pengujian polaritas, temperatur trafo

Laboratorium Mesin Listrik S T T - P L N

TEORI TAMBAHAN

01.PENGUJIAN POLARITAS TRAFO 1- FASA

Transformator adalah suatu perltan tenaga listrik yang berfungsi untuk menyalurkan

tenaga/daya listrik dari tegangan tinggi ke rendah atau sebaliknya (mentransformasikan

tegangan). Dalam operasi umumnya trafo-trafo tenaga pada titik netralnya sesuai dengan

kebutuhan untuk sistem proteksi sebagai contoh transformator 150/70 KV ditanahkan secara

langsung disisi netral 150 KV dan transformer 70/120 KV ditanahkan dengan tahanan disisi

netralnya (120 KV). Transformer yang telah d produksi terlebih dahulu melalui pengujian

sesuai standar yang diterapkan.

Pengujian transformator dilaksanakan menurut PLTN 1982 dengan 3 macam

pengujian, sebagaimana diuraikan juga dalam IEC 76 (1976) yaitu :

1. Pengujian rutin adalah pengujian yang dilakukan terhadap setiap transformator

meliputi, pengujian tahanan isolasi, tahanan kumparan, perbandingan belitan,

pengujian rotor, rugi besi dan arus beban kosong, rugi tembaga dan impedansi

tegangan dan tegangan induksi

2. Pengujian jenis adalah pengujian yang dilaksanakan terhadap sebuah trafo mewakili

trafo lain yang sejenis juga menunjukkan bahwa semua trafo jenis ini memenuhi

syarat yang belum diliput oleh pengujian lain

3. Pengujian khusus adalah pengujian yang lain dari pengujian rutin dan dilakukan atas

persetujuan pabrik dengan pembeli dan hanya dilaksanakan terhadap satu/lebih trafo

dengan sejumlah trafo yang dipasang dalam satu kontrak pengujian khusus.

Prinsip Dasar Transformator

Transformator adalah alat yang berfungsi memindahkan daya listrik dari satu untaian

primer ke untaian sekunder secara induksi elektromagnetik dan berdasarkan percobaan

Faraday. Apabila lilitan primer dihubungkan dengan tegangan bolak-balik. Pada inti

transformator akan mengalir garis-garis gaya magnet atau fluks magnet. Karena arus yang

mengalir bolak-baik, maka fluks yang terjadi juga bolak-balik yang berarti jumlah garis gaya

magnet pada inti transformator setiap saat berubah. Karena pada inti terdapat lilitan yaitu :


Lilitan Primer (N1) dan Lilitan Sekunder (N2) , maka berdasarkan hukum Faraday pada

masing-masing lilitan tersebut akan membangkitkan ggl induksi E1 dan E2 adalah :

E1 = 4,44 f N1 Φm

E2 = 4,44 f N2 Φm

Perbandingan antara E1 dan E2 disebut perbandingan transformator yang besarnya adalah

sebagai berikut

a = E1/E2 = N1/N2

Inti Transformator

Agar jumlah garis gaya magnet pada inti sebesar mungkin maka inti terbuat dari bahan

feromagnettis. Untuk mengurangi kerugian yang disebabkan oleh arus pusar (arus eddy) inti

transformer dibuat berlapis-lapis. Sedangkan untuk mengurangi kerugian akibat pengaruh

histerisis. Bahan dipilih sedemikian rupa sehingga membentuk kurva histeris sekurus

mungkin (dibuat dari bahan besi lunak)

Polaritas Trasformator

Ada 2 macam polaritas transformator yaitu penjumlahan dan polaritas pengurangan.

Untuk mengetahui polaritas tersebut dilakukan tes polaritas.

