ttt

Henry Haskarya 2214105032

Tugas Teknik Tegangan Tinggi BAB II

Pembangkitan Tegangan Tinggi DC

Tegangan tinggi arus searah biasanya dipakai untuk penyelidikan pada fisika I dan fisika terapan laboratorium untuk menyelidiki sifat isolasi dari kabel atau I kapasitor. Generator tegangan impulse juga menggunakan tegangan tinggi ini untuk alat pemuatnya.nilai dari tegangan ini V diturunkan dari fungsi tersebut, yaitu:

di mana:T = periode waktu di mana t = 1/Tf = frekuensi gelombangTegangan rata-rata ini nilainya tetap, akan tetapi bila dipasangkan pada alat penguji atau diberi beban listrik maka akan terjadi perubahan harga rata-ratanya. Ia sedikit bergelombang sehingga terjadi staturipple'. Amplitudo daririppleini 9V = 0,5 (Vmax - Vmin).Faktor ripple ini ditentukan sebagai hasil bagi antara amplitudo dari ripple dengan nilai ratarata dari gelombang atau $V/V, faktor ini rnenurut publikasi tidak lebih dari 5%.

2.1 HALF-WAVE RECTIFIER CIRCUITRangkaian sederhana untuk pembangkit tegangan tinggi langsung adalah penyearah setengah gelombang menggunakan satu diode dan kapasitor sebagai pelican keluaran.

Gambar. 2.1 (a) Penyearah Satu Fasa (b) keluaran tegangan tanpa C (c) keluaran dengan C


Tugas Teknik Tegangan Tinggi Sirkuit penyearah satu fasa setengah gelombang memiliki kelemahan sebagai berikut:

(i) Ukuran dari sirkuit sangat besar jika tegangan dan arus dc yang ingin di bangkitkan tinggi dan murni(ii) h.t. The transformator mungkin jenuh jika amplitudo tegangan DC sebanding dengan arus bolak balik nominal trafo.

Gambar. 2.2 pembangkit grainecher sirkuit ganda

2.2 Sirkuit Cockroft-WALTON pengganda tegangan

Generator cascade dari jenis Cockroft-Walton digunakan di dunia diproduksi saat ini. Gambar di bawah ini menunjukan sirkuit fase kaskade tunggal multistage dari jenis CockroftWalton.

.Gambar 2.3

Ketika itu tanpa beban, tegangan pada kapasitor yang terdiri dari C1, C2, C3, terus berosilasi sebagai tegangan suplai alternatif. Kolom ini, oleh karena itu, dikenal sebagai kolom berosilasi. Namun, tegangan kapasitansi C'1, C'2, C'3, tetap konstan dan dikenal untuk memperlancar kolom. Tegangan di semua kapasitor adalah 2Vmax kecuali untuk C1 di mana 2Vmax saja. Tegangan keluaran total 2nVmax mana n adalah jumlah tahap.Ketika generator dibebani, akan ada ΔV drop tegangan dan riak δV sehingga kita tidak akan pernah mencapai tegangan output 2nVmaxof. Nilai kapasitor adalah sama karena


Tugas Teknik Tegangan Tinggi jika kita menggunakan nilai yang berbeda untuk setiap kapasitor, kapasitor yang lebih kecil akan tertekan saat beban besar dan tegangan beban turun. Riak tegangan output:

Perbedaan Tegangan dapat di representasikan

Tegangan maksimum

Gambar. 2.4 (a) Pengisian dengan kolom lembut (b) Pengisian dengan kolom iscolator

Gambar. 2.5 (a) sirkuit cockroft


Tugas Teknik Tegangan Tinggi

2.3 ELEKTROSTATIK GENERATOR

Dalam generator elektromagnetik, konduktor membawa arus dan dipindahkan melawan kekuatan elektromagnetik yang berlawanan dengan mereka. Berbeda dengan generator, generator elektrostatik mengubah energi mekanik menjadi energi listrik secara langsung. Biaya listrik dipindahkan melawan gaya medan listrik, sehingga lebih tinggi potensi energi diperoleh pada biaya energi mekanik. Sabuk terisolasi bergerak dengan kecepatan yang seragam dalam medan listrik kekuatan E (x). Misalkan lebar sabuk adalah b dan kerapatan muatan σ mempertimbangkan dx panjang sabuk, muatan dq = σ BDXDaya yang diperlukan untuk menggerakkan sabuk diberikan oleh:

