laporan ttt fix

LAPORAN PRAKTIKUM

TEKNIK TEGANGAN TINGGI

NAMA : ANGGA DWI CAHYADI

NIM : 03121404032

KELOMPOK : X ( SEPULUH )

ANGGOTA : 1. Bella Putriaulia (03121404002)

2. Ryan Hariadi Hemar (03121404030)

3. Rinaldo Prasetyo (03121404032)

TANGGAL : 26 Maret 2015

KEPALA LAB : PROF. Ir.H.Zainuddin Nawawi, Ph.D

DOSEN : Dr.Muhammad Irfan Jambak, ST, M.Eng

ASISTEN : Lukmanul Hakim, ST

LABORATORIUM TEKNIK TEGANGAN TINGGI

DAN PENGUKURAN LISTRIK

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SRIWIJAYA

2015

LAPORAN PRAKTIKUM

TEKNIK TEGANGAN TINGGI

PERCOBAAN I

Pembangkit dan Pengukuran Tegangan Tinggi AC

NAMA : BELLA PUTRIAULIA

NIM : 03121404002


ANGGOTA : 1. Ryan Hariadi Hemar (03121404018)

2. Angga Dwi Cahyadi (03121404030)

3. Rinaldo Prasetyo (03121404032)









2015

PERCOBAAN 1

I. Nama Percobaan : Pembangkitan dan Pengukuran Tegangan Tinggi AC

II. Tujuan Percobaan :

1. Mempelajari dan mengamati cara-cara pembangkitan tegangan tinggi

dengan menggunakan transformator tegangan tinggi satu fasa.

2. Mempelajari dan mengamati cara-cara pengukuran tegangan tinggi

bolak-balik dengan menggunakan metode-metode

- Sela bola,

- Pembagi tegangan kapasitif.

3. Mempelajari dan mengamati karakteristik tembus dari beberapa

elektroda yang diberi tegangan tinggi bolak-balik.

4. Mempelajari cara menentukan tegangan tembus dengan menggunakan

konsep efisiensi medan.

III. Alat-alat Yang digunakan

1. Trafo Pembangkit Tegangan Tinggi 220V/60 kV, 5 kV A

2. Elektroda-elektroda Bola, Piring, Jarum, Batang

3. Instrumen Ukur dan Panel Kontrol

4. Barometer

5. Voltmeter AC

IV. Teori Dasar

Umumnya pada laboratorium-Iaboratorium, tegangan tinggi bolak-balik

diperoleh dengan cara menaikkan tegangan jala-jala dengan menggunakan

transformator penguji tegangan tinggi satu phasa. Untuk memperoleh harga

tegangan yang melebihi batas rating tegangan dari sebuah transformator, maka

dibuatlah suatu susunan cascade dari beberapa buah transformator.

A. Metode Pengukuran Tegangan Tinggi Bolak-Balik Dengan Sela Bola

Pada gambar (1) diperlihatkan prinsip pengukuran tegangan puncak dengan

menggunakan susunan elektroda bola. Salah satu bola diketanahkan dan bola yang

lain diberi tegangan bolak-balik U(t).

Untuk suatu sela S tertentu, terdapat suatu harga puncak U(t) yang dapat

menyebabkan tembus pada sela, sehingga terjadi breakdown pada beda tegangan

, dim ana sesaat sebelum breakdown, harga U(t) sama dengan harga .

Gejala breakdown ini dipengaruhi oleh suatu kelambatan waktu statistik yang

singkat yang merupakan waktu penantian timbulnya sebuah eIektron untuk

mengawali suatu lompatan elektron, dan suatu kelarnbatan waktu formatif yang

sarna singkatnya yang diperlukan agar terjadi breakdown tegangan atau kenaikan

arus yang cepat pada jalur lompatan elektron.

Agar hasil pengukuran tegangan cukup baik, rnaka harus diusahakan

Jangan sampai terjadi gejala "Pre-Discharge" dan gejala korona sebelum

breakdown, dengan cara membatasi lebar sela S sedemikian rupa, sehingga medan

listrik pada sela bola bersifat homogen.

Tegangan breakdown pada sela bola dengan isolasi udara dapat ditentukan

berdasarkan rumus berikut :

Ud = kd Udo .............................................................................(1)

Dimana:

Kd adalah faktor koreksi yang harganya ditentukan oleh kerapatan udara relatif

(RAD), yang dapat ditentukan harganya berdasarkan rumus :

.

B. Metode Pengkuran Tegangan Tinggi Bolak-Balik Dengan Pembagi

Tegangan Kapasitif

Pembagi tegangan kapasitif berfungsi menurunkan harga tegangan yang

tinggi ke harga tegangan yang dapat diukur dengan aman. Proses pengukuran

dapat dijelaskan dengan menggunakan keterangan seperti gambar (2).

