Your Federal Quarterly Tax Payments are due April 15th Get Help Now >>

trafo tugas desain by Sumar_Suhendhi

VIEWS: 1,968 PAGES: 45

									TUGAS RANCANGAN MESIN DAN PERALATAN
              LISTRIK

        TRANSFORMATOR DISTRIBUSI
          PT. LAPI LABORATORIES


                   Disusun Oleh

           Nama        : Parmin
           No. Pokok   : 06224102
           Peminatan   : Teknik Tenaga Listrik




INSTITUT SAINS DAN TEKNOLOGI NASIONAL
        JURUSAN TEKNIK ELEKTRO
                JAKARTA
                  2010
TUGAS DESAIN MESIN DAN PERALATAN LISTRIK




Nama Mahasiswa   : Parmin

Nomor Pokok      : 06224102

Tahun Akademik   : 2010

Nilai            :

Selesai Tugas    : Mei 2010

Judul            : Transformator Distribusi 555 kVA

                     PT. LAPI LABORATORIES

                     Jln.Mode rn Industri

                     Modern Industrial Estate Cikande

                     Serang-Banten




                                        Jakarta, Mei 2010
                                        Disetujui Dosen Pembimbing




                                        Ir. Sugiyanto M.T
                          KATA PENGANTAR
         Dengan mengucapkan kata syukur Alhamdulillah, akhirnya dapat menyelesaikan
tugas Desain Perencanaan Transformator Distribusi di PT. LAPI LABORATORIES Cikande
Serang-Banten, sebagai salah tugas mata kuliah untuk Desain Mesin dan Peralatan Listrik.

         Besar harapan saya dengan tugas ini b isa lebih paham dan mengerti tentang
Transformator Distribusi sebagai sumber Listrik dari PLN yang dibutuhkan oleh PT. Lapi
Laboratories untuk keperluan proses produksi dan kebutuhan lainnya yang membutuhkan
sumber tenaga Listrik.

         Penulis sadar masih banyak kesalahan baik dari segi penulisan maupun dari isi
makalah ini, mohon kritik dan sarannya yang bersifat membangun sehingga dapat
memperbaiki baik penulisan maupun isi makalah sehingga menjadi lebih baik dan sempurna,
semoga makalah ini bermanfaat bagi penulis dan pembaca, akhir kata saya ucapkan terima
kasih.
                                  DAFTAR ISI

LEMBAR PERSETUJUAN

KATA PENGANTAR

DAFTAR ISI

AJUAN TUGAS

BAB 1        TEORI RANCANGAN                                            1

     1.1     Keluaran Transformator                                     1

             1.1.1   Simbol-simbol dan Satuan-satuan                    1

             1.1.2   Transformator satu fasa                            2

             1.1.3   Transformator tiga fasa                            3

     1.2     Persamaan keluaran perlilitan                              4

     1.3     Perbandingan antara Rugi Besi dan Rugi Tembaga             5

     1.4     Hubungan antara Luas Inti dengan Berat BEsi dan Tembaga    6

     1.5     Disain Optimum                                             7

             1.5.1   Disain untuk biaya, volume dan Berat Maksimum      7

             1.5.2   Disain untuk Rugi Minimum dan Efisiensi maksimum   9

     1.6     Perencanaan Inti Transformator                             9

             1.6.1   Penampang segi empat                               10

             1.6.2   Penampang bujur sangkar dan bertingkat             10

     1.7     Perhitungan luas inti                                      12

     1.8     Pemilihan rapat fluks                                      13

     1.9     Desain Belitan                                             13

             1.9.1   Pemilihan jenis belitan                            15

             1.9.2   Posisi Penghantar relatif terhadap inti            16

     1.10    Desain Isolasi                                             16
        1.11   Faktor ruang jendela                           18

        1.12   Dimensi jendela                                19

        1.13   Lebar jendela untuk optimum                    19

        1.14   Perencanaan Yoke                               20

        1.15   Dimensi keseluruhan                            21

BAB 2          PERENCANAAN DIMENSI TRANSFORMATOR

        2.1    Perancangan Bentuk dan Ukuran Inti             23

               2.1.1   Penentuan rapat fluks dan rapat arus   23

               2.1.2   Penentuan tegangan perlilitan          23

               2.1.3   Penentuan luas penampang inti          23

        2.2    Perencanaan Jendela                            24

               2.2.1   Penentuan koefisien jendela            24

               2.2.2   Penentuan luas jendela                 24

               2.2.3   Penentuan tinggi dan lebar jendela     25

        2.3    Perencanaan Yoke                               25

        2.4    Dimensi Keseluruhan                            26

BAB 3          PERANCANGAN BELITAN TRANSFORMATOR

        3.1    Perancangan Belitan Sisi Tegangan Rendah       27

        3.2    Perancangan Belitan Sisi Tegangan Tinggi       28

        3.3    Perhitungan Resistansi                         30

        3.4    Perhitungan Reaktansi                          31

BAB 4          PERHITUNGAN RUGI-RUGI DAN ARUS BEBAN NOL

        4.1    Perhitungan Rugi-rugi                          32

               4.1.1   Perhitungan rugi-rugi tembaga          32

               4.1.2   Perhitungan rugi inti besi dari kaki   32

               4.1.3   Perhitungan rugi inti besi dari yoke   32
              4.1.4   Rugi total inti besi                 33

              4.1.5   Perhitungan Efisiensi                33

        4.2   Perhitungan Arus Beban Nol                   33

        4.3   Perencanaan Tangki dan Kenaikan Temperatur   34

              4.3.1   Perencanaan tangki                   34

              4.3.2   Perhitungan kenaikan temperatur      35

BAB 5         HASIL PERHITUNGAN PERENCANAAN

                 Dimensi trafo                            36

                 Perencanaan kumparan                     36

                 Resistansi kumparan                      37

                 Diameter belitan                         37

                 Perhitungan rugi-rugi transformator      37

                 Efisiensi                                37

                 Perhitungan reaktansi                    38

                 Perhiotungan tangki                      38

                 Lampiran gambar                          39

BAB 6         KESIMPULAN                                   40
TUGAS RANCANGAN MESIN DAN PERALATAN LISTRIK


          FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI
              PROGRAM : STRATA – 1
            JURUSAN TEKNIK ELEKTRO




                   AJUAN :
         RANCANGAN PERALATAN LISTRIK
           TRANSFORMATOR DISTRIBUSI




                  PEMINATAN :
             TEKNIK TENAGA LISTRIK




                 TAHUN 2010




   INSTITUT SAINS DAN TEKNOLOGI NASIONAL
              JAKARTA SELATAN
TRANSFORMATOR DISTRIBUSI

  1. Perhitungan Daya Transformator

     a. Beban P = f(t) Terlampir


        Beban harian pada PT. Lapi Laboratories, Modern Cikande Industrial Estate, Cikande,
        SERANG-BANTEN.
        Beban Hari Rabu 1 Juni 2010


        Waktu (t)                                   Beban (P)
        (Dalam Jam)                                 (Dalam kW)
        01.00 ~ 02.00                               155
        02.00 ~ 03.00                               150
        03.00 ~ 04.00                               155
        04.00 ~ 05.00                               150
        05.00 ~ 06.00                               100
        06.00 ~ 07.00                               160
        07.00 ~ 08.00                               150
        08.00 ~ 09.00                               190
        09.00 ~ 10.00                               200
        10.00 ~ 11.00                               200
        11.00 ~ 12.00                               198
        12.00 ~ 13.00                               130
        13.00 ~ 14.00                               190
        14.00 ~ 15.00                               198
        15.00 ~ 16.00                               195
        16.00 ~ 17.00                               170
        17.00 ~ 18.00                               130
        18.00 ~ 19.00                               95
        19.00 ~ 20.00                               100
        20.00 ~ 21.00                               155
        21.00 ~ 22.00                               150
        22.00 ~ 23.00                               150
        23.00 ~ 24.00                               100
        24.00 ~ 01.00                               70
     Grafik Beban Harian pada PT. Lapi Laboratories Cikande, serang - BANTEN
     Beban Hari Rabu 12 April 2010




     kW




                                     t (Jam)



a. Penerapan beban transformator P
     Beban puncak      : 200 kW
     Beban rata-rata   :            ∆t

