PERKENALKAN DOKUMEN TENTANG TRANSFORMATOR

19

BAB III

TRANSFORMATOR

A. Tujuan Percobaan

Tujuan dari percobaan transformator ini adalah untuk memahami cara kerja transformator dan menentukan faktor regulasi serta daya guna transformator.

B. Alat-alat yang Dipergunakan Pengujian transformator menggunakan alat – alat sebagai berikut:

1. Trafo daya

2. Multimeter digital 3. Slide regulator

4. Lampu pijar sebagai beban

Berikut gambar 3.1 merupakan alat transformator.

Gambar 3.1. Alat Transformator

Berikut gambar 3.2 merupakan multimeter digital dan arus bolak-balik.

Gambar 3.2. Multimeter Digital dan Arus Bolak-balik

20

C. Landasan Teori

Transformator tersusun atas kumparan primer dan kumparan sekunder yang dililitkan pada susunan pelat besi lunak yang disebut dengan teras transformator. Kumparan primer, dengan jumlah lilitan Np, adalah tempat daya listrik diberikan ke transformator.

Kumparan sekunder, dengan jumlah lilitan Ns adalah tempat daya listrik diambil dari transformator oleh beban.

Kalau kumparan primer dihubungkan dengan sumber daya, maka pada teras akan dibangkitkan fluks medan magnet. Karena kumparan sekunder juga memiliki teras, maka kumparan ini juga memiliki fluks medan magnet yang dibangkitkan oleh kumparan primer.

Fluks medan magnet pada teras nilainya selalu berubah rubah sesuai perubahan arus primer, sehingga pada kumparan sekunder di bangkitkan tenaga gerak listrik (tgl) induksi (Hukum Farraday). Besar tgl ini sebanding dengan jumlah lilitan. Sehingga kalau tegangan kumparan primer Vp dan sekunder Vs, maka secara ideal berlaku persamaan:

Faktor Lipat Tegangan = (3.1)

Dengan:

Vs = tegangan sekunder Vp = tegangan primer Ns = jumlah lilitan sekunder Np = jumlah lilitan primer

Pada umumnya kumparan sekunder suatu transformator tidak hanya satu, tetapi terdiri dari beberapa kumparan. Besar tegangan tiap kumparan sebanding dengan jumlah lilitan tiap-tiap kumparan. Transformator yang ideal adalah transformator yang tidak memiliki kerugian daya. Berarti bahwa daya yang diberikan pada kumparan primer sama dengan daya yang diberikan oleh kumparan sekunder, atau memenuhi persamaan berikut:

(3.2) Atau dapat ditulis sebagai:

21

(3.3)

dengan:

Ip = arus primer Is = arus sekunder cosθp = faktor daya primer cosθs = faktor daya sekunder

Dari persamaan 3.1, bila Ns < Np sehingga Vs < Vp, maka trafo disebut dengan transformator disebut step down sebaliknya bila Ns > Np sehingga Vs > Vp disebut dengan transformator disebut step up.

Pada setiap transformator selalu ada kerugian daya. Ada dua macam kerugian, yaitu kerugian teras dan kerugian kawat tembaga. Kerugian teras tidak tergantung pada besar dan kecilnya beban, tetapi bergantung pada frekuensi arus listrik dan rapat fluks magnet. Kerugian kawat disebabkan oleh arus Eddy. Pada saat kumparan primer dan sekunder mengandung tahanan murni masing-masing rp dan rs, maka kerugian tembaga (Kt) dapat diukur, dengan dasar:

(3.4)

Mengingat bahwa , maka

(3.5)

atau

(3.6)

Dengan Rtp dan Rts masing-masing adalah tahanan tara primer dan sekunder, serta memenuhi persamaan:

(3.7)

(3.8)

22

Nilai Rtp dapat dihitung dengan memuat kumparan sekunder dihubungkan pendek.

Saat itu tegangan masuk (Vp) serta arus Ip memenuhi persamaan.

(3.9)

Impedansi tara primernya dinyatakan sebagai Zp =

p p

I

V , sehingga reaktansinya dapat

dihitung sebagai Xp = Z_p²R_tp²

Daya guna (efisiensi) transformator secara teoritis dapat dihitung dengan  yang merupakan daya dapat dipakai dibagi daya yang diberikan oleh sumber, dengan hubungan

 = V I cosθ I R rugiteras cosθ

I V

tp 2 p p p p

p p p



 atau (3.10)

 = VI cosθ I R rugiteras cosθ

I V

ts 2 s s s s

s s s



 (3.11)

Pada umumnya besarnya Vs tergantung pada beban, jika Vs0 merupakan tegangan sekunder tanpa beban, sedangkan Vsb tegangan sekunder dengan beban penuh, selanjutnya didefinisikan faktor regulasi (R) sebagai:

R =

sb sb so

V V V 

(3.12)

Secara teoritis faktor regulasi (R) dapat dihitung dengan mengukur tegangan kumparan primer dan kumparan sekunder pada saat kumparan sekunder tanpa beban, selanjutnya digunakan persamaan:

p p s s

s N p

N

V V V V

V R ^pV

s 

 

 (3.13)

D. Pelaksanaan Percobaan 1. Penentuan Faktor Regulasi

Percobaan ini menggunakan skema seperti pada Gambar 3.3. Langkah pelaksanaan percobaan adalah sebagai berikut. Berikut gambar 3.3 merupakan setup percobaan transformator.

