ANALISIS PERBANDINGAN KARAKTERISTIK BERBEBAN GENERATOR ARUS SEARAH PENGUATAN BEBAS DENGAN GENERATOR ARUS SEARAH PENGUATAN SHUNT

Transkripsi

1 ANALISIS PERBANDINGAN KARAKTERISTIK BERBEBAN GENERATOR ARUS SEARAH PENGUATAN BEBAS DENGAN GENERATOR ARUS SEARAH PENGUATAN SHUNT ( Aplikasi Pada Laboratorium Konversi Energi Listrik FT-USU ) OLEH : NAMA : RANDY NIKO ARDIAN.S NIM : DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2010

2 KATA PENGANTAR Puji syukur penulis panjatkan kehadirat ALLAH SWT atas rahmat dan karunia yang dilimpahkan sehingga dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini. Adapun Tugas Akhir ini dibuat untuk memenuhi syarat kesarjanaan di Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik. Tugas akhir ini penulis persembahkan kepada yang teristimewa yaitu ayahanda ( R.Sitompul ), dan ibunda ( Poniatik ), serta adik-adikku ( Rinaldi Dwi Hawari, Ratna Tri Yuliani, dan Rismaya Janiar Awalta ) tercinta yang merupakan bagian hidup penulis yang senantiasa mendukung dan mendo akan dari sejak penulis lahir hingga sekarang. Tugas akhir ini merupakan bagian dari kurikulum yang harus diselesaikan untuk memenuhi persyaratan menyelesaikan pendidikan Sarjana Strata Satu di Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik,. Adapun judul Tugas Akhir ini adalah : ANALISIS PERBANDINGAN KARAKTERISTIK BERBEBAN GENERATOR ARUS SEARAH PENGUATAN BEBAS DENGAN GENERATOR SEARAH PENGUATAN SHUNT (Aplikasi pada Laboratorium Konversi Energi Listrik) Selama masa perkuliahan sampai masa penyelesaian tugas akhir ini, penulis banyak memperoleh bimbingan dan dukungan dari berbagai pihak. Untuk itu, dengan setulus hati penulis menyampaikan ucapan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada :

3 1. Bapak Ir. Eddy Warman, selaku dosen Pembimbing Tugas Akhir, atas segala bimbingan, pengarahan dan motivasi dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini. 2. Bapak Ir. Pernantin Tarigan, Msc selaku dosen Wali penulis atas bimbingan dan arahannya dalam menyelesaikan perkuliahan. 3. Bapak Prof. DR. Ir. Usman Baafai selaku Pelaksana Harian Ketua Departemen Teknik Elektro FT-USU dan Bapak Rahmad Fauzy, ST, MT selaku Sekretaris Departemen Teknik Elektro FT-USU. 4. Bapak Ir. Satria Ginting, selaku Kepala Laboratorium Konversi Energi Listrik Fakultas Teknik USU. 5. Keluarga besar Laboratorium Sistem Tenaga FT USU : Bapak Ir. Zulkarnaen Pane, Andi, B Budi, dan pak bantu karo karo. 6. Seluruh Staf Pengajar di Departemen Teknik Elektro USU dan Seluruh Karyawan di Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Elektro USU. 7. Teman-teman angkatan 06, martua (makasih udah bantuin ngambil data), Iqbal, Taufiq, Faisal, Bembeng, Helmi, Rahmuddin, Supenson, Rozi, Salman, Deny, Alfi, Fauzi, Azhari, Bale, Angga, teguh, Sukesih, Sanita, Liza, Ina, Muti, Pingkan dan seluruh teman-teman Elektro 06 lainnya. 8. Semua abang senior dan adik junior yang telah mau berbagi pengalaman dan motivasi kepada penulis. 9. Asisten Laboratorium Konversi Energi Listrik Very 07, Ardi 07 dan Bang Roy yang telah banyak membantu penulis dalam proses pengambilan data. 10. Dan pihak-pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu.