Dengan mengabaikan arus-arus yang mengalir pada cabang-cabang CM1

dan CM2, maka didapatkan harga tegangan U2 sebagai berikut :

..........................................................................................(3)

Kapasitor CM2 diisi melalui dioda D2 sampai ke harga tegangan puncak

dari U2 ke U2 maks. Galvanometer G akan menunjukkan harga rata-rata dari UG

dimana:

........................................................................................ (4)

Sedangkan

................................................................................... (5)

Substitusikan persamaan (1.2) clan 1.4) ke persamaan (1.3) akan menghasilkan :

Jadi :

........................................................................(6)

V. Prosedur Percobaan :

A. Pembangkit dan Pengukuran Tegangan Tinggi Bolak Balik

1. Rangkaian Percobaan :

TH = Transformator tegangan tinggi, 100 kV rms , 5 kVA

CST = Pembagi tegangan kapasitif, 100 kV rms , 500 pF

CWS = Bagian pengukuran dari pembagi tegangan kapasitif

SB = Voltmeter AC pada kontrol box

TSM = Pengukur arus AC pada sisi sekunder transformator tegangan tinggi

S = Sela bola

R6 = Tahanan peredam tegangan impuls

R7 = Tahanan peredam tegangan AC

F = Arrester

2. Kalibrasi

1. Catat temperatur dan tekanan udara sekeliling.

2. Buat rangkaian pereobaan seperti diatas.

3. Atur lebar sela S pada harga tertentu.

4. Atur trafo pengatur, sehingga harga tegangan pada sela S dapat

menyebabkan tembus.

5. Catat penunjukkan voltmeter pada SB sesaat sebelum terjadi tembus.

6. Atur kembali sela S untuk beberapa harga, dan untuk setiap harga S Inl

diulangi pereobaan diatas.

7. Gunakan elektroda bola dengan D = 10 em dan pereobaan dilakukan untuk

nilai S = 1,0; 1,5 ; 2,0; 2,5 ; 3,0 em.

8. Matikan sumber listrik.

9. Bandingkan nilai yang ditunjukkan pada voltmeter.

B. Karakteristik Tembus Beberapa Elektroda

1. Ganti susunan bola pada gambar (3) dengan elektroda yang lain seeara

bergantian, seperti piring-piring, jarum-jarum, batang-batang.

2. Untuk setiap susunan elektroda, atur lebar S dan naikkan harga tegangan

selasela, dengan mengatur transformator pengatur, sampai terjadi tembus.

3. Catat penunjukkan SB sesaat sebelum terjadi tembus.

4. Lakukan pereobaan ini dengan lebar sela seperti diatas.

5. Setelah percobaan seperti diatas dilakukan dengan semua elektroda, maka

turunkan tegangan sampai minimum dan matikan sumber listrik.

Catatan:

Untuk setiap elektroda, maka harga-harga lebar sela S harus sama

VI. Pertanyaan dan Jawaban

Pertanyaan :

1. Jelaskan cara kerja alat ukur tegangan SB.

2. Buat tabel-tabel yang berisi hasil-hasil percobaan tegangan oleh alat ukur

SB dan harga tegangan yang dihitung dari pengukuran sela bola.

3. Jelaskan kegunaan dan prinsip kerja arrester yang dipasang pada SISI

tegangan rendah transformator.

4. Gambarkan kurva tegangan tembus Ub sebagai fungsi dari setiap elektroda.

5. Jelaskan proses terjadinya tembus pada elektroda dan bandingkan serta

jelaskan perbedaan antara elektroda-elektroda tersebut.

Jawaban :

1. Cara kerja alat ukur tegangan SB adalah berdasarkan prinsip pembagi tegangan

kapasitif. Kapasitor CS dan CWS diberi tegangan puncak Vs, dimana

karakteristik tegangan AC berbentuk sinusoidal, CS dan CWS akan melepaskan

muatan yang melalui sela pada saat tegangan puncak pelepasan kapasitor telah

mencapai harga tegangan tersebut maka akan terjadi flash over pada sela bola.

Harga dari tegangan puncak pada tegangan tembus sama dengan tegangan jatuh

pada CWS yang terukur pada voltmeter SB.

2. Tabel hasil percobaan tegangan oleh alat ukur SB dan harga tegangan yang

dihitung dari pengukuran sela bola dapat dilihat di halaman Data Hasil

Percobaan.

3. Berikut adalah kegunaan dan prinsip kerja arrester :

Kegunaan arrester :

Untuk menjaga kumparan tegangan rendah dari pengukuran perubahan

tegangan yang besar secara tiba-tiba pada saat melakukan percobaan.

Arrester dipasang di sisi sekunder agar sisi belitan primer tidak terbakar

akibat lonjakan pada saat terjadi tegangan tembus.

Arrester akan bekerja dengan tahanan non linear, jadi saat terjadi lonjakan

arrester akan memotong lonjakan arus tersebut, sehingga alat akan normal

kembali.

Prinsip kerja arrester : Melewatkan arus lebih ke sistem pentanahan/grounding,

sehingga tidak menimbulkan tagangan lebih yang dapat merusak isolasi peralatan listrik.

