Presentation elektrik 1
- 1. POLITEKNIK JOHOR BAHRU JABATAN KEJURUTERAAN MEKANIKALTUGASAN 1TARIKH HANTAR : 06 OGOS 2010
- 2. Pengubahmerupakanperantielektrik yang paling mudahbinaannyatetapimerupakansalahsatuperanti yang paling berguna. Pengubahbolehdidapatididalamberbagaisaizdanbentukdari yang berteraskanbesi (untukkegunaanfrekuensikuasa 50 Hz) hinggalah yang berteraskanudara (untukkegunaanfrekuensisehinggabeberapa kHz). Pengubahberfungsiuntukmengubaharasvoltan (arus) AC. Tanpapengubah, kuasaelektriktidakmungkindapatdihantardaristesenpenjanaketempat-tempat yang jauhnyasehinggaberibubatu. Pengubahpadaasasnyaterdiridaripadaduagegelungpengalir yang bertindaksebagaiinduktor yang terpisahsecaraelektriktetapibersambungsecaramagnetik. Pengubahterdiridaripadaduagelung (windings) yang dililitkanpadateras (core) besi, dimanaterasdangelungmerupakanbahagianutamadalamstrukturbinaanpengubah. Rajah 2.1 menunjukkansusunan am sebuahpengubah. Teraspengubahterdiridaripadakepingankeluliberlapis yang ditebatuntukmengelakdaripadaberlakunya karat dansentuhanelektrik. Gelungutama (primary winding) pengubahakandisambungkepadabekalandandikenalisebagaibelitanutamasementaragelungsekunder (secondary winding) disambungkepadabebandandinamakanbelitansekunder. Antarasebabmengapateraspengubahdiperbuatdalambentukkepinganbesi yang berlapisialahuntukmengurangkankehilangankuasa yang disebabkanoleharuspusar (eddy current)PENGENALAN
- 3. Rajah 2.1: Susunan Am PengubahdimanaV1 = voltan terminal utamaV2 = voltan terminal sekunderI1 = arusutamaI2 = arussekunderN1 = bilanganlilitanbelitanutamaN2 = bilanganlilitanbelitansekunder
- 4. Terdapatduajenisbinaanpengubahiaitujenisterasdanjeniskelompang. Iaberbezadarisegikaedahmenempatkangegelung. Pengubahjenisterasbiasanyadigunakanpadapengubahkuasadenganarus yang besardimanapengubahjenisinimempunyaibelitanyang dililitpadakedua-dualenganteras. Pengubahjeniskelompang pula mempunyaibelitan yang dililitdibahagiantengahterassahaja. JENIS-JENIS PENGUBAH
- 5. Belitanutamasebuahpengubahdibekalkandengansumbervoltanatauarusulangalik. Apabilaarusulangalikmengalirpadabelitanutama, fluksulangalikakanterhasildidalamteras. Jikafluks yang dihasilkanitudapatmelintasibelitansekunder, makadayagerakelektrik yang akanteraruhpadabelitanutama E1 danbelitansekunder E2 adalahsama. Apabilabahagiansekunderpengubahdalamkeadaanlitarbuka, voltanpadabahagiansekunder V2 adalahsamadengandge yang teraruhdibelitansekunder E2. Seterusnyaaruspadabelitanutamamenjadisangatkecilmakavoltandand.g.e. (dayagerakelektrik) yang teraruhpadabelitanutamajugasamatetapiberbezakekutuban. menganggapbahawakecekapanpengubahmenghampiri100% maka; 1V1 x faktorkuasabelitanutama = I2V2 x faktorkuasabelitansekunderOlehkeranafaktorkuasabelitanutamadanbelitankeduapadakeadaanbebanpenuhlebihkurangsama.PRINSIP KENDALIAN PENGUBAH
- 6. PengubahLangkahNaik (Step-up) danPengubahLangkahTurun (Step-dow n) Pengubahlangkahnaikadalahpengubah yang meninggikanparasvoltannya. Inibermaknavoltanpadabelitansekunderlebihtinggiberbandingdenganvoltanpadabelitanutama. Rajah 2.4 menunjukkanjenispengubahlangkahnaik. Bilanganlilitanpadabahagiansekunderlebihbanyakdaripadabelitanutama. Arus yang mengalirpadabahagiansekunderadalahlebihrendahberbandingdenganaruspadabahagianutama. V2 > V1 ; N2 > N1 dan I2 < I1 Pengubahjenisinibiasanyadigunakanuntukpenghantarandaribahagiansistempenjanaankepadapencawang-pencawangelektrik yang lain padajarak yang jauhsehinggaberatus-ratuskilometer. Voltan yang tinggidanarus yang rendahdiperlukandalamsisteminiuntukmengurangkanberlakunyakehilangan yang tinggisemasapenghantarantenagaelektrik. Rajah 2.4: Pengubahlangkahnaik (N2 > N1) Pengubahjenislangkahturun pula, berfungsiuntukmenurunkanparasvoltan. Pengubahjenisinidigunakanuntukmengagihkanbekalandaripencawangelektrikkepadapengguna. Nilaivoltan yang tinggi yang dihantarkepencawangakanditurunkankepadanilai yang lebihrendah, iaitunilai yang bersesuaiandenganpengguna. Bilanganlilitanbelitansekunderjugalebihsedikitberbandingdenganbilanganlilitanbelitanutama, sementaraaruspadabahagiansekunderlebihtinggidaripadaaruspadabahagianutama. nikeranavoltansentiasaberkadarterusdenganbilanganlilitansementaraarus pula berkadarsongsangdengankedua-duanya. V2 < V1 ; N2 < N1 dan I2 > I1 PengubahLangkahNaik (Step-up) danPengubahLangkahTurun(Step-down)
- 7. RAJAH 2.4
