trafo electro

Download Trafo electro

Post on 26-Oct-2015

66 views

Category:

Documents

6 download

Embed Size (px)

DESCRIPTION

engineering lecture

TRANSCRIPT

  • TRANSFORMATOR

  • PENGERTIANTransformator adalah peralatan /mesin Listrik yang dapat memindahkan dan mengubah Energi listrik dari satu atau lebih rangkaian Listrik ke rangkaian listrik yang lain melalui Gandengan magnit dan berdasarkan prinsip Induksi elektromagnetik.

  • Bagian-bagian Trafo1.Inti Besi3.Kumparan Sekunder2.Kumparan Primer

  • KEGUNAAN TRANSFORMATOR UNTUK MEMPEROLEH TEGANGAN SESUAI DENGAN PERSYARATAN PERALATAN LISTRIK Misalnya kita mempunyai peralatan listrik dengan tegangan 110 volt sedangkan tegangan PLN adalah 220 volt, maka kita pergunakan trafo untuk memperoleh tegangan 110 volt.

  • 2. PADA SISTEM TENAGA LISTRIK Disebut : TRAFO TENAGA yaitu yang berfungsi untuk menurunkan tegangan dari tegangan lebih tinggi ke tegangan yang lebih rendahSTEP UP TRANSFORMER (TRAFO PENAIK TEGANGAN) b. STEP DOWN TRANSFORMER (TRAFO PENURUN TEGANGAN)yaitu yang berfungsi untuk menaikkan tegangan dari tegangan lebih rendah ke tegangan yang lebih tinggi

  • SISTEM TENAGA LISTRIKTRAFO STEP DOWN

  • 3. UNTUK MENGADAKAN PENGUKURAN DARI BESARAN LISTRIK Trafo yang dipergunakan untuk mengadakan pengukuran dari besaran listrik (yaitu tegangan dan arus yang tinggi). Disebut TRAFO INSTRUMEN atau TRAFO PENGUKURAN.TRAFO TEGANGANTRAFO ARUS

    V

    Beban

    Beban

    A

  • (a) Voltage transformer(b) Current transformer

  • PRINSIP KERJA TRAFOApabila pada kumparan primer suatu trafo (lihat gambar a) dihubungkan dengan tegangan V1 yang sinusoida maka akan mengalir arus primer I0 yang juga sinusoida. Dengan menganggap jumlah belitan pada kumparan primer N1 relatip murni, I0 akan tertinggal 900 dari V1 (lihat gambar b).

  • Arus primer I0 akan menimbulkan fluksi yang sefasa dan juga berbentuk sinusoida : = m sin t ; m = fluksi maksimum. Fluksi yang sinusoida ini akan menghasilkan tegangan induksi e1 yang menurut hukum induksi Faraday besarnya adalah : Harga efektifnya:

  • Pada rangkaian sekunder dengan jumlah lilitan N2, fluksi bersama tadi menimbulkan Sehingga dengan mengabaikan rugi-rugi tahanan dan adanya fluks bocor, maka:a adalah perbandingan transformasi

  • Arus Penguat Arus penguat adalah : arus primer I0 yang mengalir pada kumparan primer ketika kumparan sekunder tidak dibebani (terbuka)Arus Io terdiri dari IC dan ImArus Im menghasilkan fluksi .Komponen arus Ic menyatakandaya yang hilang akibat adanyarugi histerisis dan arus eddy.Daya yang hilang dlm Wattadalah Ic x V1

    Ic

    Im

    Rc

    Io

    Xm

    V

    1

  • KEADAAN BERBEBANApabila kumparan sekunder dihubungkan ke beban ZL, I2 mengalir pada kumparan sekunder, denganAdanya arus beban I2 ini menimbulkan arus I/2 pada kumparan primerFV1ZLV2I2I1

  • RANGKAIAN EKIVALEN1. Rugi-rugi tembaga (I2R)Hal-hal yang perlu diperhatikan dalam menyusun rangkaian ekivalen trafo adalah:4. Fluks bocor2. Rugi-rugi arus eddy3. Rugi-rugi Histerisis

