Definasi Alatubah

 

Definasi Alatubah

Alatubah ialah sebuah alat statik yang tidak mempunyai bahagian yang sentiasa bergerak dan melalui aruhan elektromagnet memindahkan tenaga elektrik daripada satu gegelung lilitan ke gegelung lilitan yang lain  biasanya pada nilai voltan dan arus yang berbeza tanpa mengubah nilai frekuensi.

 

Mengikut peraturan-peraturan elektrik 1994

 

‘Pengubah’ ertinya radas yang tanpa bahagian yang sentiasa bergerak yang melalui aruhan elektromagnet mengubah voltan atau arus ulang-alik dalam satu atau lebih lilitan yang lain, biasanya pada nilai yang berbeza bagi voltan atau arus dan termasuklah pengubah-oto.

 

Pada asasnya, alatubah mempunyai dua atau lebih gegelung lilitan yang disambung secara litar magnetik melalui teras besi magnetik iaitu kedua-dua gegelung dililit pada teras besi tetapi tidak disambung secara elektrik.

 

Lilitan yang disambung ke punca bekalan masuk ialah lilitan utama atau primer, manakala lilitan yang membekalkan tenaga elektrik pada beban ialah lilitan sekunder atau pendua.

 

Prinsip Asas Dan Daya Gerak Elektrik

 

Alatubah berfungsi dengan prinsip bahawa tenaga boleh dipindahkan secara berkesan dengan aruhan magnetik dari satu gegelung lilitan kepada yang lain melalui fluks magnetik yang dihasilkan oleh arus ulang-alik dan kedua-dua lilitan di sambung dengan fluks magnetik tadi

 

Aruhan diri -

Apabila bekalan arus ulang-alik diberikan pada lilitan utama, arus yang mengalir akan mengwujudkan urat daya magnet (fluks magnet) di sekeliling lilitan tersebut dan Daya Gerak Elektrik (d.g.e) akan terhasil apabila urat daya yang dihasilkan tadi memotong pegalir pada lilitan utama melalui aruhan diri

 

Berasaskan Hukum Faraday –

 

Apabila berlaku perubahan nilai urat daya magnet (fluks magnet) mengikut masa yang merangkai dengan satu litar maka d.g.e. akan terhasil

Berasaskan Hukum Lenz –

 

Daya gerak elektrik yang dihasilkan akan menentang voltan bekalan dan nilai d.g.e yang dihasilkan adalah sama dengan nilai voltan bekalan tetapi bertentangan arah

 

Aruhan saling –

 

Urat daya magnet (fluks magnet) yang dihasilkan oleh lilitan utama akan merangkai ke lilitan pendua melalui teras besi secara aruhan saling dan apabila urat daya magnet memotong pengalir di lilitan pendua maka daya gerak elektrik akan dihasilkan di lilitan pendua.       

 

Nilai daya gerak elektrik yang dihasilkan dalam sesuatu lilitan bergantung pada beberapa faktor seperti:

 

• Daya Gerak Elektrik ( D.G.E) – unit volt (V)
• Urat Daya Magnet  (F) - unit weber (wb)
• Frekuensi Bekalan (F)  - unit hertz (Hz)
• Bilangan Lilitan (N)

 

Kenyataan ini boleh dirumuskan seperti berikut:

D.G.E               =          4.44 x F x N x F

 

Nisbah Pengubahan

 

Nisbah pengubahan di antara voltan, arus dan bilangan lilitan adalah seperti berikut –

 

Perhubungan antara voltan dan bilangan lilitan

 

Vp                    Np

-----       =          -----

Vs                    Ns

 

Di mana,

 

Vp        =          Voltan bekalan ke lilitan utama dan sama dengan d.g.e yang dihasilkan dalam lilitan utama

 

Vs        =          Voltan keluaran di lilitan sekunder dan sama dengan d.g.e yang dihasilkan dalam lilitan                             sekunder

Np        =          Bilangan lilitan di bahagian utama

 

Ns        =          Bilangan lilitan dibahagian sekunder

 

Perhubungan Antara Voltan Dan Arus

Secara unggul kuasa dalam alatubah dibahagian utama dan sekunder adalah sama iaitu:

 

VA (Masuk)     =          VA (Keluar)

