Laporan praktikum transformator

LAPORAN PRAKTIKUM (PERCOBAAN V) TRANSFORMATOR

OLEH

NAMA : IRWAN WAHYUDDIN L

STAMBUK : F1H1 14 009

FAKULTAS/JURUSAN : FITK/TEKNIK GEOFISIKA KELOMPOK : 1 (SATU)

ANGGOTA : 1. MUHLIS

2. WAWAN ANGGRIAWAN 3. RAZZAK RAFFIU LANATA 4. IRWAN WAHYUDDIN L ASISTEN PEMBIMBING : SUSIANA

UPT. LABORATORIUM TERPADU UNIT FISIKA DASAR UNIVERSITAS HALU OLEO

KENDARI 2015

JUDUL PERCOBAAN TRANSFORMATOR

A. TUJUAN PERCOBAAN

Adapun tujuan dalam percobaan ini adalah agar mahasiswa dapat : 1. Memahami induksi elektromagnetik dan asas kerja transformator. 2. Menentukan besarnya faktor regulasi dan efisiensi transformator. B. ALAT DAN BAHAN

Alat dan bahan beserta fungsi, jangkauan ukur, dan nilai skala terkecil dalam percobaan ini dapat dilihat pada table berikut :

Alat dan Bahan Fungsi NST 1. Transformat or demountabl e (12 V, AC) Digunakan untuk menaikkan atu menurunkan teganggan AC 2. Catu daya (2-12 V, AC/DC) Untuk menghubungkan arus listrik

3. Multimeter Untuk mengukur

hambatan, arus

4. Galvanome

ter (100-0-100 µA)

Untuk melihat adanya

penyimpangan arus 100 5. Sepasang magnet batang dan kompas magnet Sebagai objek

pengamatan dan untuk mengetahui arah medan magnet 6. Kabel-kabel penghubun g Untuk menghubungkan komponen-komponen

C. LANDASAN TEORI

Asas kerja transformator (disingkat “trafo”) dapat di jelaskan dengan Gambar 1a di bawah ini. Terdapat dua jenis kumparan (primer dan sekunder) yang dililitkan pada suatu susunan plat besi lunak yang di sebut teras trafo (transformer core). Kumparan sekunder (banyaknya lilitan Ns) adalah tempat daya listrik di ambil dari trafo oleh beban.

Kalau kumparan primer dihubungkan kesumber daya atau sumber arus tukar maka pada teraas di bangkitkan fluks magnet.

Karena kumpara sekunder juga mempengaruhi ters ini, maka kumparan-kumparan ini juga menghasilkan fluks magnetic teras yang di bangkitkan oleh umparan primer. Fluks pada teras selalu berubah-ubah sesuai dengan perubahan arus primer, sehingga pada kumparan sekunder akan di bangkitkan GGL induksi (Hk. Faraday). Besarnya GGL ini sebanding dengan banyaknya lilitan, sehingga kalau kumparan primer =Vp dan tegangan sekunder =Vs maka secara ideal berlaku persamaan :

Vs Vp =

Ns

Np = faktor lipat tegangan (1)

Pada umumnya kumparan sekunder atau trafo, tidak hanya satu, tetapi terdiri dari beberapa kumparan, namun demikian besar tegangan tiap kumpaan selalu sebanding dengan jumlah lilitan dari masing-masing kumparan. Trafo yang ideal adalah trafo yang hamper tidak mempunyai kerugian daya, hal ini berarti bahwa daya yang di berikan pada kumparan Primer sama dengan daya yang di berikan oleh kumparan sekunder, atau secara sistematis :

Vp x Ip = Vs x Is (2) Atau lebih baik di tulis dalam bentuk :

Vp x Ip cos θp = Vs x Is cos θs (3) Dengan cos θp adalah factor primer, dan cos θs adalah factor daya sekunder. Dari persamaan (1), jika Ns < Np maka Vs<Vp, trafo disebut step down dan sebaliknya jika Ns > Np maka Vs > Vp, trafo ini di sebut trafo

step up. Setiap trafo selalu ada kerugian daya, kerugian ini ada dua macam yaitu :

a. Kerugian teras dan

b. Kerugian tembaga (kawat).