- Harga ekivalen dipandang dari sisi primer

- Harga ekivalen dipandang dari sisi sekunder


TEORI TAMBAHAN

02. PENGUJIAN TEMPERATURE – RISE TRAFO 1 – FASA

Transformator

Transformator atau lebih dikenal dengan nama “transformer” atau “trafo” sejatinya

adalah suatu peralatan listrik yang mengubah daya listrik AC pada satu level tegangan yang

satu ke level tegangan berdasarkan prinsip induksi elektromagnetik tanpa merubah

frekuensinya. Tranformator biasa digunakan untuk mentransformasikan tegangan

(menaikkan atau menurunkan tegangan AC). Selain itu, transformator juga dapat digunakan

untuk sampling tegangan, sampling arus, dan juga mentransformasi impedansi.

Transformator terdiri dari dua atau lebih kumparan yang membungkus inti besi

feromagnetik. Kumparan-kumparan tersebut biasanya satu sama lain tidak dihubungkan

secara langsung. Kumparan yang satu dihubungkan dengan sumber listrik AC (kumparan

primer) dan kumparan yang lain mensuplai listrik ke beban (kumparan sekunder). Bila

terdapat lebih dari dua kumparan maka kumparan tersebut akan disebut sebagai kumparan

tersier, kuarter, dst.

Transformator bekerja berdasarkan prinsip elektromagnetik. Ketika Kumparan primer

dihubungkan dengan sumber tegangan bolak-balik, perubahan arus listrik pada kumparan

primer menimbulkan perubahan medan magnet. Medan magnet yang berubah diperkuat

oleh adanya inti besi. Inti besi berfungsi untuk mempermudah jalan fluksi yang ditimbulkan

oleh arus listrik yang melalui kumparan, sehingga fluks magnet yang timbulkan akan

mengalir ke kumparan sekunder, sehingga pada ujung-ujung kumparan sekunder akan

timbul ggl induksi. Efek ini dinamakan induktansi timbal-balik (mutual inductance). Bila pada

rangkaian sekunder ditutup (rangkaian beban) maka akan mengalir arus pada kumparan

sekunder. Jika efisiensi sempurna (100%), semua daya pada lilitan primer akan dilimpahkan

ke lilitan sekunder.

Current Transformer (CT) adalah suatu perangkat listrik yang berfungsi menurunkan arus

yang besar menjadi arus dengan ukuran yang lebih kecil. CT digunakan karena dalam

pengukuran arus tidak mungkin dilakukan langsung pada arus beban atau arus gangguan, hal

ini disebabkan arus sangat besar dan bertegangan sangat tinggi. Karakteristik CT ditandai


oleh Current Transformer Ratio (CTR) yang merupakan perbandingan antara arus yang

dilewatkan oleh sisi primer dengan arus yang dilewatkan oleh sisi sekunder. Potential

Transformer (PT) adalah suatu peralatan listrik yang berfungsi menurunkan tegangan yang

tinggi menjadi tegangan yang lebih rendah yang sesuai dengan setting relay. Trafo ini juga

memiliki angka perbandingan lilitan/tegangan primer dan sekunder yang menunjukkan

kelasnya.

Adapun perbedaan kerja dari transformator potensial dan transformator arus adalah:

Pada transformator potensial, arus primer sangat tergantung beban sekunder, sedangkan

pada transformator arus, arus primer tidak tergantung kondisi rangkaian sekunder

Pada transformator potensial, tegangan jaringan dipengaruhi terminal-terminalnya

sedangkan transformator arus dihubung seri dengan satu jaringan dan tegangan kecil

berada pada terminal-terminalnya. Namun transformator arus mengalirkan semua arus

jaringan.

Pada kondisi kerja normal tegangan jaringan hampir konstan dan karena itu kerapatan

fluks serta arus penguat dari transformator potensial hanya berubah di atas batas

larangan sedangkan arus primer dan arus penguatan dari transformator arus berubah di

atas batas kerja normal.