  • SumberKumpprimerInti BesiKump sekunderBebanRangkaian Ekuivalen Trafo Berbeban

  • Rangkaian Ekuivalen Trafo Tanpa BebanR2 resistansi belitan sekunderX2 reaktansi belitan sekunderIo = Ic + ImV1 = E1 + Io (R1 + j X1)R1 resistansi belitan primerX1 reaktansi belitan primerRc resistansi pemagnetanXm reaktansi pemagnetanIc arus rugi intiIm arus magnetisasi

  • Model/Persamaan Matematikatau

  • sehingga

  • Apabila Io diabaikan, maka diperoleh rangkaian ekivalen seperti dibawah ini :Rangkaian ekuivalen pendekatan

  • Jika digunakan sisi sekunder sebagai acuan (dilihat dari sisi sekunder), maka didapat rangkaian ekivalen seperti dibawah ini

  • MENENTUKAN PARAMETER TRAFONilai resistansi dan induktansi trafo dapat ditentukan secara eksperimen, yaitu dengan rangkaian hubung terbuka (open circuit) dan rangkaian hubung singkat (short circuit)

  • Uji rangkaian terbuka:

  • R1 dan X1 diabaikan:Faktor daya:

  • Faktor daya pada sebuah trafo selalu lagging, jadi arus selalu tertinggal terhadap tegangan sebesar 0.Jadi admitansi YE adalah

  • Uji Hubung Singkat

  • Kumparan sekunder dihubung singkatkan sedangkan kumparanprimer dihubungkan ke tegangan sumber tegangan sangat rendah.Untuk menghindari kerusakan, tegangan yang diberikan ke kumparan primer dimulai dari nol dan dinaikkan perlahan-lahan dan harus dihentikan ketika arus mencapai nilai kapasitas trafo.Dengan mengukur tegangan Vsc, arus Isc, dan daya Psc dapat Diketahui parameter:

  • Contoh soal:Pada pengujian sebuah trafo 20 kVA, 8000/240 Volt, 60 Hz disisi primer didapat data sebagai berikut:Dapatkan rangkaian ekivalen yang disederhanakan dilihat disisi primer.

  • Penyelesaian:Uji rangkaian terbuka:tertinggalJadi,

  • Uji Rangkaian Hubung Singkat:Impedansi seri adalah

  • ContohDapatkan:b. Rugi-rugi daya pada saluran transmisi (region 2)a. Tegangan bebanc. Daya yang dikirim oleh generatorT2T1

  • Eliminasi T2:T11:10j60 20

  • T11:10Eliminasi T1:

  • Daya yang dikirim oleh generator:VAWattDaya hilang pada saluran PlineTegangan beban Vload:

  • Regulasi TeganganRegulasi Tegangan (Voltage Regulation) adalah perubahan tegangan sekunder antara beban nol dan beban penuh pada faktor daya tertentu dengan tegangan primer konstan.Dengan mengacu pada gambar 2.14, dimana transformator direprensentasikan sebagai inpedansi seri Zeq dengan kondisi tanpa beban, maka tegangan terminal beban :

  • Jika beban dihubungkan ke sekunder trafo, maka tegangan terminal trafo

    Tegangan terminal beban dapat naik atau turun tergantung pada sifat bebanPerubahan tegangan ini disebabkan oleh penurunan tegangan (IZ) dalam impedansi internal transformator

  • Untuk mengurangi besarnya perubahan tegangan, transformator harus dirancang dengan impedansi internal Zeq rendahRegulasi Tegangan dinyatakan sbb :

    Besaran tegangan pada persamaan tersebut dapat dihitung dengan menggunakan rangkaian ekivalen yang disetarakan pada rangkaian primer maupun sekunder

  • Dengan mengacu pada gambar 2.11b, regulasi tegangan adalah :

