pengujian polaritas, temperatur trafo
-
Upload
brilian-nina -
Category
Documents
-
view
242 -
download
38
description
Transcript of 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 :
Laboratorium Mesin Listrik S T T - P L N
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
Laboratorium Mesin Listrik S T T - P L N
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
Laboratorium Mesin Listrik S T T - P L N
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:
Laboratorium Mesin Listrik S T T - P L N
Laboratorium Mesin Listrik S T T - P L N
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
Laboratorium Mesin Listrik S T T - P L N
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.
Laboratorium Mesin Listrik S T T - P L N
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
Laboratorium Mesin Listrik S T T - P L N
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
Laboratorium Mesin Listrik S T T - P L N
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.
Laboratorium Mesin Listrik S T T - P L N
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.
Laboratorium Mesin Listrik S T T - P L N
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
Laboratorium Mesin Listrik S T T - P L N
Laboratorium Mesin Listrik S T T - P L N
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
:
Laboratorium Mesin Listrik S T T - P L N
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.