Pada saat keadaan normal arrester berlaku sebagai konduktor dengan pentanahan relatif

rendah.

4. Gambar kurva tegangan tembus Ub sebagai fungsi dari setiap elektroda terlampir

di halaman lampiran grafik.

5. Proses terjadinya tembus pada elektroda dan serta perbedaan antara elektroda-

elektroda tersebut :

Bila sisi primer transformator disuplay oleh tegangan, maka phasa sisi sekunder

terdapat tegangan yang besarnya dapat dilihat pada voltmeter. Pada sisi primer ini

terdapat dua ujung yang bermuatan listrik tidak sama. Apabila diantara kedua

ujung diberi sela yang kecil, maka akan terjadi perpindahan muatan listrik atau

loncatan energi listrik. Perpindahan muatan inilah yang menyebabkan tembus

elektroda.

Perbedaan tembus pada setiap elektroda :

Elektroda bola

Kuat medan yang terbentuk pada elektroda bola belum hampir merata.

Hal ini menyebabkan diperlukannya muatan yang cukup besar terkumpul

pada sekitar elektroda untuk menghasilkan tegangan tembus.

Elektroda Piring

Proses tembus udara diantara dua elektroda terjadi melalui proses ionisasi

tumbukan dari molekul yang jumlahnya bertambah secara eksponensial.

Oleh karena itu, elektroda ini mempunyai medan yang homogenyang

berarti tembus pada elektroda piring lebih sulit dan membutuhkan

tegangan tembus yang besar.

Elektroda Jarum

Dengan menggunakan elektroda jarum akan terbentuk ketidak

homogenan medan, sehingga tegangan tembus pada elektroda jarum akan

lebih mudah tembus dengan tengangan yang rendah dan arus yang sangat

tinggi yang dikarenakan luas penampang nya kecil.

Elektroda Batang

Adanya ketidak homogenan membuat medanya lebih sedikit berbeda,

sehingga pembentukan avalanche lebih lambat. Tegangan tembus pada

elektroda batang akan lebih besar daripada tegangan tembus elektroda

jarum.

VII. Data Hasil Percobaan

NoElek-troda

Jarak(mm)

Parameter

Teg. Input(V)

Teg. Tembus

(kV)

Arus(mA)

Tekanan(Atm)

Kelembaban(%)

Suhu(°F)

1 Jarum

1

9 3 22 986 85 86

13 4,9 25 986 85 86

15 5 27 986 85 86

1,5

20 6 31 986 85 86

17 6 31 986 85 86

15 4,9 35 986 85 86

2

19 6 36 986 85 86

20 6 38 986 85 86

18 6,5 36 986 85 86

2,5

19 6 34 986 85 86

17 6,9 26 986 85 86

21 7 36 986 85 86

NoElek-troda

Jarak(mm)

Parameter

Teg. Input(V)

Teg. Tembus

(kV)

Arus(mA)

Tekanan(Atm)

Kelembaban(%)

Suhu(°F)

2 Batang

1

10 2,9 14 987 88 86

10 2,9 14 987 88 86

10 2,9 14 987 88 86

1,5

10 4,1 20 987 88 86

10 4,1 20 987 88 86

10 4,1 20 987 88 86

2

11 4,9 24 987 88 86

12 4,8 24 987 88 86

12 4,9 24 987 88 86

2,5

14 6 34 987 88 86

18 6 32 987 88 86

17 6 33 987 88 86

NoElektro

-daJarak (mm)

Teg. Input(V)

Teg. Tembus

(kV)

Arus(mA)

Tekanan(Atm)

Kelembaban(%)

Suhu (°F)

3 Piring

1

1 0,3 2 987 88 86

1 0,3 2 987 88 86

1 0,3 2 987 88 86

1,5

4 2 2 987 88 86

4 1 1 987 88 86

3 1,1 1 987 88 86

2

5 1,5 2 987 88 86

6 1,8 1 987 88 86

7 2 1 987 88 86

2,5

9 3 18 987 88 86

10 3,9 20 987 88 86

10 3,9 20 987 88 86

NoElek-troda

Jarak(mm)

Parameter

Teg. Input(V)

Teg. Tembus

(kV)

Arus(mA)

Tekanan(Atm)

Kelembaban(%)

Suhu(°F)