                       :   . 3641

                       : 151,708 Kw
     Beban terendah    : 70 kW
b. Perkiraan pertumbuhan beban pertahun (p) selama usia kerja Trasformator 15%
c. Cadangan daya (q) dipersiapkan atas beban puncak adalah 10%
d. Perkiraan daya guna Transformator () = 98%
e. Perkiraan faktor daya Transformator (cos ) = 0,8
f.   Direncanakan usia kerja Transformator = n = 10 tahun
     Sehingga daya Transformator adalah :

      S=

      S=

      S = 882.225 kVA
     Jadi daya Transformer yang diambil adalah 1000 kVA
                                          BAB I
                              TEORI RANCANGAN
1.1. Keluaran Transformator
   1.1.1. Simbol-simbol dan Satuan-satuan
          Φm       = fluks utama [Wb]
          Bm       = kerapatan fluks maksimum [Wb/m2 ]
          Agi      = luas inti kotor
          Ai       = luas inti bersih [m2 ] = stacking factor x luas inti kotor
          Ac       = luas tembaga pada jendela [m2 ]
          Aw       = luas jendela [m2 ]
          Kw       = faktor ruang jendela
          D        = jarak antara pusat-pusat inti [m]
          d        = diameter lingkaran into [m]
          Np       = jumlah lilitan primer [lilitan]
          Ns       = jumlah lilitan sekunder [lilitan]
          f        = frekuensi [Hz]
          Ei       = gaya gerak listrik (ggl) per lilitan [V]
          Vp       = tegangan terminal belitan primer [V]
          Vs       = tegangan belitan sekunder [V]
          δ        = kerapatan arus [A/m 2 ]
          Ip       = arus pada belitan primer [A]
          Is       = arus pada belitan sekunder [A]
          ap       = luas penghantar pada belitan primer [m2 ]
          as       = luas penghantar pada belitan sekunder [m2 ]
          Li       = panjang rata-rata lintasan fluks pada besi [m]
          Lmt      = panjang rata-rata lilitan dari belitan tranformator [m]
          Gi       = berat besi aktif [kg]
          Gc       = berat tembaga [kg]
          gi       = berat besi per m3 [kg]
          gc       = berta tembaga per m 3 [kg]
          pi       = rugi pada setiap kg besi [W]
          pc       = rugi pada setiap kg tembaga [W]
1.1.2. Transformator Satu Fasa
      Tegangan yang diindikasikan pada suatu belitan tranformator dengan N lilitan
      dan diikuti oleh suatu sumber yang frekuensi f Hz diberikan oleh
                                         E
      Tegangan perlilitan Ei               4,44 fm                           (1-1)
                                         T
      Dengan E adalah ggl induksi pada belitan
      Jendela pada transformator satu fasa mengandung satu belitan primer dan satu
      belitan sekunder. Jadi luas tembaga total pada jendela adalah:
   Ac = luas tembaga belitan primer + luas tembaga belitan sekunder
        = (jumlah lilitan primer x luas penampang penghantar primer) +
            (jumlah lilitan sekunder x luas penampang penghantar sekunder)
        = (N p ap ) + (N sas)


       Diambil rapat arus δ sama pada belitan primer dan sekunder, sehingga
                                                  Ip                Is
                                           Ac         dan a st 
                                                                   
       Jadi luas penghantar total pada jendela adalah
               NpI p       Ns Is       N pI p  NsIs       2 AT
       Ac                                                                   (1-2)
                                                          
        Karena N p I p  N s I s  AT bila ggm magnetisasi diabaikan.

        Faktor ruang jendela Kw didefinisikan sebagai perbandingan antara luas
        tembaga pada jendela dengan luas jendela seluruhnya, atau:
                                       luas penghantarpada jendela Ac
                                Kw                               
                                             luas jendela total     
        Jadi luas penghantar di jendela
        Ac  K w Aw                                                          (1-3)
        Dari persamaan-persamaan diatas didapat:
                                                      2 AT
                                                              K w Aw
                                                       
        Atau
                    K w Aw
            AT                                                                 (1-4)
                       2
        Daya transformator satu fasa dalam KVA
                                                                             ( 1-5 )




                Tetapi Фm = rapat fluks maksimum x luas inti bersih = BmAi
         Jadi

                                                                             ( 1-6 )


1.1.3. Transformator Tiga Fasa
      Pada transformator tiga fasa terdapat dua jendela yang masing- masingnya diisi
      oleh dua belitan primer dan dua belitan sekunder.
      Luas penghantar total pada tiap jendela adalah:




                                         Atau


                                                                             ( 1-7 )

      Luas penghantar total juga sama dengan            . Jadi



                        atau


                                                                             ( 1-8 )
      Daya transformator tiga fasa dalam kVA adalah




                                                                             ( 1-9 )

                                                                   ( 1-10 )
1.2. PERSAMAAN KELUARAN PERLILITAN
  Yang diperhatikan adalah keluaran satu fasa. Daya dalam kVA pada keluaran satu fasa
  adalah:


                                             [ k VA ]                         ( 1- 11)
   Reluktansi merupakan perbandingan antara tegangan magnetisasinya dan fluks, yang
   nilainya constant, dengan demikian:



   Dimana: r = reluktansi magnet dalam henry.
   Dari persamaan (1-11) didapat:



   Sehingga:




   Tegangan per lilitan adalah




                                                                              ( 1-12 )


   Dengan


                                                                              ( 1-13 )

   Karena perbandingan      tergantung pada jenis transformator dan oleh karena itu K juga

   merupakan konstanta yang nilainya tergantung pada jenis, kondisi pelayanan dan metode
   pembuatan.
   Besar harga K untuk berbagai jenis inti transformator adalah seperti pada table 1.1
   dibawah ini.
      Table 1.1 Harta konstanta K untuk berbagai jenis inti transformator
       Jenis                                      K
       a. Trafo 1 fasa jenis cangkang             1 – 1,2
       b. Trafo 1 fasa jenis inti                 0,75 – 0,85
       c. Trafo 3 fasa jenis cangkang             1,3
       d. Trafo 3 fasa jenis inti (distribusi)    0,45
       e. Trafo 1 fasa jenis inti (inti)          0,67 – 0,7


1.3. PERBANDINGAN ANTARA RUGI BESI DAN RUGI TEMBAGA
   Rugi tembaga per m3 adalah = ρδ 2                                              ( 1-14 )
   Bila diambil hambatan tembaga = 2,1 x 10 -3 Ωm pada temperature 75o C dan
   kerapatannya = 8,9 x 10-3 kg/m3 maka rugi tembaga tiap kg-nya pada temperature 75o C
   (specific copper losses):



   [watt/kg]

                                                                                  ( 1-15 )
   Dengan δ = kerapatan arus (A/m2 )
   Selain hal- hal yang sudah diperhatikan diatas, harus juga dipertimbangkan rugi beban
   menyimpang (stray load loss) yang berkisar antara 5% sampai dengan 25% dari rugi
   tembaga. Rugi tembaga total:
                               Wc = PcGc [W]                                      ( 1-16 )
   Rugi besi total per kg yuitu rugi specific Pi bias didapat dari kurva-kurva rugi. Rugi besi
   total adalah
                               Wi = PiGi [W]                                      ( 1-17 )
   Jadi perbandingan antara rugi besi dan rugi tembaga adalah



   Perbandingan antara besi dan tembaga umumnya berkisar antara 1,5 sampai dengan 3,0
   untuk transformator distribusi. Untuk transformator-transformator jenis satu fasa
   kapasitas kecil, perbandingan antara berat-beratnya biasanya kurang dari 1,5. Untuk
   transformator-transformator daya tegangan tinggi, bias dua kali nilai- nilai yang diberikan
   di atas.
1.4. HUBUNGAN ANTARA LUAS INTI DENGAN BERAT BESI DAN TEMBAGA


