10. Dimensi Utama Rangkaian Magnetik-1

29
Dimensi Utama Rangkaian Dimensi Utama Rangkaian Magnetik Magnetik Dimensi Utama bingkai magnetik Dimensi Utama bingkai magnetik ditentukan berdasar atas ditentukan berdasar atas desainnya. desainnya. Dimensi Utama berdasar Tipe Dimensi Utama berdasar Tipe Inti Trafo Inti Trafo A. A. Trafo Tipe Core Trafo Tipe Core 1). Diameter lingkaran, 1). Diameter lingkaran, lingkaran d lingkaran d inti inti bertingkat, jumlah step akan bertingkat, jumlah step akan bergantung pada rating bergantung pada rating

description

rangkaian magnetik trafo

Transcript of 10. Dimensi Utama Rangkaian Magnetik-1

Page 1: 10. Dimensi Utama Rangkaian Magnetik-1

Dimensi Utama Rangkaian Dimensi Utama Rangkaian MagnetikMagnetik

Dimensi Utama bingkai magnetik Dimensi Utama bingkai magnetik ditentukan berdasar atas ditentukan berdasar atas desainnya.desainnya.

Dimensi Utama berdasar Tipe Inti Dimensi Utama berdasar Tipe Inti TrafoTrafo

A.A. Trafo Tipe CoreTrafo Tipe Core

1). Diameter lingkaran, lingkaran 1). Diameter lingkaran, lingkaran d d inti bertingkat, jumlah inti bertingkat, jumlah step akan step akan bergantung pada bergantung pada rating KVArating KVA

Page 2: 10. Dimensi Utama Rangkaian Magnetik-1

Dimensi Utama

Page 3: 10. Dimensi Utama Rangkaian Magnetik-1
Page 4: 10. Dimensi Utama Rangkaian Magnetik-1

Tabel Pemilihan Jumlah Step Tabel Pemilihan Jumlah Step IntiInti

Gross Core Gross Core SectionSection

mm22×10×10-3-3

<3<3 3-53-5 5-75-7 7-157-15 15-4515-45 45-8045-80 80-20080-200

Jumlah Jumlah StepStep

11 22 33 44 55 66 77

Page 5: 10. Dimensi Utama Rangkaian Magnetik-1

Dimensi UtamaDimensi Utama

2). Panjang inti L, yang mana sama 2). Panjang inti L, yang mana sama dengan dengan tinggi jendela.tinggi jendela.

3). Jarak pusat ke pusat D antara inti 3). Jarak pusat ke pusat D antara inti yang yang bergantung pada lebar jendela bergantung pada lebar jendela dan dan diameter lingkaran.diameter lingkaran.

Page 6: 10. Dimensi Utama Rangkaian Magnetik-1

Dari ketiga informasi di atas, maka dapat Dari ketiga informasi di atas, maka dapat dihitung :dihitung :

1. emf per turn adalah1. emf per turn adalah

2. emf per turn adalah E2. emf per turn adalah Ett = 4,44 f B = 4,44 f Bmm A Aii

3. Net cross-section area A3. Net cross-section area A ii = k = kii d d22

fase

KVAKE t

Page 7: 10. Dimensi Utama Rangkaian Magnetik-1

Tabel Nilai Faktor kTabel Nilai Faktor kii untuk stepped untuk stepped corecore

QuantitQuantityy

SquareSquare Cruci Cruci FormForm

Three Three SteppeSteppe

dd

Four Four steppedstepped

Faktor Faktor kkii

0,450,45 0,560,56 0,60,6 0,620,62

Page 8: 10. Dimensi Utama Rangkaian Magnetik-1

B. Trafo Tipe ShellB. Trafo Tipe Shell

Secara normal rasionya antara 2 s/d Secara normal rasionya antara 2 s/d 3 :1 untuk porsi core, 3 :1 untuk porsi core, misalnya : misalnya : panjang inti adalah 2 s/d 3 kali lebar panjang inti adalah 2 s/d 3 kali lebar intiinti

Page 9: 10. Dimensi Utama Rangkaian Magnetik-1

Contoh :

Page 10: 10. Dimensi Utama Rangkaian Magnetik-1

Dimensi Utama Jendela :Dimensi Utama Jendela :

Dimensi utama jendela terdiri atas Dimensi utama jendela terdiri atas tinggi dan lebar jendela.tinggi dan lebar jendela.

1. Luas jendela ditentukan dengan 1. Luas jendela ditentukan dengan menggunakan persm. Out put :menggunakan persm. Out put :

Q = 2,22 f BQ = 2,22 f Bmm δδ k kww A Aww A Aii ×10 ×10-3-3 kVA (1Ø) kVA (1Ø)

Q = 3,33 f BQ = 3,33 f Bmm δδ k kww A Aww A Aii ×10 ×10-3-3 kVA (3Ø) kVA (3Ø)

a). Window space factor, ka). Window space factor, kww ditentukan ditentukan berdasar rating kVA dan teg. kump berdasar rating kVA dan teg. kump

HV.HV.b). Kerapatan arus rerata, b). Kerapatan arus rerata, δδ didasarkan didasarkan

atas rating kVA.atas rating kVA.

