ANALISIS PERBAND ARUS SEARAH PEN
S (Aplikasi Pada L
DEPA
UNIV
TUGAS AKHIR
NDINGAN KARAKTERISTIK LUAR GENER ENGUATAN BEBAS DENGAN GENERATOR
SEARAH PENGUATAN SHUNT
a Laboratorium Konversi Energi Listrik FT –U O
L E H
ARWINSYAH 030402023
PARTEMEN TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
IVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2008
ERATOR OR ARUS
ABSTRAK
Generator DC digunakan untuk peralatan yang membutuhkan supply arus searah.
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. Karakteristik luar sebuah generator DC
menunjukkan bagaimana perubahan tegangan terminal ( V
t) terhadap beban yang
berubah – ubah. Karakteristik terminal generator DC penguatan shunt berbeda dengan
generator DC penguatan bebas karena besar arus medannya tergantung pada tegangan
terminal. Ketika beban pada generator dinaikan maka arus saluran I
Lakan naik sehingga
arus jangkar I
ajuga naik. Kenaikkan I
amenyebabkan kenaikan drop tegangan pada
resistansi jangkar I
aRa, sehingga tegangan terminal akan turun.
v
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR……… i
ABSTRAK……….. iv
DAFTAR ISI ……….. v
DAFTAR GAMBAR………..viii
BAB I PENDAHULUAN I.1 Latar belakang………. 1
I.2 Tujuan dan Manfaat Penulisan……… 2
I.3 Batasan Masalah……….. 2
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……… 13
II.4 Prinsip Penyearah……….. 15
II.5 Reaksi Jangkar……….. 18
II.6 Pembangkitan Tegangan Induksi pada Generator Arus Searah……... 20
II.7 Pengaturan Tegangan Generator Arus Searah………. 22
II.8.1 Generator Arus Searah Berpenguatan Bebas………. 23
II.8.2 Generator Arus Searah Berpenguatan Sendiri……… 24
BAB III GENERATOR DC PENGUATAN BEBAS DAN GENERATOR DC PENGUATAN SHUNT III.1 Generator DC Penguatan Bebas……….. 28
III.2 Karakteristik Generator DC Penguatan Bebas……… 29
III.2.1 Karakteristik Beban Nol………... 29
III.2.2 Karakteristik Berbeban………. 31
III.2.3 Karakteristik Luar………. 32
III.3 Generator DC Penguatan Shunt……….. 34
III.4 Karakteristik Generator DC Penguatan Shunt……… 35
III.4.1 Karakteristik Beban Nol………... 35
III.4.2 Karakteristik Berbeban………. 37
III.4.3 Karakteristik Luar………. 38
BAB IV PERBANDINGAN KARAKTERISTIK LUAR GENERATOR DC PENGUATAN BEBAS DAN GENERATOR DC PENGUATAN SHUNT IV.1 Pengujian Karakteristik Luar Generator DC Penguatan Bebas Dan Generator DC Penguatan Shunt……….. 40
IV.1.1 Umum……… 40
vii
IV.1.3 Percobaan Karakteristik Luar Untuk Generator DC Penguatan
Shunt……… 41
IV.1.3.1 Umum……….. 41
IV.1.3.2 Rangkaian Percobaan………... 42
IV.1.3.3 Prosedur Percobaan……….. 42
IV.1.3.4 Data Hasil Percobaan………... 43
IV.1.4 Percobaan Karakteristik Luar Untuk Generator DC Penguatan Bebas……… 44
IV.1.4.1 Umum……….. 44
IV.1.4.2 Rangkaian Percobaan……….. 44
IV.1.4.3 Prosedur Percobaan………. 45
IV.1.4.4 Data Hasil Percobaan……….. 46
IV.2 Analisis Karakteristik Luar Generator DC penguatan Bebas Dengan Generator DC Penguatan Shunt……….. 47
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1. Konstruksi generator Arus Searah……….. 6
Gambar 2.2. Rangka generator Arus Searah……….. 7
Gambar 2.3. Kutub Magnet Mesin Arus Searah ... 8
Gambar 2.4. Konstruksi Sikat………. 9
Gambar 2.5. Konstruksi komutator……… 10
Gambar 2.6. Konstruksi Jangkar Generator Arus Searah... 10
Gambar 2.7. Bentuk Umum Belitan Jangkar... 11
Gambar 2.8. Belitan Progresif dan Kumparan Retrogresif... 12
Gambar 2.9. Suatu penghantar yang diputar dalam medan magnet... 13
Gambar 2.10. Bentuk gelombang tegangan yang dihasilkan ... 13
Gambar 2.11. Suatu penghantar yang ditembus oleh fluksi... 16
Gambar 2.12. Ilustrasi proses penyearahan... 17
Gambar 2.13. Bentuk gelombang tegangan hasil dari proses penyearahan... 18
Gambar 2.14. Proses terjadinya reaksi jangkar... 19
Gambar 2.15. Proses pergeseran bidang netral... 20
Gambar 2.16. Proses pembangkitan tegangan pada generator arus searah... 21
Gambar 2.17. Rangkaian Generator DC Penguatan Bebas ... 23
Gambar 2.18. Rangkaian Generator DC Shunt ... 24
ix
Gambar 2.20. Rangkaian Generator DC Kompon Panjang... 25
Gambar 2.21. Rangkaian Generator DC Kompon Pendek ... 26
Gambar 2.22. Diagram Aliran Daya Generator DC... 26
Gambar 3.1. Rangkaian Ekivalen Generator DC Penguatan Bebas... 28
Gambar 3.2. Kurva Beban nol Generator DC Penguatan Bebas... 30
Gambar 3.3. Kurva Berbeban Generator DC Penguatan Bebas... 31
Gambar 3.4. Kurva Karakteristik Terminal Generator DC Penguatan Bebas... 33
Gambar 3.5. Rangkaian Ekivalen Generator DC Shunt... 34
Gambar 3.6. Kurva Beban Nol secara teoritis... 36
Gambar 3.7. Kurva Beban Nol sebenarnya... 37
Gambar 3.8. Kurva Karakteristik luar Generator DC Shunt... 39
Gambar 4.1. Rangkaian Percobaan Karakteristik Luar... 42
Gambar 4.2 Rangkaian Percobaan karakteristik Luar Generator DC Penguatan Bebas... 44
Gambar 4.3. Kurva Karakteristik Luar Generator DC Shunt Secara Teori... 49
Gambar 4.4. Kurva Karakteristik Luar Generator DC Shunt yang di dapat dalam Pengujian... 49
Gambar 4.5. Kurva Karakteristik Luar Generator DC Penguatan Bebas Secara Teori... 52
Gambar 4.7. Kurva Perbandingan Karakteristik Luar Generator DC Shunt Dengan
1 BAB I
PENDAHULUAN
I.1. Latar Belakang Masalah
Generator DC merupakan mesin DC yang digunakan untuk mengubah
energi mekanik menjadi energi listrik. Secara umum generator DC adalah tidak
berbeda dengan motor DC kecuali pada arah aliran daya. Berdasarkan cara
memberikan fluks pada kumparan medannya, generator arus searah (DC) dapat
dikelompokkan menjadi dua yaitu generator berpenguatan bebas dan generator
berpenguatan sendiri.