Dengan asumsi tidak ada kerugian, output daya juga sama dengan VI. Gambar. 2.8 menunjukkan sabuk didorong Generator elektrostatik dikembangkan oleh Van DeGraaf pada tahun 1931. Sebuah isolasi sabuk dijalankan lebih katrol. Sabuk, lebar yang dapat bervariasi dari beberapa cm didorong pada kecepatan sekitar 15 sampai 30 m / detik, dengan cara motor terhubung ke pulley yang lebih rendah. Sabuk dekat pully lebih rendah dibebankan elektrostatis oleh pengaturan eksitasi. Sebuah bola yang terisolasi adalah elektroda bentuk yang paling menguntungkan dan akan mempertahankan seragam bidang E dengan tegangan Er mana r adalah jari-jari bola.



Gambar. 2,8 Van de Graaf Generator

Keuntungan dari generator adalah:(i) tegangan yang sangat tinggi dapat dengan mudah dihasilkan(ii) keluaran gratis Ripple(iii) Presisi dan fleksibilitas control

Kerugiannya adalah:(i) arus Rendah(ii) Pembatasan kecepatan belt karena kecenderungan untuk getaran. Getaran mungkin membuatnya sulit untuk memiliki gradasi akurat medan listrik Generator ini digunakan di laboratorium fisika nuklir untuk percepatan partikel dan proses lainnya dalam pekerjaan penelitian.

2,4 PEMBANGKITAN TEGANGAN TINGGI A.C. .2.4.1 Transformers cascade


Tugas Teknik Tegangan Tinggi Untuk tegangan tinggi dari 400 KV, diinginkan untuk k2 cascade atau lebih transformer tergantung yang pada kebutuhan tegangan. Gambar. 2.9 menunjukkan skema dasar untuk Cascading tiga transformer. Primer dari transformator tahap pertama terhubung ke pasokan tegangan rendah. Dengan ini, tegangan output antara tanah dan transformator tahap ketiga, sekunder adalah 3V. untuk dicatat bahwa untuk tingkat operasi sendiri paling tidak harus memiliki tiga-berliku transformer. Kerugian utama Cascading transformer adalah bahwa tingkatyang lebih rendah dari primer akan dibebani lebih dibandingkan dengan tingkat di atasnya.

Total hubungan pendek impedansi transformator cascade dari data untuk tingkat individu dapat diperoleh. Rangkaian ekuivalen dari tingkat individu ditunjukkan pada Gambar di bawah.

Zp = jXp, Zs = jXs dan Zt = jXtNp = Nt untuk semua tingkat, rangkaian ekuivalen untuk transformator 3-tahap akan diberikan seperti pada Gambar dibawah

Gambar di atas dapat disederhanakan seperti ditunjukkan pada Gambar dibawah.



2.4.2 Reaktif Daya Kompensasi Beban terhubung ke transformator tes adalah sangat kapasitif. Jadi perlu untuk mengatur tegangan input ke transformator tes sehingga tegangan beban menjadi variabel, tergantung pada benda uji. Kemungkinan lain adalah bahwa induktor variabel harus terhubung di suplai seperti yang ditunjukkan pada Gambar. 2.13 sehingga daya reaktif disuplai oleh beban diserap oleh induktor dan dengan demikian tegangan transformator uji dipertahankan dalam batas.

Perlu dicatat bahwa transformator tes harus dapat menyediakan nilai maksimum beban saat ini yang telah dirancang pada semua tegangan menengah termasuk tegangan tinggi.

pertimbangan desain reaktor kompensasi tergantung atas(i) kapasitansi dan operasi tegangan benda uji.(ii) power rating dari regulator yang tersedia.(iii) Kemungkinan koneksi yang berbeda dari belitan uji transformator.(iv) power rating dari transformator uji.

Agar laboratorium pengujian memenuhi semua persyaratan yang berbeda, setiap kasus tertentu harus diselidiki dan reaktor yang sesuai harus dirancang untuk kompensasi daya reaktif. Dalam transformer multistage dengan output daya yang besar, diharapkan untuk memberikan daya reaktif kompensasi pada setiap tahap, sehingga stabilitas tegangan transformator tes sangat meningkat.


