Generator Pulsa Arus

(1)

ELI'CTRICAL ENGINEERING

1 8 1

I

GENERATOR PULSA ARUS

Mak Sioe Tho

Laboratorium Tegangan Tinggi, Dept. Nfesin-Elektro:

(Ditcrima: 16 Desernbcr

7964)

ICHTISAR

Dalan petlelidikan mengenai karakteristik sualn arresler, rclairy myge' tahui kirakteristik tentbut terltadap le.qattgan p;tlsa djuga perlt diielidiki ifatz tabauan nor linearnja (la1in dipergruakan Si C) terbadap pulsa airc unluk nteilettlukail it-qo',,gi, tittuattra (Rett spanntttg). Uituk ke' petttiilga,i ini dipergatakan pulsa anr 5 x l0 V vcatauputt l0 x 20 gsec. Disini akan dibalns nengenai paramelerz rangkaian tlan faktor2 jang penlirg diperltatikan dalan perentjanaan sualt generalor pnlsa arrc.

AB.'TRACT

In order lo oblain lhe performance cltaracterislic of an arreier, besides knauing lhe breakdorvn uoltage of itr gapr it is also fi.ecerrdr)' lo kttop lhe behauiour of the non linear aalue elemenl Qrualljt Si C) with respect to carteill larges to get a picture of ils rest wltage. For tbis purpose 5 x l 0 lt sec or l0 x 20 lt nc curefit rttges are used,

Tbe ciratit paranelerr, and nue important faclors concerning tbe design of a carrent rilrge geilcralzr are discussed /terc.

A. Sedjak mulai berkembang teknik tegangan tinggi di Negara kita dalam tahunz terachir ini dengan dibangunnja suatu Laboratorium Tegangan Tinggi oleh P.L.N., LT'.B. cian ciimasa jang akan datang di kompleks N R C maka suchh periu ditikirkan ciari sekarang me-ngenai perkembangan selancijutnja. Pembuatan suatu generator pulsa arus suciah perlu ciifikirkan dari sekarang.

Seperti telah ciiketahui, pacia dasarnja suatu arrester terdiri dari suatu ruang antara (gap) jang terpasang setjara seri dengan suatu tahanan non linear (Si C) jang bekerdja sebagai ventil. Besar dari tahanan non linear tersebut tergantung pada besar enersi jang dapat didisi-pasinja tanpa merusak tahanan tersebut. Karena dalam Praktek sangat sukar untuk memperoleh suatu pulsa tegangan jang arusnja tjukup besar, rnaka pacia penjelidikan arrester pellgetesan dilakukan dalam 2 tahap.

A. Pengetesan nung antar^ (g"p) dalam arrester untuk mengetahui tegangan tembusnja. Dalam hal ini dipergunakan generator

(2)

182

\f-\K SIOL 'I'IIO

pulsa tegangan ja.g menghasilkan pulsaz standard, misalnja pulsa 1 X 50pr. sec atau 11 X 40pr. sec.

B. Pengetesan tahanan non linearnja. Dalam hal ini dipergunakan senerator pulsa arus jang menghasilkan pulsas stanciard, misalnja pulsa arLrs 5 x 10pr. sec ataLr 10 x 20p sec. Arus' maxirnum jang dapat diperoleh adalah dalam orcie puluhan kiloampere. B. Generator pulsa arus jang termudah terdiri dari suatu kapasitor

jang diisi dengan muatan listrik dan muatan tersebut ciilepaskan kepada arrester jang ciiselidiki. Setjara skematis ini dinjatakan dalam gambar 1.

C adalah kapasitor jang dimuat

Eo tegangan mula pada ka-pasitor

- L induktansi total kawat R _{penghubung dan beban} R tahanan total kawat peng-hubung, tahanan Si C jang dianggap linear dan tahanan seri untuk alat pengukr.rr.

C - 1 , 1

Persamaan dillercnsial rangkaian adalah:

o d i

i - L

* * R i : o

. d Q M a s u k k a n i : _ . - , m a k a i d 2 i d i

1; +

L.l,r -i- R

.lt

:0

N{isarkan

#, (#)',.'',uku

bila

P : ll #

( 1 )

(2)

R

J..