Vp x Ip             =          Vs x Is

 

Vp                    Is

------      =         -----

Vs                    Ip

Hubungkait antara ketiga-tiga nilai ialah:

 

Vp                    Np                   Is

-----       =          -----       =          -----      

Vs                    Ns                   Ip

 

 

Kehilangan Kuasa Dan Kecekapan Alatubah

 

Sebuah alatubah dikatakan unggul sekiranya mempunyai ciri-ciri berikut:

 

i.              tiada rintangan dalam kedua-dua lilitan

ii.             tiada kebocoran fluks (semua fluks terkandung dalam teras)

iii.            tiada kehilangan arus pusar dan histersis dalam teras

iv.            fluks yang dihasilkan adalah berkadar terus dengan amere-lilit yang menghasilkannya.

 

 

Gambarajah vector untuk alatubah unggul adalah seperti berikut:

 

 

Kehilangan Kuasa Dalam Alatubah

 

Meskipun alatubah tidak mempunyai komponen yang sentiasa bergerak namun kehilangan kuasa tetap berlaku. Kehilangan ini boleh dibahagi kepada dua jenis iaitu:

 

i.              Kehilangan kuprum (Copper loss / Load loss)

ii.             Kehilangan besi ( Iron loss / No load loss)

 

Kehilangan Kuprum

 

a) Kehilangan kuprum disebabkan oleh rintangan dalam pengalir yang digunakan sebagai lilitan dalam alatubah. Kehilangan kuasa akan berlaku apabila arus mengalir melalui kedua-dua lilitan.

 

b)  Rumus untuk mengira kehilangan kuprum yang bergantung pada beban ialah:

 

            Kehilangan kuasa dalam lilitan utama   =   I² _utama x R _utama

 

            Kehilangan kuasa dalam lilitan sekunder    =   I² _sekunder x R _sekunder

 

            Jumlah kehilangan            =       (I² _utama x R _utama) + (I² _sekunder x R _sekunder)

 

c) Ujian litar pintas dilakukan untuk menentukan jumlah kehilangan kuprum dalam alatubah

 

Ujian Litar Pintas –  Mencari Kehilangan Kuprum

Kehilangan Besi Atau Magnet

 

Kehilangan besi boleh dibahagikan kepada tiga jenis iaitu:

 

• Kehilangan Arus Pusar
• Kebocoran Fluks
• Kehilangan Histerisis.

 

a) Kehilangan Arus Pusar

 

Kehilangan arus pusar terjadi dalam teras lalu menyebabkan teras menjadi panas dan kekuatan urat daya terjejas. Oleh kerana teras diperbuat dari bahan pengalir, maka voltan akan diaruhkan di dalam teras itu sendiri dan menghasilkan arus pusar.

 

Arus pusar ini bergerak dalam arah laluan berbentuk bulat merentasi muka keratan tersebut.

 

Pergerakan Arus Pusar Dalam Teras

 

Arus pusar ini akan menyebabkan kehilangan kuasa I²R, di mana R adalah rintangan teras

 

Fluks arus pusar akan melawan fluks arus gegelung hingga menyebabkan arus tambahan diperlukan oleh gegelung untuk menetapkan medan magnet.

 

 

b) Kebocoran Fluks

 

Kebocoran fluks merujuk kepada urat daya yang terhasil dan tidak dapat digunakan sepenuhnya. Urat daya mungkin lalu di udara dan tidak melalui teras, kebocoran ini dapat dikurangkan dengan menggunakan alatubah jenis teras tingkap (tinggi & sempit) alatubah jenis teras kelompang. alatubah jenis belitan berlapis, alatubah jenis belitan sepusat dan alatubah jenis belitar berasingan.

 

c) Kehilanggn Histerisis

 

Kehilangan Histersis ialah kehilangan kuasa elektromagnet dan terjadi oleh perubahan-perubahan kutub di teras itu, iaitu perubahan kutub bekalan arus ulang-alik. dari positif ke negatif setiap setengah kitar.

 

Perubahan kutub menyebabkan molekul berlanggar dan teras menjadi panas dan juga keluarkan bunyi ‘humming’.

