Transformator

Transformator

Pada kesempatan ini saya akan berbagi celotehan menngenai transformator yang saya dapat dari perkuliahan Teknik tenaga listrik ( Teknik Mesin UNEJ).

Bagian-bagian transformator :

Pertama, tumpukan plat-plat baja/besi yang disusun membentuk seperti gambar dibawah. Plat ini terdiri dari dua jenis bentuknya, bentuk plat huruf E dan I. Masing-masing dirangkai bolak balik dalam penyusunan posisinya agar tumpukan plat menjadi lebih kokoh. Bagian kedua adalah kumparan/lilitan kawat. Pada transformator ini ada dua tempat kumparan dan masing-masing memiliki perbedaan banyak lilitan/kumparan pada bagian transformatornya, yaitu kumparan utama/primer dan kumparan/kedua sekunder. Transformator ada dua macam berdasarkan jumlah lilitannya :

a.       Step UP yaitu jenis transformator yang memiliki jumlah kumparan/lilitan sedikit di bagian kumparan primernya, sedangkan kumparan sekunder (lebih banyak jumlah lilitannya).

b. 
step Down yaitu jenis transformator yang memiliki jumlah kumparan/lilitan kawat banyak di bagian kumparan primernya, sedangkan kumparan sekunder (lebih sedikit jumlah lilitannya).

Prinsipnya Transformator sering menggunakan Arus AC, dan untuk perumusannya adalah :

Eprimer = - Nr dɸ/dt

Esekunder = - Ns dɸ/dt

Keteterangan :     N = jumlah lilitan

                            dɸ = perubahan fluk magnet

Dari perumusan diatas dapat di satukan dalam satu rumus, diperoleh :

    Es/Ep = Ns/Np = K

    K = Rasio Transformator

Jika Es > Ep, maka K > 1 ini adalah ciri dari Kumparan jenis Step UP, sedangkan untuk step DOWN, jika Es < Ep dan K < 1.

Contoh perhitungan :

   V masukan = 5 volt

   Np = 50 kumparan

   Ns =  100 kumparan

Ditanyakan : berapa Vkeluarannya ?

Jawab :

Ns/Np = I

100/50 = 2 A

Maka Vkeluaran = Vmasukan x I = 5 x 2  = 10 volt.

   
     Pada Transformator bagian yang dililiti adalah tumpukan-tumpukan plat tipis bukan besi pejal utuh, ini dikarenakan besi pejal jika dililiti kawat dan dialiri arus, maka elektron di permukaan lebih cepat bergerak dan yang di inti/dalam lebih lambat, sehingga muncul arus PUSAR. Karena kecepatan permukaan dan dalam/inti tidak sama, ini juga dinamakan RUGI BESI. Makanya TRANSFORMATOR dibuat dari plat-plat tipis.

Transformator Satu Fasa

Transformator  merupakan  alat konversi energi listrik ke listrik. Transformator  banyak  digunakan  dalam bidang elektro (Rumah-rumah, perkantoran, sekolah-sekolah dan lainnya). Dalam  sistem komunikasi,  transformator  digunakan  pada  rentang  frekuensi  audio sampai  frekuensi  radio  dan  video,  untuk  berbagai  keperluan. Transformator  juga dimanfaatkan  dalam  sistem  komunikasi  untuk  penyesuaian  impedansi agar tercapai transfer daya maksimum. Dalam  penyaluran  daya  listrik  banyak  digunakan  transformator berkapasitas  besar  dan  juga  bertegangan  tinggi.  Dengan  transformator tegangan tinggi ini penyaluran daya listrik dapat dilakukan dalam jarak jauh  dan  susut  daya  pada  jaringan  dapat  ditekan.  Di jaringan  distribusi listrik banyak digunakan transformator penurun tegangan, dari tegangan menengah  20  kV  menjadi  380  V  untuk  distribusi  ke  rumah-rumah  dan kantor-kantor  pada  tegangan  220  V. Transformator  daya  tersebut  pada umumnya merupakan transformator tiga fasa. Contohnya kita bisa liat sendiri pada tiang listrik di sekitar rumah kita. Dtiang listrik yang paling atas ada tiga kabel yang membentang, itu merupakan transformator tiga fasa.