Page 11: 10. Dimensi Utama Rangkaian Magnetik-1

2. Lebar jendela (b2. Lebar jendela (bww) = (D - 0,9 d)) = (D - 0,9 d) utk 3step inti utk 3step inti

Tentu saja hasilnya akan berbeda Tentu saja hasilnya akan berbeda untuk untuk step inti yang berbeda karena step inti yang berbeda karena lebar inti lebar inti tidak sama untuk semua step tidak sama untuk semua step inti.inti.

Untuk pendekatan, maka lebar jendela Untuk pendekatan, maka lebar jendela diambil (D-d), jadi :diambil (D-d), jadi :

bbww = D-d ( = D-d (for various stepped corefor various stepped core))

Luas jendela :Luas jendela :

AAww = L (D-d) = L (D-d)

Page 12: 10. Dimensi Utama Rangkaian Magnetik-1

3. Tinggi jendela dapat diasumsikan 3. Tinggi jendela dapat diasumsikan berkisar berkisar 2,5 s/d 4 kali lebar jendela, 2,5 s/d 4 kali lebar jendela, sehingga sehingga memberikan beberapa memberikan beberapa keuntungan :keuntungan :

a). Dapat mengakomodasi kumparannyaa). Dapat mengakomodasi kumparannya

b). Dapat menyerap kenaikan panasb). Dapat menyerap kenaikan panas

c). Mengurangi reaktans bocor.c). Mengurangi reaktans bocor.

Jadi L/(D-d) = 2,5 s/d 4Jadi L/(D-d) = 2,5 s/d 4

Jarak antara pusat ke pusat inti Jarak antara pusat ke pusat inti adalah :adalah :

D = bD = bww + d + d

Page 13: 10. Dimensi Utama Rangkaian Magnetik-1

Dimensi Utama YokeDimensi Utama Yoke

Secara umum penampang segi empat Secara umum penampang segi empat dapat digunakan untuk trafo ukuran dapat digunakan untuk trafo ukuran kecil dan sedang.kecil dan sedang.

1). Panjang keseluruhan dan yoke W 1). Panjang keseluruhan dan yoke W adalah adalah W = 2D + 0,9 d ( W = 2D + 0,9 d (for 3Ø, 3 for 3Ø, 3 steppedstepped))

W = D + 0,9 d (W = D + 0,9 d (for 1Ø, 3 for 1Ø, 3 steppedstepped))

Page 14: 10. Dimensi Utama Rangkaian Magnetik-1

2. Penampang melintang yoke, 2. Penampang melintang yoke, AAyy dapat diambil 10% s/d 15% dapat diambil 10% s/d 15% lebih dari penampang intilebih dari penampang inti

Pengurangan kerapatan fluks dalam Pengurangan kerapatan fluks dalam yoke akan mengurangi arus yoke akan mengurangi arus magnetisasi dan rugi besi dan yoke.magnetisasi dan rugi besi dan yoke.

Jadi luas penampang yoke :Jadi luas penampang yoke :AAyy = 1,1 s/d 1.15 A = 1,1 s/d 1.15 Aii

Page 15: 10. Dimensi Utama Rangkaian Magnetik-1

3). Lebar Yoke, b3). Lebar Yoke, byy

bbyy = 0,9 d ( = 0,9 d (for 3 stepped corefor 3 stepped core))

= 0,85 d (= 0,85 d (for cruciform section)for cruciform section)

= 0,71 d (= 0,71 d (for square sectionfor square section))

Tinggi yoke = ATinggi yoke = Ayy/b/byy

Page 16: 10. Dimensi Utama Rangkaian Magnetik-1

Contoh :Contoh :

Rencanakan bingkai magnetik untuk trafo 3Ø, Rencanakan bingkai magnetik untuk trafo 3Ø, 250 kVA, 6600/400 Volt, 50 Hz, tipe core, trafo 250 kVA, 6600/400 Volt, 50 Hz, tipe core, trafo distribusi dengan mengasumsikan nilaidistribusi dengan mengasumsikan nilai22 parameter perancangan, yakni :parameter perancangan, yakni :

a.a. Core sectionCore section

b.b. Diameter lingkunganDiameter lingkungan

c.c. Luas jendelaLuas jendela

d.d. Dimensi jendela Dimensi jendela

e.e. Fluks dalam core dan yokeFluks dalam core dan yoke

f.f. Kerapatan fluks dalam penampang yokeKerapatan fluks dalam penampang yoke

g.g. Dimensi yokeDimensi yoke

Page 17: 10. Dimensi Utama Rangkaian Magnetik-1

Penyelesaian :Penyelesaian :