  • Umumnya tegangan beban adalah tegangan nominal, maka

    Dari gambar tersebut

    Bila beban off , V1 akan dinyatakan sebagai V2

  • Maka Regulasi tegangan dalam persen

    Pengaturan tegangan tergantung pada faktor daya bebanBerdasarkan Persamaan. 2.19 dan Gambar. 2.11, diagram fasor digambarkan dalam Gambar. 2.14bLokus adalah lingkaran radius

  • Besarnya V1 akan maksimum jika fasor sefase dengan V2

    Dari persamaan sebelumnya :

  • Olehkarena nya pengaturan tegangan maksimum terjadi jika sudut faktor daya beban sama dengan sudut impedansi ekivalen transformator dan faktor daya beban tertinggal

  • EfisiensiTransformator adalah perangkat statis, tidak ada kerugian rotasi seperti kerugian hambatan angin dan gesekan pada mesin berputarDalam sebuah transformator yang dirancang dengan baik efisiensi dapat setinggi 99%

  • Efisiensi didefinisikan sebagai berikut:

    Rugi-rugi trafo terdiri dari rugi inti ( ) dan rugi tembaga

  • Maka :

    Rugi tembaga dapat dicari bila arus belitan dan resistansinya diketahui :

    Tampak bahwa rugi tembaga fungsi arus

  • Rugi inti tergantung pada fluks puncak di inti, yang pada gilirannya tergantung pada tegangan yang diberikan ke transformatorPada umumnya transformator terhubung dengan tegangan yang konstan, maka rugi inti secara keseluruhan konstan dan dapat dicari dari pengujian tanpa bebanMaka jika parameter rangkaian ekivalen trafo diketahui, maka efisiensi trafo pada kondisi operasi dapat di tentukan

  • Umumnya tegangan beban dipertahankan konstan, sehingga efisiensi tergantung pada arus beban ( ) dan faktor daya beban ( )

  • Efisiensi MaksimumNilai efisiensi maksimum terjadi bila

    Maka : rugi inti = rugi tembaga

    Untuk kondisi beban penuh

  • Misal :

    Dari persamaan sebelumnya, diperoleh :

    Dengan nilai-nilai tegangan terminal dan arus beban, efisiensi maksimum terjadi ketika

  • Maka kondisi efisiensi maksimum :

    Maka efisiensi maksimum pada trafo terjadi ketika faktor daya beban satu (beban resistif) dan arus beban sedemikian rupa sehingga rugi tembaga = rugi inti

  • Variasi efisiensi terhadap arus beban dan faktor daya beban ditunjukkan pada gambar 2.15

  • Efisiensi sepanjang hari (Energi),

  • Tentukan efisiensi trafo sepanjang hari

  • AutotranformatorAdalah trafo dengan koneksi khusus, dimana tegangan ac variabel dapat diperoleh pada sisi sekunder nya (seperti pada gambar berikut) :

  • Karena seluruh belitan melingkupi fluksi yang sama dalam inti trafo, maka

    Tegangan keluaran sekunder dapat divariasi dengan slider dengan rentang

    Angka transformasi belitan a dan b

    Angka transformasi belitan b dan c

  • Kesetimbangan angka transforsi

    Keuntungan koneksi autotransformator adalah reaktansi bocor rendah, rugi-rugi rendah, arus penguatan rendah, menaikkan kapasitas kVA, dan tegangan keluarnya variabelKerugiannya sisi primer dan sekunder terhubung langsung

  • Sebuah trafo satu fasa 100 kVA dua belitan dihubungkan menjadi autotrafo menghasilkan 110 kVATampak bahwa kapasitas lebih tinggi autotrafo dihasilkan dari hubungan konduktif. Tidak semua 1100 kVA ditransformasikan oleh induksi elektromagnetikTampak juga bahwa belitan 200 Volt mempunyai isolasi yang cukup untuk menahan tegangan 2200 Volt terhadap ground

  • Transformator Tiga FasaPada sistem tiga fasa yang digunakan untuk pembangkitan dan transmisi yang berdaya besar diperlukan transformator tiga fasaTra