HANDOUT MESIN-2 LISTRIK

Transkripsi

1 HANDOUT MESIN-2 LISTRIK Materi : GENERATOR Alokasi: 6 x 3Js oleh: HARI PUTRANTO

2 Tujuan Pembelajaran: 1. Memahami konsep dasar konstruksi, prinsip kerja dan bgm generator beroperasi. 2. Mengenal berbagai jenis generator DC maupun AC 3. Menganalisa generator yg sedang beroperasi berkaitan: rugi dan efisiensi, kapasitas daya dan berbagai hubungan belitan jangkar.

3 Glosarium / definisi / istilah :. Sebuah mesin yang mengubah energi mekanik menjadi energi listrik. DC: arus searah, AC: arus bolak-balik. Shunt: paralel, seri, kompon:campuran. Jangkar: tempat meletakkan belitan. Kutub magnet,cincin geser, komutator, lamel, borstel/sikat. GGL, Tegangan jepit

4 Macam macam GENERATOR: a. Generator Arus Bolak-balik - Kutub Luar - Kutub dalam. Fasa : 1, 2, 3 b. Generator Arus Searah - Penguat Terpisah - Penguat Sendiri:. Generator Shunt. Generator Seri. Gen. Kompon Pendek. Gen. Kompon Panjang

5 Konstruksi dasar GENERATOR dan Konsep Pembangkitan GGL U R L S Garis gaya magnet + Gaya gerak listrik Gerak

6 Azas tangan kanan:. Jika sebatang penghantar digerakkan dalam lingkungan medan magnet, maka pada penghantar tadi dibangkitkan GGL. Jika tangan kanan kita rentangkan sedemikian rupa, shg garis2 gaya magnet menuju telapak tangan; ibu jari menunjukkan arah gerakan penghantar; maka arah GGL yang dibangkitkan pd penghantar ditunjukkan oleh jari2 yang lain.

7 . Besarnya GGL yang dibangkitkan pada penghantar dipengaruhi oleh: 1. jumlah pasang kutub (p) 2. kecepatan gerak (n) 3. jumlah kawat yang terhub seri (Z) 4. jumlah garis gaya magnet (fluxi) 5. faktor belitan (DC:a ; AC: fp, fb, fw)

8 . Untuk menggerakkan penghantar pd medan magnet, maka pada generator AC dibedakan 2 macam konstruksi: 1. Kutub luar : kutub diam, penghantar berputar ( n tinggi, GGL rendah) 2. Kutub dalam: kutub berputar, peng- hantar diam (n rendah, GGL tinggi). Generator DC selalu berkutub luar utk proses penyearahan lwt komutator

9 Generator Arus Searah/ DC: konstruksi dan proses penyearahan R L - + U a b S R L + b U S a R L + U b a S - +

10 1. Pada posisi gb1 sisi kumparan berada pada medan magnet yang paling kuat. Dgn analisa tangan kanan, maka sisi kumparan a mengalir GGL meninggalkan kita dan sisi kumparan b menuju kita. Arus listrik mengalir lwt lamel bawah menuju beban RL (dari atas ke bawah) 2. Posisi gb2 sisi kump a dan b tdk terpotong grs gaya magnet, GGL tdk terbangkit. Tdk ada aliran arus di RL

11 3. Pada posisi gb3, adalah sama dgn gb1, meski sisi kump a dan b berbalik posisi, arah arus di RL tetap ke atas. E Emaks t 0 2 Gbr: GGL pada RL dalam 1 putaran poros

12 Rumus Pembangkitan GGL : GGL yang dibangkitkan untuk satu lilitan GGL rata-rata e rata rata e P / n n P d. dt 8 10 Dalam kumparan jangkar terdapat Z konduktor yang Terbagi dalam (P/a) cabang paralel, GGL rata-rata menjadi E p a. n 60.Z Volt 10 8 Volt

13 Contoh: Suatu generator DC mempunyai 8 buah kutub, belitan gelung, putaran 200 rpm, fluksi per kutub 0,05 weber, jumlah penghantar jangkar 960 batang, Hitunglah GGL E yang dibangkitkan jangkar. Penyelesaian: Data: P = 4; n = 200 rpm; Z = 960 batang kawat; Φ/ktb = 0,05 Wb; belitan gelung (a = p) E p n 8.. Z..10 Volt a , Volt