Generator DC berpenguatan bebas merupakan generator yang mana
arus medannya di suplai dari sumber DC eksternal. Tegangan searah yang
dipasangkan pada kumparan medan yang mempunyai tahanan Rf akan
menghasilkan arus If dan menimbulkan fluks pada kedua kutub. Tegangan
induksi akan dibangkitkan pada generator. Karena tegangan Ea tidak tergantung
pada Ia maka karakteristik terminal generator penguatan bebas adalah berupa
garis lurus. Ketika beban yang disuplai generator naik maka arus jangkar Ia
naik dan drop IaRa naik sehingga tegangan terminal generator akan jatuh.
Karakteristik terminal generator DC shunt berbeda dengan generator
DC berpenguatan bebas oleh karena besar arus medannya tergantung pada
tegangan terminal. Ketika beban pada generator dinaikan arus saluran IL akan
naik sehingga arus jangkar Ia juga naik. Kenaikkan Ia menyebabkan kenaikan
turun. Ketika tegangan terminal turun arus medan pada mesin ikut turun. Ini
menyebabkan fluks pada mesin turun sehingga nilai Ea turun yang
menyebabkan tegangan terminal akan turun lebih jauh.
Dengan demikian, perlu dilakukan pengujian generator DC penguatan
bebas dengan generator DC shunt berupa analisa data-data yang diambil dari
laboratorium. Pengujian ini dilakukan untuk membandingkan karakteristik
tegangan terminal terhadap arus beban dari kedua jenis generator DC tersebut.
I.2. Tujuan Dan Manfaat Penulisan
Adapun tujuan dari penulisan tugas akhir ini adalah untuk mengetahui
perbandingan karakeristik luar dari generator DC penguatan bebas dengan
generator DC shunt.
Manfaat penulisan tugas akhir ini bagi penulis adalah mendapatkan
pengertian dan penjelasan tentang karakteristik generator DC penguatan bebas
dan generator DC shunt untuk keadaan beban yang berubah-ubah. Sedangkan
bagi para pembaca, diharapkan semoga tugas akhir ini dapat menjadi
sumbangan dalam memperkaya pengetahuan dan memberikan kesempatan
untuk mempelajarinya lebih lanjut.
I.3. Batasan Masalah
Untuk membatasi materi yang akan dibicarakan pada tugas akhir ini,
maka penulis perlu membuat batasan cakupan masalah yang akan dibahas. Hal
3 terarah dan dapat mencapai hasil yang diharapkan. Adapun batasan masalah
pada penulisan tugas akhir ini adalah :
1. Jenis generator yang digunakan dalam percobaan ini adalah generator
DC penguatan bebas dan generator DC shunt.
2. Tidak membahas motor arus searah ( DC ).
3. Tidak membahas karakteristik beban nol dan karakteristik berbeban
dari generator DC.
4. Spesifikasi generator DC yang digunakan untuk percobaan adalah
generator DC buatan Pabrik AEG – Jerman pada Laboratorium
Konversi Energi Listrik FT USU.
I.4. Metode Penulisan
Untuk dapat menyelesaikan tugas akhir ini maka penulis menerapkan
beberapa metode studi diantaranya :
1. Studi literatur yaitu dengan membaca teori-teori yang berkaitan
dengan topik tugas akhir ini dari buku-buku referensi baik yang
dimiliki oleh penulis atau di perpustakaan dan juga dari artikel-artikel,
jurnal dan lain-lain.
2. Studi lapangan yaitu dengan melaksanakan percobaan di
Laboratorium Konversi Energi Listrik FT USU.
3. Studi bimbingan yaitu dengan melakukan diskusi tentang topik tugas
akhir ini dengan dosen pembimbing yang telah ditunjuk oleh pihak
Konversi Energi Listrik, asisten Laboratorium Konversi Energi Listrik
dan teman-teman sesama mahasiswa.
I.5. Sistematika Penulisan
Untuk memudahkan pemahaman terhadap Tugas Akhir ini maka
penulis menyusun sitematika penulisan sebagai berikut :
BAB I : PENDAHULUAN
Bab ini merupakan pendahuluan yang berisikan tentang latar
belakang masalah, tujuan penulisan, batasan masalah, manfaat
penulisan, metode penulisan, dan sistematika penulisan.
BAB II : GENERATOR ARUS SEARAH
Bab ini menjelaskan tentang generator arus searah secara umum,
konstruksi, prinsip kerja, tegangan induksi generator arus searah,
pengaturan tegangan, reaksi jangkar, sistem penyearah, dan
jenis-jenis generator.
BAB III : GENERATOR DC PENGUATAN BEBAS DAN GENERATOR
DC PENGUATAN SHUNT
Bab ini menjelaskan tentang karakteristik generator DC penguatan
bebas dan generator DC shunt
BAB IV : PERBANDINGAN KARAKTERISTIK LUAR GENERATOR
DC PENGUATAN BEBAS DAN GENERATOR DC SHUNT
Bab ini menjelaskan tentang penerapan pengujian karakteristik luar
5 melaksanakan percobaan pada di Laboratorium Konversi Energi
Listrik Departemen Teknik Elektro FT USU.
BAB V : PENUTUP
II.1. Umum
Generator arus s
sama dengan komponen
arus searah adalah ala
menjadi energi listrik arus
terletak pada komponen
komutator dan sikat.
II.2. Konstruksi Genera Secara umum gene
bagian yaitu bagian yan
termasuk stator adalah r
yang termasuk rotor adal
alat yang mengkonversikan energi mekanis be
k arus searah. Yang membedakannya dengan genera
nen penyearah yang terdapat didalamnya yang di
erator Arus Searah
generator arus searah memiliki konstruksi yang te
ang berputar ( rotor ) dan bagian yang diam ( s
h rangka, komponen magnet dan komponen sika
dalah jangkar, kumparan jangkar dan komutator.
uksi generator arus searah adalah seperti gambar be
1. Badan Generator ( R Rangka motor arus
a. Merupakan sarana
seperti meletakka
lainnya.
b. Sebagai bagian da
kutub-kutub mesi
Untuk mesin ke
beratnya, biasanya rang
pada umumnya terbuat
juga terdapat name plate
data teknik dari generato
jangkar.
Rangka ini pada
selain itu rangka juga ha
rugi – rugi histeresis, dis
( Rangka )
arus searah secara umum memiliki dua fungsi, yai
rana pendukung mekanis untuk mesin secara
kkan alat – alat tertentu dan melindungi bagian –
n dari tempat mengalirnya fluks magnetik yang di
esin.
kecil, dimana pertimbangan harga lebih domina
ngka terbuat dari besi tuang, tetapi untuk mesin
buat dari baja tuang atau baja lembaran. Pada bad
plate yang berisi informasi spesifikasi secara umum
ator, serta kotak tempat terminal dari kumparan m
Gambar 2.2 Rangka generator Arus Searah
da bagian dalamnya dilaminasi untuk mengurangi
harus memiliki permeabilitas yang tinggi untuk
disamping kuat secara mekanis.
