Teknik Elektro-ITS Surabaya share.its.ac.id 1 Mesin Arus Bolak balik TE091403 Institut Teknologi Sepuluh Nopember August, 2012
Teknik Elektro-ITS Surabaya share.its.ac.id ACARA PERKULIAHAN DAN KOMPETENSI 2 Pertemuan Kompetensi ke- Dasar 1 2 Memahami dasar konversi energi elektromagnetik 3 Memahami dasar elektromekanik Materi Pokok Indikator keberhasilan Prosentase materi 1. Mampu menjelaskan 14% hubungan medan magnet dan medan listrik 1. Medan magnet dan medan listrik 2. Hukum Faraday dan Hukum Ampere. 3. Rangkaian magnetisasi 4. Energi dalam medan magnet 1. Konversi energi elektromekanik. 2. Gaya gerak listrik. 3. Kopel. 4. Distribusi fluks. 5. Derajat Listrik. 6. Frekuensi. 2. Mampu menjelaskan bagaimana energy tersimpan dalam medan magnet 1. Mampu menjelaskan terbangkitnya gaya gerak listrik. 2. Mampu menjelaskan kopel gaya pada mesin listrik sederhana. 7%
Teknik Elektro-ITS Surabaya PENDAHULUAN share.its.ac.id 3 Mesin listrik energi mekanis ke energi listrik atau sebaliknya Energi mekanis Energi listrik : GENERATOR Energi listrik Energi mekanis : MOTOR Hampir semua konsep motor dan generator mengubah energi dari bentuk satu ke yang lain menggunakan prinsip kerja medan magnetik Ketika kita membahas mesin listrik, terdapat satu lagi peralatan yang sangat sering digunakan yaitu Trafo atau Transformer. Trafo menkonversi energi listrik arus bolak balik dari level tegangan satu ke level tegangan yang lain.
Pendahuluan Teknik Elektro-ITS Surabaya share.its.ac.id Mengapa motor dan generator listrik sangat banyak digunakan? - Daya listrik adalah sumber energi yang ramah lingkungan dan efisien dan juga sangat mudah di transmisikan pada jarak yang jauh. Selain itu juga mudah dikontrol - Tidak memerlukan ventilasi, ruang pembakaran dan bahan bakar (jika dibandingkan dengan mesin bakar), tidak menghasilkan bahan polusi seperti mesin bakar. 4
Teknik Elektro-ITS Surabaya share.its.ac.id 5 Medan Elektromagnetik Medan elektromagnetik menghasilkan konversi energi, proses dan transfernya adalah sebagai berikut.
Teknik Elektro-ITS Surabaya share.its.ac.id 6 Intensitas magnetik (MAGNETIC INTENSITY) Intensitas medan magnet di bangkitkan oleh arus listrik (A/m) Intensitas medan magnet H besaran yang dapat diukur yang dapat menunjukkan bahwa arus dapat membangkitkan medan magnet. Flux medan magnet yang kuat dibangkitkan dalam inti dan besarnya juga tergantung pada material inti.
Teknik Elektro-ITS Surabaya share.its.ac.id Kerapatan flux (FLUX DENSITY) Intensitas medan magnet Kerapatan Flux magnet (Wb/m 2 or Tesla) Permeabilitas relatif Permeabilitas ruang hampa Nila yang lebih tinggi dari m, menghasilkan flux yang lebih besar untuk jumlah arus yang sama 7
Teknik Elektro-ITS Surabaya share.its.ac.id 8 Flux total (TOTAL FLUX) (Wb)
Teknik Elektro-ITS Surabaya share.its.ac.id 9 Rangkaian magnetik(magnetic CIRCUITS) Reluctance Magnetomotive force (mmf)
Teknik Elektro-ITS Surabaya share.its.ac.id 10 Rangkaian magnetik(magnetic CIRCUITS)
Teknik Elektro-ITS Surabaya share.its.ac.id 11 Rangkaian magnetik(magnetic CIRCUITS) Hal hal yang perlu diperhatikan untuk perhitungan Total Flux Magnetik 1. Flux bocor 2. Bentuk geometri dari bahan inti, misalnya bentuk sudut lintasan 3. Ke-tidak-liniear-an (saturasi) pada materi inti 4. Fringing Effect : karakteristik magnetik yang disebabkan oleh bentuk disekitar medan magnetik yang berhadapan langsung dengan permukaan magnet (Fringing effect is the magnetic characteristic caused by the shape around directly opposing the magnetic surfaces).
