.

6. Theraja, B.L, ”A Text-Book Of Electrical Technology”, Nurja Construction & Development, New Delhi, 1989.