* - 2r"

_{nemaljnfinn persamaan difttrensial jang tersebut diatas}

"""'

clcngan memasukkan sjarat mula bahwa Qo : CEo pada ketika t : 0 mencljacli - a t c i n R t . ' . ^ . t . "

-(#)'

. E o

t : g L u

vol.. 3. ro. 4. PROCEEDINGS 1965

(3)

-T

G E N I ] R . \ T O R I ' L , I S . \ . -\RT]S _{1 8 3}

Pemetjahan ini menimbrrlkan suatu :rrus berbentuk sinus jang cli-redam. a

Pada ketika t,

/ d i \

l ; l

: 0

\ O t . / t _ *. - ! l

'./ Ifasukkan sjarat ini pacla persamaan (3) maka di-peroleh:

. ' :

; " " - ' ( * )

$ )

Bila t, : n t1 -=

, ,"-t (*) dan memasukkan harga ini dalam persarraan (3), maka diperoleh:

atau

i- :

+

,

-'(;)

,'"-' (*)

,,"

|

,,,on-,

Masukkan (4) dalam pcr._ramaan _{(3), maka ciiperoleh}

, __

F.

"

- (+) ,,"-' (1)

i-i- .-

r.l3

,

\ p ,

\ a./ srn

j trn-r

(+)]

(6)

Misalkan

,""-' (+): o atau

f

:.,,t o.

Djika persamaan (5) dan (6) disamakan, hasilnja aclalah sebaqai berikut: € - e cor o sin 0 : 2 t - n o cot o sin n 0

s ( n - 1 ) o c o t o r l r r . 0 - 2 s i n n 0 : 0 n Jang tertentu ; : cot 0 tetap.

P

Bilamana untuli n dipilih harga n :2 maka harga

' :#d

, -f ""-'(+),,,'

fu

i,,."-,(*

)-l

--

,'^

(*)l (s)

atau Untuli suatu

T

I

t

I I I I - - t I I INSTITL-I f'EK\OLOGI B:\NDT'\G terten tu,

(7)

(4)

184 \r-\K sIoE rr-ro

Densan nenenttr-kan t, harga p clapat ditjari dari mmus (4) dan a clapat ditcntuhan.

C. Dari pcnr-,-runan jang cliatas, tabcl jang bcrikut diperoleh:

TABEL I

C clalam Faracl

Pacla pemilihan suatu ptr.lsa arus jang tertentu <iengan harga i* jang telah ditctapkan, dapat kita memilih suatu harga C jang akan menen-tukan besar 8". FIal ini perlu diperhatikan mengingat bahrva Eo ha-rus tjuliup besar untr.rk menembus ruang antara daiam arrester tersebut schingga pulsa arus ciapat mengaiir.

Sebaeai tjontoh, misalnja suatu arrester akan ditest dencan pulsa arus 5 x 10 g. sec dengan arus maksimum 100 kA. Untuk penembus-an rupenembus-ang penembus-ant^ra dalam arrester dibutuhkpenembus-an tegpenembus-angpenembus-an minimum 60 kV. Dari tabel 1 kolom keciua diperoleh:

Pulsa

10 x 20 p sec

0,4706

I

u,ruu

t ,u.

I

o,ou.

^ too

T

u , 2 i 6 l u 6

I 0 , 1 1 3 . [ 0 6

R : 2 I - a ( O h m s )

L4

c

6 , 8

T

a r , - 1 ) \ I U >( 10-6 i,, q.\mp) L : ; : ; _{- .} ( h . n r i t s , L (cr- + P") '

rt,I47 ir,6 t:.C

I

n,Ot+

x l06Eo

C

1 0 p s c c

(Volt)

6,8 r 10-6

C

1 3,6 >< 1t-,-7

C

(5)

GITNER.{TOR PULSA -q.RL'S

6,8 x 10-6 .