   Dari persamaan (1-6) keluaran KVA dari transformator satu fasa adalah


   Sekarang berat besi adalah


   Dan berat tembaga adalah


   Perbandingan berat inti dan berat tembaga adalah



   Karena


   Jika perbandingan panjang rata-rata rangkaian magnet dan panjang rata-rata lilitan
   belitan dianggap constant, maka:



                           Atau



                           Dimana



    Dengan memasukkan nilai           ke persamaan (1-6) maka didapat



                           Atau luas inti



                                                                               ( 1-18 )
                           Dengan



                                                                               ( 1-19 )

    Dengan mengambil                           dan                         didapat
                                                                                           ( 1-20 )
   Umumnya besarnya harga perbandingan panjang rata-rata belitan dan panjang rata-rata
   rangkaian medan magnet sudah tertentu untuk jenis tertentu, sesuai dengan tabel 1.2
   dibawah ini:
                                                Tabel 1.2
            Jenis                                           LLmt /li
            1-Phasa jenis inti                              0,3 – 0,55
            3-Phasa jenis inti                              0,17 – 0,5
            1-Phasa jenis cangkang                          1,2 – 2


1.5. DESAIN OPTIMUM
   Transformator bias dirancang agar salah satu dari hal- hal dibawah ini menjadi minimum,
   yaitu: (i) volume total, (ii) berat total, (iii) biaya total, (iv) rugi-rugi total.

   Semua besaran ini bervariasi dengan perbandingan (rasio)                      . Bila dipilih nilai r

   yang tinggi dengan cara memperkecil nilai AT maka volume, berat dan biaya tembaga
   akan berkurang dan rugi-rugi I2 R juga berkurang. Jadi nilai r merupakan faktor
   pengontrol (controlling factor) untuk besaran yang disebut di atas.


  1.5.1.      Disain untuk biaya, volume dan be rat minimum
      Perhatikan transformator satu fasa. Keluaran KVA nya adalah


      Dengan menganggap bahwa rapat fluks dan arus adalah konstan maka perkalian
      antara Ac dan Ai adalah konstan. Misalkan:

                                                                                           ( 1-21 )
      Oleh karena itu masalah desain optimum adalah penentuan nilai minimum dari biaya
      total. Karena           , sedangkan Ф m = BmAi dan                          , maka


                                                                                           ( 1-22 )
      Dengan β hanya merupakan fungsi r karena Bm dan δ konstan.
      Dari (i) dan (ii) didapat:
  Bila
  Ct = biaya total bahan aktif transformator
  Ci = biaya total besi
  Cc = biaya total penghantar
  Maka
  Ct = Ci + Cc = ciGi + ccGc
               = cigi liAi + cc gi li Ai + cc gcLmt Ac
  Dengan ci dan cc adalah biaya spesifik besi dan tembaga. Dengan memasukkan nilai-
  nilai Ai dan Ac pada persamaan (iii) maka persamaan (iv) menjadi




  Diferensiasi C t terhadap β menghasilkan




  Untuk biaya minimum maka

1.5.2. Disain untuk rugi minimum dan efisiensi maksimum
   Rugi total pada beban penuh = pi + Pc
   Pada tiap bagian x dari beban penuh, rugi total adalah P 1 + x2 Pc
   Jika Q ialah keluaran pada beban penuh maka keluaran pada bagian x dari beban
   penuh adalah xQ. Sehingga:
                                                         xQ
   Efisiensi pada keluaran xQ,  x 
                                                    xQ  Pi  x 2 Pc
   Diferensiasi ηx terhadap x menghasilkan
                             d x
                                  
                                                            
                                    xQ  Pi x 2 Pc Q  xQQ  2 xPc 
                              dx                       
                                             xQ  Pi x 2 Pc
                                                            2
                                                                       
                                                    d x
    Efisiensi ini akan maksimum bila                      0,
                                                     dx
                           xQ  P x P Q  xQQ  2 xP   0
                                    i
                                            2
                                                c                      c


    Dengan demikian untuk rugi minimum atau efisiensi maksimum
                            Pi = x2 Pc
      Dari persamaan diatas terlihat bahwa efisiensi maksimum didapat bila rugi- rugi
      variabel sama denga rugi-rugi konstan.


1.6. PERENCANAAN INTI TRANSFORMATOR
  Penampang inti untuk transformator tipe inti (core type transformator) bisa berbentuk
  segi empat (rectangular) bujursangkar (square) atau bertingkat (stepped). Untuk
  transformator tipe cangkang (shell type transformer) menggunakan inti- inti dengan
  penampang segi empat.


    1.6.1. Penampang Segi Empat
          Untuk transormator-transformator distribusi tipe inti dan transformator berdaya
          kecil dengan      tegangan    rendah dan      menengah biasa digunakan       inti
          berpenampang segi empat. Perbandingan panjang dan lebar inti berkisar antara
          1,4 s/d 2. kumparan-kumparan berbentuk segi empat dipakai untuk inti- inti segi
          empat.
          Untuk transformator tipe cangkang (shell type transformer), lebar limb tengah
          adalah 2 s/d kali panjang inti.
    1.6.2. Penampang Bujur Sangkar dan Bertingkat
          Bila kumparan-kumparan bulat diperlukan untuk tranformator-transformator
          daya dan distribusi tegangan tinggi maka inti- inti bujur sangkar dan bertingkat.
          Kumparan-kumparan bulat lebih disukai karena karakteristik mekanisnya yang
          sangat baik.
          a. Inti bujur sangkar
              Lihat gambar 1.1 dibawah ini.




                         Gmbar 1.1 Penampang inti bujur sangkar
              Luas kotor inti: A gi = a2 = (0,71d)2 = 0,5d2
    Luas inti bersih: Ai = factor penumpukan (stacking factor) x luas inti kotor
    Bila diambil stacking factor = 0,9 maka Ai = 0,9 x 0,5d2 = 0,45d2
    Perbandingan-perbandingan:

                      luas int i bersih   0,45 d 2
                                                   0,58
                    luas lingkaran luar  2
                                             4d
                      luas int i kotor   0,5d 2
                                                0,64
                    luas lingkaran luar  2
                                           4d
b. Inti bertingkat
   Gambar 1.2 memperlihatkan 2 inti bertingkat atau cruciform.




                    Gambar 1.2 inti berbentuk salib
    Dimensi-dimensi dari dua tahap (step), agar didapat luas maksimum untuk
    diameter yang diberikan, ditentukan dengan cara berikut.
    Luas inti kotor:       Agi = ab + b (a – b) = 2ab – b2
    Karena                   a = d cosθ dan b = d sinθ, maka
                           Agi = 2 d sinθ cosθ – d2 sin2 θ = d2 (sin2θ – sin2 θ)
    Diferensiasi terhadap θ didapat,
    dAgi
            d 2 d cos 2  2 sin  cos   d 2 d cos 2  sin 2 
     d
           dAgi
    Bila           0 akan didapat nilai θ yang menghasilkan luas maksimum,
           d
    Atau d 2 d cos 2  sin 2   0 atau tan2θ atau θ = 31o 45’.
    Oleh karena itu a = d cos 31o 45’ = 0,85d; b = d sin31o 45’ = 0,53d
    Luas inti kotor: A gi = 2ab – b2 = 0,618d2
      Luas inti bersih: Agi = 0,9 Agi = 0,56d2




      Perbandingan-perbandingan:
                        luas int i bersih   0,56d 2
                                                    0,71
                      luas lingkaran luar  2
                                               4d
                        luas int i kotor   0,61d 2
                                                   0,79
                      luas lingkaran luar  2
                                             4d




                Gambar 1.3 penampang inti- inti bertingkat
      Dengan menambah jumlah tingkat maka luas lingkaran yang membatasi
      terpakai lebih efektif. Dimensi-dimensi yang paling ekonomis dari berbagai
      tingkat untuk ini banyak tingkat (multi steps) bisa dihitung. Hasil- hasilnya
      dicantumkan dalam table 1.3.


