PEMBANGKITAN DAN PENGUKURANTEGANGAN TINGGI AC

I. TUJUAN PERCOBAAN

Setelah melakukan percobaan, praktikan diharapkan dapat :

1. Mempelajari cara membangkitkan tegangan tinggi arus bolak-balik dengan

menggunakan transformator penguji tegangan tinggi.

2. Mempelajari cara pengukuran tegangan bolak-balik, yaitu :

- Metode pengukuran dengan sela bola.

- Metode pengukuran dengan pembagi tegangan kapasitif.

II. TEORI DASAR

Tegangan tinggi AC umumnya digunakan di laboratorium untuk

pengujian dan percobaan dengan tegangan DC dan tegangan impuls. Perbedaan

transformator uji dengan transformator daya adalah kapasitas dayanya rendah,

akan tetapi ratio lilitannya tinggi.

Transformator tegangan tinggi terdiri dari :

- Kumparan primer yang dihubungkan dengan tegangan rendah.

- Kumparan sekunder, satu terminal pada level yang rendah dekat potensial

tanah dan terminal lainnya terisolasi dengan tanah sebagai terminal tinggi.

Untuk pembangkitan tegangan DC atau impuls, transformator sering digunakan

dengan kedua terminal yang diisolasi dari potensial tanah.

Untuk alasan ekonomi tegangan AC yang lebih tinggi sedikit dari 100 kV tidak

dihasilkan oleh transformator.

Untuk penggunaan ini transformator harus disusun satu dengan lainnya dan

setiap unit dilengkapi dengan belitan tersier pada potensial yang tinggi untuk

memicu exitasi transformator selanjutnya.

Pengukuran Tegangan AC

Pengukuran tegangan AC dapat diakibatkan oleh perbedaan arti. Tiga kelas dari

pengukuran dapat dibedakan atas :

- Peralatan yang menunjukkan nilai rms.

- Peralatan yang menunjukkan nilai puncak.

- Peralatan pengukuran kombinasi tegangan divider.

Kombinasi ini dapat mengukur nilai rms dan nilai puncak.

Rumus :

Menunjukkan defenisi arti nilai rms.

Nilai puncak dari suatu tegangan adalah nilai yang paling tinggi selama

setengah siklus. Untuk bentuk gelombang sinusoidal hubungan antara rms dan

nilai puncak adalah :

Ada perbedaan metode dalam pengukuran tegangan puncak dengan jarak bola

atau sesuai dengan Chubb dan Fortescue atau dengan pembagi kapasitif.

Nilai rms dapat juga diukur dengan voltmeter elektrostatik atau dengan

transformator arus.

Dalam multi test set sebuah pembagi kapasitif murni digunakan dengan

rangkaian ekivalen sederhana sebagai berikut :

Gambar 1. Rangkaian pembagi kapasitif.

Ket : C1 = Kapasitansi tegangan tinggi

C2 = Kapasitansi tegangan rendah

U1 = Tegangan input

U2 = tegangan output

Z = karakteristik impedansi pengukuran kabel.

Impedansi karakteristik z tidak perlu untuk mengukur tegangan AC pada

frekuensi rendah, tetapi akan membantu pada tegangan transient yang sempat

selama terjadi tegangan tembus.

Ratio tegangan diberikan dengan rumus :

Suatu keharusan yang diperoleh untuk menghitung bahwa setiap jaringan

dihubungkan dengan kapasitansi tegangan rendah, ratio perubahan

transformasi. Artinya bahwa kapasitansi input pada peralatan pengukuran

mempengaruhi ratio tegangan.

Sphare-Gap (jarak/celah bola) memberikan hubungan antara tegangan yang

terpakai dengan jarak dan diameter bola. Sebab tegangan tembus pada udara

dipengaruhi oleh tekanan udara, temperatur dan kelembaban, digunakan faktor

koreksi ini sangat luas, sehingga dibawah kondisi normal persamaan sederhana

dapat digunakan :

dengan :

Ub = Tegangan tembus pada 1013 mBar, 200C

Um = Tegangan tembus pengukuran

P = Tekanan udara dalam mBar

T = Temperatur udara dalam 0C.

III. ALAT DAN BAHAN

1. Sangkar tegangan tinggi AC/DC

2. Kotak pengontrolan

3. Obyek pengetesan

4. Beban Kapasitif

IV. RANGKAIAN PERCOBAAN

Gambar 2. Rangkaian percobaan tegangan tinggi AC/DC

Ket : Cb = Beban resistif

U1 = Tegangan primer

U2 = Tegangan sekunder

Rd = Resistansi

V. PROSEDUR PERCOBAAN

1. Menyiapkan peralatan yang diperlukan dalam pengujian tegangan tinggi

AC/DC.

