Karakterisasi Pengukuran Star-Delta Pada Trafo Tiga

Phase dengan Menggunakan Virtual Instrument

BAYU SETIOAJI (NIM : 2008010048)

Fakultas Teknik Jurusan Teknik Elektro. Universitas Pamulang

ABSTRAK

Ilmu pengetahuan dan teknologi berkembang secara cepat, seiring dengan majunya pemikiran manusia untuk menentukan hal-hal yang baru dan bermanfaat bagi kehidupan. Perkembangan teknologi tidak lepas dari pembelajaran untuk hal-hal yang lebih sederhana seperti karakterisasi suatu komponen elektronik. Tetapi akan membutuhkan banyak waktu dan biaya untuk mempelajari itu semua tanpa perencanaan yang baik. Tidak hanya materi yang interaktif yang memudahkan mahasiswa, diharapkan mahasiswa tersebut akan memiliki rasa ingin tahu yang lebih.

Penelitian dilakukan untuk menciptakan suatu metode yang lebih mudah dibanding dengan perhitungan secara manual. Metode penelitian yang dilakukan penulis adalalah dengan melakukan perancangan alat, melakukan percobaan dan melakukan analisa.

Dalam menganalisa tugas akhir ini penulis menggunakan beberapa perlengkapan pendukung dantaranya : Panel pengujian trafo untuk mendapatkan alat guna dianalisa, sedangkan myDAQ sebagai hardware untuk akuisisi datadalam pengukuran. Sedangkan software menggunakan LabView yang berfungsi untuk menampilkan hasil pengukuran.

Kata kunci : panel pengujian trafo, my DAQ, LabView

1. PENDAHULUAN

Ilmu pengetahuan dan teknologi

berkembang secara cepat, seiring dengan

majunya pemikiran manusia untuk

menentukan hal-hal yang baru dan

bermanfaat bagi kehidupan.

Perkembangan teknologi tidak lepas dari

pembelajaran untuk hal-hal yang lebih

sederhana seperti karakterisasi suatu

komponen elektronik. Tetapi akan

membutuhkan banyak waktu dan biaya

untuk mempelajari itu semua tanpa

perencanaan yang baik. Tidak hanya

materi yang interaktif yang memudahkan

mahasiswa, diharapkan mahasiswa

tersebut akan memiliki rasa ingin tahu

yang lebih.

Eksperimen secara manual terdapat

beberapa kekurangan. Hal ini dapat dilihat

dari praktikum rangkaian star-delta masih

banyak kekurangan. Oleh karena itu,

diperlukan suatu implementasi yang dapat

memberikan solusi untuk masalah tersebut,

yaitu pengukuran star-delta dengan

menggunakan virtual instrument.

Virtual instrument bertujuan untuk

mempermudah dalam melakukan

pengukuran. Menggunakan interface untuk

pengambilan data dan dengan

menggunakan softwere komputer untuk

mengontrol. Seperti diketahui bahwa

manfaat dari pengukuran star-delta

menggunakan virtual instrument adalah

dapat mengetahui nilai tegangan dan arus

yang dihasilkan dari suatu rangkaian.

Untuk menghasilkan data dan nilai dari

pengukuran star-delta, maka dibuat

rangkaian elektronika yang menggunakan

alat myDAQ dengan transformator yang

dihubungkan dengan rangkaian star-delta,

kemudian disambungkan dengan

perangkat virtual instrument maka akan

didapat data dan nilai tegangan dan arus

dari rangkaian star-delta tersebut.

Dari permasalahan seperti ini

peneliti ingin melakukan pengukuran yang

bertujuan untuk meciptakan suatu metode

serta untuk mengetahui karakteristik

pengukuran rangkaian star-delta trafo tiga

phase dengan menggunakan virtual

instrument.

II. LANDASAN TEORI

1.1 Analisis rangkaian star-delta trafo

tiga phase

Star-delta adalah jenis rangkaian dalam

instalasi listrik tiga phase, terutama pada

mesin-mesin listrik. Transformator tiga

phase pada dasarnya merupakan

transformator satu phase yang disusun

menjadi tiga buah dan mempunyai dua

belitan, yaitu primer dan skunder. Ada dua

metode utama untuk emnghubungkan

belitan primer yaitu hubungan segitiga dan

bintang (delta daan wye). Sedangakan

pada belitan skunder dapat dihubungkan

secara segitiga, bintang dan zig-zag

(delta, wye dan zig-zag).

