part 3 mabb transformator

7/26/2019 Part 3 MABB Transformator

1/69

Part 2 : TRAFOMesin Arus Bolak Balik

Teknik Elektro-ITS Surabaya share.its.ac.id

TE091403

Institut Teknologi Sepuluh Nopember

August, 2012

Mesin Arus Bolak balik

Part 2 : TRAFO

1


2/69


Teknik Elektro-ITS Surabaya share.its.ac.id

ACARA PERKULIAHAN DAN KOMPETENSI

ACARA PERKULIAHAN DAN KOMPETENSI

2

Pertemuanke-

KompetensiDasar

Materi Pokok Indikator keberhasilan Prosentasemateri

4-7 Memahami

Transformator

1. Macam trafo dalam

sistem keelektrikan

2. Trafo ideal

3. Trafo tidak ideal

4. Trafo multi fasa

5. Rangkaian Ekivalen

6. Testing trafo

7. Regulasi Tegangan

8. Daya dan efisiensi

9. Kerja paralel

10. Autotrafo

11. Tap changers12. Induksi Regulator

1. Mampu menjelaskan

terbangkitnya

tegangan induksi pada

transformator

2. Mampu menjelaskanaliran daya pada

transformator.

3. Mampu menjelaskan

penoperasian

transformator 3

phasa.

28%


3/69


Teknik Elektro-ITS Surabaya share.its.ac.id 3

KONTRUKSI TRAFO

TIPE : Core-form TIPE : Shell-form


4/69



TRAFO IDEAL

Persamaan Tegangan dan Arus untuk trafo ideal

Daya pada trafo Ideal

=


5/69



Transformasi Impedansi untuk trafo Ideal


6/69



Operasi pada Trafo tidak Ideal

(OPERATION OF REAL TRANSFORMER)

Operasi tanpa beban (No-load operation)


7/69



Arus tanpa Beban (No-load current) :

1. Arus magnetisasi, im adalah arus yang diperlukan untuk

membangkitkan fluks pada inti trafo.

2. Arus rugi-inti, ih+e adalah arus yang dikonversikan menjadi rugi

histerisis dan rugi daya karena arus eddy


8/69



Arus magnetisasi (Magnetizing Current):


9/69



Arus magnetisasi:

1. Arus magnetisasi pada trafo tidak berbentuk sinusoidal

2. Ketika mencapai puncak fluks terjadi saturasi pada inti trafo, sehingga

untuk menaikkan fluks sedikit saja diperlukan arus magnetisasi yang

sangat besar.

3. Komponen fundamental dari arus magnetisasi pada inti tertinggal 90

terhadap tegangan.

4. Komponen frekuensi yang lebih tinggi pada arus magnetisasi

menyebabkan komponen harmonik yang lebih besar


10/69



Arus rugi-inti (Core-loss Current):

1. Arus rugi-inti mempunyai bentuk yang tidak liniear karena efek ketidak-

liniearan dari histerisis.2. Komponen fundamental dari arus rugi-inti mempunya fasa yang sama dengan

tegangan pada inti.


11/69



Kurva histerisis trafo (Hysteresis Curve of Transformer)


12/69



Rangkaian ekuivalen untuk trafo tidak ideal

(Equivalent Circuit of a Real Transformer)

Rugi tembaga (Copper losses)

Rugi arus-Eddy (Eddy current losses)Rugi histerisis (Hysteresis losses)

Fluks bocor (Leakage flux)


13/69



Pendekatan rangkaian ekuivalen trafo tidak ideal

(Approximate Equivalent Circuit of a Real Transformer)


14/69



Penyederhanaan rangkaian ekuivalen trafo tidak ideal

(Simplified Equivalent Circuit of a Real Transformer)


15/69



Menghitung parameter dari trafo tidak ideal

(Determining the Parameter of a Real Transformer)

Test hubung-terbuka (Open-circuit Test):1. Menghitung nilai dari xm2. Menghitung nilai dari rc


