Pembangkitan Tegangan Tiggi Ac

(1)

PEMBANGKITAN DAN PENGUKURAN

TEGANGAN TINGGI AC

I. TUJUAN PERCOBAAN

Setelah melakukan percobaan, praktikan diharapkan dapat :

1. Mempelajari cara membangkitkan tegangan tinggi arus bolak-balik dengan menggunakan transformator penguji tegangan tinggi.

2. Mempelajari cara pengukuran tegangan bolak-balik, yaitu : - Metode pengukuran dengan sela bola.

- Metode pengukuran dengan pembagi tegangan kapasitif. II. TEORI DASAR

Tegangan tinggi AC umumnya digunakan di laboratorium untuk pengujian dan percobaan dengan tegangan DC dan tegangan impuls. Perbedaan transformator uji dengan transformator daya adalah kapasitas dayanya rendah, akan tetapi ratio lilitannya tinggi.

Transformator tegangan tinggi terdiri dari :

- Kumparan primer yang dihubungkan dengan tegangan rendah.

- Kumparan sekunder, satu terminal pada level yang rendah dekat potensial tanah dan terminal lainnya terisolasi dengan tanah sebagai terminal tinggi.

(2)

Untuk pembangkitan tegangan DC atau impuls, transformator sering digunakan dengan kedua terminal yang diisolasi dari potensial tanah.

Untuk alasan ekonomi tegangan AC yang lebih tinggi sedikit dari 100 kV tidak dihasilkan oleh transformator.

Untuk penggunaan ini transformator harus disusun satu dengan lainnya dan setiap unit dilengkapi dengan belitan tersier pada potensial yang tinggi untuk memicu exitasi transformator selanjutnya.

Pengukuran Tegangan AC

Pengukuran tegangan AC dapat diakibatkan oleh perbedaan arti. Tiga kelas dari pengukuran dapat dibedakan atas :

- Peralatan yang menunjukkan nilai rms. - Peralatan yang menunjukkan nilai puncak.

- Peralatan pengukuran kombinasi tegangan divider. Kombinasi ini dapat mengukur nilai rms dan nilai puncak. Rumus :

( )

∫

= ₀T 2 eff V t dt T 1 V

(3)

Nilai puncak dari suatu tegangan adalah nilai yang paling tinggi selama setengah siklus. Untuk bentuk gelombang sinusoidal hubungan antara rms dan nilai puncak adalah :

2 V Veff = m

Ada perbedaan metode dalam pengukuran tegangan puncak dengan jarak bola atau sesuai dengan Chubb dan Fortescue atau dengan pembagi kapasitif.

Nilai rms dapat juga diukur dengan voltmeter elektrostatik atau dengan transformator arus.

Dalam multi test set sebuah pembagi kapasitif murni digunakan dengan rangkaian ekivalen sederhana sebagai berikut :

Gambar 1. Rangkaian pembagi kapasitif.

(4)

C2 = Kapasitansi tegangan rendah U1 = Tegangan input

U2 = tegangan output

Z = karakteristik impedansi pengukuran kabel.

Impedansi karakteristik z tidak perlu untuk mengukur tegangan AC pada frekuensi rendah, tetapi akan membantu pada tegangan transient yang sempat selama terjadi tegangan tembus.

Ratio tegangan diberikan dengan rumus :

1 2 1 2 1 C C C U U n= = +

Suatu keharusan yang diperoleh untuk menghitung bahwa setiap jaringan dihubungkan dengan kapasitansi tegangan rendah, ratio perubahan transformasi. Artinya bahwa kapasitansi input pada peralatan pengukuran mempengaruhi ratio tegangan.

Sphare-Gap (jarak/celah bola) memberikan hubungan antara tegangan yang terpakai dengan jarak dan diameter bola. Sebab tegangan tembus pada udara dipengaruhi oleh tekanan udara, temperatur dan kelembaban, digunakan faktor koreksi ini sangat luas, sehingga dibawah kondisi normal persamaan sederhana dapat digunakan : 20 273 T 273 P 1013 U ) C 20 , mBar 1013 ( U 0 _m b ₊ + × =

(5)

dengan :

Ub = Tegangan tembus pada 1013 mBar, 200C Um = Tegangan tembus pengukuran

P = Tekanan udara dalam mBar T = Temperatur udara dalam 0_C. III. ALAT DAN BAHAN

3. Sangkar tegangan tinggi AC/DC 4. Kotak pengontrolan

5. Obyek pengetesan 6. Beban Kapasitif

IV. RANGKAIAN PERCOBAAN

Gambar 2. Rangkaian percobaan tegangan tinggi AC/DC

U₁ U₂ R_d U1 U₂ R_d U₁ _U 2 R_d

(6)

Ket : Cb = Beban resistif U1 = Tegangan primer U2 = Tegangan sekunder Rd = Resistansi

V. PROSEDUR PERCOBAAN

7. Menyiapkan peralatan yang diperlukan dalam pengujian tegangan tinggi AC/DC.

8. Untuk percobaan AC tanpa beban dilakukan dengan menaikkan % regulator sampai mencapai 40 %, dan pembacaan tegangan tembus dilakukan

kemudian dimasukkan ke dalam tabel pengamatan.