                                 Table 1.3
Persentase luas lingkaran       Bujur        Bentuk    Tiga     Empat
     Penampang Inti            Sangkar       Salib    Tingkat   Tingkat
Luas inti kotor Agi               64           79       84        87
Luas inti bersih                  58           71       75        78
(Ai = kc.d2 )                    0,49         0,56      0,60     0,62
Nilai faktor kc
                   Laminasi diberikan dalam ukuran lebih standar, biasanya 0,75 m atau 1 m.
                   ini dilakukan untuk menghindari ukuran laminasi yang terlalu banyak
                   variasi dan untuk meminimalkan terbuangnya baja selama pelubangan
                   laminasi. Oleh karena itu, inti harus hanya terdiri dari laminasi- laminasi
                   ukuran standar (dan tidak persis sama dengan ukuran yang diberikan oleh
                   perbandingan-perbandingan seperti yang terlihat pada gambar 1.3).


1.7. PENGHITUNGAN LUAS INTI
   Tegangan perlilitan dihitung dari persamaan (1-12)
                                          Et  K  Q
   Nilai K yang sesuai bisa dipilih dari table 2 dan dengan demikian nilai Et bisa diperoleh
   dan fluks adalah:
                                                  Em
                                          m 
                                                 44 . f
   Oleh Karena itu nilai fluks pada inti bisa dihitung. Luas inti bisa didapat dengan
   menganggap/ mengambil suatu nilai. Luas inti bisa didapat dengan menganggap/
   mengambil suatu niali rapat fluks maksimum Bm. Dengan demikian luas inti bersih yang
   diperlukan:               dan luas inti kotor :           dengan Ki adalah factor penumpukan
   (stacking factor )


1.8. PEMILIHAN RAPAT FLUKS
   Nilai rapat fluks yang dipilih tergantung pada kondisi pelayanan transfomator. Karena
   transfomator pembang kit (Daya) harus dirancang untuk efisiensi tinggi maka niali rapat
   fluks harus rendah agar rugi_rugi besi tetap rendah.
   Nilai rapat fluks maksimum (Bm) yang bisa untuk trasfomator yang memakai hot rolled
   silicon steel adalah :
      Transfomator distribusi :1,2 ÷ 1,35 Wb/m2
      Transfomator distribusi :1,25 ÷ 1,45 Wb/m2
   Nilai nilai yang lebih rendah dipakai untuk trasfomator denag rating kecil. Untuk
   transfomator transfomator yang memakai cold rolled grain maka niali nilai berikut ini
   bisa dipakai:
      Untuk transfomator s/d 132 kV                       :1,55 WB/m2
      Untuk transfomator 275 kV                           :1,6 WB/m2
      Untuk transfomator generator 400 kV                   :1,7 WB/m2


1.9. DISAIN BELITAN
   Jumlah lilitan pada belitan primer :
                                      tegangan beli tan primer V p
                               Np                            
                                        tegangan per lili tan   Et
   Jumlah lilitan pada belitan sekunder:
                                  tegangan beli tan sekunder Vs
                           Ns                              
                                     tegangan per lili tan    Et
   Jumlah lilitan pada belitan tegangan rendah biasanya ditentukan pada disain permulaan
   dengan mengatur tegangan per lilitan untuk mendapatkan jumlah lilitan belitan tegangan
   rendah per fasa sebagai bilangan bulat.
                                           VT . R
                                N T .R            bilangan bulat
                                            Et

   Oleh karena itu jumlah liliatan pada belitan tegangan tinggi per fasa adalah
                                                  VT .T
                                       N T .T            N T .R
                                                  VT . R

                                   kVA per fasa x 10 2
   Arus pada belitan primer: I p 
                                          Vp

                                                  Vp
   Dan arus pada belitan sekunder: I s  I p
                                                  Vs
   Luas penghantar-penghantar pada belitan-belitan primer dan sekunder ditentukan setelah
   pemilihan rapat arus yang layak digunakan pada belitan. Pemilihan arus adalah penting
   karena rugi-rugi I2 R dan dengan demikian beban dimana terjadi efisiensi maksimum
   tergantung padanya. Level rugi-rugi besi dan I2 R yang diperlukan adalah berbeda antara
   transformator dan dan transformator distribusi. Dengan demikian nilai rapat arus juga
   berbeda untuk tipe transformator yang berbeda (daya dan distribusi).
   Untuk transformator distribusi dan transformator daya kecil, jenis pendingin minyak
   sendiri s/d 50 kVA:δ = 1,1 s/d 2,3 A/mm2 .
   Untuk transformator-transformator daya besar jenis pendingin minyak sendiri atau tiupan
   udara (air blast) : δ = 2,2 s/d 3,2 A/mm2.
   Untuk transformator daya besar dengan pendingin minyak sirkulasi paksa atau dengan
   kumparan-kumparan pendingin air: δ = 5,4 s/d 6,2 A/mm2.
                                        Ip
                                 ap 
                                             p
Luas tiap penghantar primer:

Dan luas tiap penghantar sekunder: a s  I s
                                                      s
Rapat arus pada kedua belitan harus diambil sama untuk mendapatkan rugi tembaga
minimu. Jadi bila
Up dan Us = volume penghantar pada belitan primer dan sekunder,
Uc = volume penghantar total = Up + Us = Konstan,
Maka
Rugi I2R pada primer = ρδ2pUp rugi I2R pada sekunder = ρδ2sUs , sehingga rugi I2R
total Pc = ρ[δ2pUp + ρδ2(Uc – Up)]
Diferensiasi Pc terhadap Up :
dPc
dU p
           
        p   s2
           2
                      

Untuk rugi minimum:
                          dPc
                          dU p
                                                 
                                  p   s2  0 atau  p   s
                                     2




1.9.1. Pemilihan je nis belitan
       Jenis-jenis belitan tegangan tinggi adalah:
       (i) Belitan silinder (cylindrical winding) dengan penghantar-penghantar bulat.
       (ii) Belitan bersilang (cross-over winding) dengan penghantar-penghantar bulat
          atau segi empat kecil.
       (iii)Belitan jenis cangkram kontinyu (continuous disk type winding) dengan
          penghantar-penghantar segi empat.
       Jenis (i) dan (ii) dipakai untuk transformator sampai dengan 1000 kVA dan 33 kV.
       Jenis ketiga dipakai untuk transformator dari 200 kVA s/d puluhan MVA dan
       tegangan tinggi dari 11 kV ke atas.
       Jenis-jenis belitan tegangan rendah adalah:
       (i) dan (ii) belitan berbentuk spiral (helical winding), biasa nya double helical.
       Kedua jenis belitan ini menggunakan penghantar segi empat. Jenis pertama
       digunakan untuk transformator s/d 800 kVA dan tegangan s/d 433 kV. Jenis kedua
       dipakai untuk transformator dengan daya s/d puluhan MVA dan tegangan s/d 15
       kV, bahkan kadang kala s/d 33 kV. Belitan yang digunakan bisa dipilih dengan
       referensi pada table 1.4 dibawah ini :
                           Table 1.4 rentang jenis belitan yang berbeda.