23

Gambar 3.3. Setup Percobaan Transformator a. Merangkai peralatan yang digunakan seperti gambar di atas.

b. Mengukur Vp, Vs dan Ip tanpa beban.

c. Mengukur Vp, Vs dan Ip dengan beban yang diberikan. Kemudian arus dan tegangan sekundernya diukur dan dicatat.

d. Setelah itu menghitung besar faktor regulasi serta

p s

N

N kemudian mencocokkan hasilnya dengan mengacu pada rumus di atas.

2. Penentuan Daya Guna

Percobaan ini menggunakan skema seperti pada gambar 3.3. Langkah pelaksanaan percobaan adalah sebagai berikut.

a. Ap, Vp, Ap dan Vs diukur pada beban penuh, kemudian Zp dihitung.

b. Selanjutnya hubungan dengan sumber daya diputuskan, lalu rs dan rp diukur.

c. Yang terakhir Rtp, Kt, cosθ dan  dihitung.

E. Hasil Percobaan dan Analisis Data 1. Menentukan Faktor Regulasi

a. Pengukuran Tanpa Beban

r₁= 0,8 - 25,9

25,9 = -0,9691 N_s

N_p = 0,8

25,9 = 0,0309

24 r₂= 1,9 - 39,2

39,2 = -0,9515 N_s

N_p = 1,9

39,2 = 0,0485 r₃= 2,4 - 45,8

45,8 = -0,9476 N_s

N_p = 2,4

45,8 = 0,0524 r₄= 3,3 - 53,1

53,1 = -0,9691 N_s

N_p = 3,3

53,1 = 0,0621

Is₁= 25,9.20

0,8 = 231,36 Is₂= 39,2.30

1,9 = 451,37 Is₃= 45,8.40

2,4 = 681,18 Is₄= 53,1.50

3,3 = 738,29

Berikut tabel 3.1 merupakan transformator tanpa beban.

Tabel 3.1. Transformator Tanpa Beban

Nomor Vp Vs

r Vs/Vp Ip Is

Volt Volt mA mA

1 25,9 0,8 -0,9691 0,0309 20,0 231,36 2 39,2 1,9 -0,9515 0,0485 30,0 451,37 3 45,8 2,4 -0,9476 0,0524 40,0 681,18 4 53,1 3,3 -0,9379 0,0621 50,0 738,29 b. Pengukuran Dengan Beban

25 r₁= 2,0 - 42,7

42,7 = -0,9532 N_s

N_p = 2,0

42,7 = 0,0468 r₂= 2,9 - 60,1

60,1 = -0,9517 N_s

N_p = 2,9

60,1 = 0,0483 r₃= 5,0 - 98,5

98,5 = -0,9492 N_s

N_p = 5,0

98,5 = 0,0508 r₄= 7,0 - 135,3

135,3 = -0,9483 N_s

N_p = 7,0

135,3 = 0,0517

Is₁= 42,7.20

2,0 = 216,50 Is₂= 60,1.30

2,9 = 418,17 Is₃= 98,5.40

5,0 = 286,20 Is₄= 153,3.50

7,0 = 769,00

Berikut tabel 3.2 merupakan transformator dengan beban.

Tabel 3.2. Transformator dengan Beban

Nomor Vp Vs

r Vs/Vp Ip Is

Volt Volt mA mA

1 42,7 2,0 -0,9532 0,0468 20,0 216,50 2 60,1 2,9 -0,9517 0,0483 30,0 418,17 3 98,5 5,0 -0,9492 0,0508 40,0 286,20 4 135,3 7,0 -0,9483 0,0517 50,0 769,00

26 2. Perhitungan Daya Guna

r₁= 1,6 -25,1

25,1 = -0,9363 N_s

N_p = 1,6

25,1 = 0,0637 r₂= 2,3 - 48,7

48,7 = -0,9528 N_s

N_p = 2,3

48,7 = 0,0472 r₃= 3,4 - 68,9

68,9 = -0,9507 N_s

N_p = 3,4

68,9 = 0,0493 r₄= 4,9 - 94,1

94,1 = -0,9479 N_s

N_p = 4,9

94,1 = 0,0521 r₅= 6,4 - 123,2

123,2 = -0,9481 N_s

N_p = 6,4

123,2 = 0,0519 Berikut tabel 3.3 merupakan percobaan pengukuran daya guna.

