Teori Trafo 3 Fasa

Transformator Tiga Fasa Tujuan Umum : 1. 2.

Memahami tentang prinsip kerja, konstruksi/susunan belitan dan inti, hubungan antara belitan transformator, dan macam-macam hubungan belitan transformator. Memahami tentang standard kode hubungan dan kerja paralel transformator tiga fasa.

Tujuan Khusus 1. 2. 3. 4. 5.

Mampu menjelaskan tentang prinsip kerja dari transformator tiga fasa dengan benar. Mampu menjelaskan dan menggambarkan hubungan antara belitan transformator dengan benar. Mampu menjelaskan tentang macam-macam hubungan belitan transformator Bintang, Segitiga, T - T, V - V, Zig zag dengan benar. Mampu menjelaskan tentang standard kode hubungan transformator tiga fasa dengan benar. Mampu menjelaskan dan menggambarkan kerja paralel transformator 3 fasa dengan benar.

Lembar Informasi : Sebuah transformator tiga fasa secara prinsip sama dengan sebuah transformator satu fasa, perbedaan yang paling mendasar adalah pada sistem kelistrikannya yaitu sistem satu fasa dan tiga fasa. Sehingga sebuah transformator tiga fasa bisa dihubung bintang, segi-tiga, atau zig-zag. Transformator tiga fasa banyak digunakan pada sistem transmisi dan distribusi tenaga listrik karena pertimbangan ekonomis. Transformator tiga fasa banyak sekali mengurangi berat dan lebar kerangka, sehingga harganya dapat dikurangi bila dibandingkan dengan penggabungan tiga buah transformator satu fasa dengan “rating” daya yang sama. Tetapi transformator tiga fasa juga mempunyai kekurangan, diantaranya bila salah satu fasa mengalami kerusakan, maka seluruh transformator harus dipindahkan (diganti), tetapi bila transformator terdiri dari tiga buah transformator satu fasa, bila salah satu fasa transformator mengalami kerusakan. Sistem masih bisa dioperasikan dengan sistem “ open delta “.

3.1

Konstruksi Transformator Mesin Listrik I

3-1

a. Bagian dalam Transformator b. Bagian luar Transformator Gambar 3.1 Konstruksi Tranformator Tiga Fasa

Secara umum sebuah transformator tiga fasa mempunyai konstruksi hampir sama, yang membedakannya adalah alat bantu dan sistem pengamannya, tergantung pada letak pemasangan, sistem pendinginan, pengoperasian, fungsi dan pemakaiannya. Bagian utama, alat bantu, dan sistem pengaman yang ada pada sebuah transformator daya (Gambar 3.1), adalah :  Inti Besi Transformator Seperti telah dijelaskan pada pembahasan transformator satu fasa inti besi berfungsi sebagai tempat mengalirnya fluks dari kumparan primer ke kumparan sekunder. Sama seperti transformator satu fasa, berdasarkan cara melilit kumparanya ada dua jenis, yaitu tipe inti (Gambar 3.2) dan tipe cangkang (Gambar 3.3).

Gambar 3.2 Transformator Tipe Inti

Gambar 3.3 Transformator Tipe Cangkang

 Kumparan Transformator Mesin Listrik I

3-2

Kumparan transformator terdiri dari lilitan kawat berisolasi dan membentuk kumparan. Kawat yang dipakai adalah kawat tembaga berisolasi yang berbentuk bulat atau plat. Kumparan-kumparan transformator diberi isolasi baik terhadap kumparan lain maupun inti besinya. Bahan isolasi berbentuk padat seperti kertas prespan, pertinak, dan lainnya.  MinyakTransformator Untuk mendinginkan transformator saat beroperasi maka kumparan dan inti transformator direndam di dalam minyak transformator, minyak juga berfungsi sebagai isolasi. Oleh karena itu minyak transformator harus memenuhi persyaratan, sebagai berikut :  Mempunyai kekuatan isolasi (Die-lectric Strength);  Penyalur panas yang baik dengan berat jenis yang kecil, sehingga partikel-partikel kecil dapat mengendap dengan cepat;  Viskositas yang rendah agar lebih mudah bersikulasi dan kemampuan pendinginan menjadi lebih baik;  Tidak nyala yang tinggi, tidak mudah menguap;  Sifat kimia yang stabil.  Tangki Transformator Tangki transformator berfungsi untuk menyimpan minyak transformator dan sebagai pelindung bagian-bagian transformator yang direndam dalam minyak. Ukuran tangki disesuaikan dengan ukuran inti dan kumparan.  Konservator Transformator Konservator merupakan tabung berisi minyak transformator yang diletakan pada bagian atas tangki. Fungsinya adalah :  Untuk menjaga ekspansi atau meluapnya minyak akibat pemanasan;  Sebagai saluran pengisian minyak.  Sistem Pendinginan Transformator Sistem pendinginan pada transformator dibutuhkan supaya panas yang timbul pada inti besi dan kumparan dapat disalurkan keluar sehingga tidak merusak isolasi didalam transformator. Media yang digunakan pada sistem pendinginan dapat berupa : udara/ gas, minyak dan air. Sirkulasinya dilakukan secara : alamiah (natural) dan atau paksaan (forced).  Bushing Transformator Bushing transformator adalah sebuah konduktor yang berfungsi untuk menghubungkan kumparan transformator dengan rangkaian luar yang diberi selubung isolator. Isolator juga berfungsi sebagai penyekat antara konduktor dengan tangki

Mesin Listrik I

3-3

transformator. Bahan bushing adalah terbuat dari porselin yang tengahnya berlubang (Gambar 3.4).