4 Bola

1

8 2,3 12 987 88 86

5 2,2 12 987 88 86

9 2,4 10 987 88 86

1,5

10 3,1 18 987 88 86

10 3,1 18 987 88 86

10 3,1 20 987 88 86

2

10 4,6 24 987 88 86

10 4 24 987 88 86

10 4,5 22 987 88 86

2,5

10,5 5,1 30 987 88 86

10,8 5,3 32 987 88 86

10,9 5,8 34 987 88 86

VIII. PENGOLAHAN DATA

Jarum

1. Pada Jarak 1 mm

Vinput

o

o

o

o Kesalahan absolute

= 2,223 + 12,33 = 14,553

= 2,223 – 12,33 = -10,107

o Kesalahan relative

Voutput

o

o


= 0,86+ 4,3 = 5,16

= 0,86– 4,3 = -3,44


Ioutput

o

o

o


= 1,78 + 24,66 = 26,44

= 1,78– 24,66 = -22,88


2. Pada Jarak 1,5 mm

Vinput

o

o


= 1,77 + 17,33 = 19,1

= 1,77 – 17,33 = -15,56


Voutput

o

o


= 0,49 + 5,63 = 6,12

= 0,49 – 5,63= -5,14


Ioutput

o

o

o



3. Pada jarak 2mm

Vinput

o

o



Voutput

o

o



Ioutput

o

o

o



4. Pada jarak 2,5 mm

Vinput

o

o



Voutput

o

o



Ioutput

o

o

o



Batang

1. Pada Jarak 1 mm

Vinput

o

o



Voutput

o

o



Ioutput

o

o




Vinput

o

o



Voutput

o

o



Ioutput

o

o

o



3. Pada Jarak 2 mm

Vinput

o

o

o



Voutput

o

o



Ioutput

o

o

o




Vinput

o

o



Voutput

o

o

o



Ioutput

o

o

o



Piring

1. Pada Jarak 1 mm

Vinput

Kesalahan absolute

Kesalahan relative

Voutput

Kesalahan absolute

Kesalahan relative

Ioutput

Kesalahan absolute

Kesalahan relative


Vinput

Kesalahan absolute

Kesalahan relative

Voutput

Kesalahan absolute

Kesalahan relative

Ioutput

Kesalahan absolute

Kesalahan relative

3. Pada Jarak 2 mm

Vinput

Kesalahan absolute

Kesalahan relative

Voutput

Kesalahan absolute

Kesalahan relative

Ioutput

Kesalahan absolute

Kesalahan relative


Vinput

Kesalahan absolute

Kesalahan relative

Voutput

Kesalahan absolute

Kesalahan relative

Ioutput

Kesalahan absolute

Kesalahan relative

Bola

1. Pada Jarak 1 mm

Vinput

Kesalahan absolute

Kesalahan relative

Voutput

Kesalahan absolute

Kesalahan relative

Ioutput

Kesalahan absolute

Kesalahan relative


Vinput

Kesalahan absolute

Kesalahan relative

Voutput

Kesalahan absolute

Kesalahan relative

Ioutput

Kesalahan absolute

Kesalahan relative

3. Pada Jarak 2 mm

Vinput

Kesalahan absolute

Kesalahan relative

Voutput

Kesalahan absolute

Kesalahan relative

Ioutput

Kesalahan absolute

Kesalahan relative


Vinput

Kesalahan absolute

Kesalahan relative

Voutput

Kesalahan absolute

Kesalahan relative

Ioutput

Kesalahan absolute

Kesalahan relative

IX. Analisa

Pada percobaan yang berjudul Pembangkitan dan Pengukuran Tegangan

Tinggi AC sudah dilakukan pengamatan, penelitian, serta perhitungan manual

sehingga didapatkan analisa yaitu pertama pada percobaan dengan menggunakan

elektroda bola-bola diberikan jarak berturut turut 1 mm, 1,5 mm, 2 mm, dan

2,5mm masing masing diberikan tiga kali perlakuan yang didapatkan nilai V input

pada jarak 1 mm ketiganya berbeda-beda begitupun pada percobaan dengan jarak

yang lainnya dengan perbandingan yang kecil dan nilai keakuratan yang tinggi,

hal ini juga berlaku untuk jarak yang seterusnya dapat dikatakan bahwa percobaan

dengan elektroda bola menghasilkan hasil yang baik dan tepat dengan tegangan

tembus yang cukup besar, untuk melepaskan elektronnya (menyebabkan

terjadinya lompatan api) dibutuhkan energi yang besar. Oleh sebab itulah

tegangan tembusnya juga semakin besar. Nilai tegangan tembus akan semakin

tinggi apabila jarak antar elektroda semakin besar, tegangan tembus juga lebih

besar saat elektroda yang digunakan bertipe bola.

Pada percobaan kedua dengan elektroda batang diberikan jarak elektroda

yang masih sama didapatkan Vinput pertama bernilai sama yakni 10, Voutput

juga sama yaitu 2,9 serta I sebesar 14, dengan begitu dapat dilihat bahwa dengan

elektroda batang juga menghasilkan hasil yang baik dan tegangan tembus yang

dihasilkan juga cukup besar. Hasil yang sama juga didapatkan pada percobaan

dengan elektroda lempeng yang memiliki selisih Vinput dan Voutput dengan

ketiga perlakuan nilainya tidak berbeda jauh.

Pada tipe percobaan elektroda jarum, tegangan tembusnya lebih kecil

karena bentuk geometrisnya. Elektron-elektron memiliki kecenderungan untuk

berkumpul di titik sudut. Karenanya, tipe jarum ini sangat memungkin elektron-

elektron berkumpul di bagian ujung elektrodanya. Elektron akan lebih mudah

terlepas dari elektroda dan menimbulkan lompatan api. Sehingga energi yang

dapat menyebabkan terjadinya lompatan api tidak terlalu besar dibandingkan

bentuk bola, tegangan tembusnya pun lebih kecil.

