BAHAN MAGNETIK PENYUSUN INTI TRANSFORMATOR

PRAKTIKUM II

BAHAN MAGNETIK PENYUSUN INTI TRANSFORMATOR

1. TUJUAN PERCOBAAN

Untuk menyelidiki pentingnya susunan inti terhadap efisiensi transformator. JENIS PERCOBAAN

1. Daya primer dan skunder rangkaian transformator berinti besi 2. Daya primer dan sekunder rangkaian transformator berinit laminasi

2. ALAT DAN BAHAN

Modul magnetic dan elektomagnetic principles 61-400 Magnetic platform rig

Pemisah inti magnet Transformer clamb bar Kumparan

Inti U dilaminasi (rugi – rugi besar) Multimeter digital

3. DASAR TEORI

Transformator /Transformer/ Trafo adalah suatu peralatan listrik yang termasuk kedalam klasifikasi mesin listrik statis dan berfungsi untuk menyalurkan tenaga/ daya listrik dari tegangan tinggi ke tegangan rendah atau sebaliknya, dengan frekuensi sama. Dalam pengoperasiannya, transformator – transformator tenaga pada umumnya ditanahkan pada titik netral, sesuai dengan kebutuhan untuk sistem pengamanan atau proteksi.

Transformator sebagai mesin listrik yang berfungsi untuk menaikkan atau menurunkan tegangan memiliki rugi-rugi daya

.

Transformator step-Down Transformator Variabel (Step-up&Step-Down)

Prinsip Kerja Transformator

Transformator terdiri dari dua gulungan kawat yang terpisah satu sama lain, yang dibelitkan pada inti yang sama. Daya listrik dipisahkan dari kumparan primer ke kumparan sekunder dengan perantara garis gaya magnet (fluks magnet), yang dibagkitkan oleh aliran listrik yang mengalir melalui kumparan primer.

Untuk dapat membangkitkan tegangan listrik pada kumparan sekunder, fluks magnet yang dibangkitkan oleh kumparan primer harus berubah-ubah. Untuk memenuhi hal ini, aliran listrik yang mengalir ,melalui kumparan primer haruslah aliran listrik bolak-balik.

Saat kumparan primer dihubungka ke sumber listrik AC, pada kumparan primer timbul gaya gerak magnet bersama yang bolak-balik juga. Dengan adanya gaya gerak magnet ini, di sekitar kumparan primer timbul fluks magnet bersama yang juga bolak-balik. Adanya fluks magnet bersama ini pada ujung-ujung kumparan sekunder timbul gaya gerak listrik induksi sekunder yang mungkin sama, lebih tinggi, atau lebih rendah dari gaya gerak listrik primer. Hal ini tergantung pada perbandingan transformasi kumparan transformator tersebut.

Jika kumparan sekunder dihubungkan ke beban, maka pada kumparan sekunder timbul arus listrik bolak-balik sekunder akibat adanya gaya gerak magnet pada listrik induksi sekunder. Hal ini mengakibatkan timbulnya gaya gerak magnet pada kumparan sekunder dan akibatnya pada beban timbul tegangan sekunder. Konstruksi Bagian-bagian Transformator

Inti besi merupakan bahan ferro magnet berfungsi untuk melipatgandakan nilai atau mempermudah jalan fluksi yang ditimbulkan olej arus listrik yang dialirkan melalui kumparan. Inti besi juga berfungsi meghantarkan dan mengarahkan arus magnet (fluksi), sehingga hamper seluruh fluksi yang dibangkitkan kumparan primer menerobos kumparan sekunder sehingga di kumparan sekunder terinduksi GGL yang selanjutnya memasok energi listrik ke beban. Namun, inti besi juga memberikan efek negative pada operasi ternsformator, yaitu menyebabkan timbulnya rugi energi yang disebut rugi-rugi besi yaitu:

 Rugi-rugi arus pusar, rugi-rugi ini timbul akibat fluksi bolak-balik menerobos inti besi sehingga timbul arus pusar yang mengalir di dalam inti besi tersebut sehingga mengakibatkan timbulnya panas.

 Rugi-rugi histerisis, rugi-rugi ini juga menimbulkan panas pada inti besi tersebut. Nilai rugi histerisis proporsional dengan luas lengkung kemagnetan inti besi tersebut.

2. Kumparan Transformator

Kumparan atau lilitan adalah media tempat mengalirnya arus yang besarnya disesuaikan dengan kebutuhan. Kumparan menggunakan kawat tembaga yang dilapisi isolasi email, penggunaannya harus mempertimbangkan daya hantar arus yang tinggi, kemampuan menahan panas, dan tekanan elektromagnetis akibat pmbebanan yang berlebihan dan sebagainya.

Kumparan tersebut terdiri dari kumparan primer, dan kumparan sekunder yang diisolasi baik terhadap inti besi maupun terhadap antar kumparan dengan isolasi padat seperti karton, pertinak dan lain-lain.