 No           Jenis             Daya       Tegangan     Arus maks. Penampang        Jumlah
             Belitan           (kVA)         (kV)          Per     Penghantar     penghantar
                                                        Penghantar   (mm2 )          (strip)
                                                           (A)                      Dalam
                                                                                    parallel
 1.         Silinder         5000      ÷ s/d 13         s/d 80        s/d 30      1 s/d 2
          (penghantar        10000
         bulat) silinder
        (penghantar segi     5000   ÷ s/d 6        10 ÷ 100           5 ÷ 200     1 s/d 4
            empat)           8000      (biasanya
           Bersilang                   0,413)      s/d 40             s/d 15      1
        berbentuk spiral   s/d 1000    s/d 33      dari 300           75 s/d 100 4 s/d 16
                           dari 160    s/d 15      keatas             dan keatas  (kadang-
                           s/d         tetapi                                     kadang
                           puluhan     kadang      12 keatas          Dari 4 s/d lebih)
         Cakram kontinu ribu           kala s/d 33                    200     dan 1 s/d 4
                           dari 200    3,3 ÷ 220                      keatas      (kadang-
                           s/d                                                    kadang
                           puluhan                                                lebih
                           ribu
      1.9.2. Posisi Penghantar Relative Terhadap Inti
           Posisi penghantar relative terhadap inti adalah seperti yang tampak pada gambar
           1.4




                       Gambar 1.4 posisi belitan-belitan relative terhadap inti


1.10.   DESAIN ISOLASI
        Selama proses transfer (pemindahan) daya dari satu rangkaian listrik ke rangkaian
        listrik terjadi gejala termis dan mekanis pada transformator. Tegangan-tegangan
        belitan menghasilkan suatu medan elektrostatik pada dielektrik dan dengan demikian
        mengakibatkan stress (ketegangan) pada isolasi. Arus-arus pada belitan-belitan
        membangkitkan medan- medan magnet yang mengakibatkan kenaikan gaya-gaya
        elektromagnetika di belitan-belitan dan kenaikan tegangan-tegangan mekanis pada
        isolasi. Akhirnya rugi-rugi pada transformator mengakibatkan kenaikan temperature
yang pada akhirnya menghasilkan tegangan termal pada isolasi. Karena itu
pertimbangan-pertimbangan dasar dalam merancang isolasi haruslah mencakup
pertimbangan listrik (rugi arus eddy dan reaktansi bocor), pertimbangan mekanis dan
pertimbangan termis.
Isolasi transformator terbagi dalam empat jenis:
(i)     isolasi utama (major insulation)
(ii)    isolasi Bantu (minor insulation)
(iii)   isolasi relative terhadap tanki dan
(iv)    isolasi antar fasa
Isolasi utama untuk belitan sampai dengan 33 kV secara skematis diperlihatkan pada
gambar 1.5. kebetulan silinder yang diisolasi, saluran minyak dan isolasi antara ujung-
ujung belitan dengan yoke ditunjukkan oleh table 1.5 dan 1.6




            Gambar 1.5 isolasi utama pada transformator s/d 33 kV
w-ketebalan isolasi pejal horizontal antar ujung-ujung belitan dan yoke
        Table 1.5 Ketebalan isolasi utama (major insulation) belitan tegangan tinggi s/d 33 kV
                                                (semua ukuran)


        Daya [kVA] Tagangan              Antara T.T dan          Dari      ujung
                   [kV]                  T.R                     belitan ke yoke
                                         A2      C2              H        W        A3    C3
        25 – 100       3,3 dan 6,6       8,5     2,5             20                10    2
        125 – 630                        12,0    2,5             20-30             10    2
        800 keatas                       17,0    17,0            20-50             10    2

        25 – 630       11                12,0        30          30                14    2
        800 keatas                       17,0        50          30-               14    2
                                                                 50
        25 – 630       15                15,0        3,5         40                17    2
        800 keatas                       17,0        5,0         40-               17    2
                                                                 50
        10-800         33                27,0        5,0         60      2         30    3
        1000 keatas                      27,0        5,0         75                30    3



                 Tabel 1.6 ketebalan isolasi utama belitan T.T s/d 33 kV (semua ukuran)


        Daya [kVA]               Tegangan [kV]             Dari belitan ke inti
                                                           Al                      Cl
        25-630                   s/d 1                     5                       -
        25-630                   3,3 dan 6;6               12                      2,5
        800 keatas               s/d 1, 3,3 dan 6,6        15                      50
        25-630                   11                        18                      3,0
        800 keatas                                         18                      5,0
        25-630                   15                        21                      4,0
        800 keatas                                         23                      5,0
        Berbagai kVA             33                        27                      5,0


1.11.   FAKTOR RUANG JENDELA
        Faktor ruanfg jendela didefinisikan sebagai perbandingan antara luas tembaga pada
        jendela dan luas total jendela. Ini tergantung pada jumlah relative isolasi dan
        penghantar yang tersedia yang selanjutnya (pada gilirannya) tergantung pada
        tegangan dan daya keluaran transformator.
            Rumus empiris untuk transformator dengan sekitar 20 kVA adalah
                                                           8
                                                Kw 
                                                       30  kV 
            Rumus empiris untuk transformator dengan sekitar 20 kVA adalah
                                                          10
                                                Kw 
                                                       30  kV 
            Rumus empiris untuk transformator dengan sekitar 20 kVA adalah
                                                          12
                                                Kw 
                                                       30  kV 
        Nilai-nilai factor ruang jendela untuk daya-daya diantara nilai- nilai yang dicantumkan
        diatas bisa diperoleh dengan interpolasi.


1.12.   DIMENSI JENDELA
        Tinggi dan lebar jendela bisa diatur untuk mendapatkan susunan belitan yang pantas
        dan juga untuk mendapatkan nilai reaktansi bocor yang diinginkan.
        Luas jendela tergantung pada luas penghantar total dan factor ruang jendela.
                                       luas penghantar total
               Luas jendela: Aw 
                                        faktor ruang jendela

                                                       2 ap N p
               Untuk transformator 1 phasa: A w 
                                                         Kw
                                                       2 ap N p
               Untuk transformator 3 phasa: A w 
                                                         Kw
               Luas jendela = (tinggi jendela) x (lebar jendela)
                                                    Aw = H w . Ww
        Perbandingan antara tinggi dan lebar jendela: H w/W w adalah antar 2÷4
        Dengan mengambil nilai yang pantas untuk perbandingan H w/W w maka tinggi dan
        lebar jendela bisa dihitung.




1.13.   LEBAR JENDELA UNTUK KELUARAN OPTIMUM
        Misalkan D adalah jarak kaki yang berdekatan seperti yang tampak pada gambar 1.6
        Selanjutnya:
        D = lebar besi + lebar penghantar batang + lebar isolasi dan ruang main (clearance)
        M adalah ruang yang ditempati isolasi dan ruang main sepanjang lebar.
        Jadi lebar yang ditempati oleh tembaga + besi: D’ = D – m
        Lebar penghantar- lebar penghantar batang pada besi jendela = lebar yang ditempati
        oleh besi = D’ – d.
        Jika s adalah keluaran transformator dalam VA per satuan tinggi jendela, maka:
                                                S = EtNh I
        Dengan Th = lilitan per satuan tinggi
                             Et  4,44 f m  4,44 fB m Ai  4,44 fB m k c d 2

        Jadi untuk suatu nilai rapat fluks dan frekuensi yang tetap, Et = sebanding dengan d2 .
        ITh = ggm per satuan tinggi = δ.a.Th
        Dengan a = luas tiap penghantar dan δ = rapat arus.
        aTh = tinggi penghantar x lebar penghantar.
        = lebar penghantar (bila tingginya adalah 1)
        Jadi ITh sebanding dengan (δ x lebar tembaga pada jendela) atau ITh sebanding
        dengan (D-d) untuk nilai rapat arus yang konstan.
        Dengan demikian S = Ad2 (D-d) = Ad2 – d3 dengan A adalah konstan.
        Untuk menentukan keluaran maksimum pada suatu nilai D:S dideferensiasi terhadap
                    ds
        d, atau:        2 AD' d  3 Ad 2  0 . Jadi D = 1,5d.
                    dd
                                         ds
        Untuk keluaran maksimum:             0 atau 2 AD' d  3 Ad 2  0 . Jadi D = 1,5d.
                                         dd
        Untuk disain normal, nilai m diambil 0,2d. karena D = D’ + d maka D = 1,7d. jadi
        lebar jendela yang memberikan keluaran maksimum adalah W w = D – d = 0,7d.