X. Kesimpulan

1. Pada elektroda bola untuk melepaskan elektronnya (menyebabkan terjadinya lompatan api) dibutuhkan energi yang besar

2. Nilai tegangan tembus akan semakin tinggi apabila jarak antar elektroda semakin besar, tegangan tembus juga lebih besar saat elektroda yang digunakan bertipe bola.

3. Apabila jarak antar elektroda kecil, energi yang diperlukan untuk mendorong terjadinya ionisasi diantara dua elektroda itu kecil.

4. Pengaruh jarak antar elektroda dan tegangan tembus, berkaitan dengan medan listrik yang berada diantara elektroda.

5. Nilai medan listrik yang menyebabkan terjadinya lompatan api, dipengaruhi

oleh karakteristik suhu dan kerapatan udara, sehingga nilainya cenderung tetap.

6. Jika jarak antar elektroda besar, molekul-molekul udara yang harus diionisasi

agar bisa menciptakan lompatan api sangat banyak, membutuhkan energi besar

untuk mengionisasinya. Sehingga tegangan tembusnya tinggi.

Lampiran Grafik

LAPORAN PRAKTIKUMTEKNIK TEGANGAN TINGGI

PERCOBAAN II

Tegangan Tinggi Impuls

NAMA : RINALDO PRASETYO

NIM : 03121404032


ANGGOTA : 1. Bella Putriaulia (03121404002)

2. Ryan Hariadi Hemar (03121404018)

3. Angga Dwi Cahyadi (03121404030)









2015

PERCOBAAN II

I. Nama Percobaan : Tegangan Tinggi impuls

II. Tujuan Percobaan :

1. Mempelajari dan memahami pembangkitan tegangan impuls dan

pengukurannya

2. Mempelajari kemungkinan (probabilitas) tembus tegangan tinggi

impuls pada elektroda.

III. Alat – alat Yang Digunakan:

1. Trafo penaik tegangan 60 KV, 5 KVA

2. Generator Marx.

3. Cathode Ray Oscilloscop.

4. Instrumen Pengukuran.

IV. Teori DasarDalam keadaan kerja, peralatan – peralatan elektik selain dapat

dibebani tegangan kerjanya, juga harus memiliki ketahanan terhadap

pembebanan tegangan lebih impuls akibat sambaran petir maupun akibat

proses pengoperasian saklar daya. Penguasaan cara pembangkitan

tegangan tinggi impuls diperlukan, agar dapat dihasilkan bentuk tegangan

yang mendekati kejadian pembebanan transien yang terjadi di jaringan dan

agar dapat dilakukan penelitian dasar tentang tembus elektrik.

Bentuk–bentuk gelombang tegangan tinggi impuls diperlihatkan pada

gambar (1)

Gambar 1. Bentuk-bentuk gelombang tegangan impuls

Tegangan impuls terpotong adalah tegangan impuls yang tiba – tiba

menjadi nol pada saat mencapai puncak atau sewaktu di muka atau ekor.

Tegangan impuls eksponensial ganda dipergunakan untuk peniruan

teganagn surja petir dan tegangan surja hubung. Perbedaan antara tegangan impuls

surja petir dan surja hubung ditentukan pada lama waktu muka dan waktu ekor,

seperti terlihat pada gambar ( 2 ). Tegangan impuls surja petir memiliki bentuk

1,2/50 yang berarti waktu muka T1 = 1,2 µ s dan waktu setengah ekor T2 = 50 µ s.

Tegangan impuls surja hubung memiliki bentuk 250/2500 yang berarti waktu

mencapai puncak T1 = 250 µ s dan setengah ekor T2 = 2500 µ s.

a. Tegangan impuls surja petir

b. Tegangan impuls surja hubung

Gambar 2. Bentuk gelombang tegangan impuls

4.1. Pembangkitan Tegangan Terpadu

Rangkaian dasar pembangkitan tegangan impuls surja petir dan surja hubung

adalah sama, hanya berbeda besar elemen-elemen rangkaiannya. Rangkaian

dasar yang biasa digunakan adalah seperti pada gambar (3).

Gambar 3. Rangkaian dasar pembangkitan tegangan impuls

Pertama-tama kondensator impuls Cs diisi muatan dengan tegangan tinggi

searah melalui tahanan tinggi sampai dicapai tegangan pemuat U0. Dengan

penyalaan sela percik F, terjadi pelepasan muatan mengisi kondensatorbeban

Cb. Kemudian ke tahanan pelepas Re. Teganganb impul diperoleh dari

terminal kondensator beban Cb.