Asumsikan untuk core penampangnya Asumsikan untuk core penampangnya cruciformcruciform dan untuk yoke 4 persegi dan untuk yoke 4 persegi panjangpanjang

Silakan melanjutkan sendiriSilakan melanjutkan sendiri

Page 18: 10. Dimensi Utama Rangkaian Magnetik-1

Contoh :Contoh :

Tentukan dimensi utama inti dan jendela utk 1250 Tentukan dimensi utama inti dan jendela utk 1250 kVA, 33/6,6 kV, 50 Hz, 3Ø, tipe core, trafo daya, kVA, 33/6,6 kV, 50 Hz, 3Ø, tipe core, trafo daya, berdasar informasi dan parameter desain sbb. :berdasar informasi dan parameter desain sbb. :

Kerapatan fluks maks dalam inti, BKerapatan fluks maks dalam inti, Bmm = 1,5 Tesla = 1,5 Tesla

Kerapatan arus rerata, Kerapatan arus rerata, δδ = 2,5 A/mm = 2,5 A/mm22

Window space factor, KWindow space factor, Kww = 0,21 = 0,21

Net area of 3 stepped core, ANet area of 3 stepped core, Aii = 0,6 d = 0,6 d22

Window proportion = 3:1Window proportion = 3:1

Full load magnetic loading to mmf ratio = 1,687 Full load magnetic loading to mmf ratio = 1,687 ×10×10-6-6..

Page 19: 10. Dimensi Utama Rangkaian Magnetik-1

Penyelesaian :Penyelesaian :

silakan melanjutkan sendirisilakan melanjutkan sendiri

Page 20: 10. Dimensi Utama Rangkaian Magnetik-1

Contoh :Contoh :Jendela dalam bingkai magnet dari Jendela dalam bingkai magnet dari sebuah trafo distribusi 50 kVA, 3300/254 sebuah trafo distribusi 50 kVA, 3300/254 V, 50 Hz, fase tunggal, tipe core memiliki V, 50 Hz, fase tunggal, tipe core memiliki luasan (luasan (gross available areagross available area) = 0,034 m) = 0,034 m22..Nilai parameter rancangan adalah sbb:Nilai parameter rancangan adalah sbb:Window space factor Kw = 0,26,Window space factor Kw = 0,26,

Kerapatan flux max dlm inti BKerapatan flux max dlm inti Bmm = 1,2 = 1,2 Tesla.Tesla.Kerapatan arus rerata Kerapatan arus rerata δδ = 2,1 A/mm = 2,1 A/mm22

Luas melintang inti persegi Ai = 0,45 dLuas melintang inti persegi Ai = 0,45 d22

Lebar inti (persegi) bLebar inti (persegi) bcc = 0,71 d = 0,71 d

Page 21: 10. Dimensi Utama Rangkaian Magnetik-1

Berdasar informasi di atas Berdasar informasi di atas estimasikan berikut ini :estimasikan berikut ini :

a)a) Luas melintang besiLuas melintang besi

b)b) Diameter terluar lingkaran Diameter terluar lingkaran penampang intipenampang inti

c)c) Dimensi jendela, jika jarak antar Dimensi jendela, jika jarak antar pusat dari inti persegi adalah 2 pusat dari inti persegi adalah 2 kali lebar intikali lebar inti

Penyelesaian :Penyelesaian :

Silakan melanjutkan sendiriSilakan melanjutkan sendiri

Page 22: 10. Dimensi Utama Rangkaian Magnetik-1

Kumparan TransformatorKumparan Transformator

Kumparan dengan perbandingan Kumparan dengan perbandingan rating tegangan rendah disebut LV.rating tegangan rendah disebut LV.

Kumparan dengan rating tegangan Kumparan dengan rating tegangan tinggi disebut HV.tinggi disebut HV.

Kedua kumparan tsb. dibelitkan dalam Kedua kumparan tsb. dibelitkan dalam trafo dan disebut trafo 2 belitantrafo dan disebut trafo 2 belitan

Page 23: 10. Dimensi Utama Rangkaian Magnetik-1

Kumparan TransformatorKumparan Transformator

Belitan TersierBelitan Tersier

Beberapa trafo dilengkapi dg ekstra Beberapa trafo dilengkapi dg ekstra belitan ke tiga.belitan ke tiga.

Trafo yang ada kumparan tersiernya Trafo yang ada kumparan tersiernya disebut trafo 3 belitan.disebut trafo 3 belitan.