2. Magnet penguat dan Sebagaimana dik
arus searah dihasilkan o
elektromagnetik. Magne
Gambar 2.3).
Adapun fungsi da
a. Menyebarkan fluks
lebar, maka akan
b. Sebagai pendukung
medan.
(berbentuk bulat atau str
tertentu (lihat Gambar 2.
listrik untuk terjadinya pr
an kumparan penguat medan
diketahui bahwa fluks magnet yang terdapat pa
n oleh kutub magnet buatan yang dihasilkan de
gnet penguat terdiri dari inti kutub dan sepatu
i dari sepatu kutub adalah :
fluks pada celah udara dan juga karena merupa
an mengurangi reluktansi jalur magnet.
kung secara mekanis untuk kumparan penguat at
buat dari lembaran-lembaran besi tuang atau baja t
n di baut ke inti kutub. Sedangkan kutub (inti kutub
keling ke rangka mesin.
Gambar 2.3 Kutub Magnet Mesin Arus Searah
nguat atau kumparan kutub terbuat dari kaw
u strip/persegi), yang dililitkan sedemikian rupa de
r 2.3). Lilitan penguat magnet berfungsi untuk meng
3. Sikat
Sikat terbuat dar
yang dilengkapi dengan
dapat diatur sesuai deng
segmen komutator untuk
memiliki konduktivitas y
dengan bahan sejenis
mengumpulkan arus listr
menjadi arus searah mela
ari karbon, grafit , logam grafit, atau campuran ka
an pegas penekan dan kotak sikat. Besarnya te
dengan keinginan. Permukaan sikat ditekan ke
untuk menyalurkan arus listrik. Karbon yang ada
s yang tinggi untuk mengurangi rugi-rugi listrik,
untuk mengurangi keausan. Agar gesekan antara ko
tkan ausnya komutator, maka sikat harus lebih luna
erfungsi untuk sebagai jembatan bagi aliran arus
megang peranan penting untuk terjadinya komutas
Gambar 2.4 Konstruksi Sikat
buat dari batangan tembaga yang dikeraskan, y
nis mika. Adapun fungsi komutator ini a
istrik induksi dari konduktor jangkar dan mengkonve
elalui sikat yang disebut komutasi.
5. Inti Jangkar
Inti jangkar gene
pada permukaannya
terbentuknya GGL indu
maksud agar kumparan
induksi magnetnya besa
besar.
Gamba
Gambar 2.5 Konstruksi komutator
enerator arus searah berbentuk silinder yang dibe
untuk tempat melilitkan kumparan-kumpa
nduksi. Inti jangkar dibuat dari bahan ferromagne
ran-kumparan (lilitan jangkar) terletak dalam
besar, supaya GGL induksi yang terbentuk dapa
mbar 2.6 Konstruksi Jangkar Generator Arus Searah
Seperti halnya int
lapis tipis untuk mengur
current). Bahan yang diguna
pada umumnya alur tidak
6. Belitan Jangkar Pada generator
terbentuknya ggl induks
permata, seperti pada gam
belitan yang satu berad
yang berbeda polaritasn
terletak 1800 mekanis.
ngurangi panas yang terbentuk karena adanya arus
ng digunakan untuk jangkar ini sejenis campuran baj
dak hanya diisi satu kumparan yang tersusun secar
or arus searah, belitan jangkar berfungsi seb
uksi. Umumnya kumparan jangkar (rotor) berbe
gambar berikut :
Gambar 2.7 Bentuk Umum Belitan Jangkar
h konduktor dalam belitan jangkar tersebut :
N……...………..….…………. ………...( 2.1 )
h belitan pada rotor atau segmen komutator pada rot
h lilitan setiap belitan .
tangan belitan adalah 1800 listrik, yang berar
ada di tengah suatu kutub, sisi lainnya berada di
asnya. Sedangkan secara fisik kutub yang ada
s. Adapun untuk menentukan hubungan sudut da
strik, dapat digunakan formula berikut :
Di mana : θlistrik = sudut
listrik) disebut sebagai be
busur (chorded winding)
Adapun hubunga
atas 2 macam :
1. Belitan Progres
belakangnya di
kumparan sebelum
2. Belitan Retrogre
belakangnya dihubungk
belitan sebelumny
Gamba
sudut dalam derajat listrik
jumlah kutub
sudut dalam derajat mekanis
membentang 1800 listrik memiliki tegangan yang
anan arah setiap waktu. Belitan ini disebut sebag
h coil).
litan yang bentangannya kurang dari kisaran ku
belitan kisar fraksi (fractional-pitch coil) atau ku
).
hubungan antara belitan rotor dengan segmen komutat
resif (Progressive winding). Adalah belitan
dihubungkan ke sebuah segmen komutator
belumnya.
ogresif (Retrogressive winding). Adalah kumpar
dihubungkan ke sebuah segmen komutator m
mnya.
bar 2.8 Belitan Progresif dan Kumparan Retrogresif
13 II. 3. Prinsip Kerja Generator Arus Searah
Suatu generator arus searah bekerja berdasarkan prinsip induksi magnetis
sesuai dengan Hukum Faraday. Bila sebuah penghantar dalam medan magnet maka
pada penghantar akan diinduksikan tegangan bolak-balik.
Gambar 2.9. Suatu penghantar yang diputar dalam medan magnet
Medan magnetnya dihasilkan oleh kumparan medan sedangkan untuk menghasilkan
efek perubahan fluksi maka belitan penghantar diputar oleh prime mover. Tegangan
yang dihasilkan dapat terlihat pada gambar di bawah ini :
Posisi I : fluksi yang menembus belitan maksimum tapi perubahan fluksi adalah
minimum. Ini disebabkan belitan AB dan CD tidak terpotong fluksi
sehingga EMF = 0
Posisi III : fluksi yang menembus belitan minimum tapi perubahan fluksi adalah
maksimum akibatnya EMF yang terinduksi juga maksimum.