Transformator Pada Sistem Tiga Fasa

Pada sistem tiga fasa, penaikan dan penurunan tegangan dapat dilakukan dengan dua cara yaitu :

(a) menggunakan tiga unit transformator satu fasa,

(b) menggunakan satu unit transformator tiga fasa.

Transformator tiga fasa mempunyai inti dengan tiga kaki dan setiap kaki mendukung belitan primer dan sekunder. Untuk penyaluaran daya yang sama,  penggunaan  satu  unit  transformator  tiga  fasa  akan  lebih  ringan, lebih  murah  dan  lebih  efisien  dibandingkan  dengan  tiga  unit transformator satu fasa. Akan tetapi penggunaan tiga unit transformator satu fasa juga mempunyai beberapa kelebihan dibandingkan dengan satu unit transformator tiga fasa. Misalnya beaya awal yang lebih rendah, jika untuk  sementara  beban  dapat  dilayani  dengan  dua  unit  saja  dan  unit ketiga  ditambahkan  jika  penambahan  beban  telah  terjadi.  Terjadinya kerusakan  pada  salah  satu  unit  tidak  mengharuskan  pemutusan  seluruh penyaluran daya. Pemilihan cara  mana  yang lebih baik, tergantung dari berbagai pertimbangan keadaan-khusus. Pada dasarnyakedua cara adalah sama. Berikut  ini  kita  akan  melihat  hubungan  primer-sekunder transformator,  dengan  melihat pelayanan  sistem  tiga fasa  melalui  tiga unit transformator satu fasa.

Hubungan  ∆ −∆.   Pada  waktu  menghubungkan  tiga  transformator  satu fasa  untuk  melayani sistem  tiga  fasa,  hubungan  sekunder  harus diperhatikan  agar  sistem  tetap  seimbang.  Diagram hubungan  ini diperlihatkan  pada  Gb.2.10.  Fasa  primer  disebut  dengan  fasa  U-V-W sedangkan fasa sekunder disebut fasa  X-Y-Z.Fasor tegangan fasa primer kita sebut VUO , VVO, VWOdengan nilai VFP, dan tegangan fasa sekunder kita  sebut  VXO  ,  VYO ,  VZO dengan  nilai  VFS.  Nilai  tegangan saluran (tegangan fasa-fasa) primer dan sekunder kita sebut  VLPdan  VLS. Nilai arus  saluran  primer dan  sekunder  masing-masing  kita sebut  ILP dan  ILSsedang  nilai  arus  fasanya  IFP dan  IFS .  Rasio tegangan  fasa  primer terhadap  sekunder  a V VFS FP= / .  Dengan  mengabaikan  rugi-rugi  untuk hubungan ∆-∆ kita peroleh :

Hubungan ∆ - Y.  Hubungan ini diperlihatkan pada gambar dibawah. Tegangan fasa-fasa pimer sama dengan tegangan fasa primer, sedangkan tegangan fasa-fasa sekunder sama dengan √3 kali tegangan fasa sekunder dengan  perbedaan  sudut  fasa  30^o.  Dengan  mengabaikan  rugi-rugi  kita peroleh :

Fasor tegangan fasa-fasa sekunder mendahului primer30^o .

Hubungan Y-Y.  Hubungan ini diperlihatkan pada dibawah. Tegangan  fasa-fasa  pimer  sama  dengan √3  kali  tegangan  fasa  primer dengan  perbedaan  sudut  fasa  30^o,  tegangan  fasa-fasa  sekunder sama dengan √3 kali tegangan fasa sekunder dengan perbedaan sudut fasa 30^o. Perbandingan tegangan fasa-fasa primer dan sekunder adalah :

Antara  fasor  tegangan  fasa-fasa  primer  dan  sekunder tidak  terdapat perbedaan sudut fasa.

Hubungan Y-∆.  Hubungan ini terlihat pada gambar dibawah. Tegangan  fasa-fasa  pimer  sama dengan  √3  kali  tegangan  fasa  primer dengan perbedaan sudut fasa 30^o, sedangkan tegangan fasa fasa sekunder sama  dengan  tegangan  fasa  sekunder.  Dengan  mengabaiakan  rugi-rugi diperoleh :

Fasor tegangan fasa-fasa primer mendahului sekunder30^o.