Rangkaian star-delta pada umumnya

digunakan untuk mengurangi arus star

yang tinggi. Pada rangkaian star-delta trafo

tiga phase lilitan primer dihubungkan

secara star dan lilitan primer dihubungkan

secara delta. Masing-masing hubungan

belitan ini memiliki karakterisasi arus dan

tegangan yang berbeda-beda.

Pada tegangan yang seimbang

terdiri dari tegangan satu phase yang

mempunyai magnitude dan frekuensi yang

sama tetapi antara satu phase dengan yang

lainnya mempunyai beda phase sebesar

1200 listrik,sedangkan secara fisik

mempunyai perbedaaan sebesar 600.

Gambar 2.1Gelombang tegangan

sinusoidal tiga phase

Untuk menghitung nilai dari

tegangan dan arus pada gelombang

sinusiodal yang ditunjukan pada grafik

pengukuran dapat menggunakan rumus :

a. Menghitung frekuensi

f = 1T

T = Perioda dalam satuan second

b. Menghitung tegangan Vrms (Root

Means Square)

Vrms =Vp√ 2

atau Vp x 0,707

Vrms = Tegangan puncak hasil

pengukuran x 0,707

c. Menghitung arus effektif

Ieff = Imax√ 2

1.2 VIRTUAL INSTRUMENT

Virtual instrument adalah perangkat

lunak dan perangkat keras, untuk

menciptakan user-defined sistem

pengukuran dan digunakan untuk

mengetahui atau membantu masalah

pengkodean (code troubleshoot). Sistem

perangkat instrument yang terdiri dari

komponen hardware, seperti multimeter

digital dan osiloskop yang benar-benar

khusus untuk stimulus analisis atau fungsi

pengukuran.

. Seperti diketahui bahwa virtual

instrument memiliki beberapa kelebihan

diantaranya:

1. Aliran pemrograman yang

dapat diamati proses kerjanya.

2. Apabila terjadi kesalahan

dalam pengolahan data dapat

diketahui dengan mengamati

proses kerja rangkaiannya.

3. Waktu yang diperlukan dalam

perancangan program menjadi

lebih efisien.

Secara umum program virtual

instrument dirancang khusus untuk

membuat gambaran atau simulasi kerja

suatu instrument industri, komunikasi data,

akuisisi data, sistem kendali, perancangan

dan perhitungan matematika.

1.3 NI MyDaq

Gambar 2.2 Virtual instrument NI

my DAQ

NI My DAQ adalah sebuah

device akuisisi data yang bisa dan

mampu untuk mengukur dan

menganalisa sinyal langsung

dimanapun dan kapan pun. NI

MyDAQ itu compact dan portable

sehingga mempermudah untuk

pembelajaran dengan standart dan

metode industri.

1.4 Transformator (Trafo)

Transformator adalah suatu alat listrik

yang digunakan untuk mengubah tegangan

bolak balik (AC) dari suatu nilai tertentu

kenilai yang kita inginkan terdiri dari

kumparan primer dan skunder.

1.5 Hubungan Tiga Phase

Transformator

1. Hubungan Star (Y)

Rangkaian star adalah peralatan

listrik 3 phase dimana didalamnya terdiri

dari tiga unit atau bagian (belitan

misalnya) yang sama dirangkai seperti

membentuk huruf (Y) dimana ujung-

ujungnya adalah tersambung sebagai line

dan bagian tengahnya bagian netral.

Gambar 2.3 Transformator Tiga Phase

Hubungan Star (Y)

Dengan adanya titik netral maka

besaran tegangan phase dihitung tehadap

titik netral, juga membentuk sistem

tegangan 3 phase yang seimbang dengan

magnitudenya (akar 3 dikali dari

tegangan phase)

2. Rangkan Delta (Δ)

Rangkaian delta adalah peralatan

listrik 3 phase dimana didalamnya terdiri

dari tiga unit atau bagian yang sama

(belitan misalnya) dirangkai seperti

membentuk bangun segitiga dimana

ujung-ujungnya adalah tersambung

sebagai line, dan tidak mempunyai netral.