Gambar 3.4 Bushing Transformator

Gambar 3.5 Alat Pernafasan

 Alat Pernapasan Naik turunnya beban transformator dan suhu udara sekeliling transformator, mengakibatkan suhu minyak berubah-ubah mengikuti perubahan tersebut. Bila suhu minyak naik, minyak memuai dan mendesak udara diatas permukaan minyak keluar dari tangki dan bila suhu turun sebaliknya udara akan masuk. Keadaan ini merupakan proses pernapasan transformator. Tetapi udara luar yang lembab akan menurunkan nilai tegangan tembus minyak. Untuk mencegah hal itu transformator dilengkapi dengan alat pernafasan (Gambar 3.5) yang berupa tabung berisi zat hygros-kopis,seperti kristal silikagel.  Tap Changer Tap changer (Gambar 3.6) adalah alat yang berfungsi untuk mengubah perbandingan lilitan transformator untuk mendapatkan tegangan operasi pada sisi sekunder sesuai yang dibutuhkan oleh tegangan jaringan (beban) atau karena tegangan sisi primer yang berubah-ubah. Tap changer (perubahan tap) dapat dilakukan dalam keadaan berbeban (on load) atau keadaan tidak berbeban(off load). Untuk tranformator distribusi perubahan tap changer dilakukan dalam keadaan tanpa beban.  Sirip-sirip Pendingin atau Radiator Berfungsi untuk memperluas daerah pendinginan, yaitu daerah yang berhubungan langsung dengan udara luar dan sebagai tempat terjadinya sirkulasi panas.

Mesin Listrik I

3-4

Gambar 3.6 Tap Changer

 Alat Indikator Alat Indikator digunakan untuk memonitor kondisi komponen utama atau media bantu yang ada didalam transformator saat transformator beroperasi, seperti :  suhu minyak ;  permukaan minyak ;  sistem pendinginan ;  posisi tap.

Gambar 3.7 Indikator Level Minyak

Gambar 3.8 Indikator Temperatur

 Rele Buchholz (Buchholz Relay) Rele Buchholz biasa disebut juga rele gas, karena bekerjanya digerakan oleh pengembangan gas. Tekanan gas akan timbul bila minyak mengalami kenaikan temperatur yang diakibatkan oleh :  Hubung singkat antar lilitan pada atau dalam fasa;  Hubung singkat antar fasa;  Hubung singkat antar fasa ke tanah;  Busur api listrik antar laminasi;  Busur api listrik karena kontak yang kurang baik. Mesin Listrik I

3-5

Gambar 3.9 Rele Buchholz

Gas yang mengembang akan menggerakan kontak-kontak rangkaian alarm atau rangkaian pemutus.  Plat Nama Plat nama yang terdapat pada bagian luar transformator sebagai pedoman saat pemasangan maupun perbaikan. Data-data yang dicantumkan seperti : Phasa dan frekuensi, daya nominal, tegangan primer/sekunder,kelompok hubungan, arus nominal, % arus hubung singkat, sistem pendinginan, volume minyak, dan lain-lain. 3.2

Hubungan Transformator Tiga Fasa

Secara umum dikenal tiga cara untuk menyambung rangkaian listrik sebuah transformator tiga fasa, yaitu hubungan bintang, hubungan segitiga, dan hubu-ngan Zig-zag.  Hubungan Bintang – bintang Hubungan dari tipe ini lebih ekonomis untuk arus nominal yang kecil, transformator tegangan tinggi (Gambar 3.9). Jumlah dari lilitan perfasa dan jumlah isolasi minimum karena tegangan fasa

1 tegangan jala-jala (Line), juga tidak ada perubahan fasa 3

antara tegangan primer dengan sekunder. Bila beban pada sisi sekunder dari transformator tidak seimbang, maka tegangan fasa dari sisi beban akan berubah kecuali titik bintang dibumikan.

Gambar 3.10 Hubungan Bintang-bintang

Primer: Vph1 

VL1 Volt dan I L1  I ph1 …………………………………………………….…… 3

(3-1) Mesin Listrik I

3-6

Sekunder: Vph 2 

VL 2 3

Volt

dan

IL 2  Iph 2Amp K 

Vph 2 Vph1

atau a = Vph1 / Vph 2

……………………(3-2)

 Hubungan Segitiga-Segitiga Hubungan ini umumnya digunakan dalam sistem yang menyalurkan arus besar pada tegangan rendah dan terutama saat kesinambungan dari pelayanan harus dipelihara meskipun satu fasa me-ngalami kegagalan (Gambar 3.10). Adapun beberapa keuntungan dari hubungan ini adalah : 

Tidak ada perubahan fasa antara tegangan primer dengan sekunder.