Tugas Teknik Tegangan Tinggi 2,5 Sirkuit Resonan Seri

Gambar. 2.15 sirkuit Setara dari tunggaltahap dimuat transformator

Rangkaian ekuivalen dari transformator satu tahap uji disertai beban kapasitif yang ditunjukkan pada Gambar. 2.15. Berikut L1 merupakan induktansi dari regulator tegangan dan transformator utama, L induktansi menarik dari transformator, L2 induktansi dari transformator sekunder dan C kapasitansi beban. Biasanya induktansi L adalah sangat besar dibandingkan dengan L1 dan L2 dan karenanya efek pirau yang dapat diabaikan. Dengan resonansi seri, resonansi dikontrol pada frekuensi dasar dan karenanya tidak ada resonansi yang tidak diinginkan terjadi.

Perkembangan sirkuit resonansi seri untuk menguji tujuan sudah sangat banyak diterima oleh industri kabel karena mereka menghadapi masalah resonansi dengan uji transformator saat uji coba panjang pendek kabel. Pada tahap awal, sulit untuk memproduksi tegangan tinggi bervariable dan tinggi reaktor nilai yang akan digunakan dalam rangkaian seri dan karena itu, metode tidak langsung untuk mencapai tujuan ini digunakan. Gambar. 2.16 menunjukkan reaktor continuously variable terhubung di tegangan rendah.

Gambar. 2.16 transformator Single / reaktor rangkaian resonansi seri



Berikut ini adalah keuntungan dari rangkaian resonansi seri.

(i) kebutuhan daya di KW dari sirkuit pakan yang (kVA) / Q di mana kVA adalah reaktifkebutuhan daya beban dan Q adalah faktor kualitas variabel reaktor biasanya lebih besar dari 40. Oleh karena itu, persyaratan yang sangat kecil.(ii) Seri sirkuit resonansi menekan harmonik dan gangguan untuk sebagian besar. Thegelombang sinusoidal dekat membantu partial discharge akurat pengukuran dan juga diinginkan untuk mengukur sudut rugi dan kapasitansi bahan isolasi menggunakan Schering Bridge.(iii) Dalam hal dari flashover atau kerusakan dari benda uji selama pengujian di sisi tegangan tinggi, sirkuit resonansi detuned dan tegangan uji runtuh segera. Sirkuit pendek saat ini dibatasi oleh reaktansi dari reaktor variabel. Hal ini telah terbukti menjadi nilai yang besar sebagai bagian yang lemah dari isolasi spesimen tidak bisa hancur. Bahkan, sejak busur berkedip lebih memiliki energi yang sangat kecil, lebih mudah untuk mengamati di mana tepatnya flashover yang terjadi dengan menunda tersandung pasokan dan memungkinkan terulangnya flashover.(iv) ada reaktor kompensasi yang terpisah (seperti yang kita miliki dalam kasus transformator test) yang diperlukan. Hal ini menyebabkan berat keseluruhan yang lebih rendah.(v) Ketika pengujian SF6 switchgear, beberapa kerusakan tidak menghasilkan transien yang tinggi. Oleh karena itu, ada perlindungan khusus terhadap transien diperlukan.(vi) Seri atau koneksi paralel dari beberapa unit sama sekali tidak masalah. Setiap jumlah unit dapat dihubungkan secara seri tanpa mengganggu masalah impedansi yang sangat sangat terkait dengan transformator tes cascade. Dalam hal benda uji membutuhkan arus yang besar untuk pengujian, unit dapat dihubungkan secara paralel tanpa masalah.


Tugas Teknik Tegangan Tinggi BAB II

Pembangkitan Tegangan Tinggi Impus3.1 Definisi Tegangan Impuls

Tegangan impuls adalah tegangan searah yang, tanpa osilasi yang cukup, naik pesat ke nilai maksimum. Nilai maksimum disebut puncak nilai impuls dan tegangan impuls ditentukan oleh nilai ini. Osilasi kecil ditoleransi, asalkan amplitudo mereka kurang dari 5% dari nilai puncak tegangan impuls. Dalam kasus osilasi dalam bentuk gelombang, kurva berarti harus dipertimbangkan. Jika tegangan impuls berkembang tanpa menyebabkan flash atau puncture, itu disebut tegangan impuls penuh