Jika diinginkan waktu muka T1 yang singkat, maka pelepasan muatan yang

mengisi kondensator Cb harus secepat mungkin dicapai dengan û, sedang

waktu ekor T2yang lama ditentukan oleh tahanan pelepas Re yang jauh lebih

besar dibanding tahanan peredam Rd. Konstanta waktu pelepasan muatan ke

kondensator Cb, yang menentukan besar waktu muka, besarnya secara

pendekatan adalah Rd x Cb. Waktu muka ekor tegangan impuls ditentukan

oleh pelepasan muatan dari kedua kondensator diaras. Tinggi harga puncak

tegangan impulsdiperoleh dengan pembanding muatan U0 Cs dan Cb. Derajat

efisiensi dari rangkaian pembangkitan adalah :

η =

Secara umum diharapkan dengan tegangan pemuat U0 yang ada dapat

diperoleh tegangan puncak û yang tinggi, maka biasanyadipilih harga Cs

>Cb. Dengan demikian maka waktu ekor tegangan impuls ditentukan oleh

konstanta waktu Cs Re. Besaran lain yang penting pada pembangkitan

tegangan impuls adalah energi impuls yang ditentukan oleh :

W =

Untuk pembangkitan tegangan impuls sangat tinggi biasanya digunakan

rangkaian pelipat ganda Marx, seperti terlihat pada gambar (4). Disini

sejumlah kondensator impuls yang sama, secara paralel menerima pengisian

muatan dan secara seri terjadi pelepasan muatan. Dengan demikian jumlah

keseluruhan tegangan penguat sesuai dengan jumlah tingkatan rangkaian.

Gambar 4. Rangkaian palipat ganda Marx tiga tingkat

Pengisian muatan pada kondensator impuls Cs adalah melalui tahanan yang

tinggi RL yang dipasang paralel, sampai dicapai tegangan pemuat setiap

tingkat sebesar U0. Dengan demikian penyalaan sela percik, maka

kondensator-kondensator Cs terhubung secara seri dan terjadi pelepasan

muatan ke kondensator beban Cbmelalui tahanan-tahanan peredam Rd.

Selanjutnya pelepasan muatandari semua kondensator akan melalui tahanan

pelepas Re dan juga Rd. Rangkaian Cascade Marx n tingkat dapat dibuat

rangkaian pengganti satu tingkatnya, dengan besaran-besarannya menjadi :

U0 = n U0’ Rd = n Rd’

Cs = Re = n Re’

Denikian juga sama halnya digunakan pembangkit impuls Cascade menurut

rangkaian (3.a).

4.2. Pengukuran Tegangan Impuls

Pengukuran tegangan impuls dapat dilakukan dengan sela percik bola,

karena kejadian tembus elektrik sela udara trejadi beberapa μ s setelah

dicapai tegangan tembus statis. Dengan demikian sela percik bola dapat

dipergunakan untuk pengukuran tegangan puncak impuls yang tidak terlalu

cepat dan untuk waktu ekor T2 50 μ s. Hal ini berlaku dengan mananggap

bahwa di dalam ruang antara sela bola terjadi pembawa muatan yang cukup,

dimana tembus elektrik akan langsung terjadi jika telah dicapai tinggi dan

kuat medan tertentu.

4.2.1. Waktu Keterlambatan Penyalaan

Kejadian tembus elektrik pada gas merupakan akibat perkembangan

“avalance” dengan adanya ionisasi tumbuhan molekul-molekul gas. Paa

sela elektroda di udara. Pelepasan muatan dapat diawali jika terjadi muatan

pembawa pada posisi yang baik di dalam ruang medan listrik. Jika pembawa

muatan tidak berada pada posisi tersebut, maka walaupuntegangan anjak

ionisasi Ue telah dilampaui, pelepasan muatan baru diawali setelah selang

waktuketerlambatan statis ts. Setelah terbentuk avalance elektron pertama

untuk pengembangan kenal pelepasan selanjutnya sampai erjadi tembus

elektrik memerlukan waktu pembentukan ts. Jumlah waktu-waktu tersebut

yaitu setelah sicapai tegangan anjak ionisasi Us pada t1 sampai terjadi tembus

elektrik, disebut waktu kelambatan penyalaan tembus elektrik.

Tv = ta + ts

Waktu keterlambatan penyalaan tersebut dapat dilihat pada gambar (5).

Gambar 5. Penentuan waktu kelambatan penyalaan

Pada tembus elektik tegangan impuls

4.2.2. Probabilitas Tembus Elektrik

Berdasarkan pengertian waktu kelambatan penyalaan seperti yang diuraikan

di atas, maka pada pengukuran tegangan puncak impuls dengan sela percik

bola tidak dapat diketahui besar perbedaan harga puncak tegangan U dengan

tembusnya Ud. Perbedaan ini dapat diketahui hanya jika dilakukan berulang

kali tembus elektrik pada sela bola tersebut.