Untuk posisi putaran berikutnya sama dengan posisi di atas yaitu untuk posisi I EMF
induksi maksimum, posisi F maksimum. Apabila terminal-terminal dari generator
dihubungkan ke beban maka akan terbentuk atau mengalir arus. Karena tegangan
induksi adalah bolak – balik maka arus induksinya juga boleak balik. Tegangan
bolak balik inilah yang akan disearahkan dengan komutator yang akan diuraikan
berikutnya. Persamaan tegangan bolak – balik yang dihasilkan dalam hal ini dapat
diturunkan dari hukum Faraday, yaitu :
dt d N
e=− Φ ... (2.3)
Seperti yang telah dijelaskan sebelumnya bahwa fluksi yang dihasilkan adalah fluksi
yang berubah terhadap waktu dan berbentuk sinusoidal, maka persamaan fluks dalam
rangkaian kumparan adalah :
Φ = Φm Cos ωt ... (2.4)
dΦ = - ωΦm Sin ωt dt
Maka persamaan (2.9) di atas dapat diturunkan menjadi :
e = - N – ω Φm Sin ωt dt dt
15 Tegangan induksi ini akan mencapai maksimum pada saat wt = π/2 rad, maka
tegangan induksi maksimum :
Emax = N Φmω... (2.6)
Persamaan (2.11) di atas dapat ditulis menjadi :
e = Emax Sin ωt ... (2.7)
Untuk harga efektif dari tegangan yang dihasilkan adalah :
2
Emf yang dihasilkan berupa siklus sinusoidal tegangan bolak-balik. Dengan
cincin komutasi yang segmen-segmennya terhubung dengan ujung konduktor
jangkar, menyebabkan perubahan pada tegangan keluarannya menjadi tegangan yang
searah. Proses ini dinamakan proses komutasi. Tentang komutasi ini akan dijelaskan
pada pembahasan selanjutnya.
II.4. Prinsip Penyearah
Pada dasarnya tegangan dan arus yang dihasilkan oleh generator adalah
bolak–balik, maka untuk menjadi generator DC perlu dilakukan penyearahan,
penyearahan ini dilakukan dengan komutator yang bentuknya sama dengan cincin
seret tapi dibelah dua dan disatukan kembali dengan isolator. Masing – masing
Komutaor I dihubungkan dengan sisi AB dan komutator II dihubungkan dengan sisi
CD ( lihat gambar di bawah ini )
Gambar 2.11. Suatu penghantar yang ditembus oleh fluksi
Jika bahan kumparan ABCD berputar, maka sikat – sikat akan bergesekan dengan
komutator – komutator secara bergantian. Peristiwa komutasi inilah yang
menyebabkan terjadinya penyearahan yang prinsipnya adalah :
1. Mula – mula sisi AB berada pada kedudukan 0 dan sisi CD berada pada
kedudukan yang berlawanan yaitu b. pada saat ini tentu saja pada sisi AB dan CD
tidak berbentuk GGL. Pada saat ini pula sikat – sikat berhubungan dengan kedua
komutator. Ini berarti sikat – sikat mempunyai potensial 0.
2. Kumparan berputar terus yang dalam hal ini sisi AB bergerak di sebelah utara
(dari kedudukan 0 menuju 3) dan sisi CD bergerak di daerah selatan. Sesuai
dengan hukum tangan kanan maka GGL yang terbentuk pada sisi AB arahnya
17 sumber mengalir dari ( - ) ke ( + ), maka pada saat itu komutator I dan sikat E
berpotensial negatif, sedangkan komutator II dan sikat F berpotensial positif.
Gambar 2.12. Ilustrasi proses penyearahan
3. pada saat sisi kumparan AB sampai pada kedudukan 6 dan CD kedudukan 12,
maka pada saat ini sikat – sikat berpotensial 0 karena GGL induksi yang
terbentuk pada masing – masing sisi kumparan adalah 0, sikat – sikat hanya
berhubungan dengan isolator.
4. kumparan ABCD bergerak terus, sisi AB bergerak di daerah selatan (dari
kedudukan 6 menuju 12) sehingga GGL yang terbentuk pada sisi kumparan AB
arahnya mendekati kita, sebaliknya pada sisi CD. Pada saat itu komutator I dan
sikat F berpotensial positif sedangkan komutator II dan sikat E negatif. Sehingga
Gambar 2.13. Bentuk gelombang tegangan hasil dari proses penyearahan
Pada saat ini terjadi pergantian arah arus pada harga negative ke positif pada suatu
kumparan yang menghasilkannya dan peristiwa inilah yang disebut dengan komutasi.
Peristiwa ini akan terjadi bila kumparan melewati garis netral pada waktu kumparan
– kumparan tersebut bergerak dari daerah antara permukaan kutub utara ke selatan
atau sebaliknya.
II.5. Reaksi Jangkar
Jika generator arus searah dihubungkan ke beban melalui terminal out-put,
maka arus listrik akan mengalir pada kumparan jangkarnya. Aliran arus ini akan
menghasilkan fluksi medan magnet sendiri, yang akan mempengaruhi (distort) fluksi
medan magnet yang telah ada sebelumnya dari kutub mesin. Pada keadaan ini fluks
yang dihasilkan oleh generator akan menjadi berkurang karena arah kedua vektor
fluksi magnetis tadi saling berlawanan. Adanya pengaruh fluksi magnetic yang
ditimbulkan akibat arus beban ini dinamakan reaksi jangkar. Reaksi jangkar ini akan
19 Masalah pertama yang disebabkan oleh reaksi jangkar adalah pergeseran
bidang netral (neutral plane). Bidang netral magnetis didefinisikan sebagai bidang di
dalam mesin dimana kecepatan gerak kumparan rotor benar-benar paralel dengan
garis fluks magnet, sehingga induksi ggl pada bidang konduktor tersebut benar-benar
nol.
Gambar 2.14. Proses terjadinya reaksi jangkar
Pada saat belum dibebani, sumbu sikat terletak pada garis netral magnetik
yang tegak lurus terhadap fluksi utama, yaitu menurut garis OA. Sedangkan fluks
utama Φu pada generator digambarkan menurut garis OB. Setelah generator dibebani,
maka akan timbul arus jangkar yang menimbulkan fluksi jangkar Φa yang searah
dengan vektor OA. Akibat interaksi kedua fluksi tersebut menimbulkan fluksi
Gambar 2.15. Proses pergeseran bidang netral
Dengan timbulnya fluksi resultante Φr ini, maka garis netral magnetik yang
seharusnya tegak lurus fluksi utama OB, kini berubah menjadi tegak lurus terhadap
garis OC; yaitu searah garis ON. Kalau keadaan ini dibiarkan maka akan timbul
bunga api pada sikat. Untuk menghilangkannya, maka sikat harus digeser posisinya
sehingga sumbu sikat kembali menjadi tegak lurus terhadap arah vektor fluks utama.
Namun akibatnya fluks utama akan berkurang dan terjadi demagnetizing effect jika
sikat digeser berlawanan dengan arah putaran mesin. Bila setiap terjadi perubahan
beban sehingga sikat harus digeser tentunya sangat tidak dinginkan. Untuk
mengatasinya maka dibuatlah kutub komutasi dan kumparan kompensasi.
II.6. Pembangkitan Tegangan Induksi pada Generator Arus Searah
Pembangkitan tegangan pada generator arus searah tergantung pada
keberadaan fluks sisa (residual flux) pada kutub-kutub generator. Ketika generator
21 Ea = K Φres ω ... (2.9)
Tegangan ini akan muncul di terminal generator yang mungkin sangat kecil.
Namun ketika tegangan tadi muncul, maka arus akan mengalir ke kumparan medan
generator
f t f
R V
I = ... (2.10)
Arus medan ini menghasilkan gaya gerak magnet (ggm) di kutub mesin yang
mana akan menambah fluksi di dalamnya. Penambahan fluks ini akan menambah
tegangan internal pada jangkar (Ea) yang pada akhirnya akan menmbah tegangan
terminal generator (VT). Akibatnya ketika VT naik, maka If juga akan ikut naik,
kemudian Φ akan naik dan kembali Ea dan VT naik dan begitu seterusnya.
