Praktikum 5. Transformator Tanpa Beban dan Hubung Singkat

Kelas               :

Kelompok       :

Nama Anggota: 1).  ..................................

   2).  ..................................

   3).  ..................................

   4).  ..................................

   5).  ..................................

   6).  ..................................

PRAKTIKUM 5: TRANSFORMATOR

I.     TUJUAN PRAKTIKUM

1.    Memahami prinsip kerja transformator.

2.    Memahami konsep, jenis dan manfaat transformator.

3.  Menemukan hubungan antara tegangan masukan dan tegangan keluaran.

4.  Mempelajari efisiensi transformator.

II.  DASAR TEORI

Transformator tidak memiliki rugi-rugi gesekan karena tidak ada bagia yang bergerak. Transformator memiliki efisiensi 90%. Ini dikarenakan adanya rugi-rugi yang muncul pada transformator yang dikenal dalam dua kelompok rugi-rugi utama yaitu rugi-rugi tembaga dan rugi-rugi besi. Rugi-rugi tembaga terjadi karena resistansi dalam belitan. Rugi-rugi ini akan berbanding lurus dengan besarnya beban sehingga meningkatkan arus beban akan meningkatkan rugi-rugi tembaga. Sedangkan rugi besi terdiri dari rugi hysterisis dan rugi arus pusar. Rugi hysterisi terjadi karena terjadinya keterlaambatan magnetisasi yang dipengaruhi oleh material inti transformator dan frekuensi kerja. Sedangkan rugi arus pusar terjadi adanya ggl terinduksi pada inti yang dapat menimbulkan arus pusar pada inti transformator tersebut. Besar rugi arus pusar tergantung dari konstruksi inti transformator dan frekuensi kerjanya.

Rugi-rugi pada transformator dapat diukur pada kondisi berbeban dan kondisi tanpa beban. Secara teori ada 3 tiga macam rugi-rugi pada transformator yang  dapat diukur pada kondisi tanpa beban. Ketiga rugi-rugi itu adalah:

1. Rugi besi pada inti transformator
2. Rugi dielektrik pada material isolasi.
3. Rugi tembaga yang disebabkan arus pada kondisi tanpa beban.

Dalam kenyataannya, dua rugi-rugi yang terakhir itu sangat kecil nilainya, jadi dalam pengukuran rugi-rugi tanpa beban dapat diabaikan terhadap rugi-rugi besi. Artinya,  pada pengukuran tanpa beban, daya yang masuk ke transformator dapa ddianggap sebagai daya yang berubah menjadi rugi-rugi besi saja.

2.1 Rugi Besi Pada Transformator

Rugi besi terdiri dari total rugi histerisis dan rugi tembaga, atau dengan persamaan dapat dinyatakan sebagai berikut:

P_i = P_h + P_e

Rugi histerisis disebabkan oleh gesekan molekul yang memperlambat terbentuknya aliran gaya magnet di dalam inti besi. Gesekan molekul dalam inti besi menimbulkan panas. Panas yang timbul ini menunjukan kerugian energi, karena sebagian kecil energi listrik diubah bentuk menjadi energi panas. Panas yang tinggi juga dapat merusak transformator, sehingga pada daya listrik ukuran besar, harus didinginkan dengan media pendingin. Umumnya digunakan minyak khusus untuk mendinginkan transformator ini. Besarnya rugi histerisis dipengaruhi oleh frekuensi, semakin meningkat frekuensi semakin meningkat juga rugi-rugi histterisisnya.

Kerugian karena arus pusar disebabkan oleh aliran sirkulasi arus yang disebabkan terjadinya induksi pada inti transformator. Ini disebabkan oleh aliran fluk magnetik di dalam inti besi. Karena inti besi transformator terbuat dari konduktor (umumnya besi lunak), maka di dalamnya memungkinkan terjadinya arus pusar.  Arus pusar dapat menyebabkan kerugian daya karena pada saat terjadi induksi arus listrik pada inti besi sejumlah energi listrik diubah menjadi panas. Untuk mengurangi arus pusar, maka inti besi transformator dibuat berlapis-lapis yang diisolasi dengan vernes, tujuannya untuk mempersempit daerah aliran arus pusar yang terbentuk di dalam inti besi.

2.2 Rugi Tembaga Pada Transformator

Pada transformator terdapat rugi-rugi tembaga yaitu rugi tembaga pada lilitan primer dan rugi tembaga pada lilitan sekunder.

    

P_cu = I_p²R_p + I_s²R_s

2.3  Efisiensi Transformator

Pada saat tidak berbeban (beban nol), maka daya yang diambil oleh motor hampir semuanya merupakan rugi-rugi besi. Sedangkan pada kondisi hubung singkat, semua daya dianggap merupakan rugi tembaga saja. Jadi rugi rugi pada transformator adalah total rugi besi dengan rugi tembaga.

P_input = P_output + P_rugi-rugi

Karena P_input, rugi tembaga dan rugi besi atau daya output juga dapat dihitung dari hasil pengukuran, maka besarnya rugi tetap juga dapat diketahui. Besarnya rugi tembaga (P_cu) tergantung dari besarnya beban, jika beban semakin besar maka arus pada transformator juga semakin besar, artinya rugi tembaga juga bertambah besar. Rugi-rugi ini dibuang berupa panas, karena itu transformator dengan beban besar menyebabkan temperaturnya lebih tinggi. Perbandingan rugi-rugi daya dan beban nominal disebut sebagai efisiensi transformator, atau dinyatakan sebagai berikut:

Efisiensi = (Daya Output/Daya Input) x 100 %

III.   PROSEDUR PERCOBAAN

1.        Alat dan Bahan

- Power Supply - Transformator 220/12 volt - Wattmeter

- Voltmeter - Amperemeter / tangmeter

2.        LANGKAH PERCOBAAN

2.2.1 Pengukuran Tanpa Beban

1)      Periksa transformator yang akan diuji apa dalam keadaan baik dengan menggunakan AVOmeter ( ukur R₁, R₂, kebocoran isolasi)

2)      Rakit rangkaian percobaan seperti pada gambar 1.

3)      Beri tegangan berturut turut 6, 12, dan 18 pada sisi tegangan rendah.

4)      Catat penunjukan Vp, Vs, A dan W (jika tersedia) pada setiap percobaan dan buat tabel.

5)      Matikan regulator dan buatlah laporan praktikum

 

Gambar 1. Percobaan Transformator Tanpa Beban

2.2.2 Pengukuran Hubung Singkat

1)      Rakit rangkaian seperti pada gambar 2

2)      Ingat bahwa percobaaini ini bekerja pada beban lebih maka jangan hidupkan sumber catu daya dalam waktu yang lama.

3)      Sisi tegangan rendah dihubung singkat.

4)      Input pada sisi tegangan tinggi (jangan diberi tegangan 220 volt) diperoleh dari regulator tegangan dan atur dalam 3 step nilainya diamati dari sisi sekunder dengan arus 50 %, 100 % dan 150 % dari arus nominalnya.

5)      Amati dan catat penunjukkan dari alat ukur dan buat tabel.

Gambar 1. Percobaan Motor DC Shunt Hubung Singkat

IV.   DATA DAN PEMBAHASAN

V.     KESIMPULAN

1.    Rasio lilitan input dan output transformator adalah .............................

2.    Besarnya rugi besi adalah     .......................................... watt.

3.    Besarnya rugi tempaga adalah ........................................ watt.

4.    Efisiensi dari transformator tersebut adalah sebesar ........................................... %