16/69



Determining the Parameter of a Real Transformer

Test hubung terbuka (Open-circuit Test)


17/69




Test Hubung singkat (hort-circuit Test)1. Menghitung nilai dari re2. Menghitung nilai dari xe


18/69




Test hubung singkat (Short-circuit Test)


19/69



a. Cari dan hitunglah rangkaian ekivalen trafo denganreferensi padakumparan tegangan tinggi-nya

b. Hitunglah regulasi tegangan beban penuh pada pf 0.8 tertinggal.

c. Hitunglah rugi-rugi yang terjadi pada pengoperasian poin (b)

POC

Contoh 2-2.

Impedansi rangkaian ekuivalen dari trafo 20-kVA, 8000/240-V, 60-Hz,

akan dihitung berdasarkan test hubung singkat dan hubung terbuka padasisi kumparan primer. Dari test tersebut dihasilkan nilai-nilai seperti

yang terdapat pada table dibawah ini.


20/69



Regulasi tegangan pada Trafo

(Voltage Regulation of Transformer)

Regulasitegangan pada saat beban-penuh atau Full-load voltage regulation (VR):

Keyword to calculate VR: VOLTAGE DROP


21/69



Carilah rangkaian ekuivalen trafo dengan mengacu padasisi kumparantegangan rendah-nya

POC

Contoh 2-2.





22/69



Diagram Phasor untuk Trafo


23/69



Beban indukif

(Inductive Load)

Beban resistif

(Resistive Load)

Beban kapasitif

(Capacitive Load)

Diagram Phasor untuk Trafo


24/69




25/69



Efisiensi trafo (Efficiency of Transformer)

Terdapat tiga jenis rugi-rugi pada trafo:

1. Rugi tembaga (PR) . Rugi ini dinyatakan/direpresentasikan

dengan resistansi seri pada rangkaian ekivalen.

2. Rugi Hysterisis

3. Rugi arus-Eddy


26/69



Autotrafo (Autotransformer)

AutotransformerConventional transformer

Series

Winding

Common

Winding


27/69





28/69



1. Digunakan untuk keperluan khusus, yaitu jika rating tegangan primer

dan sekunder tidak jauh berbeda.

2. Tidak terdapat isolasi antara kumparan primer dan sekunder

3. Memerlukan material magnetik yang lebih sedikit untuk rating KVA

yang sama dibandingkan trafo pada umumnya.

4. Dapat dioperasikan untuk menaikkan atau menurunkan tegangan

(step-up or step down).



29/69



Step-up & Step-down Autotransformer


30/69



Tegangan dan Arus pada Autotransformer


31/69



Tegangan dan Arus pada Autotransformer


32/69



Sin

Sout

Rating daya pada Autotransformer


33/69



Mengeliminaasi IHdari persamaan

menggunakan

Rating daya pada Autotransformer


34/69



Polaritas Trafo (Polarity of Transformer)

Subtractive PolarityE = E1 E2

Jumper for test


35/69



Additive Polarity

E = E1 + E2

Jumper for test

Polaritas Trafo (Polarity of Transformer)


36/69



Trafo Tiga-phasa (THREE PHASE TRANSFORMER)

Hampir semua sistem pembangkit dan distribusi di dunia ini

menggunakan sistem tiga phasa, sehingga penggunaan trafo tigaphasa sangat penting untuk menopang sistem tersebut.

Salah satu cara yang paling mudah

adalah menggunakan tiga trafo satu

phasa yang dirangkai menjadi tigaphasa

Sebagai alternatif adalah membuat

trafo tiga phasa yang terdiri dari tiga

set belitan yang digulung pada satu

inti besi.