Gambar 2.4 Hubungan Delta (Δ)

Dengan tidak adanya titik netral,

maka besarnya tegangan saluran dihitung

antar phase, karena tegangan saluran dan

tegangan phase mempunyai magnitude

yang sama.

2.6 Hubungan Star-Delta

Transformator

Hubungan star - delta transformator

tiga phase Sisi primer terhubung star dan

sisi sekunder transformator terhubung

delta.

Gambar 2.16 Transformator Tiga Phase hubungan Star – Delta

Kelebihan hubungan star - delta ini

lebih stabil dan tidak terdapat masalah

terhadap beban tidak seimbang maupun

harmonisa.

2.7 Slide Regulator

Slide regulator adalah alat

pengatur tegangan output, sehingga

besarnya tegangan input yang akan

digunakan dapat disesuaikan. Prinsip

dasrnya tegangan masuk yang nilainya

besar masuk ke slide regulator kemudian

pada slide regulator terdapat switch

penunjuk skala tegangan yang dapat

diatur. Dan besarnya nilai input dapat kita

sesuaikan dengan kebutuhan, hanya

dengan memutar tombol skala tegangan

tersebut. Dan langsung terhubung dengan

rangkaian.

III. PERANCANGAN SISTEM

3.1 Perancangan Alat

Adapun alat-alat yang digunakan

untuk mengetahui karakteristik star-delta

dengan mengggunakan virtual instrument

adalah :

1. NI MyDAQ

Perangkat lunak yang digunakan

untuk membaca tegangan dan arus pada

rangkaian adalah dengan menggunakan

LabVIEW.

2. Current Transformer (Trafo Arus)

Memperkecil besaran arus listrik

(Ampere) pada sistem tenaga listrik

menjadi besaran arus untuk sistem

pengukuran dan proteksi,

mengisolasikan rangkaian skunder

terhadap rangkaian primer, yaitu

memisahkan instalasi pengukura dan

proteksi dari tegangan tinggi,

memungkinkan standarisasi rating arus

untuk peralatan sisi skunder.

3. Voltage Transformator (Trafo

Tegangan )

Trafo tegangan adalah peralatan

yang mentransformasi tegangan sistem

yang lebih tinggi ke suatu tegangan

sistem yang lebih rendah untuk

peralatan indikator, alat ukur/meter dan

untuk relay proteksi sistem tenaga

listrik.

4. Trasformator Tiga Phase

Tiga transformator berphasa

satu dapat dihubungkan untuk

membentuk bank-3 phase (susuna 3

phasa = 3 phase bank) dengan salah

satu cara dari berbagai cara

menghubungkan belitan transformator.

5. Slide Regulator atau Variable

Tegangan

Slide regulator adalah alat

pengatur tegangan output, sehingga

besarnya tegangan input yang akan

digunakan dapat disesuaikan.

3.2 Langkah Kerja

a. Sebelum merangkai rangkaian

ukur, semua terminal-terminal dan

alat lainnya dengan alat multi

tester dan pastikan semua dengan

kondisi baik.

b. Kemudian rangkaian yang ada

pada blok diagram dan pada wiring

diagram dibuat dan dirangkai satu

persatu sehingga sesuai dengan

gambar blok diagram.

c. Setelah semua dirangkai sesuai

dengan gambar rangkaian, lalu cek

kembali satu persatu tiap-tiap

sambungan apakah sudah benar.

d. Kencangkan baut-baut terminal

pada semua peralaan sebelum

pengujian/pengetesan alat tersebut.

e. Pengujian/pengetesan rangkaian

dimulai dengan posisi MCB di

Offkan terlebih dahulu untuk

menghindari hal-hal yang tidak

diinginkan kemudian hubungkan

rangkaian dengan tegangan tiga

fasa pada sumber tegangan arus

bolak balik (AC).

f. Setelah semuanya selesai dirangkai

ada baiknya diperiksa kembali

seluruh rangkaian dan pastikan

semua sambungan di tiap-tiap

terminal dengan benar sebelum

tegangan dimasukkan ke dalam

rangkaian.

g. Kemudian hubungkan rangkaian

dengan sumber arus tiga phase dan

MCB di ONkan maka rangkaian

akan bekerja dan dioperasikan

secara manual sesuai tahapan

pengukuran.