IDEAL TRANSFORMATOR

Pada transformator ideal, tidak ada energi yang diubah menjadi bentuk energi lain di

dalam transformator sehingga daya listrik pada kumparan skunder sama dengan daya listrik

pada kumparan primer. Pada transformator Ideal perbandingan antara tegangan sebanding

dengan perbandingan jumlah lilitannya. Dengan demikian dapat dituliskan dengan

persamaan berikut:


TEORI TAMBAHAN03.PENGUJIAN TRAFO TEGANGAN RENDAH BEBAN NOL

Pengujian Trafo Tegangan Rendah Beban Nol

Test beban nol dilakukan untuk mengetahui rugi-rugi trafo pada saat beberbeban/tidak

berbeban. Kedua test/pengujian beban nol dimaksudkan untuk mengetahui kejenuhan trafo,

dimana kondisi memberikan tegangan sampai tingkat tertentu akan mengalami kejenuhan,

dimana menurutnya tegangan sedikit demi sedikit saja arus eksitasi trafo sudah tidak lancar

lagi untuk mencari rugi-rugi tembaga (short circuit) yang dilakukan dengan memberikan

tegangan senilai tertentu akan meghasilkan arus hubung singkat sama dengan memberikan

tegangan senilai tertentu akan menghasilkan arus hubung singkat yang sama dengan trafo.

Jadi rugi-rugi trafo terdiri dari rugi-rugi hyterisis ( beban nol ). Test hubung singkat dilakukan

dengan menghubungkan singkat sisi sekundernya, maka tegangan sedikit demi sedikit

kesetimbangan beban pada suatu sistem distribusi dan tenaga listrik selalu terjadi dan

penyebab keseimbangan tersebut adalah pada beban 1- fasa.

Pada pelanggan-pelanggan tegangan rendah, akibat keseimbangan beban tersebut

muncul arus dinetral trafo arus yang mengalir pada netral trafo ini menyebabkan terjadinya

losses akibat adanya arus netral pada penghantar netral trafo dan losses akibat netral yang

mengalir ke tanah.

Trafo Pada Kondisi Tanpa Beban

Pada trafo yang ideal dimana tidak terjadi suatu kerugian, maka dapat di gambarkan

seperti gambar

Tegangan suppy Vp akan menghasilkan arus magnetisasi Im yang menghasilkan

medan magnet yang tertinggal 900 maka tegangan yang dihasilkan menjadi sephasa dengan

tegangan input demikian juga tegangan induksi yang dihasilkan pada sisi sekunder.

Perbandingan tegangan induksi pada sisi primer dengan sisi sekunder Ep/Es tergantung

perbandingan jumlah lilitan dari masing-masing sisi Np/Ns. Dalam kenyataannya arus

magnetisasi Im tidak sama dengan nol tetapi mempunyai besaran tertentu dan terletak 900


tertinggal terhadap tegangan input. Arus ini menghasilkan fluks, karena fluks selalu

mengalami perubahan maka mengakibatkan terjadinya panas, dan rugi daya ini dapat

dinyatakan sehingga pada kondisi tanpa beban transformator memerlukan Io yang merupakan

penjumlahan dari arus magnetisasi Im dengan Iw. Karena Im tertinggal 900 terhadap tegangan

maka dapat dinyatakan sebagai arus yang melalui inductor Lo , sedang Iw sephasa dengan

tegangan maka dapat dinyatakan seperti arus yang melalui beban berupa resistor Ro, dan Lo

dengan Ro dapat digambarkan sebagai dua komponen yang dipasang parallel yang

mengakibatkan terjadinya arus Io yang diambil dari sumber.


TEORI TAMBAHAN

PRAKTIKUM 1

KARAKTERISTIK START DAN SLIP PADA MOTOR INDUKSI

SANGKAR TUPAI

Motor motor listrik pada dasarnya digunakan sebagai sumber beban untuk

menjalankan alat alat tertentu menjalankan pekerjaan sehari-hari, terutama di bidang industri.

Motor listrik memiliki beberapa klarifikasi berdasarkan pasokan input, kontruksi, dan

mekanisme operasi sebagai berikut.