4 Akhir kata penulis menyadari bahwa tulisan ini masih banyak kekurangannya. Kritik dan saran dari pembaca untuk menyempurnakan dan mengembangkan kajian dalam bidang ini sangat penulis harapkan. Semoga Tugas Akhir ini dapat memberi manfaat khususnya bagi penulis pribadi maupun bagi semua pihak yang membutuhkannya. Dan hanya kepada Allah SWT-lah penulis menyerahkan diri. Medan, 08 Maret 2010 Penulis

5 ABSTRAK Berdasarkan cara memberikan fluks pada kumparan medannya, generator DC dikelompokkan menjadi dua yaitu generator berpenguatan bebas dan generator berpenguatan sendiri. Karakteristik yang ada pada generator DC antara lain karakteristik beban nol, karakterik berbeban, dan karakteristik luar. Pada karakteristik berbeban sebuah generator DC menunjukkan bagaimana hubungan antara tegangan terminal V t dan arus medan I f ketika generator dibebani. Bila generator dibebani maka akan mengalir arus beban sebesar I L. Karakteristik berbeban pada generator DC penguatan bebas berbeda dengan karakteristik berbeban pada generator DC shunt. Pada generator DC penguatan shunt penurunan tegangan terminal akan semakin besar bila terus-menerus dibebani, dan arus medan I f pada mesin ikut turun. Ini menyebabkan fluks pada mesin turun sehingga nilai E a turun yang menyebabkan penurunan tegangan terminal lebih besar. Sedangkan pada generator DC penguatan bebas Tegangan terminal V t akan berkurang akibat efek demagnetisasi dari reaksi jangkar. Pengurangan ini dapat di atasi dengan peningkatan arus medan yang sesuai. Penurunan tegangan ini dapat dengan suatu segitiga yang disebut segitiga portier, yang sisinya sebanding I a. karena I a konstan maka segitiga ini konstan dalam batas-batas belum jenuh. Menurunnya tegangan terminal V t ini akan menyebabkan arus medan I f turun, dan E a juga akan mengalami penurunan. Dalam tugas akhir ini penulis akan melakukan analisis perbandingan karakteristik berbeban generator DC shunt dengan generator DC berpenguatan bebas.

6 DAFTAR ISI KATA PENGANTAR i ABSTRAK.. iv DAFTAR ISI.. v DAFTAR GAMBAR.. ix BAB I PENDAHULUAN I.1 Latar belakang. 1 I.2 Tujuan dan Manfaat Penulisan 2 I.3 Batasan Masalah.. 3 I.4 Metode Penulisan 3 I.5 Sistematika Penulisan.. 4 BAB II GENERATOR ARUS SEARAH II.1 Umum 6 II.2 Konstruksi Generator Arus Searah 6 II.3 Prinsip Kerja Generator Arus Searah 14 II.4 Prinsip Penyearah.. 17 II.5 Reaksi Jangkar.. 19 II.6 Pembangkitan Tegangan Induksi pada Generator Arus Searah II.7 Pengaturan Tegangan Generator Arus Searah. 24 II.8 Jenis-jenis Generator Arus Searah 25

7 II.8.1 Generator Arus Searah Berpenguatan Bebas. 25 II.8.2 Generator Arus Searah Berpenguatan Sendiri 26 II.9 Effisiensi Generator Arus Searah. 29 BAB III GENERATOR DC PENGUATAN BEBAS DAN GENERATOR DC PENGUATAN SHUNT III.1 Generator DC Penguatan Bebas.. 30 III.2 Karakteristik Generator DC Penguatan Bebas 31 III.2.1 Karakteristik Beban Nol III.2.2 Karakteristik Luar. 32 III.2.3 Karakteristik Berbeban. 34 III.3 Generator DC Penguatan Shunt.. 37 III.4 Karakteristik Generator DC Penguatan Shunt 38 III.4.1 Karakteristik Beban Nol III.4.2 Karakteristik Luar. 41 III.4.3 Karakteristik Berbeban. 42 III.5 Karakteristik Generator DC Shunt Dari Kurva Magnetisasi III.5.1 Karakteristik Kurva Magnetisasi dengan Reaksi Jangkar Diabaikan III.5.2 Karakteristik Kurva Magnetisasi dengan Reaksi Jangkar... 45