3. Bushing

Bushing adalah sebuah konduktor yang diselubugi oleh isolator yang berfungsi untuk menghubungkan kumparan transformator ke jaringa luar, selain itu juga berfungsi sebagai penyekat antara konduktor dengan tangki transformator. 4. Tangki Transformator

Tangki transformator merupakan bagian untuk menempatkan perlengkapan transformator seperti: bushing, inti besi, kumpran (primer dan sekunder), minyak transformator, tap changer, dan sebagainya. Bentuk tangki transformator bermacam-macam sesuai produk mereknya, misalnya: bentuknya kotak (segi empat), dan oval. Dari berbagai bentuk ada yang menggunakan sirip-sirip dan ada pula yang tidak menggunakan sirip-sirip. Hal tersebut, diperhitungkan sesuai fungsinya untuk memperlebar area penyerapan panas dari kumparan, dan inti yang disalurkan melalui minyak trafo yang selanjutnya dibuang melalui udara di sekitarnya.

Daya pada Transformator

Pada transformator ideal, daya primer sama dengan daya sekunder. Secara otomatis dituliskan sebagai berikut.

P1 = P2 I1V1 = I2V2

Dimana P1 adalah daya primer, P2 daya sekunder, I1 arus primer, I2 arus sekunder, V1 tegangan primer dan V2 tegangan sekunder.

Pada kenyataannya P1 < P2 atau I1V1 < I2V2. Ini dikarenakan terdapat rugi-rugi. Rugi-rugi ini dapat berupa rugi akibat resistansi lilitan kumparan dan juga rugi-rugi inti.

P1 = P2 + Rugi-rugi

Dimana Rugi-rugi = Rugi kawat + rugi inti

Rugi inti dapat berupa rugi histerisis dan juga rugi akibat arus Eddy (arus putar). Pada gambar 3.1 menunjukkan histerisis pada bahan feromagnetik. Kurva tiap-tiap bahan berbeda menunjukkan cirri khas masing-masing bahan.

Gambar 2.1. Kurva histerisis

Bahan inti dari transformator sangat menentukan efisiensi daya dari transformator tersebut. Untuk itu perlu dipelajari sifat-sifat bahan magnet agar sesuai dengan kebutuhan yang kita inginkan.

Transformator atau lebih dikenal dengan nama “transformer” atau “trafo” sejatinya adalah suatu peralatan listrik yang mengubah daya listrik AC pada satu level tegangan yang satu ke level tegangan berdasarkan prinsip induksi elektromagnetik tanpa merubah frekuensinya. Tranformator biasa digunakan untuk mentransformasikan tegangan (menaikkan atau menurunkan tegangan AC).Selain itu, transformator juga dapat digunakan untuk sampling tegangan, sampling arus, dan juga mentransformasi impedansi.Transformator terdiri dari dua atau lebih kumparan yang membungkus inti besi feromagnetik. Kumparan-kumparan tersebut biasanya satu sama lain tidak dihubungkan secara langsung. Kumparan yang satu dihubungkan dengan sumber listrik AC (kumparan primer) dan kumparan yang lain mensuplai listrik ke beban (kumparan sekunder). Bila terdapat lebih dari dua kumparan maka kumparan tersebut akan disebut sebagai kumparan tersier, kuarter, dst.

Transformator bekerja berdasarkan prinsip elektromagnetik. Ketika Kumparan primer dihubungkan dengan sumber tegangan bolak-balik, perubahan arus listrik pada kumparan primer menimbulkan perubahan medan magnet. Medan magnet yang berubah diperkuat oleh adanya inti besi. Inti besi berfungsi untuk mempermudah jalan fluksi yang ditimbulkan oleh arus listrik yang melalui kumparan, sehingga fluks magnet yang timbulkan akan mengalir kekumparan sekunder, sehingga pada

ujung-ujung kumparan sekunder akan timbul ggl induksi. Efek ini dinamakan induktansi timbal-balik (mutual inductance). Bila pada rangkaian sekunder ditutup (rangkaian beban) maka akan mengalir arus pada kumparan sekunder. Jika efisiensi sempurna (100%), semua daya pada lilitan primer akan dilimpahkan kelilitan sekunder.

Komponen Transformator

Komponen transformator terdiri dari dua bagian, yaitu peralatan utama dan peralatan bantu. Peralatan utama transformator terdiri dari:

1. Kumparan Trafo; kumparan trafo terdiri dari beberapa lilitan kawat tembaga yang dilapisi dengan bahan isolasi (karton, pertinax, dll) untuk mengisolasi baik terhadap inti besi maupun kumparan lain. . Untuk trafo dengan daya besar lilitan dimasukkan dalam minyak trafo sebagai media pendingin.Banyaknya lilitan akan menentukan besar tegangan dan arus yang ada pada sisi sekunder.Kadang kala transformator memiliki kumparan tertier. Kumparan tertier diperlukan untuk memperoleh tegangan tertier atau untuk kebutuhan lain. Untuk kedua keperluan tersebut, kumparan tertier selalu dihubungkan delta. Kumparan tertier sering juga untuk dipergunakan penyambungan peralatan bantu seperti kondensator synchrone, kapasitor shunt dan reactor shunt.

2. Inti Besi; dibuat dari lempengan-lempengan feromagnetik tipis yang berguna untuk mempermudah jalan fluksi yang ditimbulkan oleh arus listrik yang melalui kumparan. Inti besi ini juga diberi isolasi untuk mengurangi panas (sebagai rugi-rugi besi) yang ditimbulkan oleh arus eddy “Eddy Current”.