Amplitudo gelombang ini selalu ada hubungannya dengan besarnya tegangan operasidari sistem, dan bentuknya dipengaruhi oleh adanya impedansi dari sistem itu sendiri, dan juga dipengaruhi oleh keadaan pada waktu terjadinya pemutusan. Waktu kebangkitannya agak lambat bila dibandingkan dengan impulse petir, tetapi bentuknva menyebabkan terjadinya sesuatu vang membahavakan bagi isolasi sistem ini. Kadang-kadang dapat merusak alat elektronik karena niiai puncak tegangannva dapat mencapai beberapa Kilo Volt. Walaupun bentuk gelombang penvebab terjadinr-a tegangan lebih agak berbeda, tetapi untuk tujuan pengujian kedua bentuk gelombang ini c-lapat juga disimulasikan. Bentuk gelombang impulse vang disebabkan oleh petir clapat din'akilkan dengan persamaan gelombang exponensial ganda

V = Vo [e-at- g-tt Volt (Kvolt)

Dimana a dan b adalah suatu niiai yang tetap dengan unit micro-detik (mS). Persamaanini menunjukkan bahwa gelombang ini merupakan agelombang vang kenaikannya cepat dan penurunannya melandai. Dalam standar internasional (IEC) gelombang dibagi menjadi bagian yang menaik atau bagian depan dan gelombang ekor yang waktunya ditentukan sampai tegangan bernilai 50% dari tegangan puncak gelombang. Dalam standar tersebut gelombang depan ditentukan harus mencapai waktu


Tugas Teknik Tegangan Tinggi T , = 1,,2 p S + 30 %, sedangkan waktu pada gelombang ekor ditentukan Tt = 50pS f 20% . Untuk negara maju seperti Amerika, dipakai, Tr/Tr=1,5140pS sedangkan lnggris memakai Tr/Tt = 1./50 p S.

Gelombang copped (Terpotong)

Pada gelombanh impul yang erasal dari pemutusan aliran (surja pemutusan) penentuan waktu gelomban depan (time to crest) ditentukan mulai dari gelombang menarik sampai dengan titik gelombang. Sedangkan gelombang ekor, waktu ditentukan samapai nilai tegangan mencapai 50% dari harga puncaknya. Menurut standart IEC surja pemutusan ini besarnya:

T = 250 mikro S + 20%, sedangkanTt = 2500 mikro S + 60%

Impulse Flash Over VoltageSetiap kali tegangan impuls diterapkan untuk media isolasi dari ketebalan tertentu, berkedip lebih mungkin atau mungkin tidak terjadi. 50 persen impuls adalah nilai puncak impuls yang menyebabkan flashover lebih dari objek yang diuji selama sekitar setengah jumlah aplikasi impuls. Namun, Perlu dicatat bahwa flash lebih sering terjadi pada saat setelah pencapaian nilai puncak. flash lebih juga tergantung pada polaritas, durasi depan gelombang dan gelombang ekor impuls tegangan. Jika flash lebih terjadi lebih dari 50% dari jumlah aplikasi, itu didefinisikan sebagai impuls flash over lebih dari 50%. Flash impuls tegangan lebih untuk flash lebih di depan gelombang adalah nilai impuls tegangan pada saat yang flash lebih di depan gelombang.

Impulse Puncture VoltageTegangan tusukan impuls adalah nilai puncak tegangan impuls yang menyebabkan tusukan dari materi ketika tusukan terjadi pada ekor gelombang dan nilai tegangan pada instan tusukan ketika tusukan terjadi di depan gelombang.


Tugas Teknik Tegangan Tinggi Impuls rasio untuk Flash Over Rasio dorongan untuk flash lebih adalah rasio impuls bandang tegangan ke nilai puncak kekuasaan frekuensi kilat tegangan lebih. Rasio impuls bukan konstan untuk setiap objek tertentu, tetapi tergantung pada bentuk dan polaritas tegangan impuls, karakteristik yang harus ditentukan ketika rasio impuls yang dikutip. Rasio Impulse untuk Puncture Rasio dorongan untuk tusuk adalah rasio tegangan tusukan dorongan untuk nilai puncak frekuensi daya tegangan tusukan.

3.2 RANGKAIAN GENERATOR IMPULSErangkaian setara dari generator impuls satu tahap dengan beban. C1 adalah kapasitansi dari generator dibebankan dc sumber untuk tegangan sesuai yang menyebabkan debit melalui celah bola. Kapasitansi C1 dapat terdiri dari kapasitansi tunggal, di hal generator dikenal sebagai generator satu tahap atau alternatif jika C1 adalah kapasitansi total dari kelompok kapasitor dibebankan secara paralel dan kemudian dibuang dalam seri, itu kemudian dikenal sebagai multistage sebuah Generator.