Luas penampang dari konduktor dikurangi karena arus fasa



Tidak ada kesulitan akibat beban tidak seimbang pada sisi sekunder.

1 arus jala-jala 3

Kerugian yang terjadi pada hubungan ini adalah :  Lebih banyak isolasi dibutuhkan dibandingkan dengan hubungan bintang-bintang.  Tidak adanya titik bintang memungkin, merupakan kerugian yang dapat membahayakan. Bila salah satu jala-jala ke tanah karena kegagalan, tegangan maksimum antara kumparan dan inti akan mencapai tegangan jala-jala penuh.

Gambar 3.11 Hubungan Segitiga – segitiga Primer : VL1  Vph1 Volt dan I L1 

3 I ph1 …………………………………..….

(3-3) Sekunder:

VL 2  Vph 2

K

dan

I L2 

3 I ph 2

…………………………………………………..(3-4)

Vph 2 Vph1

atau a = Vph / Vph2 Mesin Listrik I

3-7

 Hubungan Bintang - Segitiga Hubungan transformator tipe ini pada prinsipnya digunakan, dimana tegangan diturunkan (Step - Down), seperti pada jaringan transmisi. Pada hubungan ini, perbandingan tegangan jala-jala

1 kali perbandingan lilitan transformator dan tegangan sekunder 3

tertinggal 30  dari tegangan primer.

Gambar 3.12 Hubungan Bintang –Segitiga Primer :

VL1 Volt dan I L1  I ph1 Amp …………………………………………… 3 ……………(3-5) Vph1 

Sekunder : I Vph 2  VL 2 Volt dan I ph 2  L 2 Amp ....................................................................... 3

.............(3-6) K

Vph 2 atau a = Vph1 / Vph2 Vph1

 Hubungan Segitiga – Bintang Hubungan ini umumnya digunakan, dimana diperlukan untuk menaikkan tegangan (Step-Up), misalnya pada awal sistem transmisis tegangan tinggi. Dalam hubungan ini perbandingan tegangan 3 kali perbandingan lilitan transformator dan tegangan sekunder mendahului sebesar 30. Primer

Mesin Listrik I

3-8

I VL1  Vph1 Volt dan I ph1  L1 A …………………………………………………. 3

….(3-7) Sekunder: Vph 2 

VL2 Volt dan I L 2  I ph 2 A ………………………………………………… 3

…(3-8) K

Vph 2 Vph1

atau a = Vph1 / Vph2

Gambar 3.13 Hubungan Segitiga-Bintang

Daya Total Tiga Fasa : S = 3.VL .I L VA atau S  3.Vph .I ph VA ……………………………………. ……….(3-9) P = 3.VL .I L .Cos Watt …………………………………………………………..(310) Q = 3.VL .I L .Sin  Var ……………………………………………………..……(311)  Hubungan Zig - Zag Kebanyakan transformator distribusi selalu dihubungkan bintang, salah satu syarat yang harus dipenuhi oleh transformator tersebut adalah ketiga fasanya harus diusahakan seimbang. Apabila beban tidak seimbang akan menyebabkan timbulnya tegangan titik bintang yang tidak diinginkan, karena tegangan pada peralatan yang digunakan pemakai akan berbeda-beda. Untuk menghindari terjadinya tegangan titik bintang, diantaranya adalah dengan menghubungkan sisi sekunder dalam hubungan Zig-zag. Dalam hubungan Zig-zag sisi sekunder terdiri atas enam kumparan yang dihubungkan secara khusus (Gambar 3.13) .

Mesin Listrik I

3-9

Gambar 3.14 Transformator Tiga Fasa Hubung Zig-zag

Ujung-ujung dari kumparan sekunder disambungkan sedemikian rupa, supaya arah aliran arus didalam tiap-tiap kumparan menjadi bertentangan. Karena e1 tersambung secara berlawanan dengan gulungan e2, sehingga jumlah vektor dari kedua tegangan itu menjadi : e Z1  e1  e 2

;

e Z 2  e 2  e3 e Z3  e 3 _ e1 __________ ___ e Z1  e Z 2  e Z3  0  3e b ,

……………………………

..…………………………(3-12) Teg titik bintang eb = 0 e1 

e e 3 ……………………………………………(3-13) , nilai tegangan fasa e z  2 2

Sedangkan tegangan jala-jala : E Z  eZ 3 

e 3 ………………………………………………………………..(3-14) 2

 Transformator Tiga Fasa dengan Dua Kumparan Selain hubungan transforamator seperti telah dijelaskan pada sub-bab sebelumnya, ada transformator tiga fasa dengan dua kumparan. Tiga jenis hubungan yang umum digunakan adalah :  V - V atau “ Open  “  “ Open Y - Open  “  Hubungan T – T

