MATERI PERKULIAHAN TEKNIK TENAGA LISTRIK
WAHYU PUSPA WIJAYA PTM A1/ 140511602945 YOGA ADI SAPUTRA PTM A1/140511602892 ZAKARIA PTM A1/ 140511603711
UNIVERSITAS NEGERI MALANG FAKULTAS TEKNIK
JURUSAN TEKNIK MESIN
PRODI PENDIDIKAN TEKNIK MESIN
TEKNI
SISTEM PEMBANGKI
T TENAGA LISTRIK SISTEM PEMBANGKI
T TENAGA LISTRIK
GENERATO
R ARUS
SEARAH
(DC)
GENERATO
R ARUS
SEARAH
(DC)
MOTOR DC
ARUS
SEARAH
(DC)
MOTOR DC
ARUS
SEARAH
(DC)
PETA
ENERGI LISTRIK
Energi listrik adalah energi yang
berasal dari muatan listrik yang
menimbulkan medan listrik statis atau
bergeraknya elektron pada konduktor
( pengantar listrik ) atau ion ( positif
atau negatif ) pada zat cair atau
gas. Listrik memiliki satuan Ampere
yang disimbolkan dengan A dan
SUMBER ENERGI LISTRIK
Pengertian sumber energi adalah segala
sesuatu di sekitar kita yang mampu menghasilkan
energi. Sedangkan sumber energi listrik adalah
segala sesuatu yang ada di sekitar kita yang
mampu menghasilkan energi listrik. Contoh
CONTOH-CONTOH
SUMBER ENERGI
LISTRIK
1. Perusahan Listrik Negara ( PLN ) , yaitu melalui pembangkit listrik seperti
PLTA, PLTS, PLTD atau PLTU.
2. Accu / Aki , yaitu alat yang dapat menyimpan energi listrik dalam bentuk
energi kimia. Aki dibedakan menjadi dua jenis yaitu Aki basah / cair dan Aki kering. Berdasarkan standar internasional, setiap satu cell Accu
mempunyai tegangan nominal sebesar 2 Volt. Dengan demikian Accu / Aki 12 Volt mempunyai cell 6 buah demikian juga dengan Accu / Aki 6 Volt yang mempunyai cell 3 buah.
3. Baterai Kering , yaitu alat yang bisa menyimpan energi listriknya dalam
zat kimia kering.
4. Adaptor , yaitu suatu alat elektronik yang terbentuk dari komponen
komponen elektronika pada sebuah rangkaian regulator yang berfungsi untuk menurunkan tegangan tinggi sekaligus merubah tegangan AC menjadi DC. Adaptor digunakan sebegai penerus tegangan listrik saat pengisisan ( charge battery ) pada perangkat elektronika seperti telepon selular, notebook , laptop , dan lain sebagainya.
5. Buah, Seiring berkembangnya zaman, akhir akhir ini beberapa penelitian
sudah membuktikan bahwa buah dan tanaman tertentu dapat
TEKNIK TENAGA LISTRIK
Teknik tenaga listrik merupakan suatu ilmu
yang mempelajari konsep dasar kelistrikan dan
pemakaian alat yang asas kerjanya berdasarkan
aliran elektron dalam konduktor (arus listrik).
Arus yang bekerja di dalamnya adalah arus DC
dan AC. Dalam pengadaannya arus tersebut
diperoleh melalui Sistem Pengadaan Energi Listrik
yang terbagi atas:
a
.
Sistem pembangkit listrik
b. Transmisi
Sistem pengadaan listrik atau
sistem tenaga listrik
dapat dilihat
Sistem Pembangkit Listrik
Digunakan untuk membangkitkan energi
listrik melalui berbagai macam pembangkit
tenaga listrik. Pada sistem ini sumbersumber
energi yang berasal alam diubah melalui
sistem pengubah energi mekanik
(generator/turbin) menjadi energi listrik.
