Bahan magnetic penyusun inti transformator - Ryan Iranda praktikum 2.docx

PRAKTIKUM II

BAHAN MAGNETIK PENYUSUN INTI TRANSFORMATOR

1. TUJUAN PERCOBAAN

Untuk menyelidiki pentingnya susunan inti terhadap efisiensi transformator.

JENIS PERCOBAAN

1. Daya primer dan sekunder rangkaian transformator berinti besi 2. Daya primer dan sekunder rangkaian transformator berinti 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 1. Inti besi

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-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.

Bahan Magnetik Penyusun Inti Transformator

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 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

( Di kutip dari : https://tanotocentre.wordpress.com/2009/06/06/transformator/ ) 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 )

Transformator (Trafo)

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 berubah-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

Ga mbar 2.2 Rangkaian pengujian percobaan 2.1

Gambar 2.3 Diagram pemasangan 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)

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 2.4. Rangkaian pengujian percobaan 2.2

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).

7. Setting circuit breaker pada posisi off (1)

8. Tekan dan lepaskan tombol “power”. Lampu indikator padam

4.2. DATA HASIL PERCOBAAN a. Percobaan dengan Inti Laminasi :

Vin (V) Vp (V) Ip (A) Vs (V) Is (A) Pp (watt) Ps (watt) Efiensi (%) Rasio Arus Rasio Tegangan 24 14.07 0.4 7,74 0.3

8

5,628 2,941 52,26 0,95 0,550

b. Percobaan dengan Inti Besi : Vin (V) Vp (V) Ip (A) Vs (V) Is (A) Pp (watt) Ps (watt) Efiensi (%) Rasio Arus Rasio Tegangan 24 9.11 0.4 3.75 0.17 3,644 0,637 17,48 0,425 0,411

4.3 PENGOLAHAN DATA

a) Daya Primer dan Sekunder pada Inti Laminasi  Pp = Vp x Ip

= 14,07 V x 0,4 A = 5,628 watt  Ps = Vs x Is

= 7,74 V x 0,38 A = 2,9412 watt Rasio Arus dan Rasio Tegangan

 Rasio Arus, a = Is

Ip

=0,38A 0,4A =0.95

 Rasio Tegangan, a = Vs Vp

= 7,74V

14,07V = 0,550 b) Daya Primer dan Sekunder pada Inti Besi

 Pp = Vp x Ip

= 9,11 V x 0,4 A = 3,644 watt  Ps = Vs x Is

= 3,75 V x 0,17 A = 0,637 watt Rasio Arus dan Rasio Tegangan

 Rasio Arus, a = Is

Ip

=0,17A

0,4A =0,425

 Rasio Tegangan, a = Vs Vp

=3,75V

9,11V=0,411 c) Efisiensi Transformator Inti Laminasi dan Inti Besi

 Inti Laminasi

Efisiensi = Daya sekunder_{Daya primer} x100 = 2,9412VA

5,628VA x100

= 52,26 %  Inti Besi

Efisiensi = Daya sekunder_{Daya primer} x100

= 0,637VA 3,644VA x100

5. TUGAS DAN JAWABAN

1. Bagaimanakah cara mengatasi arus eddy dan arus histeresis? 2. Bisakah trafo membangkitkan ggl apabila diberi arus searah?

Jawab :

Sebelum membahas bagaimana cara menanggulangi arus Eddy ini, saya akan memaparkan apa itu Arus eddy serta penyebabnya agar penjelasan mengenai penanggulangannya lebih logis.

Dari sumber yang saya baca mengenai arus eddy, Dalam mekanika fluida, arus eddy terjadi jika aliran terhalang oleh sesuatu, menghasilkan aliran dengan arah berbalik yang nantinya akan menghasilkan pusaran. Oleh sebab itu fenomena ini sering disebut dengan arus pusar. Jadi arus Eddy sering disebut Arus Pusaran.

Arus Eddy yang dalam kelistrikan sering juga disebut dengan Arus Foucault (Foucault current) karena yang menemukan fenomena ini dalam elegtromagnet adalah si Perancis Foulcault.

Fenomena ini (arus Foucault) terjadi jika sebuah konduktor digerakkan memotong medan magnet, yang berarti ada perubahan medan melingkar konduktor yang terjadi karena posisi konduktor berubah relative terhadap arah medan magnet yang tetap.