3. Minyak Trafo; berfungsi sebagai media pendingin dan isolasi. Minyak trafo mempunyai sifat media pemindah panas (disirkulasi) dan mempunyai daya tegangan tembus tinggi. Pada power transformator, terutama yang berkapasitas besar, kumparan-kumparan dan inti besi transformator direndam dalam minyak-trafo. Syarat suatu cairan bisa dijadikan sebagai minyak trafo adalah sebagai berikut:

o Ketahanan isolasi harus tinggi ( >10kV/mm )

o Berat jenis harus kecil, sehingga partikel-partikel inert di dalam minyak dapat mengendap dengan cepat

o Viskositas yang rendah agar lebih mudah bersirkulasi dan kemampuan pendinginan menjadi lebih baik

o Titik nyala yang tinggi, tidak mudah menguap yang dapat membahayakan

o Tidak merusak bahan isolasi padat

o Sifat kimia yang stabil

4. Bushing; sebuah konduktor (porselin) yang menghubungkan kumparan transformator dengan jaringan luar. Bushing diselubungi dengan suatu isolator dan berfungsi sebagai konduktor tersebut dengan tangki transformator. Selain itu juga bushing juga berfungsi sebagai pengaman hubung singkat antara kawat yang bertegangan dengan tangki trafo.

5. Tangki dan Konservator (khusus untuk transformator basah); pada umumnya bagian-bagian dari trafo yang terendam minyak trafo ditempatkan di dalam tangki baja. Tangki trafo-trafo distribusi umumnya dilengkapi dengan sirip-sirip pendingin ( cooling fin ) yang berfungsi memperluas permukaan dinding tangki, sehingga penyaluran panas minyak pada saat konveksi menjadi semakin baik dan efektif untuk menampung pemuaian minyak trafo, tangki dilengkapi dengan konservator.

Sedangkan peralatan bantu transformator terdiridari:

1. Peralatan Pendingin ; pada inti besi dan kumparan-kumparan akan timbul panas akibat rugi-rugi besi dan rugi-rugi tembaga. Bila panas tersebut mengakibatkan kenaikan suhu yang berlebihan, akan merusak isolasi di dalam trafo, maka untuk mengurangi kenaikan suhu yang berlebihan tersebut trafo perlu dilengkapi dengan sistem pendingin untuk menyalurkan panas keluar trafo. Media yang digunakan pada sistem pendingin dapat berupa: udara/gas, minyak dan air.

2. Tap Changer; yaitu suatu alat yang berfungsi untuk merubah kedudukan tap (sadapan) dengan maksud mendapatkan tegangan keluaran yang stabil walaupun beban berubah-ubah. Tap changer selalu diletakkan pada posisi tegangan tinggi dari trafo pada posisi tegangan tinggi. Tap changer dapat

dilakukan baik dalam keadaan berbeban (on-load) atau dalam keadaan tak berbeban (off load), tergantung jenisnya.

3. Peralatan Proteksi; peralatan yang mengamankan trafo terhadap bahaya fisis, elektris maupun kimiawi. Yang termasuk peralatan proteksi transformator antara lain sebagai berikut:

o Rele Bucholz; yaitu peralatan rele yang dapat mendeteksi dan mengamankan terhadap gangguan di dalam trafo yang menimbulkan gas. Di dalam transformator, gas mungkin dapat timbul akibat hubung singkat antar lilitan (dalam phasa/ antar phasa), hubung singkat antar phasa ke tanah, busur listrik antar laminasi, atau busur listrik yang ditimbulkan karena terjadinya kontak yang kurang baik.

o Rele tekanan lebih; peralatan rele yang dapat mendeteksi gangguan pada transformator bila terjadi kenaikan tekanan gas secara tiba-tiba dan an langsung mentripkan CB pada sisi upstream-nya.

o Rele diferensial; rele yang dapat mendeteksi terhadap gangguan transformator apabila terjadi flash over antara kumparan dengan kumparan, kumparan dengan tangki atau belitan dengan belitan di dalam kumparan ataupun antar kumparan.

o Rele beban lebih; rele ini berfungsi untuk mengamankan trafo terhadap beban yang berlebihan dengan menggunakan sirkit simulator yang dapat mendeteksi lilitan trafo yang kemudian apabia terjadi gangguan akan membunyikan alarm pada tahap pertama dan kemudian akan menjatuhkan PMT.

o Rele arus lebih; rele ini berfungsi untuk mengamankan transformator terhadap gangguan hubunga singkat antar fasa didalam maupun diluar daerah pengaman trafo, juga diharapkan rele ini mempunyai sifat komplementer dengan rele beban lebih. Rele ini juga berfungsi sebagai cadangan bagi pengaman instalasi lainnya. Arus berlebih dapat terjadi karena beban lebih atau gangguan hubung singkat.

o Rele fluks lebih; rele ini berfungsi untuk mengamankan transformator dengan mendeteksi besaran fluksi atau perbandingan tegangan dan frekwensi.

o Rele tangki tanah; rele ini berfungsi untuk mengamankan transformator bila terjadi hubung singkat antara bagian yang bertegangan dengan bagian yang tidak bertegangan pada transformator.

o Rele gangguan tanah terbatas; rele ini berfungsi untuk mengamankan transformator terhadap gangguan tanah didalam daerah pengaman transformator khususnya untuk gangguan di dekat titik netral yang tidak dapat dirasakan oleh rele diferential.

