360 topic 3a transformers 1ph indo (mogan, agung, galih)

8/17/2019 360 Topic 3a Transformers 1ph Indo (Mogan, Agung, Galih)

1/33

05/13/16 360 Topic 3a. Transformer 1-Phase 1

Catatan Kuliah

EEE 360

TOPIK 3a

Transformer (Bagian 1: Single Phase)

Baca Bab: 4,1-4,6


2/33


Kuliah 8


3/33


Transformator

• Analisis rangkaian magnetik

• Rangkaian magnetik terdiri dari inti besi

laminasi dan berliku.

• Arus AC di berliku menghasilkan fluks

magnetik AC di inti.

• Medan magnet dihitung oleh hukum Ampereâ €

™ s:

• F = D = !" #

• di mana: F adalah ga$a magnetomoti%e

• & adalah 'umlah putaran

• Aku adalah arus• ! adalah medan magnet

• " # dia pan'ang 'alur magnetik

• L c

I

I

Φ

Lc


4/33


Transformer

• Analisis rangkaian magnetik • Magneti# kerapatan fluks ()eber * m + atau ,eslas-

• = m ! = m & * " #

• dimana:

– m adalah permeabilitas di ! * m. m = m o m r

– m o = / p 01 23 ! * m ruang bebas permeabilitas (udara-

– m r permeabilitas relatif (pesa4at m r = 05 dan besi m r =

611127111-

– &ilai sebenarn$a dari m r ditentukan dari 2 kur%a

magnetisasi ! dari bahan magnetik.


5/33


Transformer Analisis rangkaian magnetik

• 8irkuit magnetik $ang dibangun

dengan inti dilaminasi.

• nti terbuat dari lembaran besi

silikon.

• 2 kur%a ! dari tiga bahan

magnetik ditun'ukkan pada gambar.

• 9ermeabilitas inti adalah kemiringan

2 kur%a !.

• Rentang operasi di ba4ah saturasi

(lutut- dari kur%a. )ila$ah inikurang lebih inier.

• 2 ! Cur%es. ( di teslas5 ! di amp *

m-

B - H Cures! "B in #eslas, H in am$%m&

1.

5

1.

0

0.

5


6/33


Transformer Analisis rangkaian magnetik • "angkah selan'utn$a analisis adalah perhitungan fluks magnetik.

• Fluks diukur dengan )eber

• Ma$oritas fluks dalam inti besi. Fluks kebo#oran ke#il mungkin

mun#ul di udara5 $ang diabaikan di sini.

• Fluks adalah:

• f m = A = m !A = m &A * " #

• Dimana: adalah densitas fluks di ,esla

• A adalah penampang inti besi


7/33

05/13/16 360 Topic 3a. Transformer 1-Phase !


Fluks AC sinusoidal menginduksi tegangan di kumparan (Farada$â € ™ s "a4-

• ,egangan ini sama dengan tegangan suplai 'ika drop tegangan ohmi# diabaikan. Tegangan induksi adalah:

• 9ersamaan untuk fluks sinusoidal adalah: "#& ' m sin" #&

• leh karena itu5 ekspresi untuk tegangan induksi men'adi:

• &ilai rms dari tegangan induksi adalah:

dimana: ; adalah dalam %olt5 f =


8/33

05/13/16 360 Topic 3a. Transformer 1-Phase %


• 8ubstitusi f = M (&A * " #- $ield persamaan tegangan induksi:

(imana

adalah induktansi

• >nergi dalam medan magnet merupakan bagian integral dari da$a listrik

$ang masuk:

• ,egangan induksi di kumparan kedua ditempatkan pada intin$a adalah:

c

2

L

& NL

⋅⋅µ=

"t

"iL

"t

"i

L

& N N

"t

" Ne 2'1

c

1222 ⋅=⋅⋅µ

⋅=φ

⋅= ⋅

"t

"iL

"t

"i

L

& N

"t

" Ne

c

2 =⋅µ

=φ

=

2

0 2

1 I Ldii Ldt

dt

di Lidt eiW

I

⋅⋅=⋅=⋅⋅⋅=⋅⋅= ∫ ∫ ∫

&L

N NL

c

2102'1 µ=


9/33

05/13/16 360 Topic 3a. Transformer 1-Phase (

Tes# 1


10/33


K)*I+H


11/33


Transformer

Analisis Cir#uit magnetik

• 9enataan sebuah induktor

dengan #elah udara

ditun'ukkan pada ?ambar

tersebut

• 8ebuah kumparan

ditempatkan pada besi2#ore.

• @erapatan fluks magnetik di#elah udara

adalah gap . ketika saat ini

sa$a m.

a

%

&

a

%

&

h

'

g


12/33


Transformer

Menghitung

• 0- fluks magnetik dan kerapatan fluks di bagian $ang berbeda dari inti

besi

• +- ,entukan intensitas medan magnet (!- di bagian $ang berbeda dariinti

• - !itung 'umlah putaran $ang diperlukan untuk mempertahankan

fluks 'ika saat ini adalah m

• /- !itung induktansi ketika besi2#ore diabaikan atau dianggap.