Kerugian teras tidak tergantung pada besar kecilnya beban tetapi tergantung pada frekuensi rapat fluks. Kerugian ini disebabkan adanya arus

eddy. Kerugian ini dapat diukur ialah daya primer pada saat kumparan

sekunder baik primer maupun sekunder mempunyai tahanan murni (misalnya

r

p untuk kumparan primer dan

r

s untuk kumparan sekunder). Sehingga secara teoritis dapat ditulis :

K_{t = I}2_p x rp _{+ I}2s _{+ r}s (4) Karena Ip _{/ I}s _{= N}s _{/ N}p _{, maka} K_t = Ip 2

[

r_p+

(

Np Ns

)

2 r_s

]

= IP 2 RtP atau K_t = IP 2

[

r_s+

(

Np Ns

)

2 r_s

]

= IS 2 RtS (5)

Dengan RtP _{dan R}tS _{adalah tahanan tara primer dan sekunder, jadi :}

RtP=rP+

(

NP N_s

)

2 rs _{dan R}tS=rs+

(

Np N_s

)

2 rs ₍₆₎

Besarnya RtP _{dapat dihitung dengan membuat kumparan sekunder}

dihubungkan pendek dan daya masuk ( rP _{) dan arus I}P _{di amati} sehingga diperoleh rumus :

R_tp=rP

I2_p (7)

Z_p=Vp

rp (8)

Sehingga reaktansinya dapat dihitung dengan :

Xp=

√

ZP

2

−RP

2

(9)

Daya guna (efisensi) trafo secara teoritis dapat dihitung

daya yang dapat terpakai

daya yang diberikan oleh sumber atau

η= VPIPcos θP

V_PI_Pcos θ_P+I_P2R_tP+kerugian teras (10a)

Atau :

η= VsIscosθs

V_sI_scosθ_s+I_s2_R

ts+kerugian teras (10b)

Secara teoritis factor regulasi dapat dihitung dengan menggunakan tegangan kumparan primer dan sekunder, maka R dapat dihitung dengan persamaan : R=

(

Ns N_P

)

VP−Vs Vp =Vs−Vp Vp

Dalam eksperimen ini digunakan tansformator demountable, terdiri dari dua kumparan yang sama dengan inti besi berlapis-lapis berbentuk “I” dan “U”.

masing-masing kumparan mempunyai 240 lilitan, terbagiatas : 40,80, 120, dan 160 lilitan., dimana kumparan 1 sebagai lilitan primer dan kumparan 2 sebagai lilitan sekunder. Dengan mengetahui banyaknya lilitan dapat dihitung tegangan AC untuk mengetahui apaah transformator yang dipakai step-up dan step-down. (anonim, 2015).

Aliran daya pada suatu sistem tenaga listrik sering berubah-ubah.Oleh karena itu pengendalian dalam pengoperasian sistem tenaga listrik untuk mendapatkan aliran daya yang baik sangat dibutuhkan. Penelitian ini menjelaskan salah satu cara untuk pengaturan aliran daya, khususnya daya reaktif yang menjadi faktor utama terjadinya jatuh tegangan pada sistem yang menyebabkan terjadinya susut daya. Salah satu cara pengaturan aliran daya reaktif tersebut adalah dengan menggunakan transformator regulasi jenis pengatur tegangan yang dipasang pada saluran yang mengalirkan daya reaktif lebih kecil dibanding saluran yang lain. Jika tidak ada koordinasi dalam melakukan pengaturan daya reaktif tersebut, maka hal ini sangat tidak efisien dan tidak ekonomis, karena sebenarnya pada keadaan ini rugi-rugi daya nyata masih relatif tinggi. Dengan melakukan pengaturan daya reaktif secara terpadu dan optimum, maka susut daya dari sistem akan dapat ditekan pada tingkat yang paling rendah, sehingga ini akan sangat menghemat biaya pembangkitan dan biaya operasional secara keseluruhan. (Despa, 2009).

