Pengujian Transformator: Prosedur Uji Sirkuit Terbuka dan Sirkuit Pendek

Uji Open Circuit (No Load) dan Short Circuit (On-Load) Transformator

Seperti yang telah kita lihat dalam rangkaian setara transformator, ada empat parameter utama;

• Resistansi setara (R₀₁)
• Reaktansi setara (X₀₁)
• Resistansi kerugian inti (R₀)
• Reaktansi magnetisasi (X₀)

Uji open circuit dan short circuit dilakukan untuk menemukan parameter rangkaian, regulasi, dan efisiensi transformator. Uji ini dilakukan tanpa beban aktual transformator. Oleh karena itu, uji ini dianggap sebagai metode pengujian tidak langsung.

Uji ini memberikan hasil yang lebih akurat dibandingkan uji yang dilakukan pada transformator dengan beban penuh (metode langsung). Juga, uji ini lebih ekonomis karena konsumsi daya sangat sedikit. Dua uji dianggap sebagai metode pengujian tidak langsung;

• Uji Open-circuit
• Uji Short-circuit

Uji Open Circuit (Uji No-Load)

Uji open-circuit (aka Uji No-load) dilakukan untuk menentukan kerugian pada transformator seperti kerugian inti (kerugian besi), arus no-load (I₀), dan parameter rangkaian setara no-load (R₀ dan X₀). Uji ini dilakukan pada gulungan primer atau sekunder. Namun, dalam kebanyakan kasus, uji ini dilakukan pada gulungan tegangan rendah. Karena sulit untuk mendapatkan tegangan tinggi di laboratorium dan arus yang melewati gulungan tegangan tinggi sangat kecil. Jadi, mungkin sulit untuk mengukur pembacaan yang akurat.

Oleh karena itu, uji open circuit dilakukan pada gulungan tegangan rendah. Diagram koneksi eksperimental uji open-circuit pada transformator satu fasa ditunjukkan dalam gambar di bawah ini.

Seperti yang ditunjukkan dalam gambar di atas, gulungan primer (gulungan tegangan rendah) disuplai oleh tegangan dan frekuensi rated (umumnya, sumbatan satu fasa dari autotransformer). Dan gulungan sekunder dibuka. Sekarang, voltmeter V₀, ammeter I₀, dan wattmeter W₀ terhubung di gulungan primer.

Gulungan sekunder dibuka. Oleh karena itu, arus yang melewati gulungan sekunder adalah nol. Dan beban tidak terhubung. Maka, arus yang melewati gulungan primer adalah arus no-load I0. Arus yang melewati gulungan primer diukur oleh ammeter yang memberikan nilai arus no-load.

Tegangan pasokan yang diberikan ke gulungan primer adalah tegangan rated. Jadi, fluks yang dihasilkan di inti transformator normal. Dan fluks ini sama untuk semua kondisi beban. Kerugian besi yang dihasilkan di transformator tergantung pada tegangan dan frekuensi pasokan. Dalam uji ini, kita telah memberikan tegangan dan frekuensi pasokan rated. Maka, kerugian besi atau inti yang dihasilkan dalam uji ini sama untuk semua beban.

Arus yang melewati gulungan sekunder disuplai untuk kerugian inti dan kerugian tembaga di gulungan primer. Arus no-load melewati gulungan primer yang sangat kecil (2 hingga 5 persen dari arus beban penuh). Oleh karena itu, kita dapat mengabaikan kerugian tembaga. Dan arus primer disuplai untuk kerugian inti.

Sebuah wattmeter terhubung ke gulungan primer yang mengukur daya yang disuplai. Jadi, wattmeter menunjukkan kerugian daya yang terjadi di inti transformator. Dalam uji open-circuit, pembacaan instrumen adalah sebagai berikut;

Ammeter: arus no-load I₀

Voltmeter: tegangan pasokan rated V₁

Wattmeter: kerugian besi atau inti P_i

Tabel Observasi

Tabel observasi uji open circuit ditunjukkan di bawah ini.

Tegangan pasokan rated V1	Arus no-load I0	Kerugian besi atau inti Pi
…..	…..	…..