9. Sesuai dengan rangkaian, mengukur tegangan tembus dari gap bola dengan pembagi tegangan. Jarak gap 10, 20 mm. Diameter elektrode 100 mm. Pengambilan data dilakukan sebanyak tiga kali untuk setiap jarak gap (percobaan AC berbeban).

(7)

VI. HASIL PENGAMATAN

Tabel 1. Data hasil pemgamatan percobaan tegangan tinggi AC tanpa beban. No. % Regulator Tegangan Tembus,VBD

(kV) 1. 5 4 2. 10 8 3. 20 14 4. 5 30 40 22 28

Tabel 2. Data hasil pemgamatan percobaan tegangan tinggi AC berbeban.

No. Jarak Elektroda_(mm) Tegangan Tembus,VBD (kV) Tegangan Tembus,VBD Rata-rata (kV) 1. 3 6 6 6 6 2. 5 8 8 8 8 3 7 12 12 12 12 4 9 14 14 14

(8)

VII. ANALISA DATA

a. Percobaan AC Tanpa Beban Nol

Contoh hasil perhitungan pada data ke – 1. Dik : Tekanan,P = 996 mBar

Temperature,T = 30 0_C

eff

V _{= 7,75 kV}

Dit : a. Tegangan maks,Vm = …? b. Tegangan sebenarnya,Vb = …? c. FC = ….? Peny : a. V_m =Veff . 2 =7,75. 2 =10,96kV b. 20 273 T 273 P 1013 . V V_b _m + + × = 293 30 273 996 1013 . 96 , 10 × + = = 11,53 kV c. 0,672 53 , 11 75 , 7 V V FC b eff ₌ ₌ = d. b 1 V V n =

(9)

V1 = 10 % . 100 kV = 10 kV

Dimana 100 kV adalah tegangan hasil keluaran sisi sekunder dari transformator. Jadi : 0,867 53 , 11 10 V V n b 1 ₌ ₌ =

Dengan contoh perhitungan yang sama seperti di atas, maka untuk dapat yang lain dapat pula dihitung.

Tabel 3. Tabel hasil analisa data pada percobaan tegangan tinggi AC tanpa beban. No . Tegangan Tembus,VBD (kV) Teg. Maks,Vm (kV) Teg. Seb,Vb (kV) FC Ratio Tegangan n 1. 7,75 10,96 11,53 0,672 0,867 2. 15 21,21 22,31 0,672 0,896 3. 22 31,11 32,72 0,672 0,917 4. 30 42,43 44,62 0,672 0,896

Ratio Tegangan rata-rata 0,894 b. Percobaan AC Berbeban.

Contoh hasil perhitungan pada data ke – 1. Dik : Tekanan,P = 996 mBar

Temperature,T = 30 0_C

eff

V _{= 18,08 kV}

Dit : a. Tegangan maks,Vm = …? b. Tegangan sebenarnya,Vb = …? c. FC = ….?

(10)

d. Ratio tegangan, n = … ? Peny : a. V_m =Veff . 2 =18,08. 2 =25,57kV b. 20 273 T 273 P 1013 . V V_b _m + + × = 293 30 273 996 1013 . 57 , 25 × + = = 26,89kV c. 0,672 89 , 26 08 , 18 V V FC b eff ₌ ₌ =

Dengan contoh perhitungan yang sama seperti di atas, maka untuk dapat yang lain dapat pula dihitung.

Tabel 4. Tabel hasil analisa data pada percobaan tegangan tinggi AC tanpa beban. No. Tegangan Tembus,VBD (kV) Teg. Maks,Vm (kV) Teg. Seb,Vb (kV) FC 1. 18,08 25,57 19,02 0,951 2. 36 50,91 37,86 0,951

(11)

Grafik hubungan Teg. tembus Vs % Regulator 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 0 10 20 30 40 % Regulator T eg . t em b u s, V ef f ( kV )

Grafik hubungan Teg. tembus Vs % Regulator 0 5 10 15 20 25 30 35 40 0 5 10 15 20 25 Jarak gap (mm) T e g . te m b u s ,Vef f ( k V )

(12)

VIII. KESIMPULAN

Dari hasil analisa data di atas maka dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut : 10. Pada percobaan AC tanpa beban diperoleh faktor koreksi yang sama untuk

setiap pengambilan data yaitu 0,672.

11. Pada percobaan AC tanpa beban diperoleh ratio tegangan rata-rata sebesar 0,894.

12. Dari data pengukuran untuk percobaan AC berbeban, tegangan tembus dicapai pada 36 kV sedangkan dari tabel diperoleh 59 kV untuk jarak gap 20 mm dan diameter sphare 10 cm.

13. Dari kedua grafik pada lembaran di atas menunjukkan hubungan yang linear.