Transformator merupakan suatu peralatan listrik yang dapat memindahkan dan mengubah energy listrik dari satu atau lebih rangkaian ke rangkaian lainnya melalui suatu gandengan elektromagnetik yang bekerja berdasarkan prinsip induksi elektromagnetik.

Transformator terdiri atas dua sisi, yaitu sisi primer dan sekunder. Sisi Primer yaitu sisi belitan transformator yang dihubung dengan sumber tegangan. Sedangkan sisi sekunder adalah sisi belitan transformator yang dihubungkan dengan beban. sisi primer dan sekunder yang dililitkan pada

inti yang sama akan membentuk fluks magnetik sehingga akan menimbulkan GGL induksi Pada masing-masing sisi . Fluks magnetik yang menginduksikan

GGL E1 _{juga dialami oleh kumparan sekunder. Dengan demikian fluks}

tersebut menginduksikan GGL induksi E2 _{. (Viridi dan Novitrian, 2013).}

D. PROSEDUR KERJA A. Eksperimen I

1. Meletakkan sebuah kumparan primer diatas meja dan menghubungkan dengan galvanometer dengan range arus yang sangat rendah.

2. Mengambil sebuah magnet batang dan memasukkan magnet tersebut kedalam kumparan, dengan menggerakkan magnet tersebut.

3. Mengubah panjang dan lebar magnet tersebut dengan menyambung magnet lain.

B. Eksperimen II

1. Menghubungkan sebuah kumparan pada catu daya 4 V DC dan kumparan lainnya pada galvanometer.

2. Menggunakan magnet kompas untuk menyatakan keberadaan dan arah medan magnet, bila catu daya diionkan

3. Mencatat pembacaan magnet kompas C. Eksperimen III

1. Mengulangi prosedur B. 1- 2 (inti “I” dikeluarkan), dengan menggantikan range arus galvanometer pada range tegangan AC multimeter, menggunakan catu daya terminal AC yang di smbung pada kumparan primer.

2. Mengukur tegangan AC sekunder yang nampak pada pangkal kumparan.

3. Mengukur induksi GGL AC dengan memparalelkan bermacam-macam jumlah lilitan pada kumparan sekunder.

4. Menggeserkan kumparan sekunder jauh dari kumparan primer secara perlahan lahan,mengamati pengaruh pada GGL induksi. 5. Menysipkan inti “I” diantara inti primer dan sekunder .untuk

membuat sebuah hubungan magnet antara kumparan sekunder, mengulangi pengukuran seperti pada langkah 2-3.

D. Eksperimen IV

1. Menyusun transformator seperti pada gambar dengan menghubungkan kumparan primer pada terminal catu daya 4V, AC dalam posisi OFF.

2. Membedakan tegangan primer mengukur GGL yang diparalelkan dengan lilitan sekunder yang berbeda.

3. Membuat catu daya ON, mengukur tegangan AC (Vs) dan arus AC (Is) dengan menggunakan pada lilitan primer 40, 80, 120, 160, 240. 4. Di OFFkan catu daya, gunakan berturut-turut pada kumparan

sekunder 40,80,120,160, dan 240.

E. DATA PENGAMATAN 1. Eksperimen 1

Pengamatan pada magnet apabila di masukan dan dikeluarkan pada suatu kumparan dengan jumlah lilitan tertentu.

2. Eksperimen 2 (DC)

No Letak Kompas Magnet Arah Kompas Magnet

1. Utara Utara

2. Timur Barat

3. Selatan Selatan

4. Barat Timur

3. Eksperimen 3 (AC)

No Letak Kompas Magnet Arah Kompas Magnet

1. Utara Utara 2. Timur Timur 3. Selatan Selatan 4. Barat Barat 4. Eksperimen 4 Transformator Step-up No Vp (Volt) Np Ns Vs (Volt) 1. 10 40 40 5 2. 10 40 80 13 3. 10 40 120 21 4. 10 40 160 29 5. 10 40 240 35