Starting Motor Induksi

Beban dengan inersia yang besar akan menyebabkan waktu strating motor menjadi

lama untuk mencapai kecepatan maksimal. Selama periode starting tersebut, maka pada stator

dan rotor akan mengalir arus yang besar sehingga bisa terjadi pemanasan ( over heating ) pada

motor. Bahkan, bisa lebih buruk lagi dapat menyebabkan gangguan pada sistem jala-jala

sumber listriknya sehingga akan menurunkan tegangannya. Hal ini mengganggu beban listrik

yang lainnya.

Untuk menghindari hal tersebut, suatu sumber induksi serigkali di start dengan level tegangan

yang lebih rendah dari tegangan nominalnya. Pengurangan tegangan starting tersebut akan

membatasi daya yang diberikan ke motor, namun di sisi lain pengurangan tegangan ini akan

Sinkron

Satu fasa

Tiga fasaInduksi

Motor arus AC

Separately exited

Seri

Shunt

Campuran

Self

Motor arus DC

Motor listrik


berdampak memperpanjang waktu/periode starting ( waktu yang dibutuhkan untuk mencapai

kecepatan nominalnya ).

Sebagai contoh, jika digunakan menggerakkan fly wheel yang memiliki energi kinetik 5000

joule, maka selama periode starting rotor akan mendisidasikan panas sebesar 5000 joule juga.

Tergantung pada ukuran dan sistem pendinginan. Maka energi tersebut dapat dengan mudah

akan menyebabkan overheating pada motor.

Starting Motor Sangkar Tupai

Cara yang paling sederhan untuk menjalankan motor rotor sangkar tupai ini adalah

dengan menghubungkan langsung dengan sumber menggunakan saklar 3 fasa. Cara ini hanya

diijinkan pada motor sangkar tungpai dengan daya di bawah 3 HP ( sekitar 2 KW ) . motor di

bawah 3 HP tidak boleh dihubungkan dengan sumber. Untuk motor dengan daya 2-4 KW kita

hanya memakai saklar bintang segitiga. Untuk itu kumparan mula-mula dihubungkan bintang

kemudian dihubungkan segitiga. Cara ini hanya digunakan pada motor 3 fasa yang

kumparannya segitiga pada kondisi normalnya.

Slip

Perbedaan antar putaran rotor ( Nr ) terhadapn kecepatan medan putar stator ( Ns )

dsebut slip. Berubahnya kecepatan motor dapat mengakibatkan berubahnya slip 100% pada

saat start sampai 0% pada saat diam Ns=Nr. Karena terjadi slip maka kecepatan relatif medan

putar stator terhadap putar rotor adalah s x Ns. Frekuensi tegangan yang terinduksi pada rotor

sebanding dengan putaran relatif medan putar stator terhadap putaran rotor. Hubungan antar

frekuensi slip dapat dilihat dari persamaan berikut.

Ns = 120 fP atau F1 =

P . Ns120


TEORI TAMBAHAN

PRAKTIKUM II

ARAH PUTARAN DAN PERUBAHAN ARAH PUTARAN DARI

MOTOR INDUKSI ROTOR SANGKAR TUPAI

Perputaran Motor Induksi

Motor induksi satu fasa sering disebut dengan motor asinkron atau motor tak

serempak, karena putaran medan stator tidak sama dengan putaran medan putar rotor. Putaran

sinkron stator selalu mendahului atau lebih cepat dari putaran medan rotor. Putaran medan

stator dihasilkan karena adanya medan putar ( fluks yang berputar ) yang dihasilkan oleh

stator dan rotor dari motor.

Medan putar akan terjadi bila kumparan stator atau rotor dialiri arus listrik dengan fas

banyak, misalnya dua fasa , tiga fasa dan sebagainya. Motor induksi pada umumnya perputar

dengan kecepatan konstan mendekati kecepatan sinkronnya, mesikpun demikian pada

penggunaan tertentu dikehendaki juga adanya pengaturan putaran. Pengaturan putaran ini

dapat dilakukan dengan beberapa cara yaitu :

1. Mengubah jumlah kutub motor

Perubahan jumlah kutub (p) atau frekuensi (f) akan mempengaruhi putara. Jumlah

kutub dapat diubah dengan merencanakan kumparan stator sedemikian rupa sehingga

daat menerima tegangan masuk pada posisi kumparan yang berbeda-beda.