8 BAB IV PERBANDINGAN KARAKTERISTIK BERBEBAN GENERATOR DC PENGUATAN BEBAS DAN GENERATOR DC PENGUATAN SHUNT IV.1 Pengujian Karakteristik Berbeban Generator DC Penguatan Bebas Dan Generator DC Penguatan Shunt.. 48 IV.1.1 Umum 48 IV.1.2 Peralatan Yang Digunakan IV.1.3 Percobaan Karakteristik Berbeban Untuk Generator DC Penguatan Shunt 49 IV Umum.. 49 IV Rangkaian Percobaan IV Prosedur Percobaan.. 50 IV Data Hasil Percobaan IV.1.4 Percobaan Karakteristik Berbeban Untuk Generator DC Penguatan Bebas 52 IV Umum.. 52 IV Rangkaian Percobaan.. 52 IV Prosedur Percobaan. 53 IV Data Hasil Percobaan.. 54 IV.2 Analisis Karakteristik Berbeban Generator DC Penguatan Bebas Dengan Generator DC Penguatan Shunt 55

9 BAB V PENUTUP V.1 Kesimpulan V.2 Saran DAFTAR PUSTAKA

10 DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1. Konstruksi generator Arus Searah.. 7 Gambar 2.2. Rangka generator Arus Searah.. 8 Gambar 2.3. Konstruksi kutub dan penempatannya... 9 Gambar 2.4. Konstruksi Sikat. 10 Gambar 2.5. Konstruksi komutator 10 Gambar 2.6. Konstruksi Jangkar Generator Arus Searah Gambar 2.7. Bentuk Umum Belitan Jangkar Gambar 2.8. Kumparan Progresif dan Kumparan Retrogresif Gambar 2.9. Suatu penghantar yang diputar dalam medan magnet Gambar Bentuk gelombang tegangan yang dihasilkan Gambar Suatu penghantar yang ditembus oleh fluksi Gambar Ilustrasi proses penyearahan Gambar Bentuk gelombang tegangan hasil dari proses penyearahan Gambar Proses terjadinya reaksi jangkar Gambar Proses pergeseran bidang netral Gambar Kurva pemagnetan ketika terjadi reaksi jangkar Gambar Proses pembangkitan tegangan pada generator arus searah Gambar Rangkaian Generator DC Penguatan Bebas Gambar Rangkaian Generator DC Shunt... 26

11 Gambar Rangkaian Generator DC Seri Gambar Rangkaian Generator DC Kompon Panjang Gambar Rangkaian Generator DC Kompon Pendek Gambar Diagram Aliran Daya Generator DC Gambar 3.1. Rangkaian Ekivalen Generator DC Penguatan Bebas Gambar 3.2. Kurva Beban nol Generator DC Penguatan Bebas Gambar 3.3. Kurva Karakteristik Terminal Generator DC Penguatan Bebas Gambar 3.4. Kurva Berbeban Generator DC Penguatan Bebas Gambar 3.5. Rangkaian Ekivalen Generator DC Shunt Gambar 3.6. Kurva Beban Nol secara teoritis Gambar 3.7. Kurva Beban Nol sebenarnya Gambar 3.8. Kurva Karakteristik luar Generator DC Shunt Gambar 3.9. Penentuan Karakteristik dari Kurva Magnetisasi ( Reaksi Jangkar Diabaikan) Gambar Penentuan Karakteristik dari Kurva Magnetisasi (Dengan Reaksi Jangkar) Gambar 4.1. Rangkaian Percobaan Karakteristik Berbeban Generator DC shunt Gambar 4.2 Rangkaian Percobaan karakteristik Berbeban Generator DC Penguatan Bebas... 52

12 Gambar 4.3. Kurva Karakteristik Berbeban Generator DC Shunt Secara teori Gambar 4.4. Kurva Karakteristik Berbeban Generator DC Shunt yang di dapat dalam pengujian Gambar 4.5. Kurva Karakteristik Berbeban Generator DC Penguatan Bebas secara teori Gambar 4.6. Kurva Karakteristik Berbeban Generator DC Penguatan Bebas pada pengujian Gambar 4.7. Kurva Perbandingan Karakteristik Berbeban Generator DC Shunt Dengan Generator DC Penguatan Bebas... 62