Page 24: 10. Dimensi Utama Rangkaian Magnetik-1

Belitan ke-3 digunakan untuk Belitan ke-3 digunakan untuk kondisikondisi22a) Utk trafo yg diberi beban teg. berbeda dg a) Utk trafo yg diberi beban teg. berbeda dg

tegangan belitan LV dan HV.tegangan belitan LV dan HV.b) Utk mensuplai peralatan kompensasi fase, b) Utk mensuplai peralatan kompensasi fase,

utk memperbaiki faktor daya.utk memperbaiki faktor daya.c) Pada hub. Y/Y trafo 3Ø, kumparan tersier di c) Pada hub. Y/Y trafo 3Ø, kumparan tersier di

hub. delta dapat mengalirkan arus hub. delta dapat mengalirkan arus magnetisasi harmonik ke-3.magnetisasi harmonik ke-3.

d) Utk mengontrol arus hubung singkat.d) Utk mengontrol arus hubung singkat.e) Sbg kumparan tegangan dlm pengetesan e) Sbg kumparan tegangan dlm pengetesan

trafotrafof) Utk suplai 3 hubungan shg mendapatkan f) Utk suplai 3 hubungan shg mendapatkan

tegangan operasi yang berbeda.tegangan operasi yang berbeda.Secara normal kumparan ini disebut Secara normal kumparan ini disebut medium medium

voltagevoltage (mV) kumparan ini dirangkai delta. (mV) kumparan ini dirangkai delta.

Page 25: 10. Dimensi Utama Rangkaian Magnetik-1

Posisi kumparan LV dan HV Posisi kumparan LV dan HV terhadap Inti Trafoterhadap Inti Trafo

Kumparan LV ditempatkan dekat dengan Kumparan LV ditempatkan dekat dengan inti dengan kumparan HV melingkupi inti dengan kumparan HV melingkupi kumparan LV. Dengan susunan demikian kumparan LV. Dengan susunan demikian akan memperoleh keuntungan :akan memperoleh keuntungan :

a). Ketebalan isolasi yg digunakan antara inti a). Ketebalan isolasi yg digunakan antara inti dan kumparan LV lebih sedikit, karena dan kumparan LV lebih sedikit, karena perbedaan potensial antara kumparan LV perbedaan potensial antara kumparan LV dan inti lebih kecil.dan inti lebih kecil.

b). Kemungkinan terjadinya gangguan antara b). Kemungkinan terjadinya gangguan antara inti dan kumparan LV lebih kecil, karena inti dan kumparan LV lebih kecil, karena perbedaan potensial yang kecil.perbedaan potensial yang kecil.

Page 26: 10. Dimensi Utama Rangkaian Magnetik-1

Posisi kumparan LV dan HV terhadap Inti TrafoPosisi kumparan LV dan HV terhadap Inti Trafo

c). Mengurangi panjang kumparan, c). Mengurangi panjang kumparan, karena isolasi yang melingkupi inti karena isolasi yang melingkupi inti lebih tipis.lebih tipis.

d). Lebih cocok untuk penempatan d). Lebih cocok untuk penempatan tap-tap pada kumparan HV, karena tap-tap pada kumparan HV, karena kumparan ini berada di sebelah kumparan ini berada di sebelah luar.luar.

Page 27: 10. Dimensi Utama Rangkaian Magnetik-1

Tipe kumparanTipe kumparan

Adanya macam tipe kumparanadalah untuk Adanya macam tipe kumparanadalah untuk memilih yang cocok tipe kumparan untuk LV memilih yang cocok tipe kumparan untuk LV dan HV dalam trafo.dan HV dalam trafo.

Umumnya kedua kumparan harus dirancang Umumnya kedua kumparan harus dirancang untuk mencapai :untuk mencapai :

a)a) Karakteristik performan listrik yang lebih Karakteristik performan listrik yang lebih baik.baik.

b)b) Cukup memadai kekuatan mekaniknya Cukup memadai kekuatan mekaniknya untuk mendapatkan tekanan karena hubung untuk mendapatkan tekanan karena hubung singkat.singkat.

c)c) Memiliki ventilasi untuk membatasi Memiliki ventilasi untuk membatasi kenaikan temperatur belitankenaikan temperatur belitan

Page 28: 10. Dimensi Utama Rangkaian Magnetik-1

Kumparan trafo umumnya disusun Kumparan trafo umumnya disusun dalam dua caradalam dua cara

1)1) Secara konsentris dalam hubungan Secara konsentris dalam hubungan satu dengan yang lain (untuk tipe satu dengan yang lain (untuk tipe core) disebut dengan kumparan core) disebut dengan kumparan konsentris.konsentris.

2)2) Secara group-group kumparan LV Secara group-group kumparan LV dan HV ditumpuk bergantian satu dan HV ditumpuk bergantian satu terhadap yang lain (untuk tipe terhadap yang lain (untuk tipe shell).shell).

Page 29: 10. Dimensi Utama Rangkaian Magnetik-1