CONTOH SOAL :

Sebuah  transformator  penurun  tegangan  3  fasa, tegangan  primernya  dihubungkan  pada sumber  6600  V  dan mengambil arus 10 A. Jika rasio transformasi adalah12, hitunglah tegangan saluran sekunder, arus saluran sekunder dan daya keluaran untuk hubungan-hubungan berikut : (a)  ∆-∆; (b) Y-Y ; (c)  ∆-Y ; (d) Y-∆.

AC MOTOR DAN GENERATOR

AC MOTOR DAN GENERATOR

Assalamu’alaikum wr. Wb.

Alhamdulillah rasa syukur slalu saya panjatkan kepada Allah SWT, karena masih diberi kesempatan untuk mencoret-coret blog ini. Pepatah mengatakan “Rasa sayang itu muncul karena  saling mengenal”, maka dari itu perkenalkan naya saya DWI SULISTIYANTO, cukup dipanggil tiyan aja. Nomer hp 0x5x4x1x4x7 :D, untuk lebih jelasnya liat aja di my profil ada fotonya juga, tap ga usah didonlot, takutnya malah dianggap virus sama AVIRA (si titutit) ato sama rivalnya yaitu SMADAP wkwkwkwk.

Gausah perkenalan panjang lebar, apalagi kalau panjang x lebar x tinggi, ntar malah jadi volume :p. Oke langsung saja menuju topik Sebelumnya saya telah membahas DC Motor dan generator, dan kali ini saya akan membahas AC motor dan Generator. Pertama yaitu pengertian motor dan generator :

Motor (M)

 - Mengkonversi energi elektris ke energi mekanis (putaran).

 - Adanya torsi T_m akibat interaksi antara arus jangkar I_a dan fluks ɸ pada belitan medan.

Generator (G )

-  Mengkonversi energi mekanis (putaran) ke energi elektris.

-  Adanya penggerak mula (prime mover) memutar poros generator.

 Jadi bisa dibilang motor dan generator ini berkebalikan dalam pengkonversiannya. Listrik AC ini banyak orang yang menggunakannya/paling sering digunakan, karena arus AC dapat dengan mudah ditransmisikan jarak jauh tanpa banyak kehilangan banyak energi, sedangkan arus DC sulit di transmisikan karena banyak energi yang hilang ditengah jalan dalam pentrasmisiannya. Dirumah kita listrik yang di pakai dari PLN adalah AC, secara internal seluruh kumparan menghasilkan arus AC. Contoh lain yang kita tidak sadari yaitu transmisi dengan antena pada radio adalah arus AC, namun arusnya sangat kecil jadi tidak ketara :d (maksudnya tidak keliatan/tidak menimbulkan efek apa-apa jika dipegang). Secara umum prinsip motor dan generator AC sama dengan DC, yang membedakan adalah jika DC memakai KOMUTATOR (liat dipostingan saya sebelumnya) agar arusnya searah tp pada AC menggunakan SLIP RINGatau cincin geser/putar sehingga arusnya naik turun (positif-negatif).  Untuk mendapatkan tenaga listrik, pertama yang dicari adalah GGL “gaya gerak litrik” atau EMF, pembangkit listrik tsb menggunakan kaidah hukum faraday “apabila sebuah penghantar digerakkan didalam sebuah medan magnet, maka kedua ujung penghantar tersebut akan timbul gaya gerak listrik induksi.

AC satu fase

Yaitu kedua ujung penghantar bila dihubungkan dengan beban, misalnya sebuah lampu, maka akan mengalir arus listrik dan timbul daya listrik.

gamabar prinsip ac satu fase :

Bentuk gelombang ggl yang dibangkitkan ditunjukkan pada Gambar diatas. Bentuk gelombang setiap saat berubah, dalam selang waktu tertentu bernilai positif dan pada selang waktu tertentu berikutnya bernilai negatif, begitu seterusnya. Proses ini selanjutnya dikenal dengan listrik arus bolak-balik (alternating current – AC) satu fasa.

Listrik AC terdapat harga tegangan sesaat (v), arus sesaat (i), dan daya sesaat (p), harga tegangan maksimum (Vmak), arus maksimum (Imak) dan daya maksimum (Pmak), serta harga tegangan efektif (V), arus efektif (I) dan daya efektif (Pmak). Hubungan antara harga sesaat, maksimum, dan efektif dari besaran di atas ditentukan sebagai berikut:

 

Pada motor satu fase saat starting harus ada pancingan terlebih dahulu agar dapat berputar dan putarannyapun masih labil, artinya jika diputar kekanan akan berputar kekanan bila diputar ke arah kiri akan berputar kekiri. Maka dari itu ada teknologi tambahan/alat tambahan yaitu shaded pole (kutub bayangan).