Sistem Transmisi
Berfungsi menyalurkan tenaga listrik dari
pusat pembangkit ke pusat beban melalui
saluran transmisi.
Distribusi
KLASIFKASI SALURAN TRANSMISI
BERDASARKAN TEGANGAN
Salura Udara Tegangan Ekstra Tinggi (SUTET) 200 KV
500KV
Saluran Udara Tegangan Tinggi (SUTT) 30 KV – 150 KV
Saluran Kabel Tegangan Tinggi (SKTT) 30 KV – 150 KV
Khusus pemasangan di kotakota besar di Pulau Jawa
Saluran Udara Tegangan Menengah (SUTM) 6 KV – 30 KV
Saluran Kabel Tegangan Menengah (SKTM) 6 KV – 20 KV
Saluran Udara Tegangan Rendah (SUTR) 40 Volt – 1000
Volt
Saluran Kabel Teganagn Rendah (SKTR) 40 Volt – 1000
Volt
PENGELOMPOKAN JARINGAN
DISTRIBUSI TENAGA LISTRIK
Keterangan:
1. Daerah bagian pembangkitan
2. Daerah bagian penyaluran bertegangan tinggi (HV, UHV, EHV)
3. Daerah bagian distribus primer bertegangan
menengah (6 atau 20 kV) 4. Daerah konsumen
bertegangan rendah
(instalasi dalam bagunan, dll)
1
2
3
PEMBANGKIT LISTRIK
PLTA (Pembangkit Listrik Tenaga Air)
PLTU (Pembangkit Listrik Tenaga Uap)
PLTPB (Pembangkit Listrik Tenaga Panas
Bumi)
PLTG (Pembangkit Listrik Tenaga Gas)
PLTS (Pembangkit Listrik Tenaga Surya)
PLTA (PEMBANGKIT LISTRIK
TENAGA AIR)
Beberapa bagian dari PLTA:
1. Bendungan, berfungsi menampung air dalam jumlah besar un
tuk menciptakan tinggi jatuh air agar tenaga yang dihasilkan juga besar. Selain itu bendungan juga berfungsi untuk
pengendalian banjir.
2. Turbin, berfungsi mengubah aliran air menjadi energi mekani
k. Air yang jatuh akan mendorong balingbaling sehingga menyebabkan turbin berputar. Perputaran turbin ini
dihubungkan ke generator. Turbin air
kebanyakan bentuknya seperti kincir angin.
3. Generator, dihubungkan dengan turbin melalui gigi
gigi putar sehingga ketika balingbaling turbin berputar maka generator juga ikut berputar. Generator selanjutnya merubah energi mekanik dari turbin menjadi energi listrik.
4. Jalur Transmisi, berfungsi mengalirkan energi listrik dari PL
SISTEM KERJA PLTA
1. Pertamatama, ada air yang masuk dari sungai/ waduk/ bisa juga disebut dengan tandonke turbin melalui suatu alat yang dinamakan penstock. Kemudian ada suatu katup pengaman yang berguna untuk memberikan atau mengatur aliran air dari tempat semula dan masuk ke headrace di tunnel yang berfungsi juga untuk menghentikan aliran dari air tersebut. 2. Kedua, energi yang dihasilkan dari air potensial tersebut
mampu menggerakkan turbin dan menghasilkan suatu
energi gerak yang dikonversikan juga menjadi energi listrik oleh bantuan generator. Cara kerja pembangkit listrik tenaga air sederhana yang selanjutnya yaitu energi listrik dari
generator tersebut kemudian diatur lalu ditransfer dengan alat yang dinamakan main transformer supaya sesuai
dengan kapasitas dari transmission line yang meliputi
KELEBIHAN PLTA
Respon pembangkit listrik yang cepat dalam menyesuaikan
kebutuhan beban. Sehingga pembangkit listrik ini sangat cocok digunakan sebagai pembangkit listrik tipe peak untuk kondisi beban puncak maupun saat terjadi gangguan di jaringan.