IV. PENGUJIAN DAN ANALISA

ALAT

4.1 Pengukuran Rangkaian Star Delta

Transformator

Pengukuran parameter trafo

dilakukan pada dua kondisi, yaitu kondisi

trafo pada rangkaian star dan pada

rangkaian delta.

Objek yang dilakukan peneliti ini

adalah :

1. Trafo tiga phase.

2. Tegangan input tiap phase 220

volt, dengan output 3 volt dalam

tiap phase.

Keterangan :

1. Trafo tiga phase dengan input yang

dirangkai star dan tegangan output

trafo dirangkai delta.

2. Pada rangkaian star pada input

trafo terhubung dengan tegangan

220 volt.

3. Pada hubungan delta output trafo

disteep down dari tegangan input

(Star) 220 volt dirubah menjadi 3

volt (Delta).

4.2 Alat Bantu Pengukuran

1. Unit supply tiga phase = 1 Unit

2. MCB tiga phase = 1 Unit

3. Slide regulator = 1 Unit

4. Transformator satu ampere = 3

Unit

5. Current transformer = 1 Unit

6. Resistor 1Kohm = 1 Unit

4.3 Rangkaian Percobaan Star-Delta

Dengan Menggunakan

Transformator

Gambar 4.1 Skema Pengukuran

Rangkaian Star-Delta

4.4 Pengukuran Tegangan dan Arus

Pada Rangkaian Star-Delta

Transformator

1. Pada hubungan star

Pengukuran tegangan yang

dihasilkan adalah tegangan

sebenarnya (220 volt).

Pengukuran tegangan pada

hubungan star

Gambar 4.2 Grafik gelombang

tegangan sinusoidal trafo 3 phase

hubungan star

Pengukuran arus pada

hubungan star

Gambar 4.3 Grafik gelombang

sinusoidal arus trafo 3 phase

pada saat hubungan star

2. Pada hubungan delta

Pengukuran tegangan pada

hubungan delta

Gambar 4.4 Grafik gelombang

sinusoidal tegangan trafo 3

phase pada hubungan delta

Pengukuran arus pada hubungan

delta

Gambar 4.5 Grafik gelombang

sinusoidal arus trafo 3 phase

pada saat hubungan delta

V. KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Dari hasil pengukuran arus dan

tegangan pada ban IV, tentang

“Karakteristik pengukuran star-delta

pada trafo tiga phase dengan

menggunakan virtual instrument”

secara singkat penulis

menyimpulkan bahwa hubungan

antara frekuensi dan periode adalah

berbanding terbalik, berarti semakin

besar frekuensi maka periodenya

akan semakin kecil atau semakin

kecil frekuensinya maka periodenya

semakin besar..

1. Pada saat hubungan star

a. Dari grafik pengukuran maka

didapat jumlah tegangan

kecil maka arus akan kecil.

b. Dari data grafik antara phasa

R,S, dan T akan terjadi beda

arus meskipun mendapatkan

tegangan yang sama.

2. Pada saat hubungan delta

a. Dari grafik pengukuran arus

dan tegangan hampir sama

antara tiap phase

b. Dari grafik pengukuran maka

didapat jumlah tegangan

kecil maka arus akan kecil.

5.2 Saran

Pembuatan rangkaian

menggunakan beban yang

mempunyai tegangan lebih besar dan

pembelajaran yang lebih baik,

diharapkan akan menghasilkan suatu

perhitungan yang lebih tepat antara

arus dan tegangan.

DAFTAR PUSTAKA

1. National instruments, what is NI my DAQ online 2013.

2. Wildi Theodore,”Electrical Macines, Drives And Power System”, Prentica Hall

International,Liverpool,1983

3. Wijaya,Mochtar. 2001. Dasar – Dasar Mesin Listrik, penerbit Djambatan, Jakarta

2001

4. Zuhal, Dasar Taknik Tenaga Listrik Dan Elektronika Daya. Edisi ke – 5, Grame-

dia, Jakarta, 1995.

5. http://Zhagitoloh.blogspot.com/2010/01/jenis-jenis-dan-prinsip-kerja.html

6. http://arnoldsarira304.blogspot.com/2013/03/transformator-tiga-phasa

7. http://electric-mechanic.blogspot.com/2013/10/jenis-hubungan-pada-belitan.html

8. http://mediabelajaronline.blogspot.com/2010/11/arus-dan-tegangan-listrik-bolak-

balik.html