Sebaliknya, fenomena arus eddy ini juga bias terjadi jika medan magnet itu sendiri besarnya berubah-ubah dan memotong konduktor yang tetap. Hal inilah yang terjadi pada sebuah Transformator. Karena Transformator menggunakan Arus AC yang tegangannya tidak stabil dan selalu berubah terhadap waktu sehingga besar dari medan magnet disekitar konduktor itu dapat berubah-ubah terhadap waktu.

Singkatnya, dalam kedua fenomena ini (konduktor bergerak memotong medan magnet atau medan magnet bergerak yang besarnya berubah-ubah memotong konduktor) akan muncul medan induksi pada sekitar konduktor, medan hasil ini, yang arahnya tidak sama dengan medan penyebabnya, menimbulkan arus yang berputar-putar secara tidak stabil di konduktor, akan menghasilkan medan pusaran. Dan jika bahan inti yang dijadikan jalur medan magnet ini bersifat kondukif (dapat melewatkan arus), maka medan pusar ini akan menghasilkan arus pusar pada inti. Semakin tebal konduktornya, semakin besar pula Arus Eddy atau Arus Pusaran yang ditimbulkan.

Kemudian, karna arus yang lewat konduktor, jika pada konduktor itu ada sifat resistive (pastinya ada) maka akan muncul I2_{R dan sejalan} dengan lamanya, maka ini akan menjadi I2_{Rt yang berarti rugi-rugi panas.}

Karena timbulnya panas tersebut, maka Inti Trafo dibuat berlapis-lapis. Jadi, efek Arus Eddy dapat ditanggulangi dengan konduktor yang berlapis-lapis.

ARUS HISTERISIS

Dari beberapa sumber yang telah dibaca, dapat disimpulkan bahwa Arus Histerisis ialah rugi-rugi yang berkaitan dengan penyusunan kembali medan magnetik di dalam inti besi pada setiap setengah siklus, sehingga timbul fluks bolak-balik pada inti besi. Jadi intinya, Arus Histerisis merupakan fenomena dimana Fluks yang terjadi pada berbalik arah pada periode tertentu.

Pada Arus Histerisis terjadi gesekan molekul yang melawan aliran gaya magnet di dalam inti besi. Gesekan molekul dalam inti besi ini menimbulkan panas. Panas yang timbul ini menunjukan kerugian energi, karena sebagian kecil energy listrik tidak dipindahkan ,tetapi diubah bentuk menjadi energy panas. Panas yang tinggi juga dapat merusak trafo ,sehingga pada trafo – trafo transmisi daya listrik ukuran besar, harus didinginkan dengan media pendingin. Umumnya digunakan minyak khusus untuk mendinginkan trafo ini.

Sebuah trafo didesain untuk bekerja pada rentang frekuensi tertentu. Menurunnya frekuensi arus listrik dapat menyebabkan meningkatnya rugi-rugi histerisis dan menurunkan kapasitas (VA) trafo.

Jadi untuk mengatasi rugi-rugi yang disebabkan arus Histerisis ini dalam sebuah trafo digunakan media pendingin yang biasa disebut dengan istilah Minyak Trafo.

2. BISA. Dari sumber yang saya baca, walaupun arus searah itu stabil tegangannya, dengan trik tertentu bsa menghasilkan GGL pada Trafo,

tetapi sangat sulit melakukannya, selain itu juga sangat merepotkan. Cara menghasilkan GGL dengan arus searah (DC) pada trafo yaitu dengan arus searah diputus-putus sehingga medan magnet yang ditimbulkan pada inti trafo berubah-ubah maka akan timbul tegangan sesaat. Seperti pada : trafo sistem pengapian mobil/ motor. Jadi jawabannya Bisa, tetapi sangat tidak efisien dan merepotkan.