Kapasitas daya keluaran PLTA relatif besar dibandingkan
dengan pembangkit energi terbarukan lainnya dan teknologinya bisa dikuasai dengan baik oleh Indonesia.
PLTA umumnya memiliki umur yang panjang, yaitu 50100
tahun.
Bendungan yang digunakan biasanya dapat sekaligus
digunakan untuk kegiatan lain, seperti irigasi atau sebagai cadangan air dan pariwisata.
Bebas emisi karbon yang tentu saja merupakan kontribusi
berharga bagi lingkungan.
KELEMAHAN PLTA
Mebutuhkan inventasi yang besar
Membutuhkan lahan yang luas untuk membuat pusat
listrik yang berkapasitas besar
Penetapan sumber daya angin dan persetujuan untuk
pengadaan ladang angin merupakan proses yang paling
lama untuk pengembangan proyek energi angin, dapat
memakan waktu hingga 4 tahun dalam kasus ladang
angin yang besar yang membutuhkan studi dampak
lingkungan yang luas. Memerlukan lapangan yang luas
dan terbuka (mengurangi areal pertanian dan
bangunan). mengganggu penerimaan sinyal televisi atau
transmisi gelombang mikro untuk perkomunikasian.
Derau aerodinamis merupakan masalah lingkungan,
oleh karena itu kecepatan perputaran rotor perlu
PLTU (PEMBANGKIT LISTRIK
TENAGA UAP)
PLTU atau pembangkit listrik tenaga uap adalah
pembangkit listrik yang menggunakan uap sebagai fluida
kerjanya untuk memutar turbin. Turbin memutar
generator yang membangkitkan listrik. Umumnya PLTU
menggunakan batubara sebagai bahan bakarnya. Ada juga
yang menggunakan BBM, tapi saat ini sudah jarang
karena tidak ekonomis.
SISTEM/SIKLUS YANG ADA PADA PLTU
1. Siklus air dan uap itu adalah suatu siklus dimana air diubah fasanya
menjadi uap kering untuk menggerakan turbin, kemudian dikondensasi kembali menjadi air, dan seterusnya.
2. Siklus air pendingin, sesuai dengan namanya, untuk pendinginan
Terutama digunakan untuk kondensasi uap hasil ekspansi turbin menjadi air di kondensor. Tergantung dari desain PLTUnya, ada siklus pendingin yang menggunakan air pendingin dari air laut, ada juga yang dari air sungai yang telah diolah sebelumnya di sistem
pengolahan air. Kalau yang diambil dari air laut biasanya siklus terbuka, air dihisap dari laut, digunakan untuk mendinginkan kondensor, kemudian langsung dibuang ke laut lagi. Kalau yang diambil dari sungai, ada peralatan yang namanya cooling
towercooling tower ada air yang terbuang dan ada penambahan air (make up) juga. untuk mendinginkan air pendingin yang sudah panas karena mendinginkan uap di kondensor. Jadi siklusnya bisa disebut siklus semi tertutup.
3. Sistem pengolahan bahan bakar adalah suatu sistem yang mengolah
bahan bakar (batu bara) dari tempat penyimpanan awal (stock pile) sampai nantinya digunakan untuk pembakaran di boiler.
4. Sistem udara pembakaran adalah suatu sistem yang berfungsi
menyuplai udara untuk pembakaran. Peralatan utama disana adalah fan yang berfungsi menghisap udara dari luar dan
5. Sistem pengolahan air adalah sistem yang mengolah air baku.
Di PLTU yang mengambil air dari laut, ada
sistem desalination, yakni untuk mengubah air laut menjadi air tawar, kemudian diolah lagi menjadi air demin (air tanpa mineral) melalui proses demineralization. Kalau PLTU yang sumber airnya dari sungai, proses pengolahan awalnya
seperti di PDAM, kemudian sebagian digunakan untuk siklus pendingin, sebagian lagi untuk dijadikan air demin yang
nantinya digunakan pada siklus air-uap utama.