37/69



Implementasi trafo tiga phasa

3 x satu phasa 1 x tiga phasa


38/69



Jenis dari trafo tiga phasa

Tipe Core (Core Type)

Tipe Shell

(Shell Type)


39/69



Koneksi Trafo (Transformer Connections)

Belitan primer dan sekunder trafo dapat secara independen dihubungkan wye(Y)ataupun delta (d). Hal ini memberikan empat kemungkinan koneksi dari trafo tiga

phasa, yaitu :

Setiap phasa pada trafo tiga phasa mempunyai karakteristik seperti trafo

satu phasa yang sudah dipelajari.

Impedansi, regulasi tegangan, effisiensi dan perhitungan sejenis untuk trafo tiga phasa

dapat dilakukan dengan berbasis satu phasa menggunakan cara yang sama seperti yang

telah dipelajari pda trafo satu phasa.


40/69



Trafo dengan koneksi Y-Y


41/69



Diagram tegangan


42/69



Permasalahan pada Trafo dengan koneksi Y-y

Menggunakan pentanahan langsung (Solidly ground)

di titik netral trafo

Menambahkan belitan ke-tiga (tertiary winding) yangdikoneksikan delta.

Jika beban pada rangkaian trafo tidak seimbang, maka

tegangan pada phasa trafo menjadi sangat tidak seimbang.

Harmonik ke tiga menjadi besar

Solusi


43/69




44/69



Trafo dengan koneksi Y-D


45/69



Diagram Tegangan


46/69




47/69



Karakteristik trafo dengan koneksi Y-D

Harmonik ketiga terperangkap tersirkulasi di sisi delta, sehinggatidak timbul masalah dengan harmonik ke tiga.

Lebih stabil terhadap operasi beban yang tidak seimbang

Tegangan sisi sekunder bergeser 30tertinggal (lagging)

terhadap tegangan sisi primer.


48/69



Trafo dengan koneksi D-Y


49/69



Diagram tegangan


50/69




51/69



Trafo dengan koneksi D-D

Tidak mempunyai permasalahan dengan pergeseran phasa, ketidak

seimbangan dan harmonik ke tiga


52/69




53/69



Diagram Tegangan


54/69



Operasi Parallel Trafo

Alasan mengapa mengoperasikan paralel dua atau lebihtrafo.

Beban bertambah sehingga melebihi kapasitas trafo.

Lebih murah/ekonomis dibandingkan dengan

mengganti trafo dengan kapasitas yang lebih besar

Memiliki kelebihan jika ditinjau dari segi keandalan.


55/69



Jika beban melebihi rating transformator, maka perlu menghubungkan transformator kedua secara

paralel dengan transformator pertama.

Kumparan primer terhubung ke bus bar sumber, sedangkan kumparan sekunder dihubungkan ke bus

bar beban.

Pada saat mem-paralel-kantrafo, polaritas yang sama dari trafo yang di paralelkan harus terhubung ke

bus bar yang sama.

Jika tidak, EMF induksi pada kedua trafo di kumparan sekunder yang mempunyai polaritas berbeda

akan menghasilkan rangkaian ekivalen hubung singkat yang fatal/mematikan.


56/69



Kerja paralel trafo (Paralleling Transformer)

Bagaimana pengoperasikan dua atau lebih trafo secara paralel?

Semua trafo harus dihubungkan secara tepat menurut polaritasnya

menyebabkan gangguan seperti kasus hubung singkat.

Trafo yang diparalelkan harus mempunyai perbedaan sudut phasa nol pada sisi

sekunder dan urutan phasa harus dihubungkan dengan tepatmenyebabkan

arus putar (circulating current) dan dapat berakibat gangguan.Semua trafo harus mempunyai ratio tegangan yang sama untuk menghindari

arus putar (circulating current) pada kondisi beban nolmeningkatnya rugi-

rugi tembaga

Impedansi dasar per unit(berdasarkan rating MVA) setiap trafo harus sama

atau perbedaan harus sekecil mungkinmengakibatkan pembebanan yang

tidak seragam/tidak sama.