• 6- !itung tegangan induksi di kumparan5 dengan 061 putaran5 'ikaditempatkan pada besi2#ore Asumsikan bah4a frekuensi adalah


13/33


Transformer I(eal Transformer Trafo #elah (ilaminasi besi-

core (an $rimer (an seun(er

berliu

.ulun/an $erla0anan (an

flus ebocoran a(alah nol!

Primer berliu (i$aso oleh

#e/an/an sinusoi(al 1!

Te/an/an 1 (rie arus

ma/ne#i2in/ melalui

berliu! saa 1m

N1 N2

aminate inti %esi

eng*o* +tama eng*o* se*uner

,1m

!1


14/33


Transformer I(eal Transformer a/ne#i2in/ saa# saa

men/hasilan flus ma/ne#isasi

(alam in#i besi!

5lus berubah lebih a#au uran/

(i

ben#u sinusoi(al!

Hubun/an an#ara flus

(an #e/an/an:

)*+ ,eneration

N1 N2

ma+1

m

11 Nf 44.4

"t

" N- φ⋅⋅⋅=

φ⋅=

φ m

!1

,1m


15/33


Transformer I(eal Transformer +c flus lin e /ulun/an

seun(er!

Perubahan flus "( f m % (#&

men/in(usi sinusoi(al

#e/an/an (i /ulun/an

seun(er!

Te/an/an in(usi a(alah:

7asio #e/an/an $rimer (anseun(er (isebu# rasio #urn:

a - !1!# - "1"#

generasi tegangan

N1 N2ma+2

m

22 Nf 44.4

"t

" N- φ⋅⋅⋅=

φ⋅=

,1m

!1

φm


16/33


Transformer

I(eal Transformer ebuah beban im$e(ansi

9 #erhubun/ e seun(er!

eun(er #e/an/an (rie

arus beban melalui 9 saa#

ini aalah:

,# - !# /#

+rus beban men/hasilan

flus f an/ menen#an/

ma/ne#isasi flus f m!

Transformer

imuat

N1 N2

oa

I

φ #

9

0m

1

φ m


17/33

05/13/16 360 Topic 3a. Transformer 1-Phase 1!

Transformer

I(eal Transformer

Beban flus f men/in(usi

#e/an/an (i /ulun/an $rimer an/

menen#an/ #e/an/an su$lai!

u$lai #e/an/an ons#an! Oleh

arena $en/uran/an #e/an/an

in(usi menin/a#an arus

$rimer! "aa 1m I 1&!

I 1 saa# ini men/hasilan

flus f 1 sal(o i#u (an mene#araan

flus f an/ (ihasilan oleh arus

seun(er I !

Transformer

imuat

N1 N2

oa

I

φ #φ m φ 1

1

0mB 0


18/33

05/13/16 360 Topic 3a. Transformer 1-Phase 1%

Transformer

I(eal Transformer Pemera#aan flus men/hasilan efe seba/ai

beriu#:

5lus in#i f m #e#a$ ons#an (an in(e$en(en

(ari beban!

Primer ma/ne#o-mo#if /aa 5 1 a(alah sama(en/an /aa ma/ne#omo#ie seun(er 5 ! Karena

i#u:

,1 "1 - ,# "#

Persamaan ini men/asumsian

bah0a

ma/ne#i2in/ saa# ini saa m a(alah

(iabaian ecil

Transformer

imuat

N1 N2

oa

I0mB 0

1

φ m φ1 φ #


19/33

05/13/16 360 Topic 3a. Transformer 1-Phase 1(

Transformer I(eal Transformer Keru/ian a(alah nol (alam

#ransforma#or an/ i(eal! Oleh

arena i#u (aa in$u# "+& a(alah

sama (en/an (aa ou#$u# "+&!

aa 1 1 ' I Te/an/an (an arus hubun/an

a(alah:

a ' 1 % ' I % I1 or

'1 % a an( I ' I1 a

;ia #ransforma#or

menin/a#an #e/an/an,

$enurunan saa# ini (an

sebalina!

E2uialent Cir&uit

!1 - E1

E# -E 1 a

,1 ,# - a,1

E# - !#


20/33


*ec#ure 1<


21/33


Transformator Transformer a#ual

.ulun/an #ransforma#or an/sebenarna

memilii resis#ensi 7 1 (an 7 , an/

(ieluaran (ari /ulun/an (an

(i#em$a#an secara seri (en/an

merea!

Ba/ian (ari arus u#ama

flus an/ (ihasilan #i(a aan

men/hubun/an

/ulun/an seun(er! Ini

flus a(alah ebocoran u#ama

flus f 11! Ba/ian (ari arus seun(er

flus an/ (ihasilan #i(a aan

men/hubun/an

/ulun/an $rimer! 5lus ini a(alah

ebocoran flus seun(er f !