U1 U2

Rd

U1 U2

Rd

U1 U2

Rd

2. Untuk percobaan AC tanpa beban dilakukan dengan menaikkan % regulator

sampai mencapai 40 %, dan pembacaan tegangan tembus dilakukan

kemudian dimasukkan ke dalam tabel pengamatan.

3. Sesuai dengan rangkaian, mengukur tegangan tembus dari gap bola dengan

pembagi tegangan. Jarak gap 10, 20 mm. Diameter elektrode 100 mm.

Pengambilan data dilakukan sebanyak tiga kali untuk setiap jarak gap

(percobaan AC berbeban).

VI. HASIL PENGAMATAN

Tabel 1. Data hasil pengamatan percobaan tegangan tinggi AC tanpa beban

NO. % Regulator V efektif (kV) Fc (factor koreksi)

1 5 4

P = 92,5 %

= 95,5 kPa

T = 280 C

2 10 7

3 15 10,5

4 20 12

5 25 18

6 30 22

7 35 26

8 40 29

Tabel 2. Data hasil pengamatan percobaan tegangan tinggi AC untuk

elektroda jarum - jarum

NO. Jarak Elektroda

(mm)

V efektif (kV) fc (Faktor

koreksi)1 2 3

1 2 4 5 6 P = 86,5%

= 95,4 kPa

T = 270C

2 4 5 6 6

3 6 6,5 8 7,5

4 8 8 8 7,8

VII. ANALISA DATA

a. Percobaan AC Tanpa Beban Nol

Contoh hasil perhitungan pada data ke – 2

Dik : Tekanan,P = 95,5 kPa = 955 mBar

Temperature,T = 28 0C

= 45 kV

Dit : a. Tegangan maks,Vm = …?

b. Tegangan Breakdown,Vbd = …?

c. FC = ….?

Peny :

a.

b.

= 6,164 kV

c.

d.

Untuk pengatur tegangan 10 % pada regulator, diperoleh :

V1 = 5 % . 100 kV = 5 kV

Dimana 100 kV adalah tegangan hasil keluaran sisi sekunder dari

transformator.

Jadi :

Dengan contoh perhitungan yang sama seperti di atas, maka untuk dapat

yang lain dapat pula dihitung.

Tabel a.1. Hasil anlisa data percobaan tegangan tinggi AC tanpa beban

NoTegangan

Efektif (Veff)

Tegangan

Maksimum

(Vm)

Tegangan

Breakdown

(Vbd)

FC

Ratio

Tegangan

(n)

1 5 5.656 6,164 0,6489 0,811

2 10 9,899 10,7870,6489

0,927

3 15 14,849 16,1810,6489

0,927

4 20 16,97 18,4920,6489

1,081

5 25 25,45 27,7390,6489

0,901

6 30 31,112 33,9030,6489

0,884

7 35 36,769 40,0670,6489

0,873

8 40 41,012 44,690,6489

0,895

b. Percobaan Teg. Tinggi AC Berbeban untuk elektroda Jarum -jarum

Contoh hasil perhitungan pada data ke – 2.

Dik : Tekanan,P = 95,4 kPa = 954 mBar

Temperature,T = 270C

= 5 kV

Dit : a. Tegangan maks,Vm = …?

b. Tegangan Breakdown,Vbd = …?

c. FC = ….?

Peny :

a.

b.

= 7,687 kV

c.

Dengan contoh perhitungan yang sama seperti di atas, maka untuk dapat

yang lain dapat pula dihitung.

Tabel 4. Hasil anlisa data percobaan tegangan tinggi AC untuk elektroda bola

– bola.

No. Tegangan Tegangan Tegangan FC

efektif rata-rata

Maksimum

(Vm)

Breakdown

(Vbd)

1 5 7,071 7,687 0,65

2 5,67 8,0138 8,712 0,65

3 7,33 10,37 11,275 0,65

4 7,933 11,219 12,197 0,65

VIII.KESIMPULAN

Dari hasil analisa data di atas maka dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut :

1. Pada percobaan AC tanpa beban diperoleh faktor koreksi yang sama untuk

setiap pengambilan data yaitu 0,672.

2. Pada percobaan AC tanpa beban diperoleh ratio tegangan rata-rata sebesar

0,894.

3. Dari data pengukuran untuk percobaan AC berbeban, tegangan tembus

dicapai pada 36 kV sedangkan dari tabel diperoleh 59 kV untuk jarak gap

20 mm dan diameter sphare 10 cm.

4. Dari kedua grafik pada lembaran di atas menunjukkan hubungan yang

linear.