1.14.   PERENCANAAN YOKE
        Luas yoke diambil 15 s/d 25 persen lebih besar dari inti transformator-transformator
        yang menggunakan hot rolled silicon steel. Ini mengurangi nilai rapat fluks pada yoke
        dan dengan demikian mengurangi rugi besai serta arus magnetisasi. Untuk
        transformator-transformator yang menggunakan cold rolled grain oriented steel maka
        luas yoke diambil sama dengan luas inti.
        Penampang yoke bisa berbentuk segi empat atau bertingkat. Pada penampang segi
        empat, didalamnya yoke sama dengan dalamnya inti. Dalamnya inti ini sama dengan
        jarak terbesar ketika menggunakan inti bujur sangkar atau bertingkat.
                   Untuk penampang yoke segi empat:
                   Luas yoke Ay = dalam yoke x tinggi yoke = Dy x Hy
        Dengan Dy = lebar jarak inti terbesar = a
        Ay       = (1,15 s/d 1,25) Agi untuk transformator-transformator yang
                  menggunakan hot rolled steel.
                 = Agi untuk transformator-transformator yang menggunakan grain
                  oriented steel.


1.15.   DIMENSI KESELURUHAN
        Untuk menentukan dimensi keseluruhan maka perlu memperhatikan rincian-rincian
        dan diagram pada gambar 1.6




        a = lebar jarak
        d = diameter keliling luar
        d = jarak antara pusat dari kaki-kaki yang berdekatan
        Ww = lebar jendela
        Hw = tinggi jendela
        = panjang kaki
        Hy = tinggi yoke
        W = panjang yoke = panjang keseluruhan dari bingkai
        Persamaan-persamaan untuk transformator tipe inti satu fasa (gambar 1.6):
        D = d + Ww
        Dy = a
H = Hw + 2Hy
W=D+a
Lebar total dua kaki = D + diameter luar tegangan belitan tegangan tinggi
Lebar total satu kaki = diameter luar belitan tegangan tinggi
Untuk transformator tipe inti 3 fasa (gambar 1.7)




                  Gambar 1.7 transformator tiga fasa tipe inti
                                             BAB II
                    PERANCANGAN DIMENSI TRANSFORMATOR


Transformator tiga fasa jenis trafo distribusi yang dirancang mempunyai data sebagai berikut:
Daya                   : 1000 kVA
Tegangan (HV)           : 20 kV
(LV)                    : 380 V
Frekuensi               : 50 Hz
Hubungan belitan       : DYn-5


2.1 PERENCANAAN BENTUK DAN UKURAN INTI
Penampang inti transformator yang dirancang adalah tipe inti (core type) dengan bentuk
penampang bertingkat/ bertingkat/ berbentuk salib (cruciform).
    2.1.1 Penentuan rapat fluks dan rapat arus
             Untuk inti besi digunakan lempengan besi yang dibuat dari bahan amorphous
               metal. Berat jenis metal ini adalah : 8,421.10 -3 kg/m2 .
             Rapat fluks yang dipakai untuk transformer distribusi: Bm = 1,1s/d 1,35 Wb/m2
             Karena transformator yang dirancang memiliki daya jauh lebih besar dari 50
               kVA maka rapat arusnya (δ) dipilih antara 2,2 s/d 3,2 A/mm2 . diambil δ = 2,7
               A/mm2 = 2,27 x 106 A/m2


    2.1.2 Penentuan Tegangan Pe rlilitan
            Harga konstanta K untuk transformator tiga fasa jenis inti, dari tabel 1.1 adalah
            0,45. nilai tegangan per lilitan bisa didapat dengan menggunakan persamaan (1-12)


                             Et  K  Q  0,45  1000  14,23kV


    2.1.3 Penentuan luas penampang inti
             Besar fluks magnet:
                                       Et      14 ,23
                             m                          0,064 Wb
                                    4,44  f 4,44  50 
                                                        m
           Luas penampang inti bersih : Ai 
                                                        Bm

                                    0,064
                                          0,051 m 2  5,1  10 4 mm 2
                                     1,25
           Luas penampang inti kotor:
                                Ai           5,1  10 4
                   Agi                                mm 2  5,7  10 4 mm 2
                         stacking / factor      0,9

                                               Ai    5,1  10 4
           Diameter lingkaran luar inti: d                    301,78
                                              0,56     0,56
           Panjang penampang inti: a = 0,85 d = 0,85 x 301,78 mm = 256,51 mm
           Lebar penampang inti: b = 0,53 d = 0,53 x 301,78 mm = 159,94 mm


2.2 PERENCANAAN JENDELA
  2.2.1    Penentuan koefisien jendela
           Koefisien jendela yang dipakai untuk trafo distribusi 1500 kVA didapat dengan
          cara interpolasi, karena dayanya terletak antara 1000 kVA dan 2000 kVA.
           Bila nilai pembilang pada persamaan factor jendela untuk transformator berdaya
          1000 kVA adalah x, maka:
                                                 X  12
           Jadi factor ruang dari transformator yang dirancang adalah:
                                           12      12
                                 Kw                     0,24
                                         30  kV 30  20




  2.2.2    Penentuan Luas Jendela
           Untuk menentukan besar luas jendela digunakan persamaan (1-10), yaitu:
                               Q  3,33  f  Bm Ai  Aw K w    10 3

           Dengan demikian didapat luas jendela:
                                         Q
                 Aw                                          m2
                         3,33  f  Bm  Ai  K w    10 3
                                                      1500
                                                                                       m2
                                                                            
                         3,33  50   1,25   0,051   0,24   2,7  10  10
                                                                               6     3


                 Aw  0,145389 m 2  145389 mm 2
  2.2.3   Penentuan Tinggi dan Lebar Jendela
          Biasanya perbandingan antara tinggi dan lebar jendela adalah 2 s/d 4. diambil
          H w Ww  3 , maka

                                                      H w  3H w

          Karena Aw  H w  Ww , maka

                                               Ww  3Ww  Ww  3Ww 
                                                                        2



          Demikian:
                                           Aw   145389
           Lebar jendela: Ww                         127 ,1mm ,
                                           3       3
          Dan
           Tinggi jendela: H w  3Ww  3  127 ,1mm  381,3mm


2.3 PERENCANAAN YOKE
  Luas penampang bersih yoke diambil 1,15 x penampang kaki.
                      Ai  yoke  1,15  5,1104 mm2  5,865 104 mm2

  Luas penampang kotor yoke adalah:
                                         7,13  10 4
                          Ag  yoke                mm 2  7,92  10 4 mm 2
                                            0,9


  Karena lebar yoke (Dy ) = a = 282,82 mm, maka didapat tinggi yoke:
                                  Agy         7,92  10 4
                          Hy                            mm  280,036mm
                                  Dy           282,82


2.4 DIMENSI KESELURUHAN
  Berdasarkan hasil perhitungan diatas, maka dimensi utama dari trafo adalah:
     Tinggi keseluruhan:
                                  H  H w  2H y
                                          766,2  2  280  036
                                          1326,272mm
     Lebar keseluruhan
                 W  2D  a
                    2Ww  d   a
                     2  255,4  332,73  282,82mm
                     1459,08mm
Gambar dimensi keseluruhan transformator yang dirancang diperlihatkan pada
lampiran.
                                                   BAB III
              PERANCANGAN BELITAN SISI TEGANGAN RENDAH


3.1 PERANCANGAN BELITAN SISI TEGANGAN RENDAH
  Pada sisi tegangan rendah direancanakan mempunyai hubungan bintang dengan tegangan
  antar saluran 380 V.
  Besar tegangan per fasa:
                                                    380
                                             Vs           220 Volt
                                                       3
  Jumlah lilitan per fasa:
                                  Vs   220
                           Ns              12 ,62 lili tan  13 lili tan
                                  Et 17 ,43