Sekarang, kita dapat menemukan parameter rangkaian (R0 dan X0) menggunakan arus no-load.

Daya no-load W₀ = V₁ I₀ Cos ϕ₀ = Kerugian inti

Komponen kerja dari arus no-load;

I_W = I₀ Cos ϕ₀

Komponen magnetisasi dari arus no-load;

I_M = I₀ Sin ϕ₀

Sekarang, dari komponen kerja dan komponen magnetisasi, kita dapat menemukan resistansi dan reaktansi no-load sebagai berikut;

Resistansi no-load;

Reaktansi no-load;

Uji Short Circuit (Uji On-Load)

Uji short circuit (aka Uji On-load) dilakukan di sisi tegangan tinggi dan sisi tegangan rendah dihubungkan pendek. Uji ini dapat dilakukan di sisi tegangan rendah, tetapi uji ini memerlukan hampir 5 hingga 7 persen dari tegangan rated. Di sisi tegangan rendah, tegangan ini cukup kecil dan memiliki kemungkinan kesalahan pengukuran. Juga, tegangan yang dikurangi (5 hingga 7 persen) dari sisi tegangan tinggi dengan mudah tersedia di laboratorium. Oleh karena itu, nyaman untuk melakukan uji short circuit di sisi tegangan tinggi.

Diagram skematik uji short circuit ditunjukkan dalam gambar di bawah ini.

Biasanya, gulungan tegangan rendah dihubungkan pendek menggunakan kabel tebal. Namun, dalam beberapa kasus, sebuah ammeter terhubung untuk mengukur arus beban rated. Sebuah ammeter, voltmeter, dan wattmeter terhubung di sisi tegangan tinggi seperti yang ditunjukkan dalam gambar di atas. Di sini, kita telah menganggap gulungan primer sebagai gulungan tegangan tinggi dan gulungan sekunder sebagai gulungan tegangan rendah.

Gulungan tegangan tinggi disuplai oleh tegangan input yang dikurangi dari sumber pasokan variabel. Tegangan pasokan secara bertahap meningkat sampai arus primer beban penuh mengalir melalui gulungan primer. Ketika arus beban penuh melewati gulungan primer, berdasarkan transformator, arus yang mengalir melalui gulungan sekunder adalah arus sekunder beban penuh.

Jadi, ammeter yang terhubung di sisi tegangan tinggi mengukur arus primer beban penuh. Voltmeter mengukur tegangan yang disuplai ketika arus beban penuh melewati gulungan primer. Dalam kondisi ini, tegangan yang disuplai hampir 5 hingga 10 persen dari tegangan beban penuh. Karena tegangan input rendah, fluks yang dihasilkan di inti sangat rendah. Dan kerugian inti berbanding lurus dengan kuadrat fluks. Maka, kerugian inti sangat kecil sehingga dapat diabaikan.

Juga, arus yang melewati gulungan adalah arus beban penuh. Maka, kerugian tembaga yang terjadi selama uji adalah kerugian tembaga beban penuh normal. Dan wattmeter menunjukkan kerugian tembaga beban penuh. Gulungan sekunder dihubungkan pendek. Jadi, tegangan sekunder (tegangan output) adalah nol. Maka, seluruh tegangan primer digunakan untuk menyuplai penurunan tegangan dalam total impedansi yang dirujuk ke sisi primer.

Rangkaian setara mendekati transformator di bawah uji short circuit ditunjukkan dalam gambar di bawah ini.

Tabel Observasi:

VSC Volts	ISC Ampere	PC Watt
…..	…..	…..

Pembacaan instrumen dalam uji short circuit adalah sebagai berikut;

• Ammeter: Arus primer beban penuh (I_SC)
• Voltmeter: Tegangan yang disuplai (V_SC)
• Wattmeter: Kerugian tembaga beban penuh (P_C)

Kerugian tembaga beban penuh;

W_SC = I²_SC R₀₁

Resistansi setara transformator yang dirujuk ke primer;

Impedansi setara yang dirujuk ke primer;

Reaktansi setara yang dirujuk ke primer;

Faktor daya;