2. Mengubah frekuensi jala-jala

Pengaturan putaran motor induksi dapat dilakukan dengan mengubah-ubah harag

frekuensi jala. Hanya saja untuk menjaga kesetimbangan kerpatan fluks, perubahan

harus dilakukan dengan perubahan frekuensi. Persoalannya sekarang adalah

bagaimana mengatur frekuensi dengan cara yang efektif dan ekonomis.

3. Pengaturan tahanan luar

Tahanan luar motor rotor belitan dapat diatur, dengan demikian dihasilkan

karakteristik kopel kecepatan yang berbeda-beda. Putaran akan berubah dari n1 ke n2

ke n3 dengan bertambahnya tahanan luar yang dihubungkan ke rotor.


Cara kerja motor run kapasitor

Motor run kapasitor bekerja pada sumber tegangan AC 220 v. Tegangan ini diberikan

pada terminal L (fasa) dan N (netral), sehingga belitan utama dan belitan bantu menghasilkan

medan magnet yang kemudian medan magnet tersebut diinduksikan ke rotor sangkar.

Kedua komponen fluks utama dan fluks bantu bergerak berlawanan aarah. Kedua

komponen fluks yang berlawanan arahnya tersebut akan menghasilkan kopel yang sama besar

dan berlawanan arah pula ( arah maju dan mundur ). Oleh sebab itu agar motor dapat berputar

diperlukan sebuah kapasitor untuk menaikkan atau menambahkan sedikit kopel maju. Ada 2

cara mengubah arah putaran motor un kapasitor, yaitu :

1. Dengan membalik hubungan polaritas komponen utama.

2. Dengan membalik hubungan polaritas komponen bantu.


TEORI TAMBAHANPRAKTIKUM IV

PENGUJIAN TRAFO HUBUNG SINGKAT

Pengujian Trafo Hubung Singkat

Gangguan hubung singkat pada transformator di jaringan distribusi pada dasarnya

disebabkan karena gangguan pada jaringan. Hal ini menyebabkan perlunya proteksi dari

transformernya. Untuk mengetahui keadaan ini dilakukan analisa wavw yang menggunakan

bechief order 2. Hasil analisa menunjukan bahwa ola sinyal hasil transformasi pada koefisien

detail untuk masing masing hasil transformasi. Selisih terbesar terjadi pada saat gangguan

tingkat 2 fasa ke ground dari analisa pada transformator yang paling berpengaruh terjadi pada

gangguan fasa ke ground.

Relay Bucholz adalah relay yang berfungsi mendeteksi dan mengarahkan terhadap

gangguan transformator yang menimbulkan gas akibat hubung singkat. Dari data statistik

transformator diketahui kerusakan transformator disebabkan oleh arus through-foult akibat

gangguan hubung singkat, menentukan besarnya arus hubung singkat adalah impedansi

sumber transformator tenaga yang terjadi pada transformator merupakan suatu masalah yang

kerap terjadi pada trafo tersebut.

Pengujian Hubung Singkat Transformator

Pengujian hubung singkat transformator ini ditunjukan untuk mencari besar induksi

eqivalent maupun resistansi eqivalent serta menentukan impedansi eqivalent dari

transformator pada pengujian ini bagian sekunder dari transformer dihubung singkat, sedang

alat ukur dipasang pada sisi primer (gambar 18), pada pengukuran ini tegangan pada sisi

sekunder yang dihubung singkat sama dengan nol, sedang tegangan yang diberikan pada sisi

primer diatur arus Ip tidak melebihi arus nominal transformator. Berdasar data tegangan, arus,

dan daya, maka dapat dihitung impedansi eqivalent pada sisi primer, resistansi eqivalent pada

sisi primer dan induktansi eqivalent dari sisi primer


TEORI TAMBAHAN

PRAKTIKUM IV

KARAKTERISTIK TORSI DAN BEBAN PADA SEBUAH

MOTOR INDUKSI

Torsi motor induksi

Torsi motor induksi AC tergantung kepada kekuatan medan putar rotor dan stator

yang saling berinteraksi dan hubungan fasa antara keduanya. Torsi dapat dihitung dengan

persamaan :

