Transformator Ber- beban MESIN LISTRIK

362 Mesin Listrik Gambar 5.24 Rangkaian Ekuivalen dengan Acuan Sisi Primer disederhanakan Yang dimaksud dengan acuan sisi pri- mer adalah apabila parameter rangkaian sekunder dinyatakan dalam harga rang- kaian primer dan harganya perlu dikali- kan dengan faktor 2 1 K Gambar 5.23 Untuk memudahkan dalam mengana- lisis, rangkaian ekuivalen pada gambar 5.23 dapat disederhanakan lagi, seperti diperlihatkan pada gambar 5.24. Berdasarkan rangkaian diatas kita dapat menentukan nilai parameter yang ada pada transformator tersebut berdasar- kan persamaan-persamaan berikut ini. Impedansi ekuivalen transformator ada- lah : 2 2 1 2 2 1 1 K X X j K R R Z eq 1 1 eq eq jX R ………..….5.1 – 8 dimana 2 2 1 1 K R R R eq …….……......5.1 – 9 2 2 1 1 K X X X eq …………..….5.1 -10 1 1 1 1 1 1 . . X I R I E V ……...5.1 -11 2 2 2 2 2 2 . . X I R I E V …….5.1 –12 K N N E E 1 2 1 2 atau K E E 2 1 ..5.1 – 13 maka : . . . 1 2 2 2 2 2 1 X I R I Z I K E L sedangkan K N N I I 1 2 2 2 atau K I I 2 2 sehingga 1 2 2 2 2 2 1 X K I R K I Z K I K E L 5.1-14 dan 1 1 1 2 1 eq eq jX R I K V V 5.1 -15 Gambar 5.25 Rangkaian Ekuivalen dengan Acuan Sisi Sekunder Mesin Listrik 363 Rangkaian ekuivalen transformator bisa dibuat dengan acuan sisi sekunder Gambar 5.25, untuk itu parameter rangkaian primer harus dinyatakan dalam harga rangkaian sekunder dan harganya perlu dikalikan dengan 2 K . 2 2 1 2 2 1 2 X K X j R K R Z eq 2 2 eq eq jX R ……………5.1–16 2 2 1 2 R K R R eq ………….....5.1– 17 2 2 1 2 X K X X eq ………………..5.1–18 ` . . . . 1 2 1 2 1 2 X K I R K I V K E 5.1-19 2 2 2 1 2 . eq eq jX R I V K V ….5.1-20 Saat sebuah transformator dalam keadaan tanpa beban 1 V kira-kira sama nilainya dengan 1 E , sehingga K E E 1 2 . Juga 2 2 oV E , dimana 2 oV adalah terminal tegangan sekunder pada keadaan tanpa beban atau 1 2 .V K oV . Perbedaan keduanya adalah sebesar 2 2 . eq Z I , sedangkan perkiraan tegangan jatuh pada sebuah transformator dengan acuan tegangan sekunder. Tegangan jatuh pada sebuah transfor- mator dipengaruhi oleh nilai beban dan faktor daya yang terhubung pada trans- formator tersebut. x Faktor Daya “ Lagging “ Tegangan jatuh total AF AC Z I eq 2 2 . dan diasumsikan sama dengan AG. Perkiraan tegangan jatuh : AG = AD + DG M M Sin X I Cos R I eq eq . . . . 2 2 2 2 dengan asumsi M M M 2 1 Gambar 5.26 Transformator Faktor Daya ”Lagging” x Faktor Daya “ Leading “ Perkiraan tegangan jatuh untuk faktor daya Leading M M Sin X I Cos R I eq eq . . . 2 2 2 2 ..5.1-21 Gambar 2.27 Transformator Faktor Daya ”Leading ” x Faktor Daya “ Unity “ Secara umum, perkiraan tegangan ja- tuh pada transformator adalah : M M Sin X I Cos R I eq eq 2 2 2 2 . . . r ...5.1 -22 Perkiraan tegangan jatuh dilihat dari sisi primer adalah : M M Sin X I Cos R I eq eq . . . . 1 1 1 1 r …..5.1 -23 Gambar 2.28 Transformator Faktor Daya ”Unity” 5.1.3.2 Perkiraan Tegangan Jatuh pada Transformator 364 Mesin Listrik Prosentase tegangan jatuh dilihat dari sisi sekunder : 100 . . . . 2 2 2 2 2 x oV Sin X I Cos R I eq eq M M r M M Sin oV X xI Cos oV R xI eq eq 2 2 2 2 2 2 . 100 . 100 r M M Sin V Cos V x r r …………5.1 – 24 Efisiensi = K = Masuk Keluar Daya Daya 2 _ _ Rugi Keluar Daya Keluar Daya 6 dimana 6 Rugi = i cu P P Masuk Daya Rugi _ 1 6 K 5.1 -25 Rugi Cu Pcu = 1 2 1 . eq R I atau Wc R I eq 2 2 2 Rugi Inti Pi = Rugi Histeris + Rugi Arus Pusar = Ph + Pe 1 2 1 1 1 1 1 . . . M M Cos I V P Cos V R i eq atau 1 2 1 . eq i R I P 5.1 – 26 dari persamaan diatas dapat ditarik kesimpulan, untuk beban tertentu, efi- siensi maksimum terjadi ketika rugi tembaga = rugi inti. Pengaturan Tegangan Regulation Voltage suatu transformator adalah perubahan tegangan sekunder antara beban nol dan beban penuh pada suatu faktor daya tertentu, dengan tegangan primer konstan. Ada dua macam pengaturan tegangan yaitu, Regulation Down Reg Down dan Regulation Up Reg Up : Reg Down 100 2 2 2 x oV V oV .5.1-27 Reg Up 100 2 2 2 x V V oV .5.1-28 Tegangan sisi sekunder tanpa beban sebagai referensi acuan adalah 1 1 2 2 V E K E E dan jika tegangan terminal sekunder beban penuh sebagai referensi primer K V V 2 2 Pengaturan Regulation 100 1 2 1 x V V V 100 . . . . 1 1 1 1 1 x V Sin X I Cos R I eq eq M M M M Sin V Cos V x r . ………...5.1 – 29 Untuk menganalisis transformator ber- dasarkan rangkaian ekuivalen, maka perlu diketahui parameter-parameter yang ada pada transformator tersebut. Parameter transformator bisa diketahui dari datasheet yang diberikan oleh

