PRAKTIKUM IPEMBANGKITAN DAN PENGUKURAN TEGANGAN TINGGI AC

I.1 Tujuan PraktikumSetelah melakukan percobaan, praktikan diharapkan dapat :1. Mempelajari cara membangkitkan tegangan tinggi arus bolak-balik dengan menggunakan transformator penguji tegangan tinggi.2. Mempelajari cara pengukuran tegangan bolak-balik, yaitu : Metode pengukuran dengan sela bola. Metode pengukuran dengan pembagi tegangan kapasitif.

I.2 Teori DasarTegangan tinggi AC umumnya digunakan di laboratorium untuk pengujian dan percobaan dengan tegangan DC dan tegangan impuls. Perbedaan transformator uji dengan transformator daya adalah kapasitas dayanya rendah, akan tetapi ratio lilitannya tinggi.Transformator tegangan tinggi terdiri dari : Kumparan primer yang dihubungkan dengan tegangan rendah. Kumparan sekunder, satu terminal pada level yang rendah dekat potensial tanah dan terminal lainnya terisolasi dengan tanah sebagai terminal tinggi.Untuk pembangkitan tegangan DC atau impuls, transformator sering digunakan dengan kedua terminal yang diisolasi dari potensial tanah.Untuk alasan ekonomi tegangan AC yang lebih tinggi sedikit dari 100 kV tidak dihasilkan oleh transformator.Untuk penggunaan ini transformator harus disusun satu dengan lainnya dan setiap unit dilengkapi dengan belitan tersier pada potensial yang tinggi untuk memicu exitasi transformator selanjutnya.I.2.1 Pengukuran Tegangan ACPengukuran tegangan AC dapat diakibatkan oleh perbedaan arti. Tiga kelas dari pengukuran dapat dibedakan atas : Peralatan yang menunjukkan nilai rms. Peralatan yang menunjukkan nilai puncak. Peralatan pengukuran kombinasi tegangan divider.Kombinasi ini dapat mengukur nilai rms dan nilai puncak.Rumus :

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

Nilai rms dapat juga diukur dengan voltmeter elektrostatik atau dengan transformator arus.Dalam multi test set sebuah pembagi kapasitif murni digunakan dengan rangkaian ekivalen sederhana sebagai berikut :

Gambar I.1 Rangkaian pembagi kapasitif.

Ket :C1 = Kapasitansi tegangan tinggiC2= Kapasitansi tegangan rendahU1= Tegangan inputU2= tegangan outputZ= karakteristik impedansi pengukuran kabel.

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

Suatu keharusan yang diperoleh untuk menghitung bahwa setiap jaringan dihubungkan dengan kapasitansi tegangan rendah, ratio perubahan transformasi. Artinya bahwa kapasitansi input pada peralatan pengukuran mempengaruhi ratio tegangan.Sphare-Gap (jarak/celah bola) memberikan hubungan antara tegangan yang terpakai dengan jarak dan diameter bola. Sebab tegangan tembus pada udara dipengaruhi oleh tekanan udara, temperatur dan kelembaban, digunakan faktor koreksi ini sangat luas, sehingga dibawah kondisi normal persamaan sederhana dapat digunakan :

dengan :Ub= Tegangan tembus pada 1013 mBar, 200CUm= Tegangan tembus pengukuran P= Tekanan udara dalam mBarT= Temperatur udara dalam 0C.

I.3 Alat dan Bahan1. Sangkar tegangan tinggi AC/DC2. Kotak pengontrolan3. Obyek pengetesan4. Beban Kapasitif

I.4 Rangkaian Percobaan

U1U2Rd

U2RdU1U2Rd

Gambar I.2 Rangkaian percobaan tegangan tinggi AC/DC

Ket :Cb= Beban resistifU1= Tegangan primerU2= Tegangan sekunderRd= Resistansi

I.5 Prosedur Percobaan1. Menyiapkan peralatan yang diperlukan dalam pengujian tegangan tinggi AC/DC.2. Untuk percobaan AC tanpa beban dilakukan dengan menaikkan % regulator sampai mencapai 40 %, dan pembacaan tegangan tembus dilakukan kemudian dimasukkan ke dalam tabel pengamatan.3. Sesuai dengan rangkaian, mengukur tegangan tembus dari gap bola dengan pembagi tegangan. Jarak gap 10, 20 mm. Diameter elektrode 100 mm. Pengambilan data dilakukan sebanyak tiga kali untuk setiap jarak gap (percobaan AC berbeban).