14 LILITAN JANGKAR Rumus lilitan jangkar: Yg < atau = G/2p Y1 = 2U.Yg + 1 atau 2U.Yg-1 Yc = 1 ( gelung) Yc = (U.G + atau m) : p(gelombang) Y2 = 2Yc Y1 Dimana: Yg=kisar alur, Y1=kisar maju Yc=kisar lamel, Y2=ksr mundur

15 Lilitan gelung dan gelombang Y s Y s Y 1 Y 2 Y 1 Y 2 Y c Y c

16 Letak lilitan di jangkar:

17 Contoh rencana lilitan jangkar: Jangkar generator DC 2kutub (2p= 2) memp.8 alur (G=8), yang tiap alurnya diisi 2 sisi kumparan (2U=2). Rencana lilitan gelung: Yg = atau < 8 : 2 = 4 atau < Kita ambil Yg = 3 Y1 = atau 1= 7 atau 5 Kita ambil Y1 = 7

18 Yc = 1 Y2 = = -5 Daftar lilit: Lamel Sisi Kumparan Lamel dst

19 Bentangan lilitan gelung Nomor alur U S Nomor sisi kumparam Nomor sisi kumparan Nomor lamel

20 Gbr. Bagan Arus ( menunjukkan 2a = 2)

21 U S Gbr. Letak lilitan dalam jangkar

22 Rencana lilitan Gelombang: Yg = 2 ; Y1 = 3 Yc = ( atau -1) : 2 = 2,5 atau 1,5 Krn bkn bil bulat, kita ambil m = 2 Shg Yc = 3 atau 1 Kita ambil Yc = 3 Y2 = = 3 (Y2 bukan lagi mundur, tapi maju)

23 Daftar Lilit: Lamel Sisi Kumparan Lamel

24 EVALUASI : Untuk memperdalam pengertian saudara, buatlah : a) bentangan lilitan b) bagan arus, c) letak lilitan dalam jangkar, untuk contoh lilitan gelombang yang daftar lilitnya sudah kita buat di atas.

25 Macam-macam generator arus searah / DC Generator penguatan terpisah Generator berpenguatan sendiri Generator shunt (Paralel/Jajar) Generator Deret (seri) Generator kompon. (seri-paralel) Generator kompon pendek. Generator kompon panjang.

26 Generator penguat terpisah Belitan penguat magnet dialiri arus listrik dari baterai yang terpisah (dari luar generator)

27 Persamaan Tegangan dan daya padagenerator penguat terpisah E = VL + Ia.Ra + 2 Esi (Volt) Ef = If.Rf (Volt) Ia = IL (Amper) VL = IL.RL atau VL = Ia.RL (Volt) P = VL.IL (Watt) P I 2 L.R L atau P V R 2 L L (Watt)

28 Generator Shunt Kumparan medan dihubung paralel dengan kumparan jangkar IL + If Ia + - RL Vf G VL RL - IL

29 Rumus2 yang berlaku pd Generator Shunt:. Ia = IL Ish. VL = GGL Ia.Ra. = Ish. Rsh. Pout = VL. IL. Pin = GGL. Ia

30 Generator seri Kumparan medan dihubung seri dengan kumparan jangkar IL Ia + G VL RL Is - RL IL

31 Rumus2 generator seri. Ia = Is = IL (amper). VL = GGL Ia.Ra Is. Rs (volt). Pout = VL. IL (watt). Pin = GGL. Ia (watt). Eff = (Pout) : ( Pin + Rugi2)

32 Generator kompon pendek + - C R L A IL IL Is If Vf G Ia VL RL

33 Rumus2 generator kompon pendek :. Ia = If + IL. If = (GGL Ia.Ra) : Rf = (VL + Is.Rs) : Rf. IL = Is. VL = GGL Ia.Ra Is.Rs. Pout = VL. IL. Pin = GGL. Ia.