3,5 Generator Impuls BertingkatUntuk mendapatkan tegangan impuls yang lebih tinggi dan lebih tinggi, sirkuit satu tahap tidak aman untuk alasan berikut:(i) Ukuran fisik dari elemen sirkuit menjadi sangat besar.(ii) Tinggi DC pengisian tegangan diperlukan.(iii) Pemberantasan korona pembuangan dari struktur dan memimpin selama periode pengisiansulit.(iv) Switching dari beragam tegangan tinggi dengan kesenjangan percikan sulit di prediksi.



kontrol tahanan gelombang kemungkinan memiliki tiga lokasi (i) sepenuhnya dalam generator(ii) seluruhnya di luar generator(iii) sebagian di dalam dan sebagian di luar generator.

total debit kapasitansi C1 dapat diberikan sebagai

Rumus ekuivalen dari tahannya

di mana n adalah jumlah tahap.Goodlet telah menyarankan sirkuit lain tegangan impuls di mana beban ditanahkan selama periode pengisian, tanpa perlu untuk mengisolasi kesenjangan. tegangan output impuls memiliki polaritas yang sama seperti tegangan pengisian. sirkuit Marx, itu adalah terbalik dalam kasus sirkuit Goodlet. Juga, pada debit, kedua sisi celah percikan pertama yang diangkat ke pengisian tegangan di sirkuit Marx tetapi dalam kasus sirkuit Goodlet mereka mencapai potensial bumi.


Tugas Teknik Tegangan Tinggi 3.6 KONSTRUKSI PEMBANGKIT IMPULSEGenerator impuls membutuhkan DC catu daya untuk pengisian kapasitansi C1 dorongan dari Generator. Pasokan terdiri dari langkah transformator dan penyearah. Kali pengisian tidak boleh kurang dari 3 sampai 10 detik karena setiap aplikasi tegangan akan meninggalkan preionising efek, sehingga waktu harus diperbolehkan antara dua aplikasi berturut-turut sehingga efek prategang dalam isolasi tidak mempengaruhi kekuatan breakdown. Hari-hari ini thyristorized dikendalikan DC pasokan untuk pengisian tersedia. Resistor dapat dibuat dari kawat, cair atau komposit (carbon dll) bahan resistif. Resistor cair dan karbon meskipun memiliki kapasitas panas tinggi, ini selalu tidak digunakan terutama untuk depan gelombang dan kontrol ekor resistensi seperti ini sangat tidak stabil yaitu nilai mereka tidak konstan dan dapat berubah dengan berbagai faktor. Oleh karena itu, kawat non-induktif akan resistor digunakan


Tugas Teknik Tegangan Tinggi Generator impuls harus memiliki perangkat untuk grounding kapasitor jika tidak beroperasi. The DC kapasitor dapat membangun tegangan tinggi setelah waktu yang singkat dari sirkuit pendek karena relaksasi fenomena.

3.7 Pemicu dan Sinkronisasi dari Generator Impuls

Generator impuls biasanya dioperasikan dalam hubungannya dengan oscillographs sinar katoda untuk pengukuran dan untuk mempelajari efek dari gelombang impuls pada kinerja isolasi dari peralatan. Sejak gelombang impuls yang durasi pendek, perlu bahwa pengoperasian generator dan osilograf harus disinkronkan akurat dan jika bagian depan gelombang gelombang yang akan direkam akurat, saat menyapu sirkuit osilograf yang harus dimulai pada suatu waktu sedikit sebelum wave mencapai piring membelokkan.

Operasi ini dijelaskan sebagai berikut. Saklar S ditutup yang memulai rangkaian sapuanyang osilograf. Dorongan yang sama diterapkan pada grid tabung thyratron. Melekat waktu tunda dari thyratron memastikan bahwa rangkaian menyapu mulai beroperasi sebelum dimulainya impuls tegangan tinggi.

3,8 Generator Arus ImpulsGelombang arus impuls ditentukan pada baris yang sama sebagai gelombang tegangan impuls.



Tinggi generator impuls arus biasanya terdiri dari sejumlah besar kapasitor terhubung secara paralel..

ttt

Documents