T = K Φ IR cos ϴR

Dimana : T = torque

K = constant

Φ = stator magnetic flux

IR = rotor current

cos ϴR = power factor of rotor

Perubahan torsi terhadap slip menunjukkan bahwa begitu slip naik dari nol hingga-

10% torsi naik secara linear. Begitu torsi dan slip naik melebihi torsi beban penuh, maka torsi

akan mencapai harga maksimum sekitar 25% slip. Torsi maksimum disebut breakdown torque

motor. Jika beban dinaikkan melebihi titik ini, motor akan stall dan segera berhenti.

Umumnya, breakdown torque bervariasi dari 200-300% torsi beban penuh. Torsi awal

( starting torque ) adalah nilai torsi pada 100% slip dan normalnya 150-200% torsi beban

penuh. Seiring dengan bertambahnya kecepatan dari rotor, torsi akan naik hingga breakdown

torque dan turun mencapai nilai yang diperlukan untuk menarik beban motor pada kecepatan

konstan, biasanya 0-10%. Gambar berikut menunjukkan karakteristik torsi terhadap slip.

Gambar kurva torsi kecepatan (slip) pada motor induksi ditunjukkan pada gambar dibawah ini

:


Dari kurva karakteristik torsi motor induksi diatas dapat diambil beberapa kesimpulan sebagai

berikut:

1. Torsi motor induksi akan bernilai nol pada saat kecepatan sinkron

2. Kurva torsi-kecepatan mendekati linear di antara beban nol dan beban penuh. Dalam

daerah ini, tahanan rotor jauh lebih besar dari reaktansi rotor, oleh karena itu arus

rotor, medan magnet rotor, dan torsi induksi meningkat secara linear dengan

peningkatan slip.

3. Akan terdapat torsi maksimum yang tak mungkin akan dapat dilampaui. Torsi ini

disebut juga dengan pull-out torque atau break down torque, yang besarnya 2-3 kali

torsi beban penuh dari motor.

4. Torsi start pada motor sedikit lebih besar dibandingkan torsi beban penuhnya, oleh

karena itu motor ini akan start dengan suatu beban tertentu yang dapat disuplai pada

daya penuh.

5. Torsi pada motor akan memberikan harga slip yang bervariasi sebagai harga kuadrat

dari tegangan yang diberikan. Hal ini sangat penting dalam membentuk pengaturan

kecepatan dari motor.

6. Jika rotor motor induksi digerakkan lebih cepat dari kecepatan sinkron, kemudian arah

dari torsi induksi di dalam mesin menjadi terbalik dan mesin akan bekerja sebagai

generator, yang mengkonversikan daya mekanik menjadi daya elektrik.

Beban motor

Karena sulit untuk mengkaji efisiensi motor pada kondisi operasi yang normal, beban

motor dapat diukur sebagai indikator efesiensi motor. Dengan meningkatnya beban, faktor

daya dan efesiensi motor bertambah sampai nilai optimumnya pada sekitar beban penuh.

Survei beban motor dilakukan untuk mengukur beban operasi berbagai motor

diseluruh pabrik. Hasilnya digunakan untuk mengidentifikasikan motor yang terlalu kecil

atau terlalu besar. US DOE merekomendasikan untuk melakukan survei beban motor yang

beroperasi lebih dari 1000 jam per tahun.

pengujian polaritas, temperatur trafo

Documents