TRANSFORMATOR Pertemuan 7-8 1 • Dasar Elektromagnet • Medan magnet berperan sangat penting sebagai rangkaian proses konversi energi. Konversi energi listrik menjadi energi mekanik seperti yang terjadi pada generator atau konversi energi mekanik menjadi energi listrik dapat terjadi melalui media medan magnet. Pada transformator gandengan medan magnet berfungsi untuk memindahkan dan mengubah energi listrik dari rangkaian primer ke sekunder melalui prinsip induksi elektromagnet 2 Hukum Faraday Hukum Faraday menyatakan apabila medan magnet berubah-ubah terhadap waktu, akibat arus bolak-balik yang berbentuk sinusoida, suatu medan listrik akan dibangkitkan atau diinduksikan. Secara matematis dapat dituliskan seperti pada persamaan 1. e adalah gaya gerak listrik hasil induksi, = N. merupakan fluks linkage dan menyatakan harga fluks yang berubahubah terhadap waktu. d d e N dt dt 3 Perubahan fluks yang menghasilkan gaya gerak listrik (ggl) dapat terjadi karena : – Perubahan fungsi waktu (t), akibat arus bolak-balik yang berbentuk sinusoida – Fungsi putaran ( ), akibat berputarnya rotor pada mesin-mesin dinamis. Tegangan induksi dapat terjadi karena proses rotasi atau transformasi e (induksi ) = e ( rotasi ) + e ( transformasi ) 4 • Rangkaian Magnet Arus listrik (i) yang dialirkan melalui penghantar yang dibelitkan pada inti besi yang berbentuk cincin toroidal, akan menghasilkan medan magnet yang sebanding dengan jumlah lilitan (N) dikalikan dengan besaran arus listrik. Amper-turn (Ni) disebut gaya gerak magnet ( ggm). Ni ampere turn Gaya gerak magnet adalah perbedaan potensial magnet yang cenderung menggerakkan fluks disekitar cincin toroidal. Gerak fluks ditentukan oleh gaya gerak magnet dan tahanan inti besi atau reluktansi ( ) weber 5 Reluktansi berbanding lurus dengan panjang ( l), berbanding terbalik dengan penampang luas bidang (A), dan tergantung pada bahan magnetik rangkaian magnet L A ampere turn / weber Analogi rangkaian magnet dan rangkaian listrik V R A I A 6 • Prinsip kerja Tranformator Transformator adalah suatu alat listrik yang dapat memindahkan dan mengubah energi listrik dari satu atau lebih rangkaian listrik ke rangkaian listrik yang lain, melalui suatu gandengan magnet dan berdasarkan prinsip induksi-elektromagnet v E E p p p NP Ns Trafo Np / Ns E v s s 7 • Jenis Transformator Transformator digunakan dalam lingkup tenaga listrik atau elektronika. Dalam bidang tenaga listrik, transformator digunakan untuk menaikkan atau menurunkan tegangan sesuai kebutuhan. Transformator memberikan nilai ekonomis dalam kebutuhan pengiriman daya listrik jarak jauh. Dalam bidang elektronika, transformator digunakan untuk gandengan impedansi antara sumber dan beban, untuk memisahkan satu rangkaian dari rangkaian lain, dan untuk menghambat arus searah sambil mengalirkan arus bolak-balik antara rangkaian. Dalam bidang tenaga listrik pemakaian transformator dikelompokkan menjadi : – Transformator daya – Transformator distribusi – Transformator pengukuran 8 • Perbandingan Tegangan Perbandingan tegangan antara kumparan primer dan sekunder dapat diturunkan dari keadaan transformator tanpa beban Bila kumparan primer transformator dihubungkan dengan sumber tegangan V1 yang sinusoida, akan mengalirkan arus primer Io yang sinusoida dan mengasumsikan belitan N1 reaktir murni, Io akan tertinggal 900 dari V1. Arus primer Io menimbulkan fluks ( ) yang sefasa dan berbentuk sinusoida maks sin t 9 Berdasarkan hukum Faraday, fluks sinusoida menimbulkan tegangan induksi d ei N P dt d ( maks sin t ) ei N P dt ei N P maks cos t Harga efektif tegangan induksi N P 2f maks EP 4.44 N P f maks 2 10 Analisis Fasor : Trafo tanpa beban Io V1 Pada rangkaian E1 sekunder, fluks () bersama menimbulkan tegangan induksi d eS N S dt e S N S maks cos t 11 ` Harga efektif tegangan induksi pada sisi sekunder E S 4.44 N S f maks Perbandingan tegangan efektif antara sisi sekunder dan sisi primer EP N P ES N S Dengan mengasumsikan tidak ada rugi tahanan dan fluks bocor V1 dan V2 masing-masing menyatakan tegangan terminal E P VP N P E S VS N S sisi primer dan sisi sekunder. 12 • Perbandingan Arus Perbandingan arus antara kumparan primer dan sekunder dapat diturunkan dari keadaan transformator berbeban NP IS NS IP 13 • Rangkaian Ekivalen Sebuah transformator dapat di buat rangkaian ekivalen untuk menganalisi kerja. VP Rp Rs Xp Rc Xm Ep Es Xs ZL Vs 14 • Parameter Transformator Ada empat parameter transformator yaitu: Rc, Xm, Rek dan Xek. Rc menyatakan besar kerugian inti besi akibat rugi histeresis dan arus arus eddy, Xm menyatakan rugi magnetasi, Rek menyatakan rugi-rugi tahanan dan Xek menyatakan rugi akibat fluks bocor Pengukuran Nilai Parameter Nilai parameter transformator dapat dihitung melalui dua pengukuran pada transformator, yaitu pengukuran beban nol atau hubung terbuka dan pengukuran hubung singkat 15 • Pengukuran Hubung Terbuka Pengukuran hubung terbuka dilakukan dengan kondisi transformator pada sisi sekunder tanpa beban. Pengukuran ini untuk menentukan nilai parameter transformator RC dan Xm. Pengukuran dilakukan dengan menghubungkan sisi primer dengan sumber tegangan Vo A V W Rc Xm 16 Besar arus yang mengalir diukur dengan ampermeter dan diperoleh besar arus Io. Daya yang masuk diukur dengan wattmeter dan diperoleh besar Po. Vo2 Rc Po Vo jX m Rc Zo I o Rc jX m 17 • Pengukuran Hubung Singkat Pengukuran hubung singkat dilakukan dengan kondisi transformator pada sisi sekunder diberi beban nol. Pengukuran ini untuk menentukan nilai parameter transformator Rek dan Xek. Pengukuran dilakukan dengan menghubungkan sisi primer dengan sumber tegangan Vhs Rek Xek W V A 18 Besar arus yang mengalir diukur dengan ampermeter dan diperoleh besar arus Ihs. Daya yang masuk diukur dengan wattmeter dan diperoleh besar Phs. Rek Z ek Phs I hs 2 Vhs Rek jX ek I hs X ek 2 Z ek 2 Rek 19 • Pengaturan Tegangan Pengaturan tegangan suatu transformator ialah perubahan tegangan sekunder antara beban nol dan beban penuh pada suatu faktor kerja tertentu dengan tegangan primer konstan Pengaturan Vtan pabeban Vbebanpenuh Vbebanpenuh 20
© Copyright 2024 Paperzz