6. ANALISA HASIL PERCOBAAN

Pada praktikum kali ini kami melakukan dua percobaan yaitu menggunakan inti laminasi dan inti besi. Inti besi memiliki fisik yang tebal sedangkan inti laminasi yaitu inti besi yang tersusun atas potongan besi yang tipis. Keduanya diberikan tegangan input (Vin) yang sama yaitu sebesar 24 volt. Dari data yang kami peroleh inti besi memiliki efisiensi yang rendah sekali, ini dikarenakan pada inti besi terdapat ruang untuk arus yang berputar dalam inti besi sehingga pada

saat diarus menginduksi ke belitan sekunder akan terjadi rugi-rugi inilah yang menyebabkan efisiensi dari transformator dengan bahan inti besi menghasilkan efisiensi yang rendah. Efisiensi yang kecil sangat tidak baik jika dijadikan bahan penyusun inti transformator karena akan banyak daya yang terbuang akibat rugi-rugi ini, sedangkan pada inti besi laminasi atau besi yang tipis ketika dialiri oleh arus listrik efisiensi yang didapat lebih besar daripada efisiensi inti besi. Hal ini dikarenakan arus yang berputar pada inti besi dapat dikurangi sehingga rugi-rugi pun dapat dikurangi karena yang terjadi akibat perputaran arus di dalam inti besi ini. Jadi dari segi efisiensi inti laminasi lebih baik daripada inti besi.

Selain itu dari data yang kami dapatkan pengukuran arus dan tegangan primer dan sekunder inti laminasi dan inti besi juga berbeda. Tegangan dan arus pada inti laminasi lebih besar daripada tegangan dan arus pada inti besi, padahal tegangan input yang diberikan sama antara inti laminasi dan inti besi. Oleh karena nilai tegangan dan arus lebih besar sehingga rasio arus dan rasio tegangan pada nti laminasi lebih besar pula daripada rasio tegangan pada inti besi.

7. KESIMPULAN

1. Jenis inti penyusun transformator yang digunakan sangat berperan untuk efisiensi dari daya.

2.Inti transformator yang dibuat berlapis-lapis dapat memecah arus induksi arus eddy yang terbentuk di dalam inti transformator.

3. Tegangan dan arus primer dan sekunder pada inti laminasi lebih besar daripada tegangan dan arus pada inti besi.

4. Semakin tipis inti transformator yang digunakan, maka semakin kecil rugi arus eddy yang timbul.

5. Semakin besar tegangan sumber maka semakin besar pula efisiensi transformator yang diperoleh.

DAFTAR PUSTAKA

Tim Laboratorium Fenomena Medan Elektromagnetik. 2016. Modul Prak-tikum Fenomena Medan Elektromagnetik. Laboratorium Fenomena Medan Elektromagnetik Indralaya Universitas Sriwijaya.

Achmadi, Hainur, Rasjid. 2015. Generator dan Transformator. Jakarta: Erlangga.

______. 2009. Transformator. https://tanotocentre.wordpress.com/2009/06/06/tr-ansformator/. (Diakses pada tanggal 24 September 2016).

______. 2015. Transformator. http://genius.smpn1mgl.sch.id/file.php/1/ANIMA-SI/fisika/Transformator/index.html. (Diakses pada tanggal 24 September 2016).

LAMPIRAN

Praktikum 2:

Modul magnetic dan electromagnetic principle 61-400

Inti Laminasi

Jumper

4. Semakin tipis inti transformator yang digunakan, maka semakin kecil rugi arus

eddy yang timbul.

5. Semakin besar tegangan sumber maka semakin besar pula efisiensi

transformator yang diperoleh.

DAFTAR PUSTAKA

Tim Laboratorium Fenomena Medan Elektromagnetik. 2016. Modul Prak-tikum

Fenomena Medan Elektromagnetik. Laboratorium Fenomena Medan

Elektromagnetik Indralaya Universitas Sriwijaya.

RYANIRANDA LUBIS 03041181419009 LABORATORIUM FENOMENA MEDAN ELEKTROMAGNETIK

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SRIWIJAYA 2015/2016

Achmadi, Hainur, Rasjid. 2015. Generator dan Transformator. Jakarta: Erlangga.

______. 2009. Transformator.

https://tanotocentre.wordpress.com/2009/06/06/tr-ansformator/

. (Diakses pada tanggal 24 September 2016).

______. 2015. Transformator.

http://genius.smpn1mgl.sch.id/file.php/1/ANIMA-SI/fisika/Transformator/index.html. (Diakses pada tanggal 24

September

2016).

Modul magnetic dan electromagnetic

principle 61-400

RYANIRANDA LUBIS 03041181419009 LABORATORIUM FENOMENA MEDAN ELEKTROMAGNETIK

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SRIWIJAYA 2015/2016

RYANIRANDA LUBIS 03041181419009 LABORATORIUM FENOMENA MEDAN ELEKTROMAGNETIK

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SRIWIJAYA 2015/2016