 

Kehilangan besi boleh dikira dengan membuat ujian litar terbuka. Dalam ujian ini voltmeter dipasangkan pada belitan sekunder. Belitan primer pula disambungkan dengan watt meter.  Watt meter ini memberikan bacaan bagi nilai kehilangan besi di alatubah itu. Umumnya kehilangan besi mempunyai nilai yang lebih rendah daripada kehilangan kuprum.

 

Nilal kehilangan besi adalah malar, sama ada semasa alatubah itu berbeban penuh atau pun kurang.

 

 

Ujian litar terbuka -  Mencari kehilangan besi.

 

 

 

Komponen  Pengubah

 

[1] Bushing Voltan Tinggi

 Punca voltan tinggi masuk / tamatan kabel voltan tinggi dari alatsusi voltan tinggi

 

[2] Bushing Voltan Rendah

 Punca voltan rendah keluar / tamatan kabel voltan rendah dari alatsusi voltan rendah

 

[3] Finwalls / Cooling fins / Radiator

Penyejukan minyak alatubah dengan cara menyediakan permukaan yang lebih luas untuk minyak bergerak dalam tangki dan menolong mengalirkan haba

 

[4] Punca Bumi / terminal

Punca untuk membumikan tangki pengubah

 

[5] Tangki Konservator

Dua fungsi utama iaitu untuk menyediakan ruang untuk minyak alatubah yang panas mengembang dan mengurangkan luas permukaan sentuhan di antara minyak dan udara.

 

[6] Tolok Paras Minyak

Minyak didalam tangki akan berkembang sekiranya suhu meningkat dan kuantitinya akan berkurang sekiranya suhu menurun . Alat ini akan menjadi petunjuk bagi mempastikan paras minyak mencukupi.

 

[7] Pelega Tekanan (Pressure Relief Device)

Alat ini bertindak untuk melepaskan tekanangas yang berlaku jika ianya melebihi daripada tekanan normal .Tekanan yang berlebihan ini terhasil sekiranya terdapat kerosakan didalam alatubah.Tekanan yang berlebihan dapat dikeluarkan bagi menstabilkan sesuatu alatubah daripada meletup dan seterusnya transformer akan terbakar.

 

[8] Penukar Tap Tanpa Beban (OFF LTC)

Fungsinya adalah untuk mengekalkan voltan sekunder pada nilai yang diperlukan walaupun voltan masuk berubah-ubah.

 

[9] Penafas (Breather)

Sistem penafasan pengubah dimana udara masuk dan keluar tangki utama pengubah. Silica gel di dalam breather untuk memastikan udara kering masuk/keluarke dalam alatubah. Silica gel berwarna biru semasa kering dan bertukar kepada merah jambu sekiranya lembap. Pertukaran warna akan bermula daripada

bawah balang hingga ke atas. Minyak untuk tapis habuk

 

[10] Tanduk Arka

Untuk melencongkan pusuan kilat ke bumi

 

[11] minyak – penebatan  & penyejukan

	Kadaran Pengubah Pembahagian 3 Fasa

 

Pengujian Alatubah Pembahagian 11/0.433kV
Pengujian pengubah harus dilakukan untuk memastikan pengubah berada dalam keadaan baik dan selamat untuk dihidupkan. Beberapa ujian tapak (site test) dijalankan sebagai ujian mulatugas komponen pencawang elektrik atau semasa senggaraan.
 
Antara ujian-ujian tapak yang dilakukan adalah::

 

i.              Ujian Rintangan Penebat dan Keterusan lilitan

ii.             Nisbah Voltan / Litan (turns)

iii.            Ujian Kumpulan Vektor

iv.            Ujian Tekanan

v.             Ujian Rintangan Lilitan

vi.            Ujian Minyak Penebatan

A.         Ujian Rintangan Penebat dan Keterusan lilitan

 

Ujian rintangan penebat lilitan terhadap teras dan bol pada teras (yoke bolt) dilakuakan bagi memastikan rintangan penebat adalah cukup tinggi untuk kendalian selamat pengubah.

 

Ujian keterusan dilakukan bagi memastikan tiada tiada pengalir yang putus atau sambunganlucut

 

Alat yang digunakan adalah Penguji Rintangan Penebat & Keterusan dengan julat voltan 5kV, 1kV, 500V

 

Letakan pada tap yang mempunyai lilitan maksima sebelum ujian-ujian tersebut djjalankan.