Mesin Listrik I

3 - 10

Gambar 3.15 Hubungan V-V atau Open 

Gambar 3.16 Hubungan Open Y -Open 

Misal tiga buah transformator satu fasa masing-masing mempunyai daya sebesar 10 KVA, bila dihubungkan V - V (Gambar 3.15) karena salah satu dilepas (sebelumnya dihubungkan segitiga) maka dayanya tidak 2 x 10 KVA = 20 KVA, tetapi hanya 0,866 x 20 KVA = 17,32 KVA. Hal ini bisa dibuktikan sebagai berikut :  Daya S saat dihubungkan  = 3.VL .I L VA ……………………………………………………………(315) IL menjadi arus jala  jala  I ph 2  3  I   Daya S saat dihubungkan V - V = 3.VL . L   VL .I L VA …………..……(3 3 16)  Perbandingan daya saat Hubungan  dengan V -V adalah : Ssaat V  V VL .I L 1   x100%  57,7% Ssaat  3 3.VL .I L Kekurangan Hubungan ini adalah :  Faktor daya rata-rata, pada V - V beroperasi lebih kecil dari P.f beban, kira-kira 86,6% dari faktor daya beban seimbang.  Tegangan terminal sekunder cenderung tidak seimbang, apalagi saat beban bertambah. Hubungan Open Y - Open  diperlihatkan pada Gambar 3.16, ada perbedaan dari hubungan V - V karena penghantar titik tengah pada sisi primer dihubungkan ke netral (ground). Hubungan ini bisa digunakan pada transformator distribusi.  Hubungan Scott atau T - T Hubungan ini merupakan transformasi tiga fasa ke tiga fasa dengan bantuan dua buah transformator (Kumparan). Satu dari transformator mempunyai “ Centre Taps “ pada sisi primer dan sekundernya dan disebut “Main Transformer“. Transformator yang lainnya mempunyai “0,866 Tap “ dan disebut “Teaser Transformer “. Salah satu ujung dari sisi primer dan sekunder “teaser Transformer” disatukan ke “ Centre Taps” dari “ main transformer “. “ Teaser Transformer” beroperasi hanya 0,866 dari kemampuan Mesin Listrik I

3 - 11

tegangannya dan kumparan “ main trnsformer “ beroperasi pada Cos 30  = 0,866 p.f, yang ekuivalen dengan “ main transformer “ bekerja pada 86,6 % dari kemampuan daya semunya.

Gambar 3.17 Hubungan Scott atau T-T

3.3

Pengujian Transformator Tiga Fasa

Pengujian yang harus dilakukan pada sebuah transformator tiga fasa biasanya disesuaikan dengan kebutuhannya (pengujian rutin, pengujian awal, dan pengujian akhir), jenis pengujiannya juga cukup beragam, seperti :           

Pengujian Tahanan Isolasi Pengujian Tahanan Kumparan Pengujian Karektristik Beban Nol Pengujian Karektistik Hubung Singkat Pengujian Karakteristik Berbeban Pengujian Perbandingan Transformasi Pengujian Kelompok Hubungan Pengujian Tegangan Terapan Pengujian Tegangan Induksi Pengujian Kebocoran Tangki Pengujian Jenis

 Pengujian Tahanan Isolasi Pengujian tahanan isolasi biasanya dilaksanakan pada awal pengujian dengan tujuan untuk mengetahui secara dini kondisi isolasi transformator, untuk menghindari kegagalan yang bisa berakibat fatal, sebelum pengujian selanjutnya dilakukan. Pengujian dilaksanakan dengan menggunakan Megger. Tahanan isolasi yang diukur diantaranya :  Sisi Primer dan Sekunder  Sisi Primer dan pembumian  Sisi Sekunder dan pembumian Mesin Listrik I

3 - 12

 Pengujian Tahanan Kumparan Pengujian dilakukan dengan cara melakukan pengukuran tahanan kumparan transformator. Data hasil pengujian digunakan untuk menghitung besarnya rugi tembaga pada transformator tersebut.  Pengujian Karakteristik Beban Nol Pengujian Karakteristik Beban Nol atau Tanpa Beban dilakukan untuk mengetahui besarnya kerugian daya yang disebabkan oleh rugi hysterisis dan eddy current pada inti transformator dan besarnya arus yang pada daya tersebut. Pengukuran dilakukan dengan memberikan tegangan nominal pada salah satu sisi transformator dan sisi lainnya dibiarkan dalam keaadaan tanpa beban. Contoh untuk menghitung parameter-parameter transformator tiga fasa dari hasil percobaan beban nol bisa dilihat pada tabel 3.1. Persamaan yang terlihat pada tabel menandakan dimana alat ukur diletakkan.