I.6 Hasil PengamatanT = 32,2CP = 1016 mBarNORegulator(%)VBD(kV)

1108

22016

33024

44032

55040

66048

77056

88064

99072

1010080

Tabel I.1 Data hasil pengamatan percobaan tegangan tinggi AC (tanpa beban)

T = 32,2CP = 1016 mBarNOJarak Elektroda/Jarum (mm)VBD(kV)VBD Rata2(kV)

1566.67

57

57

2101010.00

1010

1010

3151211.00

1511

1510

4201212.33

2012

2013

5302222.00

3022

3022

Tabel I.2 Data hasil pengamatan percobaan tegangan tinggi AC (dengan beban)

I.7 Analisa Dataa. Percobaan tegangan tinggi AC (tanpa beban)Contoh hasil perhitungan, menggunakan data ke-5Diketahui: Tekanan (P)= 1016 mBar: Temperatur (T)= 32,2C: Veff= 40 kV

Ditanyakan: a. Tegangan Max. (Vm) ...?: b. Tegangan Breakdown (VBD) ...?: c. FC ...?

Penyelesaian:

a.

b.

c.

d. (untuk pengatur tegangan 80% pada regulator)

Jadi,

Dengan contoh perhitungan yang sama seperti di atas, maka untuk dapat yang lain dapat pula dihitung:NORegulator(%)VBD(kV)Vm(kV)Vb(kV)FCRatio Tegangan(n)

110811.3111.820.960.85

2201622.6223.640.960.85

3302433.9435.450.960.85

4403245.2547.270.960.85

5504056.5659.090.960.85

6604867.8770.910.960.85

7705679.1882.730.960.85

8806490.5094.540.960.85

99072101.81106.360.960.85

1010080113.12118.180.960.85

Tabel I.3 Hasil analisa data percobaan tegangan tinggi AC (tanpa beban)b. Percobaan tegangan tinggi AC (dengan beban)Contoh hasil perhitungan, menggunakan data ke-3Diketahui: Tekanan (P)= 1016 mBar: Temperatur (T)= 32,2C: Veff= 22,00 kV

Ditanyakan: a. Tegangan Max. (Vm) ...?: b. Tegangan Breakdown (VBD) ...?: c. FC ...?

Penyelesaian:

a.

b.

c.

Dengan contoh perhitungan yang sama seperti di atas, maka untuk dapat yang lain dapat pula dihitung:NOJarak Elektroda/Jarum (mm)VBD(kV)Vm(kV)Vb(kV)FC

156.679.439.790.96

21010.0014.1414.690.96

31511.0015.5516.150.96

42012.3317.4418.110.96

53022.0031.1132.310.96

Tabel I.3 Hasil analisa data percobaan tegangan tinggi AC (dengan beban)I.8 Grafik Hasil Analisa Data

Grafik I.1 Hubungan antara Jarak Elektroda/Jarum dengan Vb,Vm dan VBD

I.9 Kesimpulan Dari hasil analisa data di atas maka dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut :1. Pada percobaan AC tanpa beban diperoleh faktor koreksi pada data ke-8 yaitu 1,04.2. Pada percobaan AC tanpa beban diperoleh ratio tegangan rata-rata sebesar 0,92.3. Dari data pengukuran untuk percobaan AC berbeban, tegangan tembus dicapai pada 10.67 kV 4. Dari kedua grafik pada lembaran di atas menunjukkan hubungan yang linear.

1