6. Sistem pengolahan air bekas mengolah air yang sudah
dipakai sebelum dibuang ke sungai. Tujuannya agar tidak mencemari lingkungan.
7. Sistem pengolahan abu adalah sistem yang mengolah abu
hasil pembakaran di boiler. Batubara yang merupakan bahan bakar PLTU menghasilkan produk limbah berupa
abu, seperti asap pada kendaraan bermotor. Abu yang
dihasilkan sangat banyak. Jika langsung dibuang begitu saja akan mencemari lingkungan, dan pastinya pengelola PLTU
akan mendapat masalah dengan masyarakat sekitarnya. Oleh karena itu, ada peralatan yang namanya electrostatic
precipitator (EP) yang fungsinya menangkap abu. Sehingga abu yang keluar dari cerobong PLTU kadarnya sangat sedikit dan tidak mencemari lingkungan. Abu yang ditangkap oleh EP di-drain secara berkala. Abu hasil pembakaran tersebut bisa dimanfaatkan untuk campuran semen dan bahan campuran pembuat batako. Dan di pulau Jawa hal ini sudah
PRINSIP KERJA PLTU
1.
Batubara dari luar dialirkan ke penampung batubara dengan conveyor
kemudian dihancurkan dengan the pulverized fuel mill sehingga menjadi
tepung batubara.
2.
Kemudian batubara halus tersebut dicampur dengan udara panas oleh forced
draught fan sehingga menjadi campuran udara panas dan bahan bakar (batu
bara).
3.
Dengan tekanan yang tinggi, campuran udara panas dan batu bara
disemprotkan kedalam Boiler sehingga akan terbakar dengan cepat seperti
semburan api.
4.
Kemudian air dialirkan keatas melalui pipa yang ada dinding Boiler, air
tersebut akan dimasak dan menjadi uap, dan uap tersebut dialirkan ke tabung
boiler untuk memisahkan uap dari air yang terbawa.
5.
Selanjutnya uap dialirkan ke superheater untuk melipatgandakan suhu dan
tekanan uap hingga mencapai suhu 570°C dan tekanan sekitar 200 bar yang
meyebabkan pipa ikut berpijar merah.
6.
Uap dengan tekanan dan suhu yang tinggi inilah yang menjadi sumber
tenaga turbin tekanan tinggi (11) yang merupakan turbin tingkat pertama dari
3 tingkatan.
7.
Untuk mengatur turbin agar mencapai set point, kita dapat menyeting steam
8.
Suhu dan tekanan uap yang keluar dari Turbin tekanan tinggi akan sangat berkurang
drastis, untuk itu uap ini dialirkan kembali ke boiler re-heater untuk meningkatkan
suhu dan tekanannya kembali.
9.
Uap yang sudah dipanaskan kembali tersebut digunakan sebagai penggerak turbin
tingkat kedua atau disebut turbin tekanan sedang, dan keluarannya langsung
digunakan untuk menggerakkan turbin tingkat 3 atau turbin tekanan rendah.
10.
Uap keluaran dari turbin tingkat 3 mempunyai suhu sedikit diatas titik didih,
sehingga perlu di alirkan ke condensor agar menjadi air untuk dimasak ulang.
11.
Air tersebut kemudian dialirkan melalui deaerator oleh feed pump untuk dimasak
ulang. awalnya dipanaskan di feed heater yang panasnya bersumber dari high
pressure set, kemudian ke economiser sebelum di kembalikan ke tabung boiler.
12.
Sedangkan Air pendingin dari condensor akan di semprotkan kedalam cooling
tower, dan inilah yang meyebabkan timbulnya asap air pada cooling tower.
kemudian air yang sudah agak dingin dipompa balik ke condensor sebagai air
pendingin ulang.
13.
Ketiga turbin di gabung dengan shaft yang sama dengan generator 3 phase,
Generator ini kemudian membangkitkan listrik tegangan menengah ( 20-25 kV).
