Uji Back-to-Back Sumpner: Analisis Akurat Efisiensi, Regulasi Tegangan, dan Pemanasan Transformator

Uji Sumpner atau Uji Back-To-Back pada Transformator untuk Efisiensi, Regulasi Tegangan, & Efek Pemanasan

Uji open-circuit dan short circuit dilakukan untuk menentukan parameter rangkaian setara. Dengan bantuan uji ini, kita tidak dapat menemukan kenaikan suhu di transformator. Karena uji open-circuit hanya memeriksa kerugian inti dan uji short circuit hanya memeriksa kerugian tembaga. Namun, transformator tidak subjek secara bersamaan terhadap kedua kerugian. Oleh karena itu, alternatifnya adalah uji Sumpner.

Solusi untuk masalah ini adalah uji Sumpner. Uji Sumpner dilakukan untuk menentukan efisiensi transformator, regulasi tegangan, dan efek pemanasan transformator dalam kondisi beban. Uji Sumpner juga dikenal sebagai uji back-to-back karena uji ini terdiri dari dua transformator identik yang terhubung back-to-back.

Dalam uji Sumpner, kondisi beban aktual disimulasikan tanpa menghubungkan beban aktual. Untuk transformator kecil, nyaman untuk menghubungkan beban penuh. Namun, sulit untuk menghubungkan beban penuh dalam kasus transformator besar. Oleh karena itu, uji ini membantu untuk menemukan parameter penting transformator. Dan uji Sumpner memberikan hasil yang lebih akurat dibandingkan uji open-circuit dan short-circuit.

Uji Sumpner – (Uji Back-to-Back)

Untuk melakukan uji Sumpner, diperlukan dua transformator satu fasa dengan rating identik. Diagram rangkaian eksperimental uji Sumpner ditunjukkan dalam gambar di bawah ini.

Seperti yang ditunjukkan dalam gambar di atas, dua transformator dengan rating identik T₁ dan T₂ terhubung back-to-back. Di sini, gulungan primer kedua transformator terhubung paralel dengan tegangan dan frekuensi pasokan yang ditetapkan. Sebuah ammeter A₁, voltmeter V₁, dan wattmeter W₁ terhubung ke sisi input.

Gulungan sekunder kedua transformator terhubung seri dengan polaritas berlawanan. Sebuah voltmeter V₂ terhubung di antara kedua gulungan sekunder untuk memeriksa opposisi polaritas. Rentang voltmeter V₂ harus dua kali tegangan sekunder yang ditetapkan. Sekarang, dua terminal manapun dari gulungan sekunder dihubungkan bersama (di sini B dan C). Dan jika voltmeter V₂ mengukur nol volt antara dua terminal yang tersisa (A dan D), maka kedua gulungan terhubung seri opposi dan kita dapat menggunakan terminal A dan D untuk kinerja lebih lanjut. Dalam kasus, jika voltmeter V₂ membaca nilai ganda dari tegangan yang ditetapkan, gulungan sekunder terhubung dengan polaritas yang sama. Untuk membuat koneksi ini berlawanan, terminal A dan C dihubungkan bersama dan terminal B dan C digunakan untuk kinerja lebih lanjut.

Sekarang, pasokan rated diberikan ke gulungan primer. Total tegangan di seluruh gulungan sekunder adalah nol. Oleh karena itu, gulungan sekunder akan berperilaku sebagai rangkaian terbuka dan arus yang mengalir melalui gulungan sekunder adalah nol. Oleh karena itu, karena tegangan rated di primer dan nol arus di sekunder, wattmeter W1 mengukur kerugian besi dari kedua transformator.

Tegangan rendah (hampir 5 hingga 10%) diberikan ke terminal sekunder dengan bantuan transformator pengatur T_R yang diangspring oleh pasokan utama. Sebuah ammeter A₂ terhubung ke sisi sekunder seperti yang ditunjukkan dalam gambar di atas. Magnitudo pasokan sekunder disesuaikan sampai ammeter A₂ membaca arus sekunder beban penuh. Arus sekunder menghasilkan arus primer beban penuh untuk mengalir (berdasarkan transformator) dan jalur arus ini direpresentasikan sebagai garis titik hijau. Oleh karena itu, transformator berperilaku seperti beroperasi dalam kondisi beban penuh. Oleh karena itu, wattmeter W₂ membaca nilai kerugian tembaga beban penuh untuk kedua transformator.

Pembacaan alat ukur yang terhubung dalam rangkaian uji Sumpner adalah sebagai berikut;

• Ammeter A₁ = Arus no-load = 2I₀
• Voltmeter V₁ = Tegangan input rated yang diterapkan (Tegangan primer)
• Wattmeter W₁ = Kerugian inti (kerugian besi) dari kedua transformator = 2P_i
• Ammeter A₂ = Arus sekunder beban penuh dari kedua transformator = 2I₂
• Voltmeter V₂ = Total tegangan di seluruh koneksi seri kedua gulungan sekunder
• Wattmeter W₂ = Kerugian tembaga beban penuh dari kedua transformator = 2P_cu

Tabel Observasi

I1 Amp	V1 Volts	W1 Watt	I2 Amp	V2 Volts	W2 Watt
…..	…..	…..	…..	…..	…..

Perhitungan Kerugian

Di sini, kita telah menghubungkan dua transformator identik. Oleh karena itu, kerugian yang terjadi di kedua transformator sama. Wattmeter (W₁ dan W₂) yang terhubung dalam rangkaian mengukur kerugian besi dan tembaga untuk kedua transformator. Jadi, jika Anda perlu menemukan kerugian untuk setiap transformator, Anda perlu melakukan setengah pembacaan.

Perhitungan Efisiensi

Oleh karena itu, efisiensi transformator dihitung oleh;

Perhitungan Parameter Rangkaian

Parameter rangkaian setara (resistansi dan reaktansi setara) dapat dihitung dari pembacaan uji Sumpner dengan perhitungan di bawah ini.

 

Dimana R_S = Resistansi setara transformator yang dirujuk ke sisi sekunder.

Sekarang, penurunan tegangan setiap transformator:

Maka,

Perhitungan Kenaikan Suhu

Kenaikan suhu transformator dapat ditentukan dengan bantuan uji Sumpner. Oleh karena itu, uji ini juga dikenal sebagai uji heat run. Dalam uji Sumpner, suhu minyak dan gulungan diukur setiap interval waktu. Transformator beroperasi untuk jangka waktu panjang (36 hingga 48 jam) dan ini menghasilkan kenaikan suhu minyak. Dari itu, kapasitas tahan transformator ditentukan di bawah suhu tinggi.

Keuntungan & Kerugian Uji Sumpner

Keuntungan

Keuntungan uji Sumpner pada transformator tercantum di bawah ini.

• Kapasitas besar transformator dapat diuji tanpa menghubungkan beban aktual.
• Daya yang diperlukan untuk melakukan uji ini sangat sedikit. Ini sama dengan kerugian kedua transformator.
• Dengan bantuan uji Sumpner, kita dapat menemukan kerugian tembaga, kerugian besi, kenaikan suhu, parameter rangkaian setara, dan efisiensi transformator.

Kerugian

Keuntungan tunggal dari uji Sumpner adalah dua transformator identik diperlukan untuk melakukan uji ini.