 

Cara Pengujian

 

A.Ujian Keterusan

Untuk memastikan tiada pengalir yang putus atau sambungan lucut

 

Nilai bacaan untuk dianggap baik adalah 0 MW.

 

Pilih julat voltan yang paling rendah pada penguji

 

1.Bahagian Voltan Tinggi (Sambungan Delta)

 

Ujian dilakukan antara:

 

Punca A dan B = ……….. MW.

Punca B dan C = ……….. MW.

Punca C dan A = ……….. MW.

 

2.Bahagian Voltan Rendah (Sambungan Star)

 

Pilih julat voltan yang paling rendah pada penguji

 

Ujian dilakukan antara:

 

Punca a dan b = ……….. MW.

Punca b dan c = ……….. MW.

Punca c dan a = ……….. MW.

Punca a dan n = ……….. MW.

Punca b dan n = ……….. MW.

Punca c dan n = ……….. MW.

 

 

 

B.Ujian Rintangan Penebat –

Memastikan tiada litar pintas antara lilitan dan teras atau lilitan utama dan pendua

 

1.Bahagian Voltan Tinggi

 

Julat Voltan Pengujian 5kV

 

Nilai bacaan untuk dianggap baik adalah 100 MW keatas

 

Ujian dilakukan antara:

 

Punca A dan Bumi = ……….. MW.

Punca B dan Bumi = ……….. MW.

Punca C dan Bumi = ……….. MW.

 

 

2.Bahagian Voltan Rendah

 

Julat Voltan Pengujian 500 V

 

Nilai bacaan untuk dianggap baik adalah 100 MW keatas

 

Ujian dilakukan antara:

Punca a dan Bumi = ……….. MW.

Punca b dan Bumi = ……….. MW.

Punca c dan Bumi = ……….. MW.

Punca n dan Bumi = ……….. MW.

 

 

C.Antara Bahagian Voltan Tinggi (Utama) dan Voltan Rendah(Pendua) –

 

Ujian Rintangan Penebat

 

Julat Voltan Pengujian 500 V

 

Nilai bacaan untuk dianggap baik adalah 100 MW keatas

Ujian dilakukan antara:

 Punca A dan a = ……….. MW.

 Punca B dan b = ……….. MW.

Punca C dan c = ……….. MW.

B.Ujian Nisbah Voltan / Bilangan Lilitan

Oleh kerana voltan berkadar terus dengan bilangan lilitan, maka ujian nisbah volltan dilakukan bagi menentukan voltan masuk dan keluar adalah seperti plet kadaran.

Ujian ini boleh dilakukan dengan menggunakan alat khas (Transformer Turns Ratio) atau dengan mengalirkan voltan rendah pada punca voltan tinggi dan mengukur bacaan pada punca voltan rendah.

C.Ujian Kumpulan Vektor

Ujian ini dilakukan untk memasikan tatarajah sambungan pada alatubah adalah mengikut plet kadaran.

 

D.Ujian Tekanan

Ujian tekanan dilakukan untuk memastikan tahap penebat antara lilitan utama dan sekunder terhadap bumi. Voltan ujian adalah voltan arus ulang-alik selama satu minit.

 

Apabila ujian dilakukan pada lilitan utama, lilitan sekunder dilitar pintaskan dan di sambung ke bumi dan sama juag untuk lilitan sekunder.

 

Voltan ujian untuk pengubah 11kV/ 433 ialah 24kV selama 1 minit dibahagian utama dan 3kV unutk bahagian sekunder.

 

E.Ujian Rintangan lilitan

 

Ujian ini akan memberi bacaan rintang lilitan dan niali yang diperolihi dapat dibandingakan dengan nilai pembuat. Jika berlaku litar pintas atau litar terbuka, bacaan akan berubah dan dapat memastikan jenis kerosakan.

 

F.Ujian Minyak Penebatan

 

Minyak penebatan yang digunakan dalam pengubah adalah minyak galian hidrokarbon yang digunakan sebagai media penebatan dan penyejukan.

 

Minyak dalam pengubah akan merosot daya ketahannya jika:-

 

·         Ada kelembapan – kekuatan di-elektrik akan dikurangkan

 

·         Udara dan suhu operasi yang tinggi akan menukar komposisi kimia minyak dan menghasilkan keasidan dan enapan.