I1

N1 φ m N2

!1 !#

I2

φ 11

φ 22

1 2


22/33


Transformer a#ual 5lus men/hubun/an /ulun/an $rimer a(alah:

5lus men/hubun/an /ulun/an seun(er a(alah:

5 11 (an 5 (a$a# (i/an#i (en/an se#ara in(u#ansi * 1 (an * masin/-masin/

Transformator

I1

N1

φ m

N2

!#E1 E#

4#

,#

41

!1

1 #

1

11

N

LI

m11m1 +φ=φ+φ=φ

1 N2L2I

m22m2 +φ=φ+φ=φ


23/33


Transformer a*tual =alam #ransforma#or na#a in#i $ermeabili#as besi #i(a #a

#erba#as (an arus ma/ne#i2in/ #i(a (a$a# (iabaian!In#i besi

(i0aili oleh ma/ne#i2in/ rea#ansi > m His#eresis (an arus e(( menebaban eru/ian besi! Keru/ian

ini (i0aili oleh resis#ensi 7 c an/ #erhubun/ secara $aralel(en/an > m

Transformer

!#E1 E#!1

1 41

4& m

,#

4# #

I1

,1

"1 "#Φm

,& ,m


24/33


Transformator

Transformer an/ sebenarna! irui# ?@uialen#

,1

71

,&

!1 E1

4# 7#

,#!#

E#

,1

41

,m

4& 7m

,eal Transformer


25/33


Transformator

Pene(erhanaan ran/aian eialen

Persamaan un#u sebuah #ransforma#or an/ i(eal

E 1 - E # , 1 - , # a

Pemba/ian hasil (ua $ersamaan (i

Im$e(ansi (a$a# (i#ransfer (ari sa#u sisi e sisi lain (en/anmen/alian (en/an ua(ra# (ari rasio beli#an!

2

22

1

1

I

/a

I

/= 2

2

1 a =


26/33


27/33

05/13/16 360 Topic 3a. Transformer 1-Phase 2!

Transformator Parame#er ran/aian se#ara eri im$e(ansi #ransforma#or

(ihi#un/ (ari #es sirui# $en(e! Te/an/an ren(ah sisi "*&

a(alah hubun/ $en(e (an

#e/an/an #in//i "H& (iberianoleh #e/an/an (iuran/i an/

men(oron/ arus melalui #rafo!

#e/an/an, arus, (an (aa in$u#

(iuur!

7an/aian #es $en(e!

Short &ir&uit test

4 e ) u & e )

3 o l t a g e

-

&

1

L -2 -

&

s h o r t

c i r c * i t

, s &

! s &

P s &


28/33

05/13/16 360 Topic 3a. Transformer 1-Phase 2%

Transformator Parame#er ran/aian se#ara Tes sirui# $en(e memberian

saa sc saa# ini, #e/an/an

su$lai sc (an hilan/na (aa P sc! 7an/aian eialen

menunAuan bah0a im$e(ansiseri (a$a# (ihi#un/ (ari (a#a ini

Perhi#un/an im$e(ansi seri a(alah:

/ e - ! s& , s& an 4 e - P s& , s& #Oleh arena i#u, se#ara rea#ansi a(alah:

2

e

2

ee

03 −=

4e 7e,s& se&,s&

!s&

L


29/33

05/13/16 360 Topic 3a. Transformer 1-Phase 2(

Transformator Parame#er ran/aian se#ara Im$e(ansi ma/ne#i2in/ #rafo

(ihi#un/ (ari #es sirui# #erbua! isi #e/an/an #in//i "H&

#erbua (an sisi #e/an/an

ren(ah "*& (iberian oleh#e/an/an (inilai, an/

men(oron/ arus ma/ne#i2in/

melalui #rafo! Te/an/an, arus (an

menalahan eua#an (iuur!

Terbua - ran/aian #es

.

89en &ir&uit test

&

-

1

!o p e n

c i r c * i t

4 a t e )

3 o l t a g e

2 - L -

P o, o

! o-!


30/33


Transformator

Parame#er ran/aian se#araTes sirui# #erbua memberian

ma/ne#i2in/ caban/ saa# ini

saa o, #e/an/an su$lai


31/33


Transformator

Per#anaan un#u merenun/an! en/a$a $enemuan #ransforma#or mem$erce$a#

$eremban/an $en//unaan lis#ri en/a$a besi a#au ma/ne#isasi eru/ian an/ lebih $en#in/

(ari$a(a eru/ian an/ (isebaban oleh resis#ensi berelo-

elo en/a$a #ransforma#or harus (i(in/inan Ba/aimana hal

i#u (ilauan +$aah hubun/an #ransforma#or an/ memaso rumah +n(a

(an (i mana


32/33


Transformator

+ +, 4


33/33

05/13/16 360 Topic 3a Transformer 1-Phase 33

Transformator

en/hi#un/ $arame#er #ransforma#or! en//ambar ran/aian euialen (ise(erhanaan Hi#un/ (an $lo# $en/a#uran #e/an/an #ransforma#or s beban

(an menen#uan beban e#ia re/ulasi #ersebu# a(alah D Hi#un/ (an $lo# efisiensi s beban! enen#uan beban e#ia

efisiensi masimum (an efisiensi masimum +sumsian: fa#or (aa

360 topic 3a transformers 1ph indo (mogan, agung, galih)

Documents