Contoh Teknik Elektro-ITS Surabaya share.its.ac.id 12 Gambar di bawah ini menunjukkan rotor dan stator yang disederhanakan untuk motor dc. Panjang lintasan rata-rata stator adalah 50 cm, dan luas penampang adalah 12 cm2. Panjang lintasan ratarata rotor adalah 5 cm, dan luas penampang dapat diasumsikan sekitar 12 cm2. Lebar setiap celah udara antara rotor dan stator adalah 0,05 cm, dan luas penampang dari setiap celah udara (termasuk fringing) adalah 14 cm2. Inti besi memiliki permeabilitas relatif 2000 dan terdapat 200 lilitan kawat pada inti. Jika arus pada kawat diatur menjadi 1 A, berapa Kerapatan Flux pada sela udara?
Teknik Elektro-ITS Surabaya share.its.ac.id 13
Teknik Elektro-ITS Surabaya share.its.ac.id 14 Reluctance of Stator: Reluctance of Rotor: Reluctance of Air-gap:
Teknik Elektro-ITS Surabaya share.its.ac.id 15 Equivalent Reluctance: Net mmf:
Teknik Elektro-ITS Surabaya share.its.ac.id 16 Total Flux: Flux Density:
Teknik Elektro-ITS Surabaya share.its.ac.id 17 Rangkain yang terhubung magnetik (MAGNETICALLY COUPLED CIRCUITS) Flux yang melingkupi setiap kumparan (Linking flux each coil): Untuk sistem magnet liniear (In linear magnetic system):
Teknik Elektro-ITS Surabaya share.its.ac.id 18 Rangkain yang terhubung magnetik (MAGNETICALLY COUPLED CIRCUITS) Flux terlingkupi (Flux linkages):
Teknik Elektro-ITS Surabaya share.its.ac.id 19 Rangkain yang terhubung magnetik (MAGNETICALLY COUPLED CIRCUITS) Induktansi diri (Self Inductances): Induktansi bersama (Mutual Inductances):
Teknik Elektro-ITS Surabaya share.its.ac.id 20 Rangkain yang terhubung magnetik (MAGNETICALLY COUPLED CIRCUITS) Fluks terlingkupi dinyatakan dengan induktansi dan arus (Flux linkages expressed as inductances and currents):
Teknik Elektro-ITS Surabaya share.its.ac.id 21 Rangkain yang terhubung magnetik (MAGNETICALLY COUPLED CIRCUITS) Parameter pada kumparan 2 dinyatakan dengan kumparan 1 (Referring parameters in coil 2 to coil 1):
Teknik Elektro-ITS Surabaya share.its.ac.id 22 Rangkain yang terhubung magnetik (MAGNETICALLY COUPLED CIRCUITS) Persamaan tegangan: :
Teknik Elektro-ITS Surabaya share.its.ac.id 23 Simulasi komputer untuk rangkaian terhubung (COMPUTER SIMULATION OF COUPLED CIRCUITS) Dari persamaan fluks terlingkupi:
Teknik Elektro-ITS Surabaya share.its.ac.id 24 Simulasi komputer untuk rangkaian terhubung (COMPUTER SIMULATION OF COUPLED CIRCUITS) Mensubstitusikan persamaan arus pada persamaan tegangan :
Teknik Elektro-ITS Surabaya share.its.ac.id 25 Simulasi komputer untuk rangkaian terhubung (COMPUTER SIMULATION OF COUPLED CIRCUITS) Mensubstitusikan persamaan arus pada persamaan l m :
Teknik Elektro-ITS Surabaya share.its.ac.id 26 Simulasi komputer untuk rangkaian terhubung (COMPUTER SIMULATION OF COUPLED CIRCUITS) Perhitungan menggunakan integral numerik (Implementation using numerical integral):
Teknik Elektro-ITS Surabaya share.its.ac.id 27 Pekerjaan Rumah I (Homework I): Dengan menggunakan numerical integral function dalam simulink Matlab, buatlah model dinamik untuk trafo satu fasa untuk parameter yang diberikan dibawah ini r 1 = 12 W L l1 = 27.1 mh r 2 = 10 W L l2 = 27.1 mh L m1 = 262.9 mh
Teknik Elektro-ITS Surabaya share.its.ac.id 28 Pekerjaan Rumah II (Homework II) Dengan menggunakan State-Space block yang disediakan Simulink Matlab, buatlah model dinamik dari trafo satu fasa untuk parameter yang diberikan dibawah ini : r 1 = 12 W L l1 = 27.1 mh r 2 = 10 W L l2 = 27.1 mh L m1 = 262.9 mh
Teknik Elektro-ITS Surabaya share.its.ac.id 29 SATURATION IN MAGNETIC CIRCUITS