Proses pembangkitan tegangan ditunjukkan pada gambar di bawah ini.
Perhatikan bahwa peristiwa ini merupakan efek dari saturasi magnetik di permukaan
kutub yang dapat membatasi tegangan terminal yang dibangkitkan generator.
Gambar 2-16 menunjukkan pembangkitan tegangan generator dalam
tahapan-tahapan yang berlainan. Tahapan-tahapan-tahapan ini digambarkan untuk memperjelas
feedback positif antara tegangan internal generator dengan arus medannya. Pada
generator yang sesungguhnya, tegangan tidak dibangkitkan dalam tahapan-tahapan
tertentu, malah sebaliknya antara Ea dan If naik secara serempak sampai keadaan
tunak tercapai. Ada beberapa kemungkinan yang dapat menyebabkan tidak terjadi
pembangkitan tegangan pada generator arus searah, yaitu :
a. Kemungkinan tidak adanya fluks sisa
b. Arah putaran generator mungkin terbalik
c. Besar tahanan medan mungkin diset terlalu besar dari nilai tahanan kritisnya.
II.7. Pengaturan Tegangan Generator Arus Searah
Ada dua cara yang dapat digunakan untuk mengatur tegangan pada generator
dc shunt, yaitu :
1. Mengubah kecepatan ωm dari generator
2. Mengubah tahanan medan dari generator, sehingga merubah arus medannya.
Mengubah tahanan medan adalah metode utama yang digunakan untuk
mengatur tegangan terminal generator dc shunt. Jia tahanan medan Rf diturunkan,
maka arus medan If = VT / Rf akan naik. Jika If naik maka akan terjadi penambahan
fluks yang akan menaikkan tegangan internal generator Ea yang pada akhirnya akan
menaikkan tegangan terminal VT.
23 II.8. Jenis-Jenis Generator Arus Searah
Berdasarkan metode eksitasi yang diberikan, maka generator arus searah
dapat diklasifikasikan dalam dua jenis:
II.8.1. Generator Arus Searah Berpenguatan Bebas (Separately Excited Generator).
Pada jenis generator ini, fluks medan diperoleh dari sumber lain yang terpisah
dari generator tersebut.
Gambar 2.17. Rangkaian Generator DC Penguatan Bebas
Tegangan searah yang diberikan pada kumparan medan yang mempunyai
tahanan Rf akan menghasilkan arus If dan menimbulkan fluks pada kedua kutub.
Tegangan induksi akan dibangkitkan. Jika generator dihubungkan dengan beban RL,
dan Ra adalah tahanan dalam generator, maka hubungan yang dapat dinyatakan
adalah :
Vt = IL . RL ... (2.11)
Ia = IL ... (2.13)
Drop tegangan pada sikat diabaikan
II.8.2. Generator Arus Searah Berpenguatan Sendiri (Self Excited Generator). Pada generator jenis ini, fluksi medan dihasilkan oleh rangkaian medan yang
terdapat pada generator itu sendiri. Untuk jenis ini terbagi 3 jenis, yaitu :
1) Generator Arus Searah penguatan shunt
Gambar 2.18. Rangkaian Generator DC Shunt
L F
A I I
I = + ………. (2.14)
A A A
T E I R
V = + ……… (2.15)
F T F
R V
25 2) Generator Arus Searah penguatan seri
Gambar 2.19. Rangkaian Generator DC Seri
L
3) Generator Arus Searah penguatan kompon a) Generator DC Kompon Panjang
Gambar 2.20. Rangkaian Generator DC Kompon Panjang
b) Generator DC Kompon Pendek
Gambar 2.21. Rangkaian Generator DC Kompon Pendek
F L
A I I
I = + ……… (2.22)
(
A A L S)
A
T E I R I R
V = − + ……… (2.23)
F T F
R V
I = ………. (2.24)
II.9. Efisiensi Generator Arus Searah
Untuk menjelaskan efisiensi pada generator arus searah, dapat diamati diagram
aliran daya pada generator dc berikut ini
27 Pada mesin dc (generator dan motor), ada tiga jenis efisiensi yang
diperhitungkan, antara lain:
1. Efisiensi Mekanik.
Mekanik
2. Efisiensi Elektrik
a
3. Efisiensi Komersial Keseluruhan
BAB III
GENERATOR DC PENGUATAN BEBAS DAN GENERATOR DC PENGUATAN SHUNT
III.1. Generator DC Penguatan Bebas
Pada generator DC penguatan bebas, fluks medan diperoleh dari sumber lain
yang terpisah dari generator tersebut. Tegangan searah yang diberikan pada
kumparan medan yang mempunyai tahanan Rf akan menghasilkan arus If dan
menimbulkan fluks pada kedua kutub. Tegangan induksi akan dibangkitkan. Jika
generator dihubungkan dengan beban RL, dan Ra adalah tahanan dalam generator,
maka hubungan yang dapat dinyatakan adalah :
Vt = IL . RL ... (3.1)
Ea = Vt + Ia . Ra ... (3.2)
Ia = IL ... (3.3)
Drop tegangan pada sikat diabaikan.
29 III.2. Karakteristik Generator DC Penguatan Bebas
Karakteristik adalah grafik yang menyatakan hubungan antara dua besaran
listrik yang menentukan sifat sebuah mesin. Karakteristik generator arus searah
penguatan bebas dapat dijelaskan sebagai berikut.
III.2.1. Karakteristik Beban Nol
Secara umum besarnya ggl yang dibangkitkan oleh generator di tulis sebagai:
Z = jumlah konduktor jangkar
n = kecepatan putar rotor (rpm)
p = jumlah kutub generator
a = banyaknya jalur arus paralel.
Dari persamaan diatas, didapat hubungan:
n k
Ea = Φ ……….…. (3.5)
Dimana :
Gambar 3.2. Kurva Beban nol Generator DC Penguatan Bebas
Ketika arus medan dinaikkan, fluks magnet akan meningkat, begitu pula
dengan Ea yang berbanding lurus dengan arus medan tersebut pada saat kutub
medannya belum jenuh. Hal ini direpresentasikan sebagai garis OB.
Namun ketika kerapatan fluks meningkat terus, kutub generator menjadi
jenuh, maka diperlukan peningkatan arus medan yang lebih tinggi untuk menaikkan
tegangan yang sama ( Ea ) dibandingkan ketika kutubnya belum jenuh, daerah
kejenuhan ini diwakili oleh garis BC.
Untuk generator arus searah dengan penguatan sendiri ( generator arus searah
shunt, seri, dan kompon ), karakteristik beban nolnya akan meningkat sama seperti
sama seperti generator berpenguatan bebas, tetapi setelah generator sempat
dioperasikan, walaupun arus medannya disetel menjadi nol ampere, ggl generator
tetap dibangkitkan walau nilainya kecil ( OA ), hal ini disebabkan oleh adanya
31 III.2.2. Karakteristik Berbeban
Karakteristik berbeban digambarkan sebagai kurva yang menunjukkan
hubungan antara tegangan terminal Vt dan arus medan If ketika generator dibebani.