Shaded pole (kutub bayangan)

Dengan adanya ini maka motor tidak perlu pancingan di startingnya. Prinsipnya yaitu dengan membericincin di setengah magnetnya sehingga pada magnet yang diberi shaded pole akan terinduksi lebih tinggi dan memperlambat datangya arus (berat sebelah), sehingga kata akan cenderung bergerak ke arus yang lebih tinggi dan menyebabkan berputarnya kawat. Namun metode ini sulit  sehingga dibuat  metode lain yaitu starting winding.

starting winding(secondary winding)

AC TIGA FASA

Gambar diatas menunjukkan bentuk gelombang tiga fasa. Dari gambar tersebut dapat diketahui bahwa listrik tiga fasa memiliki besar tegangan yang sama, dan bentuk gelombang yang sama, tetapi memiliki perbedaan fasa 120° listrik antar fasa. Yang membedakan adalah jumlah kawatnya yang dipasang secara pararel yaitu tiga jalur atau tiGA FASE.

CARA MEMBESARKAN VOLTASE

Untuk membesarkan Voltase/tegangan dapat diperoleh dengan cara menambah kawat tapi penambahannya harus sejalur atau seFASE, jika tidak maka yang akan terjadi adalah  menambah jumlah fase, bukan membesarkan tegangan. Contoh pada gambar satu fase dibawah ini.

Ini adalah gambar satu fase dengan kawat tunggal :

 

Gambar dibawah ini adalah gambar arus satu fase yang telah ditambah kawat yang sejalur sehingga akan menambah tegangan(voltase), voltase meningkat karena dengan semakin bertambahnya kawat maka medan magnet yang terpotong akan meningkat sehingga akan menigkatkan voltase.

Pengaruh Frekuensi pada penambahan kawat sejalur

Jika bicara mengenai frekuensi, bila 1 putaran/detik maka frekuensinya adalah 1 Hz dan bila 10 put/detik = 10 Hz pada kasus ini menggunakan 1 pasang magnet. Namun beda lagi jika kutup magnet ditambah 1 pasang lagi, maka jika 1 putaran/detik akan menghasilkan frekuensi 2 Hz karena dalam satu putaran melewati/melintasi dua pasang kutub magnet sehingga terbentuk dua gelombang.

Sumber :

1.      http://www.youtube.com/watch?v=QneQ_sjQM9E&feature=related&hl=en&gl=IL

2.      http://www.youtube.com/watch?v=nRMZ3K2pzcE

3.      http://catatanteknik.blogspot.com/2011/02/dasar-listrik-satu-fasa-dan-tiga-fasa.html

MOTOR dan GENERATOR DC

MOTOR dan GENERATOR DC

Pertama kita akan bahas EMF terlebih dahulu, EMF adalah kepanjangan dari Electro Magnetic Force atau disebut juga dengan GGL (Gaya gerak listrik).

EMF adalah terbentuk karena perpotongan medan listrik pada dinamo atau generator. EMF ini dapat memengaruhi medan sekitarnya karena EMF bermuatan listrik. Medan ini merupakan hasil kombinasi dari medan listrik dan medan magnet. Medan listrik dihasilkan oleh stasioner, dan medan magnet dihasilkan oleh muatan bergerak (arus). Dua hal ini sering digambarkan sebagai sumber medan. Oleh karena itu, rumah kita penuh dengan medan EMF  dengan adanya kabel listrik yang mengelilingi rumah kita dan peralatan listrik yang rata-rata dimiliki oleh setiap rumah.

 Yang memengaruhi nilai EMF yaitu :

-          Kekuatan medan magnet yang digunakan ( ini akan menunjukan berapa banyak/kuat medan yang terpotong.

-          Panjang kawat yang terpotong oleh baling-baling motor.

-          Kecepatan memotong medan magnet.

-          sudut perpotongan fluks magnet dengan konduktor jika perpotongannya kawat berputar.