Syarat terjadinya tembus elektrik, secara pendekatan dapat dipergunakan

kriteria waktu, dimana jika waktu setekah dicapai tegangan anjak ionisasi

melebihi waktu kelambatan penyalaan Tv, maka dapat dipastikan tembus

elektrik akan terjadi. Karena adanya simpangan pada ts dan ta, maka waktu

pembentukan waktu Tv akan tidak konstan. Harga rata-rata dari Tv berarti

juga harga-harga tegangan tembus Ud-50, dimana dalam hal ini dari sekian

kali pembebanan tegangan setengahnya terjadi tegangan tembus elektrik.

Secara umum dikatakan sebagai harga perubahan probabilitas tembus P

untuk harga puncak û atau tegangan impuls. Gambar 6 menjelaskan fungsi

distribusi tegangan tembus impuls pada suatu sela percik bola. Probabilitas

tembus adalah nol untuk û < Us, dimana tegangan tembus memiliki harga

batas bawah Ud-0 dan disebut sebagai tegangan ketahanan yang sangat

penting pengertiannya untuk perhitungan kekuataan elektrik suatu isolasi.

Ud-50 adalah harga tegangan yang dipergunakan untuk pengukuran dengan

sela percik bola. Ud-100 adalah harga tegangan kepastian terjadi tembus

elektik. Hal ini memiliki arti penting untuk sela percik pengaman pada suatu

arrester yang merupakan batas atas daerah simpangan tegangan impuls.

V. Prosedur Percobaan :

A. Pembangkitan Tegangan Tinggi Impuls Petir

1. Buat rangkaian percobaan seperti berikut tanpa obyek pengujian.

2. Catat temperatur dan tekanan udara sekeliling

3. Atur sela bola S dari elektroda bola pada harga tertentu.

4. Naikkan tegangan yang ditunjukkan oleh SM sampai dengan harga

tertentu yang diperkirakan dapat menyebabkan tembus pada sela bola,

bila dilakukan trigger.

5. Lakukan trigger secara manual. Bila belum terjadi tembus naikkan

harga tegangan SM dan di trigger lagi sampai terjadi tembus.

6. Catat harga tegangan yang diunjukkan oleh SM dan SV setiap kali

terjadi tembus.

7. Atur kembali lebar sela S untuk beberapa harga dan untuk setiap harga

S ini dilakukan percobaan seperti di atas.

B. Tingkat Kemungkinan Terjadinya Tegangan Tembus Pada Beberapa

Elektroda.

Lakukan prosedur percobaan di atas dengan mengganti susunan elektroda

bola-bola, jarum-jarum, piring-piring, batang-batang yang dipasang secara

bergantian.

C. Pengaruh Homogenitas Medan Terhadap Tegangan Impuls Pada

Beberapa Elektroda.

1. Lakukan prosedur percobaan di atas dengan memakai susunan

elektroda bola-piring dan jarum-piring sebagai obyek pengujian (TO).

2. Atur harga sela dari TO untuk harga-harga yang digunakan, sehingga

tembus pada TO adalah 50 % dari tembus pada sela S.

VI.Pertanyaan dan Tugas :

1. Hitung besar waktu muka T1 dan waktu ekor T2.

2. Hitung besar derajat efisiensi η dari rangkaian tersebut berdasarkan

elemen rangkaian.

3. Buat kurva tegangan SV terhadap tegangan SM berdasarkan data

pengamatan pada percobaan tanpa obyek pengujian.

4. Buat kurva tegangan Ud-50 terhadap S dari setiap elektroda yang

digunakan.

5. Berikan analisa dan kesimpulan saudara.

Jawaban :

1. Hitung besar waktu muka T1 dan waktu ekor T2?

Diketahui :

CS = 500 pF = 500 x 10-12 F

CB = 1200 pF = 1200 x 10-12 F

RB = Rp // Rs

= (1,8 X 8,5) / (1,8 + 8,5)

= 1,7627 k

RD = RSL1 + RSL2 + RSL3 +Rk

= 345 + 115 + 115 + 50

= 625

T1 = ( RD + RB ) ( CS X CB )

= ( 625 + 1762,7 ) (( 500 x 10-12 ) x ( 1200 x 10-12 ))

= 2387,7 x (6 x 10-19)

= 1,43262 x 10-19 Sekon

T2 = (( RD x RB ) / ( RD + RB )) x (( CS x CB ) / ( CS + CB )

= (( 625 x 1762,7 ) / ( 625 + 1762,7 )) x (( 500 x 10 -19 ) x ( 1200

x 10-19 ) / ( 500 x 10-19) + ( 1200 x 10-19 ))

= ( 1101687,5 / 2387,7 ) x (6 x 10-19 / 1700 x 10-19 )

= 461,401 x (3,529 x 10-10)

=1,6283 X 10-7 Sekon

2. Hitung besar derajat efisiensi η dari rangkaian tersebut berdasarkan

elemen rangkaian?

η = CS / (CS + CB )

= 500 / ( 500 + 1200 )

= 0,2941 x 100%

= 29,41 %

3. Buat kurva tegangan (V) terhadap tegangan tembus (Kv)

berdasarkan data pengamatan pada percobaan tanpa obyek

pengujian?