- - C -

t

-6,8 , 10-u

100.000

1 8 5

Eo

60.000

:

C :

C

6 , 8 x 10-G >i 105 6,8

6 x 10-1

7 4 3 4 ^ 1 0 - 6 R - ' ' ' v ' l O - o

C

1 1 , 3 x 1 0 - 6

1 t 4 6 ^ 1 0 - t 1 T - " r 1 o - 1 2 - r r

C

1 1 , 3 x 1 0 - d

X 10-o -1,13 x 10-5 Farad

:1]t

pr Farad

: 0 j

o h m

':1,42 ).i 10-c Henry

6

D, Dalam mcnentukan parametcr! R, L dan C generator pulsa arus, cijelas bahwa besar parameterz tersebut tergantung pada pemilihan i- dan Eo.

Besar i- ditentul<an oleh .,'oluma si c jang ada clidalam ?.rrester atav setjara energetis i^ ditentukan oleh disipasr cncr-si dalam Si C. Eo minimum tergantung pada tegangan nominal arrester atau pacl* djarak ruang antara total dalarn arrestcr. Bila i- dan Eo minimum telah ditentukan besar C langsung dapat clilritung.

Melihat bahwa:

R : L , : !

t r "

C

L , i

-L : k ' : ! 5

c

k r i _

C : k ,

_-

i '

F-. * o

(8)

(e)

(10)

k1, ks, k. adalah konstantaz jang bcsarnja bergantunr pacla bentuk pulsa, maka R dan L acialah funqsi Jari te_ gangan mula Eo.

Bila dengan pemilihan suatu arus i_ cian tegangan Eo tcrnjata R dan L sangat ketjil, misalnja R ( (tahanan arrester _l_ tahanan

kau,'at penghubung f tahanan

dan L ( (incluktansi

u"*.", o1l'!;:J'ff;'::iJ.uktansi re12

penghu-bung kapasitoru) maka satu.\a djalan a.claiah _{dengan memperbisar Eo.}

(6)

1 8 6

fI.{.K SIO[, THO

Dari apa jang tclah dibahas scbclrunnja njata bahwa R dan I- sedapat mungkin lietjii, liarena besar Eo mcmpengaruhi alatz jang clipergu-nakan. tsila tr" harus dipilih bcsar maka li,:pasitor2 jang dipcrgunakan djuga sedapat mungkin dipilih jang mempunjai tegangan nominal tinggi. Kapasitor2 dengan teganqan nonrinal rendah mengharuskan kita memasang banjak satuan setjara scri dan ini akan memperbesar harga L. Surnber tegangan searah dengan demikian harus djuga clapat memberikan teeangan jang tlukup ting.qi. C)ngkos2 peralatan djika E" tinggi djuga alian besar.

Oleh karena itu suatu perentjanaan jang teliti dengan memikirkan bcn:ir2 letakz geometris dari kapasitorz tersebut dalam ru-ang sehingga L dapat dibuat seketjil mungkin akan dapat menghemat ongkosz peralatan.

Tahanan R sedapat mungkin tidak terlampau kctjil, dalam arti kata bahwa R total harus mempunjai orcie bebcrapa puluh kali besar ta-hanan elemen Si C dalam keacl-aan dilalui arus besar untuk kuranc lebih dapat mengimbane perubahannja.

Tahanan extra jang bila dibutuhkan dan tahanan seri untuk pengu-kuran harus non induktif. N{engingat arus jang besar jang melalui tahananz tersebut, maka bila lilitanz tahenan tersebut dipasang sctjara bifilair, djarak antara masingz lilitan harus besar ataupun harus dibcri isolasi jang tjukup kuat antara masingz lilitan untuk mentjeeah lon-tjatan bunga api antara masingz lilitan.

F. Alhasil konklusis jang ditarik:

a. Dalam perentjanaan sua.tu generatcr pulsa arus konfigurasi secmetris penting diperhatikan untuk menekan besar Eo dengan mendjaga agar L sekctjil munskin.

b. Tal.ranan total harus mcmpunjai orde kebesaran jan.q tjukup bc-sar teriradap tirhanan elemcn non linear arrester. Djika dibutuh-kan tahanan cxtra maka tahanan harus dibuat non induktip.