o Rele termis; rele ini berfungsi untuk mengamankan transformator dari kerusakan isolasi kumparan, akibat adanya panas lebih yang ditimbulkan oleh arus lebih. Besaran yang diukur di dalam rele ini adalah kenaikan temperatu

4. Peralatan Pernapasan (Dehydrating Breather); ventilasi udara yang berupa saringan silikagel yang akan menyerap uap air. Karena pengaruh naik turunnya beban trafo maupun suhu udara luar, maka suhu minyakpun akan berubah-ubah mengikuti keadaan tersebut. Bila suhu minyak tinggi, minyak akan memuai dan mendesak udara di atas permukaan minyak keluar dari dalam tangki, sebaliknya bila suhu minyak turun, minyak menyusut maka udara luar akan masuk ke dalam tangki. Kedua proses di atas disebut pernapasan trafo. Permukaan minyak trafo akan selalu bersinggungan dengan udara luar yang menurunkan nilai tegangan tembus minyak trafo, maka untuk mencegah hal tersebut, pada ujung pipa penghubung udara luar dilengkapi tabung berisi kristal zat hygroskopis.

5. Indikator; untuk mengawasi selama transformator beroperasi, maka perlu adanya indikator pada transformator yang antara lain sebagai berikut:

o indikator suhu minyak

o indikator permukaan minyak

o indikator sistem pendingin

o indikator kedudukan tap

Transformator (trafo) adalah alat yang digunakan untuk menaikkan atau menurunkan tegangan bolak-balik (AC). Transformator terdiri dari 3 komponen pokok yaitu: kumparan pertama (primer) yang bertindak sebagai input, kumparan kedua (skunder) yang bertindak sebagai output, dan inti besi yang berfungsi untuk memperkuat medan magnet yang dihasilkan.

Prinsip Kerja Transformator

Prinsip kerja dari sebuah transformator adalah sebagai berikut. Ketika Kumparan primer dihubungkan dengan sumber tegangan bolak-balik, perubahan arus listrik pada kumparan primer menimbulkan medan magnet yang berubah. Medan magnet yang berubah diperkuat oleh adanya inti besi dan dihantarkan inti besi ke kumparan sekunder, sehingga pada ujung-ujung kumparan sekunder akan timbul ggl induksi. Efek ini dinamakan induktansi timbal-balik (mutual inductance).

Pada skema transformator di bawah, ketika arus listrik dari sumber tegangan yang mengalir pada kumparan primer berbalik arah (berubah polaritasnya) medan magnet yang dihasilkan akan berubah arah sehingga arus listrik yang dihasilkan pada kumparan sekunder akan berubah polaritasnya.

Berdasarkan perbandingan antara jumlah lilitan primer dan jumlah lilitan skunder transformator ada dua jenis yaitu:

Transformator step up yaitu transformator yang mengubah tegangan bolak-balik rendah menjadi tinggi, transformator ini mempunyai jumlah lilitan kumparan sekunder lebih banyak daripada jumlah lilitan primer (Ns > Np).

Transformator step down yaitu transformator yang mengubah tegangan bolak-balik tinggi menjadi rendah, transformator ini mempunyai jumlah lilitan kumparan primer lebih banyak daripada jumlah lilitan sekunder (Np > Ns).

Penggunaan Transformator

Transformator (trafo) digunakan pada peralatan listrik terutama yang memerlukan perubahan atau penyesuaian besarnya tegangan bolak-balik. Misal radio memerlukan tegangan 12 volt padahal listrik dari PLN 220 volt, maka diperlukan transformator untuk mengubah tegangan listrik bolak-balik 220 volt menjadi tegangan listrik bolak-balik 12 volt. Contoh alat listrik yang memerlukan transformator adalah: TV, komputer, mesin foto kopi, gardu listrik dan sebagainya.

( Di kutip dari http://genius.smpn1mgl.sch.id/file.php/1/ANIMASI/fisika/ Trans-formator/index.html )

Satu lagi aplikasi yang sangat penting dari induksielektromagnetik adalah transformator, yang sering juga disebut trafo.Transformator adalah suatu peralatan yang digunakan untuk menaikkanatau menurunkan tegangan arus bolak-balik. Sebagai contoh, jika kitahendak mengisi aki yang sudah habis, dibutuhkan transformator untukperalatan « charger » yang mengubah tegangan listrik di rumah dari 220Volt AC menjadi sekitar 12 volt AC yang kemudian diubah lagi menjadi 12 volt DC dengan penyearah.Transformator terdiri dari inti besi tempat kumparan dililitkan,yaitu kumparan primer sebanyak Np lilitan dan kumparan sekundersebanyak Ns lilitan (Gambar 4). Sebagaimana tampak pada gambar,kumparan primer dihubungkan ke generator arus bolak-balik. Kumparansekunder dihubungkan ke peralatan-peralatan seperti pemanas, kulkasdan TV. Inti besi trafo dibuat dari pelat yang berlapis-lapis untukmengurangi daya hilang karena arus pusar.