 

Kadar kemorosotan minyak bergantung pada keadaan operasi, suhu ambient dan keadaan atmosfera.

 

Akibat kemorosotan adalah:

 

i.              Enapan – akan merosakan media penebat dengan menghalang putaran minyak dalam radiator dan lilitan, juga menghasilkan panas setempat.

 

ii.             Asid – minyak lebih rentan (susceptible) pada cemaran oleh air. Kekaratan akan berlaku pada tangki . Juga menghasilkan copper salts

 

iii.            Gelembung udara – konsentrasi tekanan elektrik tinngi setempat yang akan menghasilkan ionization dan flashover.

 

iv.            Kelembapan – mengurangkan daya elektrik minyak

 

H.Pengujian minyak.

 

Ujian ujian yang dijalankan untuk memastikan ujian tersebut dapat digunakan:

 

i.              Penglihatan (visual)

ii.             Di-elektrik

iii.            Crackle

iv.            Asid

v.             DDF dan kerintangan

 

1. Ujan penglihatan

 

Perikasa paras minyak dan warna. Warna minyak akan menentukan keadaan minyak dan hanya boleh ditentukan oleh orang yang berpengalaman tetapi secara am:

 

Warna                                                               Keadaan

Keruh (cloudy)                                                 Kewujudan enapan

Kuning Tua                                                       Pemanasan

Kehitaman                                                        Kewujudan arka dan hasilnya karbon

Hijau                                                                 copper salts melarut dalam minyak

 

2.Di-elektrik

 

Ujian ini mengukur tahap kelembapan dan bahan pengaliran dalam minyak. Ujian ini dilakukan dengan alat penguji khas dimana contoh minyak yang perlu diuji dimasukkan dalam satu sel pengujian dan dialirkan voltan arus-ulang alik. Voltan pengujian perlu dinaikan 2kV per saat

 

 

Cara Menguji mengikut BS 5874 dan IEC 156,

 

a.     Bersihkan bekas untuk mengambil contoh minyak – jangan lap dengan kain yang mengandungi fibre dan pastikan tiada air.

b.    Laraskan ruang antara kepala letrod penguji iaitu 2.5mm untuk kepala letrosd jenis sphere 12.5mm jaripusat.

c.     Bersihkan sel pengijuan

d.    Bersihkan injap atau punca lain dimana minyak untuk diuji dialirkan.

e.     Ambil contoh minyak untuk membuat iujian penglihatan

f.     Isikan contoh minyak dalam sel pengujian

g.    Rehatkan minyak dalam se selama 10 minit

h.     Lakukan ujian pertama dan catitkan voltan pecah-tebat

i.      Rehatkan minyak selama 5 minit

j.      Lakukan ujian kedua dan catitkan voltan pecah-tebat

k.     Lakukan ujian sebayak 6 kali (untuk satu contoh) dengan cara yang sama

l.      Campurkan kesemua 6 bacaan voltan pecah-tebat dan cari nilai purata

m.   Jika purata bacaan melebihi 30kV, maka minyak tersebut boleh diguna-pakai

 

3.Crackle

 Ujian ini dilakukan dengan memasukkan rod kaca yang telah dipanasakan kedalam minyak atau memanaskan minyak secara perlahan dalam tiup penguji. Jika minyak mengandungi air atau tahap kelembapan yang tinggi, maka bunyi ‘crackle’ kedengaran,

 

4. Asid

 Ujian ‘tritation’ dilakukan pada minyak. Ujian ini dilakukan dalam makmal.dan kandunag mg KOH (Pottassium Hydroxide) diuji. Kandungan KOH tidak boleh melebihi 0.5 mg KOH / g minyak

 

5.DDF dan Kerintangan

Satu penebat yang unggul akan mempunyai sudu fasa 90⁰ (seperti kapasitor unggul) antara voltan dan arus.ujian tetapi untuk minyak penebat ia kurang sedikit. Ujian ini membandingkan sudut fasa pada voltan ujian yang dialrkan dan kapasitor unggul,

 

Kerintangan minyak boeh mencapai 10GW-meter pada 30⁰ C yang dianggap baik