  Arus pada sisi tegangan rendah:
                             Q          1500  103 VA
                    Is                                   Ampere  3936,48 Ampere
                           3  Vs            3  220
  Luas penampang tiap penghantar yang digunakan:
                                        Is       3936 ,48
                                 as                      1457 ,95 mm 2
                                                  2,7
  Karena luas penampang cukup besar maka pada sisi tegangan rendah ini digunakan 20
  strip yang terhubung secara parallel dengan susunan 10 x 9, dimana setiap strip
  dimensinya 7,7 mm x 2,2 mm. dengan demikian dimensi penampang tiap penghantar
  sekarang menjadi 77,7 mm x 20 mm.
  Total luas penampang penghantar:
                                 a s  77 ,7 mm  20 mm  1554 mm 2

  Dengan menggunakan isolasi setebal 0,5 mm2 , maka ukuran setiap strip penghantarnya
  menjadi 8,2 x 2,7 mm2 . dimensi penampang penghantarnya 78,2 x 20,5 mm2 .
  Berdasarkan tabel 1.4 maka digunakan jenis belitan berbentuk spiral (helical). Karena
  jumlah lilitan belitan sekunder adalah 12 lilitan maka kedalaman poros (Lcs) adalah:
                                    Lcs  12  tinggi penghantar
                                          12  78,2mm  938,4mm
  Dengan menggunakan sekat silinder diantara lapisan setebal 0,5 mm, maka akan didapat
  kedalam radial:
                                  bs  5  2,7   2  0,5  14 ,5mm
  Dengan menggunakan sekat pembungkus setebal 1,5 mm sebagai isolasi antara belitan
  sekunder dan inti, didapat:
        Diameter dalam d si  =d + 2(1,5) = 332,73 + 2(1,5) = 335,73 mm

        Diameter luar (dso ) = dsi + 2bs = 335,73 + 2(14,5) = 364,73 mm


3.2 PERANCANGAN BELITAN SISI TEGANGAN TINGGI
  Pada sisi tegangan tinggi direncanakan mempunyai hubungan delta dengan tegangan
  antar saluran = 20.000 V.
  Tegangan per fasa : Vp = 20.000 V
  Jumlah lilitan per fasa:
                                    Vp              20.000
                             Np         Ns                13  1182 lilitan
                                    Vs               220
  As±5% daerah tapping setiap periode, karena itu kumparan N p harus dikalikan lagi
  dengan 1,05.
                        N p  1,05  N p   1,05  1182   1241 lilitan

  Karena tegangan per kumparan tidak boleh melebihi 1500 volt, maka kita menggunakan
  14 kumparan.
  Jadi tegangan per kumparan:
                                             20000
                                     Vc            1428,6 volt
                                              14
  Dengan menggunakan 12 kumparan normal dengan 150 lilitan dan 2 kumparan penguat
  (reinforced) dengan 150 lilitan, maka jumlah lilitan total adalah:
                        Np = (12 × 150) + (2 × 150) = 2100 lilitan


  Dengan 10 lapisan per kumparan, didapat lilitan per lapisan:
                                                150
                                         Nc         15 lilitan
                                                10
  Tegangan maksimum diantara lapisan:
                       Vm  2  N c   Et   2  15  17 ,33  520 volt

  Arus primer:
                                         Q           1500  103
                              Ip                                 43,30A.
                                         3V p         3 20000
   Dengan rapat arus (δ p)2,7 A/mm2 . didapat luas penampang penghantar primer. Luas
   penampang primer:
                                                Ip       43,30
                                         ap                   16 ,03 mm 2
                                                         2,7
   Digunakan penghantar bulat. Diameter penghantar adalah:

                                    4         4 
                              d p     ap          16.03  4,52mm
                                             3,14 
   Digunakan penghantar dengan pembungkus kertas. Dari table 17.4 (IS: 3454-1966)
   didapat ukuran penghantar dengan diameter (d pk ) 2,24 mm.
   Kedalaman poros tiap satu kumparan:
                                 Lkump  N c  d pk  15  2,24  33,6mm

   Dengan ruang yang digunakan antara perbatasan kumparan = 5 mm maka panjang poros
   sisi tegangan tinggi adalah:
                                  Lep  14  33,6   13  5  535 ,4mm

   Tinggi dari jendela adalah 1925,4 mm. jadi ruang yang tersisa diantara lilitan dengan
   jendela adalah:
                                  H w  Lep  766 ,2  535 ,4  230 ,8mm

   Tebal isolasi diantara lilitan adalah 0,5 mm, sehingga kedalaman radikal kumpalan:
                                b p  10  2,24   33,6  0,5  39 ,2mm


   Tebal isolasi antara lilitan primer dengan sekunder:
                               Tis  5  0,9  kV   5  0,9  20   23 mm
   Diameter dalam belitan tegangan tinggi:
                       d   d
                          pi        so    2  23   364 ,73  223   410 ,73 mm

   Diameter luar belitan tinggi:
             d PO   d PI     2  b p   d pi  2b p  410 ,73  2  39 ,2  489 ,13 mm

3.3 PERHITUNGAN RESISTENSI
  Diameter rata-rata belitan primer:
                                          d pi  d po        410 ,73  489 ,13
                                Dmp                                           449 ,93
                                                2                    2
  Panjang rata-rata lilitan dari belitan primer (Lmtp ):
                          Lmtp    Dmp 103  3,14  449,93 103 m  1,41m
  Resistensi lilitan primer pada suhun 75o C:
                                 N p 0,021Lmtp           1182  0,0211,41
                         rp                                                  2,18ohm
                                        ap                       16,03

  Diameter rata-rata belitan sekunder:
                                      d si  d so 335,73  364,73
                           Dms                                   350,23mm
                                           2             2
  Panjang rata-rata lilitan dari belitan primer (Lmts):
                          Lmts    Dms  10 3  3,14  350 ,23  10 3 m  1,10 m

  Resistensi lilitan primer pada suhu 75o C:
                               N s 0,021 Lmts 17 ,33  0,021 1,11
                        rs                                           0,00028 ohm
                                      as             1457 ,95

  Total resistensi pada sisi primer:

                                 Np    
                                                                    2
                                                         1182 
                     R p  rp  
                                E        rs  2,18  
                                                                 0,00028  3,48ohm
                                 t                     17,43 
  Total resistensi transformator:
                                        I p  Rp       43,30  3,48
                                 t                                0,0075ohm
                                           Vp            20000

3.4 PERHITUNGAN REAKTANSI
  Diameter rata-rata lilitan:
                                      d si  d so 335,73  364,73
                           Dmt                                   412,43mm
                                           2             2
  Panjang rata-rata lilitan:
                           Lmt    Dmt 10 3  3,14  412 ,43 10 3 m  1,29 m

  Tinggi lilitan :
                               Les  Lep       938 ,4  535 ,4
                       Lc                                     736 ,9mm  0,7369 m
                                  2                   2
  Reaktansi bocor transformator pada sisi primer:
                                              o  4  10 7
                                             Tis  a  d pi  d so  23
                               Lmt      b  bs       
X p  2    f  o  N p 
                         2
                                     a  p
                                                       10 3
                                                      
                               Lc          3                                                            R
                                                     2  1,29             39,2  14,5 
                     
     2  3,14  50  4  3,14  10 7       1182             23                    3
                                                                                          10  39,45ohm
                                                         0,7369               3      
eaksi bocor [ada p.u:
                                       Ip  Xp          43,30  39 ,45
                                x                                    0,085 p.u
                                         20000             20000
Impedansi dalam p.u:

                    z         t 2   x 2       0,0062  0,0852    0,0852 p.u

Pengaturan pada beban penuh:
           cos  0,85
           sin   sin 31,78                         31,78o
                     t cos    z sin   0,006 0,85   0,0852 0,52   0,049
                                              BAB 4
                PERHITUNGAN RUGI-RUGI ARUS BEBAN NOL