Cara kerja transformator

Transformator bekerja berdasarkan prinsip induksielektromagnetik yang ditemukan oleh Faraday sehingga di sini harus adaperubahan fluks magnetik. Karena itulah transformator hanya bekerjauntuk arus bolak balik. Transformator tidak dapat digunakan untukmengubah besar tegangan arus searah dari sebuah baterai misalnya.Salah satu alasan utama untuk menggunakan arus bolak-balik dalamkehidupan sehari-hari adalah karena besar tegangannya dapat diubahdengan mudah melalui transformator.Arus bolak-balik pada kumparan primer menimbulkan induksimagnetik yang berubah-ubah. Fluks magnetik yang terjadi akan mengalirmelalui inti besi melewati kumparan sekunder seperti terlihat padagambar. Karena induksi magnetik ubah, maka fluks magnetic juga akan berubah-ubah dan akibatnya timbullah ggl induksi.

( Di kutip dari : Sumber: E-book Generator dan Transformator oleh Drs. Hainur Rasjid Achmadi, MS. )

4. PERCOBAAN

4.1. PROSEDUR PERCOBAAN Percobaan 2.1

Gamba r 2.2 Rangkaian pengujian percobaan 2.1

Pertanyaan 1 Sebutkan pengertian Transformator (beserta contoh dan penjelasannya) dan jelaskan prinsip dasar suatu transformator!

Pertanyaan 2 Mengapa transformator harus menggunakan sumber tegangan AC? Coba jelaskan menurut pendapat saudara.

Pertanyaan 3 Sebutkan dan jelaskan kehilangan – kehilangan pada transformator yang mempengaruhi tingkat efisiensinya !

Pertanyaan 4 Apakah yang dimaksud dengan Autodan trafo dan jelaskan cara kerjanya?

Pengujian Rugi Inti Besar

1. Setting circuit breaker pada posisi ON (1)

2. Tekan dan lepaskan tombol “power” pada panel depan. Lampu indicator hijau pada tombol seharusnya menyala.

3. Sesuaikan resistor variable 100 ohm untuk memberikan rangkaian primer 0,4 A pada multimeter A1.

4. Pada wattmeter, amati pembacaan daya primer (lihat cara menggunakan wattmeter pada halaman 3-3-4) dan masukan ke dalam contoh table 3-3-1 (bagian table hasil).

5. Pada mutimeter A2, amati arus sekunder dan masukkan pada table 3-3-3 6. Setting circuit breaker ke posisi OFF (0)

7. Tekan dan lepaskan tombol “power”. Lampu indikator padam Pengujian rugi Inti Rendah

1. Pada transformator test rig, longgarkan kedua thumbscrew yang melindungi pemisah pengapit dan pindahkan logan inti U dengan dua inti U terlaminasi

(berdasarkan percobaan 2 untuk detail susunan). Pindahkan pemisah pengapit dan mankan dengan thumbscrew.

2. Setting circuit breaker ke posisi ON (1)

3. Tekan dan lepaskan tombol “power”. Indikator hijau seharusnya menyala.

4. Sesuaikan resistor variable 100 ohm untuk memberikan rangkaian primer 0,4 A pada multimeter A1.

5. Pada wattmeter, amati pembacaan daya primer (lihat cara menggunkan wattmeter pada halaman 3-8-4) dan masukkan ke dalam contoh table 3-3-2 ( bagian table hasil).

6. Pada mutimeter A2, amati arus sekunder dan masukkan pada table 3-3-2 7. Setting circuit breaker pada posisi Off (1)

8. Tekan dan lepaskan tombol “power”. Lampu indicator padam. Percobaan 2.2 Daya Sekunder Rangkaian Trafo

Pada modul 61-400 susun test rig transformator mrnggunkan logam inti U seperti dalam percobaan 2. Buat hubungan seperti ditunjukkan dalam gamabr 3-3-5 (rangkaian uji) dan gambar 3-3-6 ( diagram potongan).

Gambar 2.5. Percobaan 2.2 Diagram Pemasangan percobaan 2.2

Pertanyaan 5 Berapakah sudut fas diantara i1 (t) dan (t) pada sebuah transformator ideal? Mengapa demikian coba jelaskan?

Pertanyaan 6 Pada Transformator kita mempelajari beberapa hokum, seperti hokum Faraday, hokum Lenz, dan lain – lain. Coba anda sebutkan hokum – hokum apa saja yang mempelajari tentang transformator, dan jelaskan maksud dari hokum – hokum tersebut yang berhubungan dengan transformator?

Pertanyaan 7 Rugi –rugi pada transformator salah satunya dipengaruhi oleh arus pusar (Eddy Current). Apa yang anda ketahui dengan arus pusar dan bagaimana cara mengurangi efek arus pusar tersebut? Coba jelaskan

Pertanyaan 8 Kenapa transformator sering bergetar atau beresonansi? Pengujian Rugi Inti Besar

1. Setting circuit breaker pada posisi ON (1)

2. Tekan dan lepaskan tombol “power” pada panel depan. Lampu indikator hijau pada tombol seharusnya menyala.

3. Sesuaikan resistor variable 100 ohm untuk memberikan rangkaian primer 0,4 A pada multimeter A1.

4. Pada wattmeter , amati pembacaan daya primer (lihat cara menggunakan wattmeter pada halaman 3-3-4) dan masukkan ke dalam contoh table 3-3-3 (bagian table hasil)

5. Pada multimeter A2, amati arus sekunder dan masukkan pada atbel 3-3-3 6. Setting circuit breaker ke posisi off (0)

7. Tekan dan lepaskan tombol “power”. Lampu indikator padam Pengujian Rugi Inti Rendah

1. Pada transformator test rig, longgarkan kedua thumbscrew yang melindungi pemisah pengapit dan pindahkan logam inti U dengan dua inti U terlaminasi (berdasarkan percobaan 2 untuk detail susunan). Pindahkan pemisah pengapit dan amankan dengan thumbscrew.