Tabel 3.3. Percobaan Pengukuran Daya Guna

Nomor Vp Vs Ip Is

r Ns/Np

Volt Volt mA mA

1 25,1 1,6 16,0 162,0 -0,9363 0,0637

2 48,7 2,3 21,0 257,0 -0,9528 0,0472

3 68,9 3,4 24,0 332,0 -0,9507 0,0493

4 94,1 4,9 33,0 383,0 -0,9479 0,0521

5 123,2 6,4 39,0 433,0 -0,9481 0,0519

Rp = 34,50 Ohm Rs = 1,20 Ohm

a. Perhitungan : b. Perhitungan Rtp:

27 N_p

N_s = 25,1

1,6 = 15,6875 Rtp₁ = 34,50 + ( 15,6875.1,20 ) = 53,3250 N_p

N_s = 48,7

2,3 = 21,1739 Rtp₂ = 34,50 + ( 21,1739.1,20 ) = 59,9087 N_p

N_s = 68,9

3,4 = 20,2647 Rtp₃ = 34,50 + ( 20,2647.1,20 ) = 58,8176 N_p

N_s = 94,1

4,9 = 19,2041 Rtp₄ = 34,50 + ( 19,2041.1,20 ) = 57,5449 N_p

N_s = 123,2

6,4 = 19,2500 Rtp₅ = 34,50 + ( 19,2500.1,20 ) = 57,6000 c. Perhitungan : d. Perhitungan Rts:

N_s

N_p = 1,6

25,1 = 0,0637 Rts₁ = 1,20 + ( 0,0637.34,50 ) = 3,3992 N_s

N_p = 2,3

48,7 = 0,0472 Rts₂ = 1,20 + ( 0,0472.34,50 ) = 2,8294 N_s

N_p = 3,4

68,9 = 0,0493 Rts₃ = 1,20 + ( 0,0493.34,50 ) = 2,9025 N_s

N_p = 4,9

94,1 = 0,0521 Rts₄ = 1,20 + ( 0,0521.34,50 ) = 2,9965 N_s

N_p = 6,4

123,2 = 0,0519 Rts₅ = 1,20 + ( 0,0519.34,50 ) = 2,9922 e. Perhitungan Zp: f. Perhitungan Kta:

28 Zp₁= 25,1

0,016 = 1568,7500 Kta₁= 0,016².53,3250 = 0,0137 Zp₂= 48,7

0,021 = 2319,0476 Kta₂= 0,021².59,9087 = 0,0264 Zp₃= 68,9

0,024 = 2870,8333 Kta₃= 0,024².58,8176 = 0,0339 Zp₄= 94,1

0,033 = 2851,5152 Kta₄= 0,033².57,5449 = 0,0627 Zp₅= 123,2

0,039 = 3158,9744 Kta₅= 0,039².57,6000 = 0,0876 g. Perhitungan Ktb:

Ktb₁= 0,162².3,3992 = 0,0892 Ktb₂= 0,257².2,8294 = 0,1869 Ktb₃= 0,332².2,9025 = 0,3199 Ktb₄= 0,383².2,9965 = 0,4396 Ktb₅= 0,433².2,9922 = 0,5610

Berikut tabel 3.4 merupakan pengukuran perhitungan daya guna.

Tabel 3.4. Hasil Pengukuran Perhitungan Daya Guna

No. r Np/Ns Ns/Np Rtp Rts Zp Kta Ktb

1 -0,9363 15,6875 0,0637 53,3250 3,3992 1568,7500 0,0137 0,0892 2 -0,9528 21,1739 0,0472 59,9087 2,8294 2319,0476 0,0264 0,1869 3 -0,9507 20,2647 0,0493 58,8176 2,9025 2870,8333 0,0339 0,3199 4 -0,9479 19,2041 0,0521 57,5449 2,9965 2851,5152 0,0627 0,4396 5 -0,9481 19,2500 0,0519 57,6000 2,9922 3158,9744 0,0876 0,5610

29

F. Pembahasan

1. Kumparan primer merupakan sumber daya listrik yang diberikan ke trafo sedangkan kumparan sekunder adalah sumber daya listrik yang diambil oleh trafo beban.

2. Besar kapasitas dipengaruhi oleh besarnya tegangan silinder.

G. Kesimpulan

Dari percobaan ini dapat disimpulkan bahwa cara kerja transformator adalah ketika Kumparan primer dihubungkan dengan sumber tegangan bolak-balik, perubahan arus listrik pada kumparan primer menimbulkan medan magnet yang berubah. Medan magnet yang berubah diperkuat oleh adanya inti besi dan dihantarkan inti besi ke kumparan sekunder, sehingga pada ujung-ujung kumparan sekunder akan timbul ggl induksi.