LAPORAN PRAKTIKUM OPEN CIRCUITTRANSFORMATOR 1 PHASA

Disusun Oleh:

KELAS D3- IB

KELOMPOK III

Suprapto ( 17)

Taufik Hidayat ( 18)

Wahyu Hidayat ( 19)

Wildan Arif F (20)

Yayan Hendrik H (21)

Yusuf Dzulkarnain (22)

PROGRAM STUDI TEKNIK LISTRIKJURUSAN TEKNIK ELEKTRO

POLITEKNIK NEGERI MALANG2010

PERCOBAAN I

TRANSFORMATOR 1 PHASA KEADAAN TANPA BEBAN

A. Tujuan

1. Mengetahui prinsip kerja dari transformator 1 phasa dan Name Plate

Transformator 1 phasa.

2. Mengetahui parameter Xm dan Rc transformator 1 phasa, Rugi – rugi

iinti pada transformator 1 phasa, dan angka transformasi.

3. Mencari perubahan tegangan supplay (V1) terhadap rugi inti, angka

transformasi, dan V2.

4. Mengetahui fungsi aplikasi dari percobaan no load

B. Teori Dasar

1. Prinsip Kerja Transformator

Transformator adalah suatu peralatan listrik elektromagnetik statis yang

berfungsi untuk memindahkan dan mengubah daya listrik dari satu atau lebih

rangkaian listrik ke rangkaian listrik lainnya, dengan frekuensi yang sama dan

perbandingan transformasi tertentu melalui suatu gandengan magnet dan bekerja

berdasarkan prinsip induksi elektromagnetis. Jika transformator menerima energi

pada tegangan rendah dan mengubahnya menjadi tegangan yang lebih tinggi,

maka disebut transformator penaik (Step-up transformer) sedangkan trafo yang

diberi energi pada tegangan tertentu dan mengubahnya menjadi tegangan yang

lebih rendah disebut transformator penurun (Step-down transformer).

Arus primer Io yang mengalir pada saat kumparan sekunder tidak

dibebani disebut arus penguat. Dalam kenyataan arus primer Io bukanlah

merupakan arus induktif murni, sehingga terdiri dari dua komponen.

2. Rangkaian Ekuivalen

Tidak seluruh (Φ) yang dihasilkan oleh arus pemagnetan (Im) merupakan

fluks bersama (Φm) sebagian daripadanya hanya mencakup kumparan primer (Φ1)

atau kumparan sekunder saja (Φ2). Dalam rangkaian model dibawah (rangkaian

ekuivalen) yang dipakai untuk menganalisa kerja suatu transformator, adanya

fluks bocor Φ1dan Φ2 ditunjukkan sebagai reaktansi X1 dan X2 sedangkan rugi

tahanan ditunjukkan dengan R1 dan R2 dengan demikian model rangkaian

ekivalendapat ditunjukkan seperti gambar1 dibawah.

Gambar 1. Rangkaian Ekivalen Transformator 1 Phasa

3. Keadaan Transformator tanpa beban

Keadaan transformator tanpa beban, yaitu bila kumparan primer suatu

transformator dihubungkan dengan sumber tegangan sesaat V1 yang sinusoida

dan kumparan sekundernya merupakan rangkaian yang tidak dibebani (no load),

maka akan mengalir arus primer I0 yang juga sinusoida dan dengan menganggap

kumparan N1 reaktif murni I0 akan tertinggal 900 dari V1 (induktif). Arus primer

I0 menimbulkan fluks (Φ) yang sefasa dan juga berbentuk sinusoida.

Fluks yang sinusoid ini akan menghasilkan tegangan induksi e1 (Hukum

Faraday). Sehingga pada keadaan tanpa beban bila kumparan primer

dihubungkan dengan sumber tegangan V1, maka akan Io mengalir. Dari

pengukuran daya yang masuk (P1), arus Io dan tegangan V1, maka akan diperoleh

harga:

Cosφ = ................................................................................ (1)

P1 = daya primer (W)

V1 = tegangan primer (V)

I1 = arus primer (A)

Ic = I1 x cosφ................................................................................ (2)

Ic = arus rugi inti (A)

RC = ...................................................................................... (3)

Rc = tahanan inti ( )

Im = I1 x sinφ............................................................................... (4)

Im = arus magnetik (A)

Xm = .................................................................................... (5)

Xm = reaktansi magnetik ( )

Dengan demikian dari pengukuran beban nol dapat diketahui harga Rc

dan Xm, Rugi inti yang terdiri dari rugi histerisis dan rugi arus eddy serta angka

transformasi.