2. Setting circuit breaker ke posisi ON (1)

3. Tekan dan lepaskan tombol “power”. Indikator hijau seharusnya menyala.

4. Sesuaikan resistor variable 100 ohm untuk memberikan rangakian primer 0,4 A pada multimeter A1.

5. Pada wattmeter, amati pembacaan daya primer (lihat cara menggunakan wattmeter pada halaman 3-3-4) dan masukkan ke dalam contoh table 3-3-4 ( bagian table hasil).

6. Pada mutimeter A2, amati arus sekunder dan masukkan pada table 3-3-4 7. Setting circuit breaker pada posisi off (1)

4.2 DATA HASIL PERCOBAAN

a. Percobaan dengan Inti Laminasi

V i n

( V )

V P

( V )

I P

( A )

V S

( V )

I S

( A )

P P

( VA )

P S

( VA )

Efisiensi %

Rasio Arus Rasio Tegangan

2 4 13,57 0 , 4 6 , 7 8 0 , 3 5 5,428 2,373 4 3 , 7 0 , 8 7 5 0 , 5

b. Percobaan dengan Inti Besi

V i n

( V )

V P

( V )

I P

( A )

V S

( V )

I S

( A )

P P

( VA )

P S

( VA )

Efisiensi %

Rasio Arus Rasio Tegangan

4.3 PENGOLAHAN DATA

a. Inti Laminasi

PP = VPx IP PS = VSx IS

= 13,57 x 0,4 = 6,78 x 0,35 = 5,428 watt = 2,373 watt η = P s_Pp x 100%

= 2,373

5,428 x 100% = 43,7 %

Rasio arus = Is

Ip Rasio tegangan =

Vs Vp

= 0,35

0,4 =

6,78 13,57

= 0,875 = 0,5

b. Inti Besi

PP = VP x IP PS = VS x IS

= 11,37 x 0,4 = 4,79 x 0,20 = 4,548 watt = 0,958 watt

η = P s

= 0,958

4,548 x 100% = 21 %

Rasio arus = Is

Ip Rasio tegangan =

Vs Vp

= 0,20_0,4 = _11,374,79

5. TUGAS DAN JAWABAN

1. Jelaskan mengapa trafo menggunakan sumber AC ? 2. Kenapa transformator sering bergetar dan beresunnasi? 3. bagaiman cara mnegurangi efek dari arus pusar ?

Jawab :

1. Pada trafo, terdapat dua hukum utama yang bekerja, yaitu: hukum induksi Faraday dan hukum Lorentz. Hukum Faraday menyatakan bahwa gaya listrik yang melalui garis lengkung tertutup berbanding lurus dengan perubahan arus induksi persatuan waktu pada garis lengkung tersebut, sehingga apabila ada suatu arus yang melalui sebuah kumparan maka akan timbul medan magnet pada kumparan tersebut. Sedangkan hukum Lorentz menjelaskan bahwa arus bolak-balik (AC) yang beredar mengelilingi inti besi mengakibatkan inti besi tersebut berubah menjadi magnet, apabila magnet tersebut dikelilingi oleh suatu lilitan maka lilitan tersebut akan memiliki perbedaan tegangan pada kedua ujung lilitannya.Trafo biasanya digunakan pada pembangkit yang bergunaa untuk menyalurkan tegangan dengan jarak jauh. Tegangan yang sangat tinggi bisa dihasilkan oleh trafo step up. Sedangkan tranformator hanya dapat bekerja jika diberikan arus AC. Arus DC tidak bisamemfungsikan transformator (trafo). Inilah keunggulan utama arus listrik AC, yaitu bisadikirim sampai ke tempat yang jauh tanpa menghabiskan listrik di jalan, sehingga jenislistrik inilah yang dikirimkan oleh PLN ke setiap rumah tangga.Pada dasarnya listrik mengalir dalam dua jenis, yaitu AC (Arus bolak balik) dan DC (Arussearah). Perbedaan antara keduanya terletak pada arah aliran elektron. Elektron arus DC mengalir konstan ke satu arah, sedangkan elektron pada arus AC mengalir dengan duaarah, kadang “maju” kadang “mundur”. Contoh arus DC adalah yang dihasilkan baterei atau aki,

sedangkan contoh arus AC adalah listrik yang biasa digunakan di rumah.Listrik PLN menggunakan arus AC, sebab membuat sumber AC lebih murah daripadamembuat pembangkit listrik arus DC.Selain itu, arus AC juga lebih efisien jika ingin disalurkan ke tempat yang lebih jauh.

2.