TERLAMPIR

4. Buat kurva tegangan Ud-50 terhadap S dari setiap elektroda yang

digunakan?

TERLAMPIR

5. Berikan analisa dan kesimpulan saudara?

TERLAMPIR

VII. Data Hasil Percobaan

NoJarak (mm)

Teg. Tembus

HV (kV)

Jarak/KV(mm/KV) Arus

(mA)Tekanan

(atm)Kelembapan

(%)Suhu (0F)

Strip

1 4

4 5/20 5 987 88 86,7 102 5/20 5 987 88 86 113 5/20 5 987 88 86 11

2 6

8 5/24 7 987 88 86 178 5/24 7 987 88 86 178 5/24 7 987 88 86 17

3 8

10 7/28 7,5 987 88 86 1812 7/28 8 987 88 86 1812 7/28 8 987 88 86 18

4 10

22 8/30 8,5 987 88 86 20

22 8/30 8,5 987 88 86 20

23 8/30 9 987 88 86 20

5 12

24 8/30 9,5 987 88 86 20

22 8/30 9,5 987 88 86 20

22 8/30 9,5 987 88 86 20

VIII. Pengolahan Data

a. Tegangan Tembus (kV)

Tegangan tembus (VB) pada S = 4 mm

Vb rata-rata

Kesalahan absolut

Kesalahan relatif


Vb rata-rata

Kesalahan absolut

Kesalahan relatif


Vb rata-rata

Kesalahan absolut

Kesalahan relatif


Vb rata-rata

Kesalahan absolut

Kesalahan relatif


Vb rata-rata

Kesalahan absolut

Kesalahan relatif

b. Arus (mA)

Arus (I) pada S = 4 mm

Ib rata-rata

Kesalahan absolut

Kesalahan relatif


Ib rata-rata

Kesalahan absolut

Kesalahan relatif


Ib rata-rata

Kesalahan absolut

Kesalahan relatif


Ib rata-rata

Kesalahan absolut

Kesalahan relatif


Ib rata-rata

Kesalahan absolut

Kesalahan relatif

IX.Analisa

Pada percobaan yang berjudul Tegangan Tinggi Impuls sudah dilakukan

pengamatan, penelitian, serta perhitungan manual sehingga didapatkan analisa

yaitu dengan percobaan menggunakan elektroda bola diberikan lima jarak

berturut-turut 4 mm, 6 mm, 8 mm, 10 mm,dan 12 mm masing masing dilakukan

tiga kali perlakuan untuk melihat tegangan tembus nilai arus primer dan arus

sekundernya, pada saat percobaan berlangsung dengan nilai tekanan sebesar 987

atm, kelembaban 88% dan suhu 86 derajat. Untuk tiga kali perlakuan pada jarak

4mm kami dapatkan nilai tegangan tembusnya berbeda , arus primer 5 mA, dan

arus sekunder berturut-turut 2 mA. Perlakuan pada jarak 6mm didapatkan nilai

tegangan tembus 8 kV. Sebagaimana tertera pada hasil data percobaan.

Berdasarkan hasil uji coba dengan masing masing jarak dan telah

ditentukan maka dapat dinyatakan bahwa semakin lebar jarak yang diberikan

maka tegangan tembusnya juga semakin besar begitupun bila jarak yang diberikan

kecil maka nilai tegangan tembusnya juga semakin kecil, untuk arus primer juga

berlaku saat jarak elektroda semakin lebar maka arus primer semakin besar

demikian pula sebaliknya, pada percobaan tersebut nilai tegangan tembus untuk

tiga kali perlakuan adalah sama begitupun dengan arus primernya, sedangkan

untuk arus sekunder terdapat perubahan perubahan nilai arus namun selisihnya

tidak berbeda jauh, hal ini dapat disebabkan karena faktor kelembaban dan

temperatur ruangan.

X. Kesimpulan

1. Semakin jauh jarak elektroda maka semakin besar tegangan tembusnya,

begitupun sebaliknya semakin dekat jarak maka semakin kecil pula tegangan

tembus.

2. Faktor suhu dan kelembaban juga mempengaruhi nilai arus sekunder dan

tegangan tembus.

3. Nilai tegangan tembus lebih besar pada elektroda bola.

4. Pengaruh jarak antar elektroda dan tegangan tembus, berkaitan dengan medan listrik yang berada diantara elektroda.

5. Nilai elemen rangkaian menetukan bentuk kurva tegangan impuls. Waktu dahi yang singkat membutuhkan pengisian muatan yang cepat pada Cb hinga nilai puncak U

6. Untuk memperoleh tegangan impuls dengan nilai puncak yang setinggi mungkin, umumnyadigunakan rangkaian pengali.

LAMPIRAN GAMBAR

Peak Voltmeter dan AC Peak Elektroda

Voltmeter

High Voltage Testing Unit Barometer

LAMPIRAN GAMBAR

Multi Test Set Control Module Barometer

LAMPIRAN GRAFIK

/Percobaan 2

laporan ttt fix

Documents