14.
Dengan menggunakan transformer 3 phase, tegangan dinaikkan menjadi tegangan
tinggi berkisar 250-500 kV yang kemudian dialirkan ke sistem transmisi 3 phase.
15.
Sedangkan gas buang dari boiler di isap oleh kipas pengisap agar melewati
PLTP/PLTPB(
PEMBANGKIT
LISTRIK TENAGA PANAS BUMI)
Pembangkit Listrik Tenaga Panas Bumi adalah Pembangkit Listrik (Power generator) yang menggunakan panas bumi(Geothermal) sebagai energi penggeraknya. Indonesia dikaruniai sumber panas bumi yang berlimpah karena banyaknya gunung berapi di indonesia,kecuali pulau Kalimantan.
Keuntungan teknologi ini antara lain : bersih, dapat beroperasi pada suhu yanglebih rendah daripada PLTN, dan aman, bahkan geothermal adalah yang terbersih dibandingkan dengan nuklir, minyak bumi dan batu bara. Meskipun tergolong ramah lingkungan, namun beberapa hal perlu dipertimbangkan apabila pembangkit listrik tenaga panas bumi ingin dikembangkan sebagai pembangkit dengan skala besar adalah kandungan uap panas dan sifat fisika dari uap panas didalam reservoir dan penurunan tekanan yang terjadi sebagai akibat digunakannya uap panas di dalam reservoir. PLTP juga membawa pengaruh yang
CARA KERJA PEMBANGKIT LISTRIK
TENAGA PANAS BUMI (PLTP)
Pada prinsipnya PLTP
merupakan Pembangkit
listrik tenaga uap seperti
pada umumnya. Hanya
untuk PLTP ini uap yang
digunakan bukan berasal
dari boiler tetapi uap
berasal dari dapur di
dalam perut bumi.
Secara sederhana cara
kerja PLTP dapat
1.
Air disuntikan kedalam perut bumi dimana terdapat sumber
panas alami melalui injektor.
2.
Air akan mengalami pemanasan dan menjadi uap
bertekanan dan keluar melalui sumur produksi.
3.
Uap yang keluar masih mengandung air sehingga harus
dilakukan pemisahan antara uap dan air pada separator.
4.
Dari sini uap kering akan menuju turbin dan selanjutnya
menjalankan generator untuk digunakan sebagai
pembangkit listrik, sedangkan airnya akan menuju kembali
kedalam injektor.
5.
Setelah uap menyelesaikan tugasnya menggerakan turbin
maka akan menuju kondensor untuk dijadikan air kembali.
Air dari kondensor akan didinginkan pada tangki pendingin
melalui sistim pendinginan udara untuk selanjutnya air
PLTG (PEMBANGKIT LISTRIK
TENAGA GAS)
Pembangkit listrik tenaga gas (PLTG) merupakan sebuah
pembangkit energi listrik yang menggunakan
KEKURANGAN TURBIN GAS
Kekurangan dari turbin gas adalah sifat korosif pada material yang digunakan untuk komponenkomponen turbinnya karena harus bekerja pada temperature tinggi dan adanya unsure kimia bahan bakar minyak yang korosif (sulfur, vanadium dll), tetapi dalam perkembangannya pengetahuan material yang terus
berkembang hal tersebut mulai dapat dikurangi meskipun tidak dapat secara keseluruhan dihilangkan. Dengan tingkat efisiensi yang rendah hal ini merupakan salah satu dari kekurangan
sebuah turbin gas juga dan pada perkembangannya untuk
menaikkan efisiensi dapat diatur/diperbaiki temperature kerja siklus dengan menggunakan material turbin yang mampu bekerja pada temperature tinggi dan dapat juga untuk menaikkan
CARA KERJA PLTG
Udara dengan tekanan atmosfir ditarik masuk ke dalam
compressor melalui pintu, udara ditekan masuk ke dalam
compressor. Udara ditekan masuk ke dalam ruang bakar
dengan tekanan 250 Psi dicampur dengan bahan bakar dan
di bakar dalam ruang bakar dengan temperatur 2000–
3000 F. Gas hasil pembakaran yang merupakan energi
ᴼ
termal dengan temperature dan tekanan yang tinggi
suhunya kirakira 900 C.