34 Generator kompon panjang + - C B R L A A IL IL If Is B Ia Vf G VL RL C

35 Rumus2 yg berlaku pada Generator kompon panjang. Ia = Is. Ia = If + IL. If = VL : Rf IL = Pout : VL. VL = GGL Ia.Ra Is.Rs. VL = If. Rf. Pout = Vl. IL

36 RUGI DAN EFISIENSI - Rugi2 pada generator: 1. Rugi tembaga ( Wcu ) 2. Rugi besi ( Wh+e) 3. Rugi gesek : poros dan sikat - Eff mek = (Pin Wgesek) : Pin - Eff list = (Pout) : (Pout +Wcu + Wh+e) - Eff tot = Pout : Pin

37 Daya yang Diambil Jangkar Daya keluar dari Jangkar Diagram rugi dan effisiensi Rugi-rugi angin, hysterisis, arus pusar Rugi gesek bantalan dan sikat Rugi-rugi gesek dan besi Daya masuk P in =I.V T Daya Jangkar P a =I.E 1 Daya keluar dari terminal Rugi-rugi tembaga Rugi-rugi tembaga jangkar dan sikat Rugi-rugi tembaga medan dan pengatur

38 Mengatur Tegangan Generator Karakteristik Beban Nol: E = f(if) GGL E5 E4 E nomial Garis tahanan E3 E2 E1 Arus Medan I f1 I f2 I f3 I f4 I f5 I f6

39 Rangkaian Pengatur tegangan: Beban V T I a G Gbr. Mengatur tegangan Generator penguat terpisah I f + -

40 Beban V T I a G Gbr. Mengatur Tegangan Generator Shunt I f

41 Beban Gbr. Mengatur tegangan generator seri I a G

42 Beban V T I a G Gbr. Mengatur tegangan Generator kompon I f

43 Memparalel generator A A V G G I f I f

44 Contoh-contoh Soal: 1.Sebuah generator shunt melayani beban listrik 5,5KW melalui sebuah hantaran 0,042 Ohm. Tegangan beban 110 Volt. Tahanan jangkar 0,1 Ohm dan tahanan medan 40 Ohm Hitunglah : tegangan jepit dan GGL. Penyelesaian: IL = PL : VL = 5,5 KW : 110 V = 50A

45 . Tegangan Jepit = VL + IL.Rsal = ,042 = 112,1 Volt. GGL = Teg Jepit + Ia.Ra = 112,1 + (IL + If). Ra = 112,1 + ( 50 + (112,1:40)).0,1 = 112,1 + 5,28 = 117,38 Volt.

46 2.Generator kompon dengan shunt pendek melayani beban 100A/200V. Tahanan jangkar 0,02 ohm, tahanan seri 0,04 Ohm dan shunt= 51 ohm. Hitunglah: arus jangkar dan GGL Penyelesaian:. IL = Is If = (VL + Is.Rs) : Rf = ( ,04) : 51 = 4A

47 . Ia = IL + If = = 104 A. GGL = VL + Is.Rs + Ia.Ra = , ,02 = 206,08 Volt. 3.Generator kompon panjang melayani beban 100KW pada tegangan 250V. Tahanan jangkar 0,05 ohm, medan seri 0,03 ohm dan medan shunt 55 ohm. Hitunglah : GGL dan Arus jangkarnya.

48 Penyelesaian:. IL = PL : VL = 100KW : 250 V = 400 A If = VL : Rf = 250 : 55 = 4,55 A Ia = Is = IL + If = ,55 = 404,55A. GGL = VL + Is.Rs + Ia. Ra = ,55.(0,03 + 0,05) = 282,364 Volt

49 Generator Arus Bolak Balik Macam-macamnya: 1. Generator 1 fasa: mempunyai 1buah kumprn dengan ujung2 kumprn u-x. 2. Generator 2 fasa: mempunyai 2 buah kumparan dengan ujung2 u-x & v-y. Jarak masing2 kumprn 90 dl 3. Gen 3 fasa: mempny 3buah kumparn dgn ujung2 u-x, v-y dan w-z (120 dl)

50 Konstruksi Gen abb 1 fasa U R L S Garis gaya magnet + Gaya gerak listrik Gerak

51 Bentuk kumparan: 1. Memusat/konsentris/spiral winding 2. Jerat/buhul/lap winding 3. Gelombang

52