Kurva ini sebenarnya diturunkan dari kurva beban nol yang dilengkapi
dengan nilai reaksi jangkar dan resistansi jangkarnya. Karena kurva ini
memperhitungkan efek demagnetisasi dari reaksi jangkar dan jatuh tegangan pada
jangkar yang secara praktis tidak terdapat pada kondisi tanpa beban.
Gambar 3.3. Kurva Berbeban Generator DC Penguatan Bebas
Kurva beban nol pada gambar 3.2 digambarkan kembali sebagai kurva pada
gambar 3.3, dimana terlihat pada gambar 3.3 tersebut pada keadaan tanpa beban, arus
penguat magnet diperlukan untuk tegangan nominal tanpa beban yang digambar
sebagai garis oa.
Pada keadaan berbeban, tegangan akan berkurang akibat efek demagnetisasi
magnet yang sesuai. Garis ac mewakili demagnetisasi ampere-lilitan per kutub yang
ekivalen. Kemudian, berarti untuk membangkitkan ggl yang sama pada keadaan
berbeban pada saat tidak berbeban, arus penguat magnet harus dinaikkan sebesar
ac=bd.
Titik d terletak pada kurva LS yang menunjukkan hubungan antara ggl E yang
dibangkitkan pada keadaan berbeban dan arus penguat magnet. Kurva LS secara
praktis paralel terhadap kurva ob. Tegangan terminal Vt akan lebih kecil daripada ggl
E yang dibangkitkan, sebesar IaRa, dimana Ra adalah resistansi rangkaian jangkar.
Dari titik d, sebuah garis vertical de = IaRa di gambar.
Titik e terletak pada kurva pembebanan penuh untuk generator. Dengan cara
yang sama, titik-titik lainnya dilengkapi dan kurva pembebanan penuh MP di
gambar. Sudut kanan segitiga bde dikenal sebagai segitiga tegangan ( drop reaction
triangle ). Kurva kejenuhan beban untuk setengah beban penuh dapat dilengkapi
dengan menghubungkan titik tengah garis-garis mn, bd dan lain sebagainya.
III.2.3. Karakteristik Luar
Karakteristik luar dari sebuah generator menunjukkan bagaimana perubahan
tegangan terminal terhadap beban yang berubah-ubah. Pada gambar 3.4 diperlihatkan
33 Gambar 3.4. Kurva Karakteristik Terminal Generator DC Penguatan Bebas
Untuk mengatur tegangan terminal generator Vt dapat dilakukan dengan dua
cara:
1. Dengan mengubah kecepatan putar generator. Dari persamaan 3.5 terlihat bila
n meningkat, maka Ea akan menjadi besar dan dari persamaan 3.2 maka Vt
akan menjadi besar juga.
2. Dengan mengubah medan arus penguat. Jika Rf kecil, maka If akan menjadi
besar. Hal tersebut menyebabkan fluks magnet akan meningkat, dan dari
persamaan 3.4 maka Ea akan meningkat juga, serta dari persamaan 3.2 maka
III.3. Generator DC Penguatan Shunt
Generator arus searah penguatan sendiri memperoleh arus magnetisasi dari
dalam generator itu sendiri, oleh karena itu arus magnetisasi terpengaruh oleh nilai –
nilai tegangan dan arus yang terdapat pada generator. Dalam hal ini medan magnet
yang dapat menimbulkan GGL mula – mula ditimbulkan oleh adanya remanensi
magnet pada kutub – kutubnya.
Pengaruh nilai – nilai tegangan dan arus generator terhadap arus penguat
tergantung bagaimana kumparan medan dengan kumparan jangkar. Generator arus
searah penguatan shunt adalah generator penguatan sendiri dimana kumparan
medannya dihubungkan pararel dengan kumparan jangkarnya, seperti terlihat pada
gambar berikut :
Gambar 3.5. Rangkaian Ekivalen Generator DC Shunt
Persamaan arus :
L f
a I I
35
III.4. Karakteristik Generator DC Penguatan Shunt
Karakteristik – karakteristik dari generator shunt hampir sama (sama
bentuknya) dengan karakteristik – karakteristik generator penguatan bebas.
Karakteristik generator DC shunt dijelaskan sebagai berikut.
III.4.1. Karakteristik Beban Nol
Kurva ini menunjukkan hubungan antara kenaikan ataupun perubahan nilai
pada arus medan shunt ( If ) dengan tegangan induksi yang dihasilkan ( Ea ). Pada
generator penguatan sendiri seperti pada penguatan shunt If nilainya diatur dengan
diputar dengan kecepatan yang konstan sehingga hanya terdapat variasi nilai antara If
dan Ea nya saja.
Ea = Ea ( If ) dimana n = konstan dan IL = 0
Ia = If
Vo = Ea – If Ra
Arus medan yang mengalir pada generator arus searah penguatan shunt sangat
kecil, sehingga besarnya drop tegangan If Ra dapat diabaikan sehingga :
V0 ≈ Ea( If ) ( Kurva magnetisasi )
Vo = If Rf
Ea = c n φ φ ~ If
Ea≈ Vo = K1 If ………( 3.9 )
Dari persamaan 3.9 terlihat bahwa antara Ea dan If membentuk hubungan linear hal
ini dikarenakan K1 merupakan suatu konstanta, sehingga didapatkanlah kurva
sebagai berikut :
Gambar 3.6. Kurva Beban Nol secara teoritis
Karena penguatan shunt ( Sumber dari generator itu sendiri), maka pada saat
putaran nominal dan belum diberikan arus medan, telah ada tegangan remanensi
37 arus medan If, mengalirnya arus If akan memperkuat fluksi sisa tadi sehingga Ea
nominal.
Pada saat harga If tertentu mendekati nominal, akan timbul rekasi jangkar
yang melemahkan fkusi medan, sehingga Ea yang dibangkitkan tidak lagi berbanding
lurus dengan If, hal tersebut menyebabkan kurvanya menjadi :
Gambar 3.7. Kurva Beban Nol sebenarnya
III.4.2. Karakteristik Berbeban
Karakteristik berbeban dapat diperoleh dengan cara yang sama seperti pada
generator penguatan bebas. Sebenarnya karakteristik berbeban yang diperoleh untuk
generator penguatan bebas dan generator shunt, adalah sama. Sedikit perbedaan
dikarenakan arus-arus jangkar yang berbeda, Ia = IL + If untuk generator shunt dan
Ia=IL untuk generator penguatan bebas. Perbedaan arus jangkar menghasilkan
perbedaan reaksi jangkar, dan memberikan sedikit perbedaan drop tegangan untuk
III.4.3. Karakteristik Luar
Kurva karakteristik luar merupakan kurva pada saat generator arus searah
penguatan shunt dalam keadaan berbeban. Dimana kurva ini menunjukkan hubungan
antara tegangan jepit ( Vt ) sebagai fungsi dari arus pada beban ( IL ) pada putaran
dan arus medan yang konstan.