Transformator Step-down No Vp (Volt) Np Ns Vs (Volt) 1. 10 40 40 5 2. 10 80 40 3,4 3. 10 120 40 2,2 4. 10 160 40 1 5. 10 240 40 0,6

F. ANALISIS DATA Transformator Step-up 1. Tahanan tara (Rtp) Rtp=rp+

(

Np Ns

)

2 ×rs ¿0,6+

(

40 40

)

2 ×0,6 ¿0,6+

(

1600 1600

)

× 0,6 ¿0,6+0,6 ¿1,2

Dengan cara yang sama, untuk nilai Rtp selanjutnya dapat dilihat pada tabel berikut: No Vp (Volt) Np Ns Vs (Volt) rp=rs Rtp 1. 10 40 40 5 0,6 1,2 2. 10 40 80 13 0,6 0,75 3. 10 40 120 21 0,6 0,666667 4. 10 40 160 29 0,6 0,6375 5. 10 40 240 35 0,6 0,616667

Ip=

√

rp Rtp ¿

√

0,6 1,2 ¿0,774597 1,095445 ¿0,707107 A

Dengan cara yang sama, untuk nilai Ip (A) selanjutnya dapat dilihat pada tabel berikut: No Rp Rtp Ip (A) 1. 0,6 1,2 0,707107 2. 0,6 0,75 0,894428 3. 0,6 0,67 0,946321 4. 0,6 0,64 0,968246 5. 0,6 0,62 0,983739

3. Arus sekunder (Is)

Is=Vp × Ip Vs ¿10 × 0,707107 5 ¿7,07107 5 ¿1,414214 A

Dengan cara yang sama, untuk nilai Is (A) selanjutnya dapat dilihat pada tabel berikut:

No. Vp (Volt) Vs (Volt) Ip (A) Is (A) 1. 10 5 0,707107 1,414214 2. 10 13 0,894428 0,688022 3. 10 21 0,946321 0,450629 4. 10 29 0,968246 0,333878 5. 10 35 0,983739 0,281068 4. Kerugian tembaga Kt=Ip2_{× rp+Is}2_{× rs} ¿0,7071072×0,6+1,4142142× 0,6 ¿0,500000 ×0,6+2,000001 ×0,6 ¿1,500000

Dengan cara yang sama, untuk nilai Kt selanjutnya dapat dilihat pada tabel berikut: N0 Ip2 _{(A) Is}2 _{(A) rp=rs Kt} 1. 0,500000 2,000001 0,6 1,500000 2. 0,800001 0,473374 0,6 0,764024 3. 0,895523 0,203097 0,6 0,659172 4. 0,937500 0,111475 0,6 0,629385 5. 0,967742 0,078999 0,6 0,628045 5. Efisiensi ( )ἠ ἠ= Vs × Is Vp × Ip×100 ¿ 5 ×1,414214 10 × 0,707107×100

¿100

Dengan cara yang sama, untuk nilai efisiensi selanjutnya dapat dilihat pada tabel berikut:

No Vp (Volt) Vs (Volt) Ip (A) Is (A) ἠ (%)

1. 10 5 0,707107 1,414214 100 2. 10 13 0,894428 0,688022 100 3. 10 21 0,946321 0,450663 100 4. 10 29 0,968246 0,333878 100 5. 10 35 0,983739 0,281068 100 6. Faktor Regulasi R=

(

Ns Np

)

×Vp−Vs Vp ¿

(

40 40

)

×10−5 10 ¿10−5 10 ¿ 5 10 ¿0,5

Dengan cara yang sama, untuk nilai R selanjutnya dapat dilihat pada tabel berikut:

No Np Ns Vp (Volt) Vs (Volt) R

2. 40 80 10 13 -0,6 3. 40 120 10 21 -3,3 4. 40 160 10 29 -7,6 5. 40 240 10 35 -15 Transformator Step-down 1. Tahanan tara (Rtp) Rtp=rp+

(

Np Ns

)

2 ×rs ¿0,6+

(

40 40

)

2 ×0,6 ¿0,6+

(

1600 1600

)