Tabel 3.1 Parameter Pengujian Beban Nol

Mesin Listrik I

3 - 13

 Pengujian Karakteristik Hubung Singkat Pengujian dilakukan dengan cara memberikan arus nominal pada salah satu sisi transformator dan sisi yang lain dihubung singkat, dengan demikian akan dibangkitkan juga arus nominal pada sisi yang di hubung singkat. Adapun tujuan dari pengujian ini adalah untuk mengetahui besarnya rugi daya yang hilang akibat dari tembaga dari transformator saat beroperasi. Contoh untuk menghitung parameter-parameter transformator tiga fasa dari hasil percobaan hubung singkat bisa dilihat pada tabel 3.2 dengan asumsi sisi tegangan rendah di hubung singkat dan alat ukur ada di sisi tegangan tinggi, persamaan yang terlihat pada tabel menunjukan dimana alat ukur diletakan.  Pengujian Perbandingan Transformasi Pengujian perbandingan transformasi atau belitan kumparan adalah untuk mengetahui perbandingan jumlah kumparan sisi tegangan tinggi dan sisi tegangan rendah pada setiap tapping sehinggga tegangan keluaran yang dihasilkan oleh transformator sesuai dengan yang spesikasi/rancangan. Tabel 3.2 Parameter Pengujian Hub Singkat

 Pengujian Tegangan Terapan Pengujian tegangan terapan (Withstand Test) dilakukan untuk menguji kekuatan isolasi antara kumparan dan rangka tangki. Pengujian dilakukan dengan cara memberikan tegangan uji sesuai dengan standar uji dan dilakukan pada : Mesin Listrik I

3 - 14

 Sisi tegangan tinggi terhadap sisi tegangan rendah dan rangka tangki yang dibumikan.  Sisi tegangan rendah terhadap sisi tegangan tinggi dan rangka tangki yang dibumikan.  Pengujian Tegangan Induksi Tujuan pengujian tegangan induksi adalah untuk mengetahui kekuatan isolasi antara lapisan dari tiap-tiap belitan dan kekuatan isolasi antar belitan transformator. Pengujian dilakukan dengan cara memberi tegangan suplai dua kali tegangan nominal pada salah satu sisi dan sisi lainnya dibiarkan terbuka. Untuk mengatasi kejenuhan pada inti transformator maka frekuensi yang digunakan harus dinaikan sesuai dengan kebutuhan dalam jangka waktu tertentu.  Pengujian Kelompok Hubungan Vektor tegangan primer dan sekunder sebuah transformator sangat tergantung pada cara melilit kumparannya. Pada transformator Tiga Fasa arah tegangan menimbulkan perbedaan fasa. Arah dan besar perbedaan fasa tersebut menyebabkan adanya berbagai kelompok hubungan pada transformator. Untuk penentuan kelompok hubungan ini dipergunakan tiga jenis tanda atau kode, yaitu :  Tanda Kelompok sisi tegangan tinggi terdiri atas kode D, Y, dan Z.  Tanda Kelompok sisi tegangan rendah terdiri atas kode d, y , dan z. Angka jam menyatakan bagaimana letak sisi kumparan tegangan tinggi terhadap sisi tegangan rendah.

Mesin Listrik I

3 - 15

Gambar 3.18 Kelompok Hubungan Dy5

Jarum jam panjang dibuat selalu menunjuk angka 12 dan berimpit dengan Vektor TT tegangan tinggi. Letak Vektor tegangan rendah TH menunjukkan arah jarum jam pendek. Sudut antara jarum jam panjang dan pendek adalah pegeseran antara vektor tegangan tinggi dengan tegangan rendah (V dan v). Gambar 3.18 memperlihatkan contoh kelompok hubungan sebuah transformator tiga fasa Dy5, artinya sisi primer dihubung segitiga (jam 12) dan sisi sekunder dihubung bintang (jam 5). Untuk memudahkan, pabrik-pabrik pada pelaksanaannya membatasi jumlah kelompok hubungan dengan membuat normalisasi pada kelompok hubungan yang dianggap baku. Standardisasi yang banyak diikuti adalah menurut peraturan Jerman, yaitu VDE 0532 (lihat tabel 5.3). Kelompok hubungan yang disarankan untuk digunakan adalah Yy0, Dy5, Yd5, dan Yz5, pada tabel diberi tanda garis pinggir warna merah.

Tabel 3.3 Kelompok Hubungan Menurut Standar VDE 0532

Mesin Listrik I

3 - 16

3.4

Penentuan Angka Jam Mesin Listrik I

3 - 17

Modul 12 Vektor Group Trafo

Angka

jam

( Kelompok Hubungan ) sebuah transformator dapat ditentukan berdasarkan data yang diperoleh dari hasil pengukuran pada transformator tersebut. Ada dua cara yang bisa dilakukan untuk penentuan kelompok jam berdasarkan hasil pengukuran tersebut.  Berdasarkan tabel Kelompok jam.  Berdasarkan Diagram Vektor. Untuk penentuan berdasarkan kelompok jam, perhatikan tabel dibawah ini : Tabel 3.4 Kelompok Jam

Kelompok Jam 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

Hubungan Tegangan Ww < Vw = Wv > Ww < UV Ww < Vw > Wv = Ww < UV Ww < Vw > Wv < Ww < UV Ww < Vw > Wv < Ww  UV Ww < Vw > Wv < Ww > UV Ww = Vw > Wv < Ww > UV Ww > Vw = Wv < Wv > UV Ww > Vw < Wv = Ww > UV Ww > Vw < Wv >Ww  UV Ww > Vw < Wv > Ww < UV Ww > Vw = Wv > Ww < UV Ww = Vw < Wv > Ww < UV