Vt = f ( IL ) ………… dimana n dan If konstan
Dari persamaan 3.2 didapatkan :
Ra
Sehingga didapatkan untuk :
39 Dari persamaan 3.11 dan 3.12 dapat digambarkanlah kurva karakteristik
tegangan terminal ( Vt ) terhadap arus beban ( IL ) seperti gambar berikut ini :
BAB IV
PERBANDINGAN KARAKTERISTIK LUAR GENERATOR DC PENGUATAN BEBAS DAN GENERATOR DC PENGUATAN SHUNT
IV.1. Pengujian Karakteristik Luar Generator DC Penguatan Bebas dan Generator DC Penguatan Shunt
IV.1.1. Umum
Karakteristik luar dari sebuah generator menunjukkan bagaimana perubahan
tegangan terminal terhadap beban yang berubah-ubah dengan arus medan yang
konstan. Pada generator DC shunt, arus medannya tergantung pada tegangan
keluaran dan tahanan medan. Pada umumnya, tahanan medan ditentukan antara 0,5
sampai 5 persen dari total arus output generator. Sedikit perubahan tegangan output
dapat dihiraukan. Perubahan ini disebabkan oleh keadaan bahwa, dengan kenaikan
arus beban, jatuh tegangan ( IR ) pada kumparan jangkar meningkat, menyebabkan
tegangan output berkurang.
Untuk karakteristik luar Generator DC penguatan bebas yang memiliki arus
medan yang tetap, tegangan output akan berkurang dengan bertambahnya arus
beban. Pengurangan ini disebabkan oleh tahanan jangkar dan efek reaksi jangkar.
IV.1.2. Peralatan yang digunakan
Adapun peralatan yang digunakan dalam percobaan ini adalah:
1. Generator DC Type GD 110/110, 220 V / 7,1 A (Armature), 220 V / 0,17 A
41 2. Motor DC (sebagai prime mover) Type GD 110/140, 220 V / 9,1 A
(Armature), 220 V / 0,64 A (Field), 2 kW / 1500 rpm.
3. PTDC.
4. Digital LCR Multimeter TES 2712
5. Feedback Switch Unit EMT 180 A
6. Feedback Power Suplay PS189
7. Feedback Tacho Meter
8. Kabel .
IV.1.3. Percobaan Karakteristik Luar Untuk Generator DC Penguatan Shunt
IV.1.3.1. Umum
Untuk mengetahui karakteristik luar dari generator DC shunt, maka generator
dihubungkan dengan beban. Tujuannya adalah untuk melihat pengaruh perubahan
arus beban terhadap tegangan jepit generator. Karakteristik luar didapat dengan :
V = f (IL) ; n = konstan
IV.1.3.2. Rangkaian Percobaan
Gambar 4.1. Rangkaian Percobaan Karakteristik Luar
IV.1.3.3. Prosedur Percobaan
1. Rangkaian dibuat seperti gambar di atas
2. Tutup switch S1 dan switch S2, naikkan tegangan power suplay PS189,
naikkan tegangan PTDC sehingga mesin berputar mencapai putaran
nominalnya .
3. Maksimumkan tahanan medan Rf dan tutup switch S3 pada masing-masing
rangkaian generator.
4. Atur PTDC sampai pembacaan tegangan terminal V2 mencapai nominal.
Catat pembacaan V2 dan putaran generator T. dan pertahankan putaran
43 5. Tutup switch S4 lalu naikkan beban RL bervariasi dan dicatat pembacaan
arus beban pada A3, pembacaan tegangan terminal pada V2 dan pembacaan
Torsi T. Sementara putaran n dan If tetap dijaga konstan.
6. Minimumkan kembali PTDC dan buka semua switch untuk mematikan
mesin.
7. Percobaan selesai.
IV.1.3.4. Data Hasil Percobaan
n = 1400 rpm If = 0,15 Ampere Ra = 3,84 Ohm
IL ( Ampere ) VT ( Volt ) Torsi ( N-m )
0 200 1,0
0.69 194 1,7
0.76 193 1,9
0.87 190 2,2
0.97 188 2,3
1.1 186 2,5
1.31 179 2,9
1.6 171 3,3
2.06 162 4,1
2.85 152 4,3
4.54 144 5,0
5.9 94 3,1
IV.1.4. Percobaan Karakteristik Luar Untuk Generator DC Penguatan Shunt IV.1.4.1. Umum
Untuk mengetahui karakteristik luar dari generator DC penguatan bebas,
maka generator dihubungkan dengan beban. Tujuannya adalah untuk melihat
pengaruh perubahan arus beban terhadap tegangan jepit generator. Karakteristik luar
didapat dengan :
V = f (IL) ; n = konstan
If = konstan
IV.1.4.2. Rangkaian Percobaan
45 IV.1.4.3. Prosedur Percobaan
1. Rangkaian dibuat seperti gambar di atas.
2. Tutup switch S1 dan switch S2, naikkan tegangan power suplay PS189,
naikkan tegangan PTDC sehingga mesin berputar mencapai putaran
nominalnya .
3. Tutup switch S3, naikkan arus medan generator sampai mencapai nominal.
4. Atur PTDC sampai pembacaan tegangan terminal V2 mencapai nominal.
Catat pembacaan V2 dan putaran generator T. dan pertahankan putaran
generator konstan.
5. Tutup switch S4 lalu naikkan beban RL bervariasi dan dicatat pembacaan arus
beban pada A3, pembacaan tegangan terminal pada V2 dan pembacaan Torsi
T. Sementara putaran n dan If tetap dijaga konstan.
6. Minimumkan kembali PTDC dan buka semua switch untuk mematikan
mesin.