× 0,6 ¿0,6+0,6 ¿1,2

Dengan cara yang sama, untuk nilai Rtp selanjutnya dapat dilihat pada tabel berikut: No Vp (Volt) Np Ns Vs (Volt) rp=rs Rtp 1. 10 40 40 5 0,6 1,2 2. 10 80 40 3,4 0,6 3 3. 10 120 40 2,2 0,6 6 4. 10 160 40 1 0,6 10,2 5. 10 240 40 0,6 0,6 22,2

Ip=

√

rp Rtp ¿

√

0,6 1,2 ¿0,774597 1,095445 ¿0,707107 A

Dengan cara yang sama, untuk nilai Ip (A) selanjutnya dapat dilihat pada tabel berikut: No Rp Rtp Ip (A) 1. 0,6 1,2 0,707107 2. 0,6 3 0,447214 3. 0,6 6 0,316228 4. 0,6 10,2 0,242536 5. 0,6 22,2 0,164399

3. Arus sekunder (Is)

Is=Vp × Ip Vs ¿10 × 0,707107 5 ¿7,07107 5 ¿1,414214 A

Dengan cara yang sama, untuk nilai Is (A) selanjutnya dapat dilihat pada tabel berikut:

No. Vp (Volt) Vs (Volt) Ip (A) Is (A) 1. 10 5 0,707107 1,414214 2. 10 13 0,447214 2,630671 3. 10 21 0,316228 4,301459 4. 10 29 0,242536 9,68246 5. 10 35 0,164399 16,39565 4. Kerugian tembaga Kt=Ip2× rp+Is2× rs ¿0,7071072×0,6+1,4142142× 0,6 ¿0,500000 ×0,6+2,000001 ×0,6 ¿1,500000

Dengan cara yang sama, untuk nilai Kt selanjutnya dapat dilihat pada tabel berikut: N0 Ip2 _{(A) Is}2 _{(A) rp=rs Kt} 1. 0,500000 2,000001 0,6 1,500000 2. 0,200000 6,920477 0,6 4,272257 3. 0,100000 18,502550 0,6 11,161530 4. 0,058824 93,750032 0,6 56,285313 5. 0,027027 268,817339 0,6 161,306619 5. Efisiensi ( )ἠ

ἠ= Vs × Is

Vp × Ip×100

¿ 5 ×1,414214

10 × 0,707107×100

¿100

Dengan cara yang sama, untuk nilai efisiensi selanjutnya dapat dilihat pada tabel berikut:

No Vp (Volt) Vs (Volt) Ip (A) Is (A) ἠ (%)

1. 10 5 0,707107 1,414214 100 2. 10 3,4 0,447214 2,630671 200 3. 10 2,2 0,316228 4,301459 299,25 4. 10 1 0,242536 9,68246 399,22 5. 10 0,6 0,164399 16,39565 598,38 6. Faktor regulasi (R) R=

(

Ns Np

)

×Vp−Vs Vp ¿

(

40 40

)

×10−5 10 ¿10−5 10 ¿ 5 10

¿0,5

Dengan cara yang sama, untuk nilai R selanjutnya dapat dilihat pada tabel berikut: No Ns Np Vp (Volt) Vs (Volt) R 1. 40 40 10 5 0,5 2. 40 80 10 3,4 0,33 3. 40 120 10 2,2 0,26 4. 40 160 10 1 0,225 5. 40 240 10 0,6 0,156667 G.PEMBAHASAN

Transformator merupakan suatu peralatan listrik yang dapat memindahkan dan mengubah energy listrik dari satu atau lebih rangkaian ke rangkaian lainnya

melalui suatu gandengan elektromagnetik yang bekerja berdasarkan prinsip induksi elektromagnetik.Transformator terdiri atas dua sisi, yaitu sisi primer dan sekunder.SisiPrimer yaitu sisi belitan transformator yang dihubung dengan sumber tegangan.Sedangkan sisi sekunder adalah sisi belitan transformator yang dihubungkan dengan beban.sisi primer dan sekunder yang dililitkan pada inti yang sama akan membentuk fluks magnetik sehingga akan menimbulkan GGL induksi Pada masing-masing sisi