Arus primer Io yang mengalir pada saat kumparan sekunder tidak

dibebani disebut arus penguat.

Dalam kenyataan arus primer Io bukanlah merupakan arus induktif murni.

Pada keadaan ini, disisi sekunder tidak terdapat beban, sehingga arus lebih

cenderung melewati init besi yang nilai hambatannya lebih kecil. Sehingga

rangkaian ekivalen dari trafo yang semula seperti gambar 1, akan menjadi seperti

gambar 2.

Gambar 2. Rangkaian Ekivalen Transformator 1 Phasa

Dalam Keadaan Tanpa Beban

Gambar 3. Rangkaian Ekivalen Transformator 1 Phasa

Dalam Keadaan Tanpa Beban yang disederhanakan

Gambar 4 . Rangkaian pengujian sesuai rangkaian ekivalen

Ket:

P yang terukur pada wattmeter adalah Pinti atau rugi inti

Rugi inti tidak dipengaruhi oleh beban melainkan oleh tegangan

V dalam hal ini adalah V nominal karena mendekati seoptimal mungkin

harga batasannya.

Percobaan tanpa beban juga dapat digunakan untuk mencari angka transformasi dengan perbandingan

4. Inti Besi

Inti besi berfungsi sebagai tempat mutual induksi kedua kumparan

(kumparan primer dan kumparan skunder), terbuat dari lempengan – lempengan

baja silicon yang tebalnya brkisar dari 0,35 – 0,5 mm dan disususn sedemikian

rupa sehingga membentuk suatu batangan besi.

Setiap lapisan dari lempengan-lempengan diberi isolasi per atau isolasi

kertas yang sangat tipis (± 0,04 mm). Pelapisan setiap inti tersebut dapat

memperkecil hysterisis loss sedangkan penggunaan baja silicon sebagai inti

dapat mengurangi eddy current loss.

Pada umumnya bentuk dari inti ini ada dua macam, yaitu core type dan

shell type. Shell type (gambar 1) biasanya digunakan pada trafo tenaga dengan

kapasitas daya yang kecil.

Gambar 5

Shell type

Pada shell type, lilitan primer dan sekunder terletak pada satu kaki inti,

atau lilitan dilingkupi oleh kaki-kaki inti trafo. Keuntungannya adalah mudah

dalam pembuatan dan fluksi bocor dapat diperkecil, sedangkan kerugiannya

pemakaian inti kurang ekonomis karena memerlukan inti yang besar.

Core type banyak digunakan pada trafo tenaga dengan kapasitas daya

yang besar.

Gambar 6

Core type

Lilitan primer dan sekunder di lilit pada kaki inti, atau lilitan melingkupi

trafo. Keuntungannya adalah dapat menggunakan kawat isolasi rendah, ekonomis

dalam pemakaian inti. Untuk trafo yang besar daya kapasitasnya, lempengannya

disusun sedemikian rupa sehingga didapat celah udara yang berguna untuk

pendinginan.

Rugi Inti Besi

1. Rugi histerisis yaitu rugi yang disebabkan fluks bolak-balik pada inti besi,

yang dinyatakan sebagai: Ph =Kh f Bmaks watt

Kh = konstanta

Bmaks = fluks maksimum (weber).