- 8. Aliranarusdidalambelitanutamaakanterlarassecaraautomatikuntukmemenuhikeperluankeluaran (arusbeban). Olehituapabilatiadasebarangarusdigunakandaripadabelitansekunder (tanpabeban), belitanutamajugatidakakanmengalirkanaruskecualiarusujaan (excitation current). Nilaiarusujaanadalahsangatrendahiaitusetakatcukupuntukmengekalkankewujudanlitar magnet. Arusujaanakandianggapsebagaiterlalukecildanbolehdiabaikan. Dalamkeadaanberbeban, aliranarusdidalambelitanutamaadalahberkadarandenganbebanpadabahgaiansekunder. Anggapkanpengubahdidalam rajah dibawahmempunyainilaipengubahan 1 : 1 supayavoltandanarusdidalamsetiapbelitansama. Rajah 2.6: PrinsippengaturanpengubahApabilabekalandisambungkebelitanutamadengankesemuasuisbebanterbuka (off) tiadasebarangarus yang mengalirdidalambelitanutama (kecualiarusujaan yang bolehdiabaikan). Apabilasuisbeban S1 ditutup (on), arusbeban 2 A akanmengalirdidalambelitansekunder. Denganmenganggapkanpengubahtidakmempunyaisebarangkehilangan, arus yang mengalirdidalamlitarutamajugaadalah 2 A. Apabila S2 ditutup (dengan S1 masihberkeadaantertutup) arus yang mengalirdidalamlitarsekunderbertambahmenjadi 4A. Sifatpengaturan yang dipunyaiolehpengubahakanmenyebabkanbelitanutamajugamengalirkanarussebesar 4 A untukmenampungpengalirarus 4 A padabelitansekunder. Seterusnyajika S3 ditutup, proses yang samaakanturutberlakuiaitubelitanutamaakanmengalirkanarussebesar 6 A untukmembolehkanarus 6 A mengalirdidalamlitarsekunder.ARUS BELITAN
- 9. RAJAH 2.6
- 10. Tidaksemuakuasa yang dibekalkankepengubahdisalurkankebeban. Sebahagiandaripadakuasainiakan ‘hilang’ padaterasdanbelitan-belitanpengubah. Para pengilangsedayaupayaakanmemastikankehilanganinisentiasapadatahap yang minimum. Bergantungkepadapenggunaan, kehilanganpadapengubahbiasanyadalamlingkungan 1% hingga 5%. Pengubahyang digunakanuntukmemindahkanjumlahkuasa yang besardirekabentuksupayasekurang-kurangnyamempunyaikecekapan98%. Pengubahbersaizkecil, seperti yang digunakanpadalocengpintudanlitarisyaratselalunyatidakmenitikberatkansangatsoalkecekapan (adakalanyakurangdari 85%). Inikeranapengubahsebeginihanyamemindahkansejumlahkuasa yang kecildalamtempoh yang sangatsingkatsahaja. KEHILANGAN DAN KECEKAPAN
- 11. Fluks magnet yang berubahdidalamteraspengubahakanmengaruhvoltanpadasebarangpengalir yang beradadikawasanmedantersebut. Olehkeranaterasitusendirimerupakanbahanpengalir, fluksmagnet berubahbukansahajamengaruhvoltandidalambelitanpengubahmalahdidalamteraspengubahitusendiri. Voltanyang teraruhdidalamteraspengubahakanmenyebabkanwujudnyaarus yang berpusardidalamteras. Arusinidikenalisebagaiaruspusardankehilangankuasa yang disebabkanolehnyadikenalisebagaikehilanganaruspusar. Kehilanganaruspusarbolehdikurangkandenganmeninggikanrintanganlaluan yang diambiloleharuspusar. Inibolehdilakukandenganmembinateras yang berlapis-lapis dengansetiaplapisanterasditebatkanmenggunakanlapisantipis varnish. KEHILANGAN ARUS PUSAR
- 12. Kehilanganhisteresisberlakuakibatdarikesankemagnetanbaki. Kemagnetanbakiadalahsatufenomenadimanakemagnetansesuatubahanituakanteruskekalwalaupunsesudahdayakemagnetandikeluarkan. Kekutubanteraspengubahakanmenyongsangsetiap kali arusutamabertukararah. Setiap kali kekutubanteraspengubahmenyongsang, sedikittenagaakandigunakanuntuk ‘memadam’ kemagnetanbakidarikekututbanteraspadakitar yang sebelumnya. Kesandaripadaitu, terasakanmenjadipanas. Kehilanganhisteresisberlakusetiapsetengahkitariaitubeberapaketikasebelumterasmemagnetsemuladalamarah yang bertentangan. Kehilanganhisteresisbolehdikurangkandenganmengambilbahanyang mempunyaikesanhisteresis yang rendahsebagaiteras. Diantarabahan yang sesuaiadalahkelulisilikon. Kelulisilikonadalahsejenisaloi yang mempunyaikesanhisteresis yang rendahtetapimempunyaikebolehtelapan yang tinggi.KEHILANGAN HISTERISIS
- 13. Pengubahalatanadalahsejenispengubah yang dibinakhususuntukmengukurvoltan yang tinggiatauarus yang besar. Melaluipengubahalatan, kuantititalian yang tinggiakandirendahkankepadasuatunilai yang rendahdanselamatsebelumdiukurolehalatanseperti meter volt, meter ampere dan meter watt. Pengubahalatanjugadapatmemencilkanalatanpengukurandanoperator daritalianvoltantinggidandengandemikianakanmengurangkanrisikobahaya. Terdapatduajenispengubahalataniaitupengubaharus (current transformer, CT) danpengubahupaya (potential transformer, PT)PENGUBAH ALATAN