5.1.3.3 Efisisensi Transformator

5.1.3.4 Perubahan Efisiensi Terhadap Beban

5.1.3.5 Pengaturan Tegangan

5.1.4 Pengujian Transfor- mator

Mesin Listrik 365 pabrik pembuat atau bila tidak ada bisa diketahui berdasarkan hasil percobaan. Dua macam percobaan yang terpenting adalah percobaan beban nol tanpa beban dan percobaan hubung singkat. Percobaan beban dilakukan untuk mengetahui rugi inti dari transformator, sedangkan percobaan hubung singkat dilakukan untuk mengetahui rugi tembaganya. Pada saat sisi sekuder dari trans- formator tidak diberi beban Gambar

5.29, tegangan sisi primer hanya akan mengalirkan arus pada rangkaian primer

yang terdiri dari impedansi bocor primer 1 1 1 jX R Z dan impedansi penguat- an : m c m jX R Z . Karena umumnya 1 Z jauh lebih kecil dari m Z , maka 1 Z biasa diabaikan tanpa menimbulkan suatu kesalahan yang berarti, rangkaian ekuivalennya Gambar 5.30. Pada umumnya percobaan beban nol dilakukan dengan alat ukur diletakkan di sisi tegangan rendah dengan besarnya tegangan yang diberikan sama dengan tegangan nominalnya. Hal ini dilakukan dengan pertimbangan sebagai berikut : a Bekerja pada sisi tegangan tinggi lebih berbahaya ; b Alat-lat ukur tegangan rendah lebih mudah didapat. Dari hasil penunjukkan alat –alat ukur didapat nilai sebagai berikut : 2 2 m c I I I …………….5.1 – 31 1 . . M Cos I V P ……………5.1 – 32 . M Cos I I c dan . Im M Sin I 2 P V I V R c c …………….5.1 – 34 m m I V X …………………..… 5.1 – 35 Gambar 5.29 Rangkaian Percobaan Beban Nol Gambar 5.30 Rangkaian Ekuivalen Hasil Percobaan Beban Nol Pada saat melakukan percobaan hu- bung singkat, sisi tegangan rendah transformator di hubung singkat Gambar 5.31, alat ukur diletakkan di sisi tegangan tinggi dengan nilai arus dan tegangan yang telah direduksi dikurangi, tegangan yang diberikan r 5- 10 dari harga nominalnya. Nilai arus yang melalui kumparan yang dihubung singkat sama dengan arus nominalnya, oleh karena besarnya 2 V sama dengan nol, maka besarnya 2 E adalah sama dengan rugi tegangan pa- da belitan sekundernya.

5.1.4.1 Percobaan Beban Nol

5.1.4.2 Percobaan Hubung Singkat

366 Mesin Listrik 2 2 2 .Z I E HS sedangkan dalam keadaan normal 2 2 2 2 .Z I V E , karena itu didalam per-cobaan hubung singkat ini HS E 2 hanya 5 - 10 dari 2 E . Daya yang diserap pada saat percobaan hubung singkat ini dapat dianggap sama dengan besarnya kerugian tembaga pada kedua sisi kumparan tersebut. 2 2 2 1 2 1 . . R I R I P HS 2 2 2 1 2 1 . . R I R I 1 2 1 2 1 2 1 . . eq R I R R I ? 2 1 1 I P R HS eq …… 5.1 – 36 jika resistansi ekuivalen diperoleh dari percobaan hubung singkat tersebut akan digunakan untuk memperhitung- kan efisiensi, maka resistansi ini harus dikoreksi pada temperatur kerja yaitu 75 qC, sehingga : t R R 5 , 234 75 5 , 234 . 75 1 1 I V Z HS eq …………………..5.1 – 37 2 1 2 1 1 eq eq eq R Z X …..5.1 - 38 1 .I V P Cos HS HS HS M ………..….5.1 – 39 Gambar 5.31 Rangkaian Percobaan Hubung Singkat Gambar 5.32 Rangkaian Ekuivalen Hasil Percobaan Hubung Singkat Cara melilit kumparan transformator sangat menentukan tegangan induksi yang dibangkitkan dan polaritas dari transformator tersebut Gambar 5.32. Bila sisi primer diberi tegangan, akan menghasilkan arah tegangan induksi seperti ditunjukkan arah panah. Termi- nal H1 mempunyai polaritas yang sama dengan L1 yaitu positif +, sedang-kan H2 polaritasnya sama dengan L2 -. Gambar 5.32 Penentuan Polaritas Transformator Posisi polaritas seperti tersebut diatas disebut dengan polaritas pengurangan , sebaliknya jika polaritas H1 + = L2 + dan H2 - = L1 -, akibat cara melilit kumparan sekunder sebaliknya dari kondisi pertama, maka disebut polaritas penjumlahan .

5.1.4.3 Penentuan Polaritas Transformator Satu Fasa