1. POLITEKNIK JOHOR BAHRU JABATAN KEJURUTERAAN MEKANIKAL TUGASAN 1 TARIKH 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 Pengubah dimana V1 = voltan terminal utamaV2 = voltan terminal sekunderI1 = arusutama I2 = 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. Seterusnyaaruspadabelitanutamamenjadisangatkecilmaka voltandand.g.e. (dayagerakelektrik) yang teraruhpadabelitanutamajugasamatetapiberbezakekutuban. menganggapbahawakecekapanpengubahmenghampiri 100% maka; 1V1 x faktorkuasabelitanutama = I2V2 x faktorkuasabelitansekunder Olehkeranafaktorkuasabelitanutamadanbelitankeduapadakeadaanbebanpenuhlebihkurangsama. PRINSIP KENDALIAN PENGUBAH

6. PengubahLangkahNaik (Step-up) danPengubahLangkah Turun (Step-dow n) Pengubahlangkahnaikadalahpengubah yang meninggikanparas voltannya. 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 supayavoltandanarusdidalamsetiapbelitan sama. Rajah 2.6: Prinsippengaturanpengubah Apabilabekalandisambungkebelitanutamadengankesemuasuisbebanterbuka (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