Biasanya dikarenakan adanya induksi magnetik kumparan dan core besi, Karena adanya harmonic dalam system induksi akibat harmonic arus frekuensi tinggi. Tapi jika dengungannya sudah terlalu keras dan tidak seperti biasanya terjadi gangguan pada kencang atau tidaknya pegangan terminal kumparan, usahakan dilakukan pengencangan sedemikian rupa dengan menggunakan solder atau las. Wajar kalau trafo beroperasional berbunyi mendengung, hal yang perlu diperhatikan adalah tindakan pencegahan (preventive maintenance) seperti pengecekan dibawah ini secara periodik -On-load tap changer -Bushings -Insulations -Gaskets -Oil filtering system -Protective equipment -valves -relays -meters and indicators -cooling system juga jangan lupa check breakdown voltage ataupun dissolved gas analysis (DGA) melalui analisa oli traf

3. Untuk mengurangi arus Eddy, maka inti besi trafo dibuat berlapis-lapis, tujuannya untuk memecah induksi arus Eddy yang terbentuk di dalam inti besi. Perbedaan induksi arus Eddy di dalam inti besi tunggal dengan inti besi berlapis dapatdilihatberlapis

6. ANALISA HASIL PERCOBAAN

Pada praktikum kali ini yaitu tentang bahan magnetik penyusun inti transformator, kami melakukkan percobaan dengan menggunakan dua buah inti besi yang berbeda pertama inti besi yang tebal dan inti besi laminasi yaitu inti besi yang potongan besi penyusunnya tipis, analisa saya pada inti besi yang tebal akan menghasilkan efisiensi yang rendah sekali, ini dikarenakan pada inti besi terdapat ruang untuk arus yang berputar dalam inti besi sehingga pada saat di arus menginduksi ke belitan sekunder akan terjadi rugi-rugi inilah yang menyebabkan efisiensi dari trafo dengan bahan penyusun inti besi yang besar menghasilkan efisiensi yang kecil, efisiensi yang kecil sangat buruk jika dijadikan bahan penyusun inti transformator karena akan banyak daya yang terbuang akibat rugi-rugi ini, sedangkan pada inti besi laminasi atau inti besi yang tipis, ketika dialiri oleh arus listrik efisiensi yang terhitung dari inti besi ini besar, lebih baik daripada inti besi tebal, ini dikarenakan arus yang berputar pada inti besi dapat dikurangi sehingga rugi-rugipun dapat dikurangi yang terjadi akibat perputaran arus didalam inti besi ini jadi inti besi laminasi lebih baik dari pada inti besi tebal dari segi efisiensi.

Saat praktikum kami melakukkan percobaan dengan menggunakan dua buah inti besi yang berbeda pertama inti besi dan inti laminasi . Analisa saya ini dikarenakan pada inti besi tebal terdapat ruang untuk arus yang berputar dalam inti besi sehingga pada saat di arus menginduksi ke belitan sekunder akan terjadi rugi-rugi inilah yang menyebabkan efisiensi dari trafo dengan bahan penyusun inti besi yang tebal menjadi kecil. Pada percobaan yang telah dilakukan diperoleh untuk daya primer dan sekunder rangkaian transformator berinti besi tebal yaitu pada tegangan masuk 24 volt diperoleh tegangan sebesar 11,37 volt pada kumparan primer dan arus yang mengalir sebesar 0.4 A pada kumparan primer dan diperoleh daya sebesar 4,548 watt. Pada kumparan sekunder diperoleh tegangan sebesar 4,79 volt dan arus yang mengalir sebesar 0,20 A dan diperoleh daya sebesar 0,958 watt. Dengan data tersebut kita dapat mengetahui efisiensi transformator berinti besi tebal yaitu sebesar 21%.

Sedangkan pada rangkaian transformator berinti laminasi dengan tegangan masuk yang sama yaitu sebesar 24 volt diperoleh tegangan 13,57 volt pada kumparan primer dan arus yang mengalir pada kumparan primer sebesar 0,4 A sehingga daya yang dihasilkan sebesar 35,428 watt dan pada kumparan sekunder diperoleh tegangan sebesar 678 volt dan arus yang mengalir sebesar 0,35 A sehingga diperoleh daya sebesar 2,373 watt. Dengan data tersebut dari hasil percobaan kita dapat mengetahui efisiensi pada transformator berinti laminasi yaitu 43,7%. Dari kedua data tersebut yang diperoleh dari hasil percobaan yang telah dilakukan kita dapat mengetahui bahwa transformator berinti laminasi lebih efisien terhadap transformator berinti besi tebal.

7.KESIMPULAN

1. Inti laminasi lebih efisiensi dibandingkan dengan inti besi dengan bahan penyusun inti yang tebal.

2. Tegangan dan arus yang dihasilkan akan sangat berpengaruh terhadap besarnya daya yang disalurkan

3. Luas permukaan inti laminasi lebih tipis dari inti besi sehingga dapat mengurangi panas yang timbul akibat arus pusar.

4 Nilai efisiensi inti laminasi lebih besar daripada nilai efisiensi intibesi.

5. Semakin baik bahan penyusun inti transformator maka akan semakin baik juga efisiensi dayanya.

DAFTAR PUSTAKA

Tim Laboraturium Fenomena Medan Elektromagnetik. 2016. Modul Praktikum Fenomena Medan Elektromagnetik, Jurusan Teknik Elektro, Universitas Sriwijaya : Inderalaya.

Rasjid, Hainur Achmadi. 2009. Transformator. E-book Generator dan Trans formator . (Diakses Pada Tanggal 19 September 2016).