T k k El k ITS S b h d


57/69



Perbagian beban pada kerja paralel trafo

(Load Division in Paralleling Transformer)

Trafo akan terbebani secara proportiaonal dengan perhitungan sebagai berikut:

T k ik El k ITS S b h i id


58/69



Contoh

Trafo satu phasa 600-kVA dengan resistansi 0.012-pu dan reaktansi 0.06-pu

dihubungkan paralel dengan trafo 300-kVA, resistansi 0.014-pu, reaktansi

0.045-pu. Kedua trafo harus menanggung beban bersama 800-kVA, pf 0.8

tertinggal. Hitunglah bagaimana kedua trafo membagi bebannya jika tegangan

sisi sekunder kedua trafo adalah 440-Volt.

T k ik El k ITS S b h i id


59/69



Perbedaan rasio tegangan (Unequal Voltage Ratio)

Jika Vnl trafo-trafo tersebut tidak sama

T k ik El kt ITS S b h it id


60/69



Effisiensi maksimum (Maximum Efficiency)

Efisiensi maksimum tercapai jika rugi tembaga dan rugi inti adalah sama

T k ik El kt ITS S b h it id 61


61/69



Effisiensi maksimum (Maximum Efficiency)

T k ik El kt ITS S b h it id 62


62/69



Contoh

Hasil test Trafo 20-kVA adalah sebagai berikut:

Voltage (V) Current (A) Power (W)

OC test 200 4 120

SC test 60 10 300

a. Hitunglah efisiensi trafo ketika dibebani penuh dengan pf 0.8tertinggal (lagging)

b. Hitunglah efisiensi maksimum dan pembebanannya pada pf seperti

soal diatas.

Teknik Elektro ITS Surabaya share its ac id 63


63/69



Effisiensi harian (All-day Efficiency)

Rugi inti adalah konstan, tidak tergantung beban

Efisiensi harian tergantung pada bagaimana trafo

dibebani dalam sehari atau 24 jam



64/69



Contoh

Sebuah trafo mempunyai efisiensi maksimum 98% ketika dibebani 15-kVA

dengan pf 1 (unity power factor). Bandingkan efisiensi hariannya untuk

pembebanan sebagai berikut :

a. Beban penuh 20-kVA selama 12jam/hari dan tanpa beban untuk waktu yang

lain

b. Beban penuh 20 kVA selama 4jam/hari dan 0.4 beban penuh untuk waktu

yang lain

Diasumsikan trafo selalu dibebani dengan pf. 1 (unity power factor) setiap hari.



65/69



Trafo tiga belitan (Three Winding Transformer)

Tujuan penggunaan belitan ke-tiga (tertiary winding)

Untuk men-suplai peralatan di substation (gardu induk/switchgear) yang

mempunyai tegangan berbeda dengan belitan primer dan sekunder.

Kompensator statis atau berputar (stator or rotating compensator) dapat di

hubungkan ke belitan ini untuk keperluan injeksi daya reaktif

Untuk menstabilkan kondisi beban tidak seimbangMereduksi tegangan harmonisa ke-3

Sebagai titik pengukuran dan pengetesan.

Teknik Elektro-ITS Surabaya share its ac id 66


66/69



Suplai tiga phasa dari dua trafo

(Three Phase Supply from Two Transformers)



67/69


Teknik Elektro ITS Surabaya share.its.ac.id 67

Rangkaian Open-Delta (Open Delta Connection)

Sumber tiga phasa-Beban tiga phasa

-



68/69



+Salah satu dari trafo mengkonsumsi daya

reaktif sementara yang lain membangkitkan

Batasan kemampuan daya reaktif adalah

0.577

XX

X

X

X

X

X

X

Rangkaian Open-Delta (Open Delta Connection)



69/69


a. Carilah rangkaian ekivalen trafo dengan acuan sisi tegangan tinggib. Hitunglah regulasi tegangan beban penuh pada pf 0.8 tertinggal

c. Hitunglah rugi-rugi trafo pada point b.

69

POC

Contoh 2-2.




part 3 mabb transformator

Documents