I. Tujuan Selesai percobaan praktikan diharapkan dapat : 1. Merangkai trafo 1 Fasa tiga buah menjadi trafo 3 Fasa 2. Menentukan simbol hubungan trafo 3 Fasa 3. Menggambarkan vektor group trafo 3 Fasa. Mesin Listrik I

3 - 18

II. Pendahuluan 1. Notasi Pergeseran Vektor Sudut Fasa Pada trafo 3 Fasa, baik lilitan primer maupun sekunder masing-masing trafo 1 Fasa dapat dirangkai dengan 3 cara hubungan yaitu : 1. Hubungan Delta atau Segitiga dengan Notasi (D) 2. Hubungan Star atau Bintang dengan Notasi (Y) 3. Hubungan Zig-zag dengan Notasi (Z)

(3300) 11

(00) 0

Untuk menyatakan

(300 ) 1

sebutan pergeseran

(1800) 10

(600 )

Vektor

2

(2700) 9

Fasa 3 (900 )

Sudut tegangan

primer terhadap sekunder

8

degunakan

4

0

0

(240 )

(120 ) 7 0 (210 )

(nol)

5

s/d

11

(sebelas). Bila vektor

(1500)

6 (1800)

pedoman jam 0º

sekunder bergeser sebesar 30º

terhadap

primer maka disebut jam 1 demikian seterusnya.

2. Notasi Vektor Group Apabila notasi rangkaian primer dan sekunder disebut bersama, maka dinyatakan sebagai vektro group. Misal transformator dengan vektor group Y r d5 artinya primer terhubung Bintang dengan posisi Fasa ® pada jam nol dan sekunder terhubung Delta dengan posisi ( r ) pada jam 5. Primer terhubung Y R

Sekunder terhubung d5

t s Mesin Listrik I

T

S

3 - 19

Primer & Sekunder terhubung Yd5

Contoh vektor group Yd5

r

R

Berdasarkan IEC : t s Terminal tegangan tinggi (HV) : - Untuk polaritas tinggi : A2, B2, C2 - Untuk polaritas rendah : A1, B1, T -

S

C1, dan untuk netral N. Terminal tegangan rendah (LV) Untuk polaritas tinggi : a2, b2, c2. Untuk polaritas rendah : a1, b1, c1, dan untuk netral n

III. Peralatan 1. Transformator 1 Fasa 220v/48v, 5A : 3 buah 2. Variac 3 Fasa 0 s/d 380 volt : 1 buah 3. Volt meter AC 0 s/d 600 v : 1 buah 4. Kabel penghubung : 15 buah IV. Diagram Rangkaian Rangkaian 1 A A2

a2

A1

a

B B2

B1 C C2

a

b

b2

b1 c

b2

Mesin Listrik I

N

C1

Rangkaian 2

b1

n

3 - 20

Rangkaian 3 a

A A2

A1

Rangkaian 4

a1 b

B B2

b2

B1

b1 c

C C2

N

a2

C1

c2 Mesin Listrik I

c1

3 - 21

Rangkaian 5

Mesin Listrik I

3 - 22

V. Langkah Percobaan 1. Lakukan Test Polaritas di setiap trafo satu Fasa 2. Beri tanda terminal-terminalnya. 3. Rangkaian percobaan 1 4. Setelah rangkaian 1 selesai hubungkan dengan sumber tegangan 3 Fasa, pastikan sumber tegangan dalam kondisi 0 volt (hubungan A dengan L 1, B dengan L2, C 5. 6. 7. 8.

dengan L3 dan N dengan netral sumber). Atur tegangan sumber untuk rangkaian 1 sampai 380 volt (antara A – B). Kemudian ukur tegangan terminal sesuai dengan tabel 1. Sumber tegangan dibuat 0 volt Hubungkan titik tertinggi primer dengan titik tertinggi sekunder (dalam

rangkaian garis - - - ) 9. Atur tegangan sumber untuk rangkaian 1 sampai 380 V (antara A – B) 10. Kemudian ukur tegangan terminal sesuai dengan tabel 2. 11. Lakukan percobaan seperti point : 3 s/d point 10 untuk rangkaian 2 dan 3 12. Lakukan percobaan seperti poin : 3 s/d point 10 untuk rangkaian 4 dan 5 tetapi tegangan antara terminal primer : 220 volt. VI. Tabel Data Tabel 1

Mesin Listrik I

3 - 23

Rangkaian percobaan

Tegangan (Volt)

1

2

3

4

5

AB

380

380

380

220

220

4

5

BC CA AN BN CN ab bc ca an bn cn Tabel 2 Rangkaian percobaan

Tegangan (Volt)

1

2

3

Cc Bc Cb AB VII. Tugas : 1. Dari setiap hasil rangkaian percobaan, a. Gambarkan diagram vektornya. b. Sebutkan simbul hubungannya. c. Hitung sudut fasa antara primer dan sekunder. d. Di dalam penggambarannya skala yang dipakai - skala untuk tegangan primer 100 v = 1 cm - skala untuk tegangan sekunder 50 v = 1 cm 2. Sebutkan syarat-syarat transformator satu fasa yang akan di rangkai menjadi trafo 3 fasa Mesin Listrik I