4.1 PERHITUNGAN RUGI-RUGI
  4.1.1 Perhitungan Rugi-rugi Tembaga
                                      Wc  2  I p  R p
                                                 2


                                            3  43,30 2  3,48
                                            19573 ,85Watt
        Jika rugi-rugi beban tambahan (stray load losses) sebesar 5% maka:
                                 Wct  1  0,05 19573 ,85  20552 ,54Watt
  4.1.2 Perhitungan Rugi Inti Besi Dari Kaki (Wik )

        Rugi besi per kg mempunyai kerapatan besi, B j  7,6  10 3 kg
                                                                            m3
                      Wik  Gk  Pk
                       Gk  3  berat kaki  3  Ai  H w  B j
                            3  0,062  4,21  7,6  10 3  5951 ,25 kg
        Rugi-rugi spesifik = 1,2 watt/kg
                               Wik  1,2  5951 ,25  7141 ,50Watt
  4.1.3 Perhitungan Rugi Inti Besi Yoke (Wiy )
              Wiy  G k  Bm
              G k  2  Aiy  W  B j  2  0,0713  3,756  7,6  10 3  4070 ,60 kg
              Bm  yoke  0,833 Wb
                                      m2
        Rugi-rugi spesifik = 0,85 watt/kg
                            Wiy  0,85  4070 ,60  3460 ,01watt

  4.1.4 Rugi Total Inti Besi
                  Wit  Wik  Wiy  7141 ,50  3460 ,01  10601 ,51Watt

        Rugi total pada beban penuh
                 Wtot  Wct  Wit  20552 .54  10601 ,51  31154 ,05Watt


  4.1.5 Perhitungan efisiensi
        Efisiensi maksimum tercapai apabila:
                           X 2  Wct  Wit
                                  Wit         10601 ,51
                           X                           0,718  0,72
                                  Wct         20552 ,54

        Efisiensi pada beban penuh dengan cos  0,85

                  P0  kVA cos  10 3  1500  0,85  10 3  1275  10 3
                        P0           1275  10 3
                                                    100%  97,6%
                     P0  Wtot 1275  10 3  31154,05
4.2 PERHITUNGAN ARUS BEBAN NOL
  Diketahui rapat fluks:
   Untuk disain kaki:        Bm = 1,25 Wb/m2
                    Atc = 270 A/m
   Untuk disain yoke:        Bm = 1,25 Wb/m2
                    Aiy = 120 A/m
  Dengan demikian didapat:
        mmf Kaki  3  H w  atc  3  4,21280  270  3412,36 A
        mmf yoke  2  W  aiy  2  3,7568  120  901,63 A
        mmf total  AT  mmf kaki  mmf yoke  3412,36  901,63  4313,99 A
  Mmf per phasa :
                                       AT 4313 ,99
                               Ato                1437 ,99 A
                                       Ph    3

   Besarnya arus magnetisasi:
                                        Ato         1437,99
                               Im                            0,82 A
                                       Np 2         1241 2

   Komponen rugi dari arus beban nol:
                                      Wit     10601,51
                              Il                        0,176 A
                                     3  V p 3  20000

   Arus beban nol:

                                 I o  I m  I l2
                                         2



                                      0,812  0,1762  0,83 A
   Arus tanpa beban dalam persentase arus beban penuh:
                                   Io          0,83
                              %       100%         100%
                                   Ip          43,30
                                  1,9%
4.3 PERENCANAAN TANGKI DAN KENAIKAN TEMPERATUR
  4.3.1 Perencanaan Tangki
       Kita merencakan tangki untuk pendingin untuk transformator dengan H = 3000
       mm.
       Tinggi kaki keseluruhan = 2550,74 mm dan kira-kira 600 mm untuk minyak.
       Diambil 750 mm untuk jarak antara dasar tangki dengan transformator sehingga
       tinggi tangki:
                                H t  2550,274  200  300
                                     3050,274mm  3mm
       Diambil jarak antara belitan primer transformator dengan dinding tangki dalam
       arah memanjang. L = 800 mm, sehingga lebar tangki:
                            Wt  2 D  Ww  d  21
                                 2Ww  d   Ww  d  21
                                 3Ww  3d  21
                                 3255,4   3332,73  2800
                                 766,2  998,19  1600
                                 3364,39mm  3,36m
       Diambil jaran antara belitan primer transformator dengan dinding tangki dalam
       arah melebar, w = 1000 mm, sehingga panjang kaki:
                        Lt  Ww  d  2W  255,4  332,73  21000
                           2588,13mm  2,58m
  4.3.2 Perhitungan Kenaikan Temperatur
       Total luas permukaan tangki:




       Total kerugian spesifik untuk radiasi dan konversi adalah:
                                      R = 12,5 W/m2
       Jadi kenaikan temperature adalah:
                                       BAB 5
                         HASIL PERHITUNGAN PERANCANGAN


Daya                                    : 1500 kVA
Tegangan primer                         : 20 kV
Tegangan sekunder                       : 380 V
Frekuensi                               : 50 Hz
Kelompok hubungan                       : Ydn-5
Rapt fluks (Bm)                         : 1,25 Wb/m2
Berat jenis (Bj)                        : 7,6.103 kg/m
Model inti                              : Core type
Rapat arus (δ)                          : 2,7 A/mm2
Luas penampang inti (Ai)                : 6,2 . 10-4 mm2
Lebar penampang inti (b)                : 176,35 mm
Panjang penampang inti (a)              : 283,82 mm
Luas jendela (A w)                      : 195699 mm2
Luas yoke (Aiy )                        : 7,13 . 104 mm2
Tinggi yoke                             : 280,036 mm

Dimensi Utama Trafo
Tinggi inti trafo (H)                   : 1326,27 mm
Lebar ini (W)                           : 3915, 83 mm

Perencanaan Kumparan
Tegangan rendah
Hubungan                                : bintang
Lilitan per fasa (N s)                  : 12 lilitan
Luas penampang penghantar (a s)         : 15564 mm2
Dimensi penghantar sebelum didolasi     : 77,7 × 20 mm
Dimensi penghantar setelah diisolasi    : 78,2 × 20,5 mm
Kedalaman poros (Lcs)                   : 938,4 mm
Kedalam radikal (bs)                    : 14,5 mm
Tegangan tinggi
lilitan                                 : Delta
Panjang poros (Lep )                        : 1182 lilitan
Kedalaman radial kumparan (bp )             : 39,2 mm
Tebal isolasi antara belitan TT dan TR      : 23 mm


Resistensi Kumparan
Resistensi belitan tegangan rendah (r s)    : 0,00028 m
Resistensi belitan tegangan tinggi (rp )    : 2,18 m


Diameter Belitan
Tegangan rendah
Diameter dalam (dsi)                        : 335,73 mm
Diametar luar (dso )                        : 364,73 mm
Tegangan tinggi
Diamter dalam (dpi)                         : 410,73 mm
Diameter luar (dpo )


Perhitungan Rugi-Rugi Transformator
Rugi tembaga (wc)                           : 19573,85 Watt
Rugi tambahan (Wct )                        : 20552,54 Watt
Rugi inti besi dari kaki (Wik )             : 7141,50 Watt
Rugi inti besi dari yoke (Wiy )             : 3460,01 Watt
Rugi inti besi trafo (Wit )                 : 10601,51 Watt
Rugi inti beban penuh (Wtot )               : 31154,05 Watt


Effisiensi
Efisiensi beban penuh (η)                   : 97,6%




    (a) Perhitungan reaktansi
        Reaktansi bocor sisi primer (Xp )           : 39,45 ohm
        Reaktansi bocor dalam p.u (ε x )            : 0,085 p.u
   Impedansi dalam p.u (ε z)   : 0,852 p.u


(b) Perhitungan tangki
   Tinggi tangki (Ht )         :3 m
   Lebar tangki (Wt )          : 3,36 m
   Panjang tangki (Lt )        : 2,58 m
   Kenaikan temperatur         : 82,4o C

								
To top