Sedangkan untuk transformator step-up dengan jumlah kumparan primer yang divariasikan sebesar 40, 80,120, 160, dan 240 memiliki tahanan tara (Rtp) sebesar 1.2, 0.75, 0.66, 0.63, dan 0.61. dengan arus primer (Ip) sebesar 0.70, 0,89, 0.94, 0.96 dan 0.98. untuk arus sekunder (Is) diperoleh sebesar 1.41,0.68,0.45, 0.33 dan 0.28. dengan kerugian tembaga (Kt) sebesar 1.50, 0.76, 0.65, 0.62 dan 0.62. untuk nilai efisiensi (η)dari transformator tersebut diperoleh 100% untuk semua kumparan sekunder yang berbeda. Dan untuk faktor regulasi diperoleh 0.5, 0.6, -3.3, -7.6 dan -15.

Dari percobaan kali ini diperoleh hasil untuk transformator step-down dengan jumlah kumparan sekunder yang divariasikan sebesar 40, 80,120, 160, dan 240 memiliki tahanan tara (Rtp) sebesar 1,2 , 3 , 6 , 10,2 , 22,2. dengan arus primer (Ip) sebesar 0.70, 0.44, 0.31, 0.24 dan 0.16. untuk arus sekunder (Is) diperoleh sebesar 1.414, 2.63, 4.30 9.68 dan 16.39. dengan kerugian tembaga (Kt) sebesar 1.5, 4.27, 11.16, 56.28 dan 161.00. untuk nilai efisiensi dari transformatorter sebut diperoleh 100% untuk semua kumparan sekunder yang berbeda. Dan untuk factor regulasi diperoleh 0.5, 0.33, 0.26, 0.225 dan 0.15.

H. Kesimpulan

Adapun kesimpulan yang didapat dari percobaan ini yaitu :

1. Transformator bekerja berdasarkan prinsip induksi elektromagnetik. Tegangan masukkan bolak-balik yang membentangi primer menimbulkan fluks magnet yang idealnya semua bersambung dengan lilitan sekunder. Fluks bolak-balik ini menginduksikan GGL dalam lilitan sekunder. Jika efisiensi sempurna,

semua daya pada lilitan primer akan dilimpahkan kelilitan sekunder. dan Asas kerja transformator yaitu Kalau kumparan primer dihubungkan kesumber daya atau sumber arus tukar maka pada teraas di bangkitkan fluks magnet. Karena kumpara sekunder juga mempengaruhi ters ini, maka kumparan-kumparan ini juga menghasilkan fluks magnetic teras yang di bangkitkan oleh umparan primer.

2. Faktor regulasi dan efisiensinya dapat dlihat pada analisis data.

G. Saran

Adapun saran yang dapat saya ajukan pada praktikum ini yaitu diharapkan kepada semua asisten untuk tidak pernah bosan dalam membagi ilmu yang dimiliki kepada adik-adik praktikan meskipun sebenarnya praktikum ini telah berakhir tetapi jika bertemu diluar diharapkan selalu bersedia meladeni pertanyaan-pertanyaan tentang ilmu fisika yang diberikan oleh mantan praktikan.

DAFTAR PUSTAKA

Anonim. 2015. Penuntun Praktikum Fisika Dasar II. Universitas Halu Oleo. Kendari

Despa, Dekpride. Pengaturan Aliran Daya Reaktif Dengan

Transformator Regulasi Jenis Pengatur Tegangan Pada Jaringan Sistem Tenaga Listrik. Universitas lampung.

Lampung

Viridi, Suparsoma dan Novitrian. Induksi Em dan Hukum

Faraday;Rangkaian Arus Bolak Balik. ITB. Bandung

Anonim. 2005. Petunjuk praktikum listrik magnet. Malang: laboratorium elektro magnetic. Fisika.FMIPA UM

Supramono, Eddy, dkk. 2003. Fisika dasar II. Malang: JICA-universitas negeri malang(UNM)