2. Rugi ‘arus eddy’ yaitu rugi yang disebabkan arus pusar pada inti besi.

Dirumuskan sebagai berikut : Pe = Ke f ²B²maks

Jadi, rugi besi (rugi inti) adalah : Pc = Ph + Pe

C. Alat Dan Bahan

1. Transformator 1 Phasa 220V/48V 50VA 1 buah

2. Voltmeter 2 buah

3. Amperemeter 1 buah

4. Wattmeter 1 Phasa 1 buah

5. Kabel Penghubung 15buah

D. Rangkaian Percobaan

Gambar7 .Rangkaian percobaan tanpa beban

Keterangan Fungsi alat ukur:

Fungsi dari masing-masing alat ukur yang digunakan pada pengujian tanpa beban

:

A1 (ampermeter) berfungsi mengetahui arus tanpa beban (Io)

V1 (voltmeter) berfungsi mengetahui tegangan input transformator yang

nantinya tegangan tersebut (V1), akan digunakan sebagai referensi dari

pengukuran tanpa beban.

V2 (pada sekunder) berfungsi untuk mengetahui tegangan keluaran atau

tegangan pada sisi sekunder. Dimana tegangan sekunder tersebut

nantinya akan digunakan untuk mencari angka tansformasi yaitu : a =

W (wattmeter) berfungsi untuk mengetahui daya input (P in)

transformator, Rugi-rugi yang berupa rugi inti (Pc).

E. Prosedur Percobaan

1. Persiapkan alat percobaan.

2. Periksa dan kalibrasi alat yang akan digunakan.

3. Rangkailah peralatan sesuai dengan gambar 7.

4. Pasanglah voltmeter, amperemeter dan wattmeter sesuai pada rangkaian

gambar 7

5. Sisi tegangan tinggi atau sisi sekunder dibiarkan terbuka (beban nol).

6. Masukkan tegangan V1 48V (tegangan nominal) pada terminal sisi

primer

7. Catat daya input beban nol (W1) pada wattmeter, arus beban nol (I1) pada

amperemeter dan tegangan V1 serta V2 pada voltmeter pada tabel 1.

8. Olah data yang diperoleh sehingga menghasilkan Rc dan Xm.

9. Secara berkala ubahlah regulasi tegangan, mulai dari 0 sampai dengan

48 volt dan begitu pula sebaliknya dari 48 volt sampai dengan 0.

10. Catatlah data yang terukur pada alat ukur pada tabel

F. Analisa Data Percobaan

Tabel 1. Percobaan No Load

No V1 (nominal)

(volt)

V2

(sekunder)

(volt)

I1

(ampere)

P(watt)

Rc

(ohm)

Xm

(ohm)

a

1 48 200 0.13 3 769,23 384,61 0.24

a = V2/V1

= 48 /200

= 0,24

Cosφ =

=

= 0,48

Ic = I1 x cosφ

= 0,13 x 0,48

= 0,0624 A

RC =

=

= 769,23

Im = I1 x sinφ

= 0,13 x 0,96

= 0,1248 A

Xm =

=

= 384,61

Tabel 2. Tegangan Supplay diubah-ubah

No V1 (nominal)

(volt)

V2

(sekunder)

(volt)

I1

(ampere)

P(watt)

a

1 0 7 0,016 0 0

2 10 50 0,042 0,24 0,2

3 20 88 0,055 0,8 0,227

4 30 125 0,071 1,6 0,24

5 40 170 0,11 2,6 0,245

6 48 200 0,14 3,2 0,24

7 40 167 0,089 2,6 0,239

8 30 127 0,071 1,6 0,236

9 20 92 0,057 0,8 0,217

10 10 48 0,041 0,24 0,208

11 0 7 0,01 0 0

Grafik rugi histerisis

KESIMPULAN

Pada percobaan open circuit dilakukan untuk mengetahui parameter Xm danRc,rugi-rugi inti,angka transformasi dan kurva histerisis.Tujuan tersebut dapat diketahui setelah melakukan percobaan no load pada trafo dan mendapatkan data hasil percobaan.Parameter Rc dapat diketahui dari pembagian tegangan sumber dengan arus inti,dan parameter Xm dapat diketahui dari pembagian tegangan sumber dengan arus magnetic. Tegangan sumber yang digunakan adalah tegangan 48V agar range pada alat ukur tidak terlalu besar dan dilihat dari sisi keamanan.

Rugi inti disebabkan oleh perubahan tegangan sumber,kualitas bahan trafo yang digunakan.Arus kembali tidak akan selalu sama dengan arus berangkat karena menggunakan sumber AC.