3 - 24

3. Buatlah atau gambarkanlah rangkaian transformator tiga fasa dengan simbol hubungan DZ10. 4. Buatlah kesimpulannya Kelompok jam Hubungan tegang 0 ............................... Cc < Bc = Cb > Cc < AB 1 ............................... Cc < Bc > Cb = Cc < AB 2 ............................... Cc < Bc > Cb < Cc < AB 3 ............................... Cc < Bc > Cb < Cc ≥ AB 4 ............................... Cc < Bc > Cb < Cc > AB 5 ............................... Cc = Bc > Cb < Cc > AB 6 ............................... Cc > Bc = Cb < Cc > AB 7 ............................... Cc > Bc < Cb = Cc > AB 8 ............................... Cc > Bc < Cb > Cc ≥ AB 9 ............................... Cc > Bc < Cb > Cc < AB 10 ............................... Cc > Bc < Cb > Cc ≤ AB 11 ............................... Cc = Bc < Cb > Cc < AB

 Rangkuman 1. 2. 3. 4. 5. 6.

Sebuah transformator tiga fasa secara prinsip sama dengan sebuah transformator satu fasa, perbedaan yang paling mendasar adalah pada sistem kelistrikannya yaitu sistem satu fasa dan tiga fasa. Sebuah transformator tiga fasa bisa dihubung bintang, segi-tiga, atau zig-zag. Kumparan-kumparan transformator diberi isolasi baik terhadap kumparan lain maupun inti besinya. Bahan isolasi berbentuk padat seperti kertas prespan, pertinak, dan lainnya. Untuk mendinginkan transformator saat beroperasi maka kumparan dan inti transformator direndam di dalam minyak transformator, minyak juga berfungsi sebagai isolasi. Tangki transformator berfungsi untuk menyimpan minyak transformator dan sebagai pelindung bagian-bagian transformator yang direndam dalam minyak. Sistem pendinginan pada transformator dibutuhkan supaya panas yang timbul pada inti besi dan kumparan dapat disalurkan keluar sehingga tidak merusak isolasi didalam transformator.

Mesin Listrik I

3 - 25

7. 8.

9.

Bushing transformator adalah sebuah konduktor yang berfungsi untuk menghubungkan kumparan transformator dengan rangkaian luar yang diberi selubung isolator. Tap changer adalah alat yang berfungsi untuk mengubah perbandingan lilitan transformator untuk mendapatkan tegangan operasi pada sisi sekunder sesuai yang dibutuhkan oleh tegangan jaringan (beban) atau karena tegangan sisi primer yang berubah-ubah. Daya tiga fasa S = 3.VL .I L VA atau S  3.Vph .I ph VA P = 3.VL .I L .Cos Watt Q = 3.VL .I L .Sin  Var

 Soal Latihan 1. Sebuah Transformator 3 Fasa, 50 Hz, 22 KV/400 Volt mempunyai hubungan segitiga pada sisi primer dan bintang pada sisi sekunder. Faktor daya pada sisi sekunder 0,8 Lagging dan arus jala-jala pada sisi primer 5 Ampere. c.I L 2 Hitung : a.I ph1 b.I ph 2

d.Pout Trafo

2. Sebuah Transformator tiga fasa , 10.000 KVA, 230 KV/4160 Volt, 50 Hz bila ransformator dihubungkan a . -  b.  - Y c.  -  I , I , V V , dan a Tentukan nilai dari masing-masing hubungan diaph1 ph 2 ph1, , ph 2 tas.

3. Sebuah transformator Tiga fasa yang terdiri dari tiga buah transformator satu fasa digunakan untuk menurunkan tegangan tegangan tiga fasa jala-jala ( line) transmisi 6000 Volt, jika arus jala-jala 10 A. Tentukan tegangan jala-jala pada sisi sekunder, arus jala-jala sekunder dan daya keluar (output) transformator untuk hubungan : a. -  b.  - Y bila perbandingan tranformasi 1/12 dan rugi-rugi diabaikan. 4. Sebuah transformator Tiga fasa, 500 KVA, 50 Hz , mempunyai perbandingan tegangan 33 KV/11 KV dan hubungan  / Y. Resistansi /fasa dari sisi tegangan tinggi 35 Ohm dan tegangan rendah 0,876 Ohm, Rugi besi 3050 Watt. Hitung nilai Efisiensi saat beban penuh dengan faktor daya 0,8 Lagging. 5. Sebuah Transformator Tiga fasa, 100 KVA, 50 HZ, 3300 V/400 V, hubungan / Y . Resistansi kumparan tegangan tinggi 3,5 Ohm/fasa dan kumparan sisi tegangan rendah 0,02 Ohm /fasa. Tentukan rugi besi dari transformator pada tegangan dan frekuensi normal, bila efisiensi beban penuhnya 95% dengan faktor daya 0,8 Lagging.