Nilai EMF dapat dihitung dengan rumus berikut :

a.       Jika perpotongan kawat atau gerak kawat yang berpotongan naik turun, maka rumusnya :

   e = B x l x v

            dimana, e  = nilai EMF

                         B = Kekuatan medan magnet

                         l  = Panjang kawat

                        v  = Kecepatan potong medan

b.      Jika perpotongan kawat atau gerak kawat yang berpotongan berputar, maka rumusnya :

e = B x l x v x sin θ

            dimana, θ = sudut perpotongan medan magnet oleh kawat terhadap garis tengah diantara kedua magnet.

 

MOTOR

Generator

Generator ialah suatu mesin yang mengubah tenaga mekanis menjadi

tenaga listrik.

Tenaga mekanis : memutar kumparan kawat penghantar dalam medan magnet ataupun sebaliknya memutar magnet diantara kumparan kawat penghantar. Tenaga listrik yang dihasilkan oleh generator tersebut adalah arus  searah (DC) atau arus bolak-balik (AC), hal ini tergantung dari susunan atau konstruksi dari generator, serta tergantung dari sistem pengambilan arusnya.
Jika ingin menjadikan arus searah DC maka harus dipasang komutator. Komutator adalah cincin belah generator DC, agar arusnya tidak berubah-ubah positif-negaif(bolak-balik) atau searah. Cicin belah ini belahan satunya adalah isolator dan satunya adalah konduktor.

Gambar : penambahan kawat pada poros penggerak

Pada arus DC bisa terjadi ripple (arusnya naik turun = artinya arusnya tidak selaras/sama), untuk mengurangi perubahan naik turun arus DC/ripple yang terlalu extrem. Yaitu dengan menambah kawat pemotong medan sebanyak-banyaknya dan juga dibuat miring dalam penyusunan kawatnya, agar arusnya selalu datar.

Seperti gambar berikut :

  

Rotor : bagian Generator DC yang berputar

-          Poros

-          Inti

-          Komutator

-          Kumparan atau lilitan

Stator : bagian Generator DC yang diam

-          Kerangka

-          Kutub utama dan belitan

-          Kutub bantu dan belitan

-          Bantalan dan sikat

Celah udara : ruangan antara stator dan rotor

Jenis jenis Generator DC

A.Generator DC dengan penguat terpisah (Separately Excited)

         

  Generator DCdengan penguat terpisah yaitu bila arus kemagnetan diperoleh dari sumber tenaga listrik arus searah di luar generator.

  Generator DC dengan penguat terpisah hanyadipakai dalam keadaan tertentu. Denganterpisahnya sumber arus kemagnetan darigenerator, berarti besar kecilnya arus kemagnetan tidak terpengaruh oleh nilai-nilai arus ataupun tegangan generator.

 B. Generator DC dengan penguat sendiri (Self Excited)

a.       Generator DC Shunt wound (pararel)

Kekurangan : Arus susah diatur

                          

    

b.      Generator DC Series wound (seri)

Kekurangan : voltase sulit diatur

                     

       

c.       Generator DC Compound (campuran)      

Untuk mengatasi masalah arus dan voltase yang sulit diatur maka digunakan generator DC compound, karena lebih mudah diatur antara voltase dan arus.

                                               

Berikut gambar grafik antara ketiga jenis self excited :

Sudah jelas terlihat bagaimana arah kurvanya compound lebih terlihat datar, tdak terlalu signifikan perubahannya.

Jika mendapat beban maka :

Neutral plane berpindah tempatnya, dan akan menghasilkan percikan api pada komutator dan akibatnya mengganggu sistem, misalkan gangguan penglihatan pada radar, cara mengatasinnya dengan :

1.      Menyamakan arah komutator dengan kemiringan bidang netral

2.      Menambah magnet diatas dan dibawahnya, ini berguna untuk menjaga agar neutral plane tidak berpindah ketika terkena beban.

BACK EMF/COUNTER EMF (CEMF)

Ini terjadi jika ada EMF pasti timbul CEMF,  CEMF ini melawan arus EMF.

-          Jika putaran poros/kawat cepat, arus menjadi kecil dan menjadikan CEMF besar, dengan adanya CEMF besar ini maka akan menjadi hemat daya yang digunakan.

-          Jika putaran poros/kawat lambat (diberi beban ), maka akan terjadi sebaliknya.