ᴼ
Dari energi panas yang dihasilkan inilah kemudian akan
dimanfaatkan untuk memutar turbin dimana didalam sudu
sudu gerak dan sudusudu diam turbin, gas panas tersebut
temperature dan tekanan mengalami penurunan dan proses
ini biasa disebut dengan proses ekspansi. Selanjutnya energi
mekanis yang dihasilkan oleh turbin digunakan untuk
PLTS (PEMBANGKIT LISTRIK
TENAGA SURYA)
Sejarah PLTS tidak terlepas dari
penemuan teknologi sel surya berbasis
silikon pada tahun 1941
. Ketika itu
Russell Ohl dari Bell Laboratory
mengamati silikon polikristalin akan
membentuk
buit in junction
, karena
adanya efek segregasi pengotor yang
terdapat pada leburan silikon. Jika berkas
foton mengenai salah satu sisi
junction
,
maka akan terbentuk beda potensial di
antara
junction
, dimana elektron dapat
mengalir bebas. Sejak itu penelitian untuk
meningkatkan efisiensi konversi energi
foton menjadi energi listrik semakin
KOMPONEN UTAMA PLTS
Sel surya adalah dioda semikonduktor yang dapat
mengubah cahaya menjadi listrik dan merupakan
komponen utama dalam sistem PLTS.
PRINSIP KERJA PLTS
Selain terdiri atas modulmodul sel surya, komponen lain
dalam sistem PLTS adalah
Balance of System
(BOS) berupa
inverter dan kontroller. PLTS sering dilengkapi dengan
batere sebagai penyimpan daya, sehingga PLTS dapat tetap
memasok daya listrik ketika tidak ada cahaya matahari.
Pembangkitan energi listrik pada sel surya terjadi
berdasarkan efek fotolistrik, atau disebut juga efek
fotovoltaik, yaitu efek yang terjadi akibat foton dengan
panjang gelombang tertentu yang jika energinya lebih besar
daripada energi ambang semikonduktor, maka akan diserap
oleh elektron sehingga elektron berpindah dari pita valensi
(N) menuju pita konduksi (P) dan meninggalkan
hole
pada
pita valensi, selanjutnya dua buah muatan, yaitu pasangan
elektronhole, dibangkitkan. Aliran elektron
hole
yang
PLTS
A
(PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA
SAMPAH)
Pembangkit listrik tenaga sampah ialah sumber energi
listrik yang menggunakan sampah sebagai bahan bakar
penggerak turbin. Tujuan dari sebuah PLTSa ialah untuk
mengkonversi sampah menjadi energi. Pada dasarnya ada
dua alternatif proses pengolahan sampah menjadi energi,
yaitu proses biologis yang menghasilkan gas-bio dan
proses thermal yang menghasilkan panas. PLTSa yang
sedang diperdebatkan untuk dibangun di Bandung
menggunakan proses thermal sebagai proses
konversinya. Pada kedua proses tersebut, hasil proses
dapat langsung dimanfaatkan untuk
menggerakkan generator listrik. Perbedaan mendasar di
antara keduanya ialah proses biologis menghasilkan
gas-bio yang kemudian dibarak untuk menghasilkan tenaga
yang akan menggerakkan motor yang dihubungkan
dengan generator listrik sedangkan proses thermal
menghasilkan panas yang dapat digunakan untuk
membangkitkan steam yang kemudian digunakan untuk
menggerakkan turbin uap yang dihubungkan dengan
PROSES KONVERSI THERMAL
Proses konversi thermal dapat dicapai melalui beberapa cara, yaitu insinerasi, pirolisa, dan gasifikasi. Insinerasi pada dasarnya ialah proses oksidasi bahanbahan organik menjadi bahan
anorganik. Prosesnya sendiri merupakan reaksi oksidasi cepat
antara bahan organik dengan oksigen. Apabila berlangsung secara sempurna, kandungan bahan organik (H dan C) dalam sampah akan dikonversi menjadi gas karbondioksida (CO2) dan uap air
(H2O). Unsurunsur penyusun sampah lainnya seperti belerang (S) dan nitrogen (N) akan dioksidasi menjadi oksidaoksida dalam fasa gas (SOx, NOx) yang terbawa di gas produk. Beberapa contoh
insinerator ialah open burning, single chamber, open pit, multiple chamber, starved air unit, rotary kiln, dan fluidized bed incinerator.