Tanoto. 2009. Transformator. (https://tanotocentre.wordpress.com/2009/06/06/ transformato/. (Diakses Pada Tanggal 19 September 2016)

_____.2016. Transformator.http://genius.smpn1mgl.sch.id/file.php/1/ANIMASI/fis ika/Transformator/index.html. (Diakses Pada Tanggal 19 September 2016)

LAMPIRAN

PRATIKUM II :

Modul electromagnetic jumper

Tafo Inti Laminasi

Inti Besi Multimeter

6. ANALISA HASIL PERCOBAAN

Pada praktikum kali ini yaitu tentang bahan magnetik penyusun inti transformator, kami melakukkan percobaan dengan menggunakan dua buah inti besi yang berbeda pertama inti besi yang tebal dan inti besi laminasi yaitu inti besi yang potongan besi penyusunnya tipis, analisa saya pada inti besi yang tebal akan menghasilkan efisiensi yang rendah sekali, ini dikarenakan pada inti besi terdapat ruang untuk arus yang berputar dalam inti besi sehingga pada saat di arus menginduksi ke belitan sekunder akan terjadi rugi-rugi inilah yang menyebabkan efisiensi dari trafo dengan bahan penyusun inti besi yang besar menghasilkan efisiensi yang kecil, efisiensi yang kecil sangat buruk jika dijadikan bahan penyusun inti transformator karena akan banyak daya yang terbuang akibat rugi-rugi ini, sedangkan pada inti besi laminasi atau inti besi yang tipis, ketika dialiri oleh arus listrik efisiensi yang terhitung dari inti besi ini besar, lebih baik daripada inti besi tebal, ini dikarenakan arus yang berputar pada inti besi dapat dikurangi sehingga rugi-rugipun dapat dikurangi yang terjadi akibat perputaran arus didalam inti besi ini jadi inti besi laminasi lebih baik dari pada inti besi tebal dari segi efisiensi.

Saat praktikum kami melakukkan percobaan dengan menggunakan dua buah inti besi yang berbeda pertama inti besi dan inti laminasi . Analisa saya ini dikarenakan pada inti besi tebal terdapat ruang untuk arus yang berputar dalam inti besi sehingga pada saat di arus menginduksi ke belitan sekunder akan terjadi rugi-rugi inilah yang menyebabkan efisiensi dari trafo dengan bahan penyusun inti besi yang tebal menjadi kecil. Pada percobaan yang telah dilakukan diperoleh untuk daya primer dan sekunder rangkaian transformator berinti besi tebal yaitu pada tegangan masuk 24 volt diperoleh tegangan sebesar 11,37 volt pada kumparan primer dan arus yang mengalir sebesar 0.4 A pada kumparan primer dan diperoleh daya sebesar 4,548 watt. Pada kumparan sekunder diperoleh tegangan sebesar 4,79 volt dan arus yang mengalir sebesar 0,20 A dan diperoleh daya sebesar 0,958 watt. Dengan data tersebut kita dapat mengetahui efisiensi transformator berinti besi tebal yaitu sebesar 21%.

MENTARI SEPROLITA

Sedangkan pada rangkaian transformator berinti laminasi dengan tegangan masuk yang sama yaitu sebesar 24 volt diperoleh tegangan 13,57 volt pada kumparan primer dan arus yang mengalir pada kumparan primer sebesar 0,4 A sehingga daya yang dihasilkan sebesar 35,428 watt dan pada kumparan sekunder diperoleh tegangan sebesar 678 volt dan arus yang mengalir sebesar 0,35 A sehingga diperoleh daya sebesar 2,373 watt. Dengan data tersebut dari hasil percobaan kita dapat mengetahui efisiensi pada transformator berinti laminasi yaitu 43,7%. Dari kedua data tersebut yang diperoleh dari hasil percobaan yang telah dilakukan kita dapat mengetahui bahwa transformator berinti laminasi lebih efisien terhadap transformator berinti besi tebal.

7.KESIMPULAN

1. Inti laminasi lebih efisiensi dibandingkan dengan inti besi dengan bahan penyusun inti yang tebal.

2. Tegangan dan arus yang dihasilkan akan sangat berpengaruh terhadap besarnya daya yang disalurkan

3. Luas permukaan inti laminasi lebih tipis dari inti besi sehingga dapat mengurangi panas yang timbul akibat arus pusar.

4 Nilai efisiensi inti laminasi lebih besar daripada nilai efisiensi intibesi.

5. Semakin baik bahan penyusun inti transformator maka akan semakin baik juga efisiensi dayanya.

MENTARI SEPROLITA

DAFTAR PUSTAKA

Tim Laboraturium Fenomena Medan Elektromagnetik. 2016. Modul Praktikum Fenomena Medan Elektromagnetik, Jurusan Teknik Elektro, Universitas Sriwijaya : Inderalaya.

Rasjid, Hainur Achmadi. 2009. Transformator. E-book Generator dan Trans formator . (Diakses Pada Tanggal 19 September 2016).

Tanoto. 2009. Transformator. (https://tanotocentre.wordpress.com/2009/06/06/ transformato/. (Diakses Pada Tanggal 19 September 2016)

_____.2016. Transformator.http://genius.smpn1mgl.sch.id/file.php/1/ANIMASI/fis ika/Transformator/index.html. (Diakses Pada Tanggal 19 September 2016)

LAMPIRAN

PRATIKUM II :

Modul electromagnetic jumper

Tafo Inti Laminasi

Inti Besi Multimeter

MENTARI SEPROLITA