IV.1.4.4. Data Hasil Percobaan
n = 1400 If = 0,15 Ampere Ra = 3,84 Ohm
IL ( Ampere ) VT ( Volt ) Torsi ( N-m )
0 200 0,75
0,66 197 1,3
0,70 197 1,35
0,80 194 1,4
1,04 195 1,7
1,25 193 1,8
1,53 193 2,0
1,87 190 2,3
2,15 188 2,7
2,50 184 3,1
3,01 182 3,7
3,32 182 3,9
3,56 180 4,2
4,01 179 4,5
4,5 177 4,9
5,03 175 5,2
5,56 173 5,5
47 IV.2. Analisis Karakteristik Luar Generator DC Penguatan Bebas Dengan
Generator DC Penguatan Shunt
a. Analisis Karakteristik Luar Generator DC Penguatan Shunt
Vt = f ( IL ) ………… dimana n dan If konstan
Sehingga didapatkan untuk :
• Menghitung besar tegangan induksi yang di bangkitkan pada jangkar:
→
Dari data percobaan maka di dapat:
1. Ea = 200 + (0+0,15) x 3,84 = 200,576 Volt
2. Ea = 194 + (0,69+0,15) x 3,84 = 197,2256 Volt
3. Ea = 193 + (0,76+0,15) x 3,84 = 196,4944 Volt
Harga Ea yang lainnya dapat di lihat dalam tabel berikut:
IL ( Ampere ) VT ( Volt ) Ea ( Volt )
0 200 200,576
0.69 194 197,2256
0.76 193 196,4944
0.87 190 193,9168
0.97 188 192,3008
1.1 186 190,8
1.31 179 184,6064
1.6 171 177,72
2.06 162 170,4864
2.85 152 163,52
4.54 144 162,0096
5.9 94 117,232
Kurva karakteristik luar
Gambar 4.3. K
Dari data hasil pengujia
lihat kurva karakteristik
secara teoritis dapat digambarkan sebagai beriku
. Kurva Karakteristik Luar Generator DC Shunt Secara Teo
jian karakteristik luar generator DC penguatan sh
ik luar sebagai berikut;
arakteristik Luar Generator DC Shunt yang di dapat dalam
20 30 40 50 60
Arus Beban IL(Ampere)
2 3 4 5 6
Arus Beban IL(Ampere)
Dari kedua kurva diatas terdapat perbedaan yang mencolok antara kurva
karakteristik luar generator DC shunt yang di dapat dari teoritis dengan kurva yang di
dapat dari hasil pengujian.
b. Analisis Karakteristik Luar Generator DC Penguatan Bebas
Vt = f ( IL ) ………… dimana n dan If konstan
Sehingga didapatkan untuk :
IL = 0 ⇒ Vt = K1
• Menghitung besar tegangan induksi yang di bangkitkan pada jangkar:
51 Dari data percobaan di dapat:
1. Ea = 200 + ( 0 x 3,84 ) = 200 Volt
2. Ea = 197 + ( 0,66 x 3,84 ) = 199,5344 Volt
3. Ea = 197 + ( 0,7 x 3,84 ) = 199,688 Volt
Harga Ea yang lainnya dapat di lihat dalam tabel berikut:
IL ( Ampere ) VT ( Volt ) Ea ( Volt )
0 200 200
0,66 197 199,5344
0,70 197 199,688
0,80 194 197.072
1,04 195 198.9936
1,25 193 197.8
1,53 193 198.8752
1,87 190 197,1808
2,15 188 196,256
2,50 184 193,6
3,01 182 193,5584
3,32 182 194,7488
3,56 180 193,6704
4,01 179 194,3984
4,5 177 194,28
5,03 175 194,3152
5,56 173 194,3504
Kurva karakteristik luar
secara teoritis dapat digambarkan sebagai beriku
a Karakteristik Luar Generator DC Penguatan Bebas Secar
jian karakteristik luar generator DC penguatan be
ik luar sebagai berikut;
Karakteristik Luar Generator DC Penguatan Bebas Pada P
20 30 40 50 60
Arus Beban IL(Ampere)
2 3 4 5 6
Arus Beban IL(Ampere)
53 c. Perbandingan Karakteristik Luar Generator DC Penguatan Bebas
Dengan Generator DC Penguatan Shunt
Pada generator DC shunt, arus medannya tergantung pada tegangan output
dan tahanan medan. Perubahan tegangan output ini disebabkan oleh keadaan bahwa,
dengan kenaikan arus beban, jatuh tegangan (IR) pada kumparan jangkar meningkat,
menyebabkan tegangan output berkurang. Hasilnya, arus yang mengalir pada
kumparan medan menurun, mengurangi medan magnetik dan menyebabkan tegangan
output berkurang sedikit. Jika arus beban lebih tinggi daripada kapasitas dari
generator, penurunan tegangan output menjadi besar. Untuk arus beban dengan
kapasitas yang tidak melebihi generator, penurunan tegangan output dapat minimal.
Sedangkan karakteristik luar Generator DC penguatan bebas, tegangan output
akan berkurang dengan bertambahnya arus beban. Pengurangan ini disebabkan oleh
tahanan jangkar dan efek reaksi jangkar. Jika fluksi medan konstan, tegangan yang
dibangkitkan akan cenderung mendekati konstan dan tegangan output akan sama
dengan tegangan yang dibangkitkan dikurangi drop IR dari rangkaian jangkar.
Grafik perbandingan karakteristik luar generator DC shunt dan generator DC
Gambar 4.7. Kurva Perbandingan Karakteristik Luar Generator DC Shunt Dengan Generator DC
Penguatan Bebas.
Dari kedua kurva di atas terlihat bahwa karakteristik luar generator DC shunt
lebih cepat membelok ke sumbu x dari pada kurva yang diatasnya ( karakteristik luar
generator DC penguatan bebas ). Ini disebabkan karena arus penguat magnet (arus
medan) If pada generator DC penguatan bebas tetap besarnya, sedangkan pada
generator DC shunt ini arus penguat magnet If berkurang sebanding dengan tegangan
jepit. Oleh karena itu Ea menjadi lebih kecil, hal ini mengakibatkan tegangan jepit
yang lebih rendah dan arus medan yang lebih kecil. Medan magnet menjadi lebih
lemah lagi dan tegangan jepit makin bertambah rendah. 0
Arus Beban IL(Ampere)
Karakteristik Generator DC Penguatan Bebas
55 BAB V
PENUTUP
V.1. Kesimpulan
Berdasarkan hasil analisa dan uraian pada bab-bab sebelumnya, maka dapat
diambil kesimpulan sebagai berikut:
1. Pada generator DC penguatan shunt penurunan tegangan terminal akan
semakin besar bila terus-menerus dibebani dan pada akhirnya akan mencapai
titik hubung singkat, ketika tegangan terminal turun arus medan If pada mesin
ikut turun. Ini menyebabkan fluks pada mesin turun sehingga nilai Ea turun
yang menyebabkan tegangan terminal akan turun lebih jauh.
2. Tegangan terminal pada generator DC penguatan bebas akan tampak lebih
stabil daripada tegangan terminal generator DC penguatan shunt.
3. Pada arus beban sebesar 5,9 ampere kurva karakteristik luar generator DC
penguatan shunt akan mulai membelok ke arah sumbu x (menuju titik hubung
DAFTAR PUSTAKA
1. Bimbhra, Dr.P.S., “Electrical Machinery”, Khanna Publishers, New
Delhi, 1994
2. Chapman,Stephen J, ”Electric Machinery Fundamentals”, 3rd Edition, Mc
Graw – Hill Book Company, Singapore, 1999.
3. Dawes, Chester L, “Electrical Engineering : Direct Current”, Fourth
Edition, McGraw-Hill Kogakusha, Tokyo, !955.
4. Mehta, V.K, dan Mehta, Rohit, ”Principle Of Electrical Machines”,
S.Chand & Company LTD, New Delhi, 2002.
5. Nagrath, I.J , ”Electric Machines”, Tata McGraw-Hill, New Delhi, 1988
6. Sumanto, ”Mesin Arus Searah”, Andi Offset, Yogyakarta, 1991.
7. Theraja, B.L, ”A Text-Book Of Electrical Technology”, Nurja