Pirolisa merupakan proses konversi bahan organik padat
melalui pemanasan tanpa kehadiran oksigen. Dengan adanya proses pemanasan dengan temperatur tinggi, molekulmolekul organik
Gasifikasi merupakan proses konversi termokimia padatan organik
menjadi gas. Gasifikasi melibatkan proses perengkahan dan pembakaran
tidak sempurna pada temperatur yang relatif tinggi (sekitar 9001100 C).
Seperti halnya pirolisa, proses gasifikasi menghasilkan gas yang dapat
dibakar dengan nilai kalor sekitar 4000 kJ/Nm3.
Pembangkit listrik tenaga sampah yang banyak digunakan saat ini
menggunakan proses insenerasi. Sampah dibongkar dari truk pengakut
sampah dan diumpankan ke inserator. Didalam inserator sampah dibakar.
Panas yang dihasilkan dari hasil pembakaran digunakan untuk merubah
air menjadi uap bertekanan tinggi. Uap dari boiler langsung ke turbin. Sisa
pembakaran seperti debu diproses lebih lanjut agar tidak mencemari
lingkungan (truk mengangkut sisa proses pembakaran). Teknologi
PROSES KONVERSI BIOLOGIS
Proses konversi biologis dapat dicapai dengan cara digestion secara anaerobik (biogas) atau tanah urug (landfill). Biogas adalah
teknologi konversi biomassa (sampah) menjadi gas
dengan bantuan mikroba anaerob. Proses biogas menghasilkan gas yang kaya akan methane dan slurry. Gas methane dapat digunakan untuk berbagai sistem pembangkitan
energi sedangkan slurry dapat digunakan sebagai kompos. Produk dari
GENERATOR
Apakah
GENERATOR
itu?????
GENERATOR
adalah seperangkat sistem atau alatyang mengubah energi mekanik menjadi energi listrik. Dengan induksi elektromagnetik.
ENERGI MEKANIK
adalah jumlah energi dalam sistem mekanis atau kelompok benda yang berinteraksi berdasar prinsip mekanik dasar. Suber tenaga mekanik yang diubah menjadi listrik berasal dari air, angin, uap, nuklir, dll (sumber pembangkit)ilmualam.net.
ENERGI LISTRIK
adalah energi utama yang dibutuhkan untuk berbagai peralatan listrik yang tersimpan dalam arus(Ampere), tegangan listrik (Volt)dan dengan ketentuan kebutuhan konsumsi daya listrik (Watt). Energi listrik yang dihasilkan bisa
DEFINISI GENERATOR DC
GENERATOR DC adalah alat yang mengubah energi mekanik dinamis menjadi energi listrik berauskan DC (arus searah).
Dihasilkan melalui proses induksi yang terjadi pada kawat yang melingkari dua kutub (Utara dan Selatan). Perpotongan garis-garis gaya di dalamnya mengakibatkan induksi magnet.