Mesin Listrik I

3 - 26

6. Sebuah Transformator 100 KVA, 6600 V/220 Volt, hubungan Y / Y, tiga fasa 50 Hz, transformator mempunyai rugi inti 1200 Watt. Efisiensi maximum terjadi saat 3/4 beban penuh. Tentukan Efisiensi transformator saat : a. Beban penuh dengan P.f = 0,8 Lagging. b. 1/2 beban penuh dengan P.f = 0,866 Lagging c. 3/4 beban penuh dengan p.f = 1 (Unity ). 7. Pengujian Tanpa beban dan hubung singkat dari sebuah transformator Tiga fasa, 50 KVA , 7200 Volt /208 V, 60 Hz ,hubungan  / Y , hasilnya sebagai berikut: Test tanpa beban : Poc = 500 W ; Ioc = 8 A ; Voc = 208 V Test Hubung Singkat : Psc = 600 W ; Isc = 4,01 A ; Vsc = 370 V Tentukan : a) Rc , Xm , Req2 , adan Xeq2 b) Regulasi tegangan saat beban penuh dengan faktor daya 0,8 lagging. 8. Suatu beban 500 KVA dengan P.f 0,8 lagging akan dibagi dengan dua buah transformator Tiga Fasa A dan B dengan rating sama . Bila ekuivalen impedansi segitiga sebagai refrensi sekunder ( 2 + j 6) Ohm untuk transformator A dan (2 + j 5) Ohm untuk transformator B. Hitung beban yang disuplai oleh masing-masing transformator tersebut.  Pre Test 1. Gambarkan rangkaian ekuivalen sebuah transformator satu fasa. 2. Sebuah transformator satu fasa 230/460 Volt , sisi primer mempunyai resistansi 0,2 Ohm dan reaktansi 0,5 Ohm, sedangkan sisi sekunder mempunyai resistansi 0,75 Ohm dan reaktansi 1,8 Ohm. Hitung besarnya tegangan terminal sekunder saat menyalurkan arus 10 Ampere dengan faktor daya 0,8 lagging . 3. Apa tujuan percobaan beban nol dan hubung singkat pada sebuah transformator. 4. Kapan efisiensi maksimum terjadi pada sebuah transformator. 5. Apa tujuan memparalelkan dua buah transformator satu fasa. 6. Hasil Pengujian pada sebuah transformator satu fasa 200 V/400 V, 50 Hz , 4 KVA, adalah sbb : Tabel Hasil Pengujian (Tes) Transformator Tes

Tegangan (Volt)

Arus (A)

Daya (Watt)

Keterangan

Beban Nol

200

0,7

70

Alat Ukur di Sisi Primer

Hub Singkat

15

10

85

Alat Ukur di Sisi Sekunder

Tentukankan : a. Cos  dan Sin  b. Ic dan Im c. Rc dan Xm

Mesin Listrik I

d. Zeq2 dan Req2 e. Arus sekunder I2 saat beban penuh

3 - 27

 Post test 1.

Sebuah transformator 3 Fasa ,50 Hz , mempunyai hubungan segitiga di sisi primer dan bintang di sisi sekunder , tegangan jala-jala sisi primer 22.000 Volt dan sekunder 400 Volt. Sisi sekunder dihubungkan dengan beban seimbang pada cos =0,8 Lag . Arus jala-jala sisi primer 5 Ampere. Hitung : a. Perbandingan transformasi (K) dalam nilai tegangan fasa , b. Arus fasa sisi primer c. Arus fasa sisi sekunder d. Arus jala-jala sisi sekunder e. Daya Output 3  dari sisi sekunder .

2.

Sebuah transformator tiga fasa , 500 KVA , 50 Hz , mempunyai perbandingan 33.000 Volt/11.000 Volt . Resistansi sisi tegangan tinggi 45 Ohm/fasa , resistansi sisi tegangan rendah 0,967 Ohm/fasa , dan rugi besi(inti) 3000 Watt. a. Hitung nilai efisiensi saat beban penuh dan setengah beban penuh pada faktor daya 0,8 lagging , bila transformator dihubungkan Segitiga/Bintang. b. Hitung nilai efisiensi pada ¾ beban penuh pada faktor daya 0,72 lagging, bila transformator dihubungkan Bintang/Segitiga .

3.

Tiga buah transformator 1 fasa, 50 KVA, 2300/230 V, 60 Hz, transformator dihubungkan menjadi transformator 3 fasa dengan hubungan bintang/segitiga. Impedansi ekuivalen masing-masing trafo dengan refrensi tegangan rendah adalah (0,012 + j 0,016) Ohm . Transformator mensuplai beban 3 fasa, 120 KVA, 230 Volt, pf 0,85 lag. a. Gambarkan skematik diagram setelah diubah menjadi trafo 3 fasa dan beban. b. Tentukan besarnya arus sekunder dan primer. c. Tentukan besarnya tegangan jala-jala primer. d. Tentukan besarnya regulasi(pengturan) tegangan sisi primer.

Mesin Listrik I

3 - 28