KONSTRUKSI
GENERATOR DC
Secara umum generator DC dibagi atas dua bagian utama:1. ROTOR
adalah bagian generator yang bergerak atau berputar.Terdiri atas:
Poros jangkar (armatur)
Jangkar (angker)
Lilitan Jangkar
POROS JANGKAR
Tempat diletakkannya seluruh kompenen rotor yang nanti secara bersamaan akan
berputar dengan poros. Poros bersama inti rotor juga memiliki fungsi sebagai jalan atau jalur fluks yang telah dibangkitkan oleh kuparan medan
JANGKAR
Jangkar pada generator DC berbentuk silinder yang diberi alur-alur sebagai tempat pelilitan kumparan –kumparan jangkar . Pada kumparan tersebut akan terbentuk induksi magnet atau GGl induksi. Umumnya jangkar terbuat dari bahan yang kuat, memiliki sifat feromagnetik dengan permiabilitas yang lumayan besar. Permiabilitas yang besar
ditujukan agar lilitan jangkar terletak pada induksi megnet yang besar sehingga mampu mengahasilkan GGl induksi yang besar pula
LILITAN JANGKAR
Lilitan jangkar terdiri atas bahan tembaga yang berisolasi email. Ditempatkan pada alur jangkar berbentuk lilitan jangkar generator. Hal tersebut juga bergantung pada
karakteristik generator. Fungsi dari lilitan jangkar adalah sebagai tempat penyaluran dan terbentuknya GGL induksi.
KOMUTATOR
Komutator dipres pada poros anker. Terdiri atas segmen-segmen dari tembaga yang
berbentuk irisan memanjang searah dengan poros. Kemudian diisolasi dengan mika atau phenolic resin pada masing-masing sisi. Komumtator juga dihubungkan dengan
kumparan anker dengan tujuan membentuk rangkaian kontinyu. Fungsi komutator adalah menyearahkan aru bolak-balik menjadi arus searah yang akan digunakan pada beban
2. STATOR
adalah bagian generator yang statis atau diam.Secara umum bagian stator trdiri atas:
Rumah/Bingkai/ kerangka generator
Kutub utama beserta lilitan
Kutub sepatu
Bantalan poros
Sikat
RUMAH/BINGKAI/KERANGKA GENERATOR
Tempat pemasangan komponen-komponen generator terutama pemasangan inti kutub utama
KUTUB UTAMA BESERTA LILITAN
Kutub utama terbuat dari bahan yang sama dengan jangkar generator DC. Dibentuk dan dilitkan pada penghantar dan kemudian diisolasi. Keguanaan utamanya adalah untuk menyalurkan medan magnet dari kutub utara ke kutub selatan. Sedangkan lilitan kutub utama terdiri dari bahan penghantar
berisolasi email yang memberikan penguatan medan pada sepatu kutub.
KUTUB SEPATU
Bisa juga dikatakan sepatu kutub. Merupakan magnet tetap yang diletakkan di bawah kutub utama. Kegunaannya untuk memberikan medan magnet awal yang kemudian diperkuat oleh kutub utama berdasarkan besar kecilnya arus yang mengalir pada kutub utama
BANTALAN POROS
Kegunaannya sebagai tempat berputarnya poros
SIKAT
Terdiri dari beberapa campuran logam. Fungsinya sebagai jembatan bagi aliran arus dari lilitan jangkar menuju beban.
PAPAN TERMINAL
JENISJENIS JANGKAR pada
GENERATOR DC
Sesuai gambar di atas
1. Gambar kiri adalah Belitan
komutator gelombang yang bercirikan
a = 2.
2. Gambar kanan adalah belitan
komutator gelung yang bercirikan a=P
a = Jumlah pararel
jangkar
PRINSIP KERJA
GENERATOR DC
Pada dasarnya prinsip kerja generator DC didasarkan atas dua hukum
berikut:
1.HUKUM FARADAY
Menurut percobaan Faraday, sifat magnet timbul karena listrik, maka sebaliknya pun bisa. Percobaan Faraday menyimpulkan bahwa selama magnet digerakkan, dalam kumparan akan terjadi arus lisrik. Arus ini disebut arus induksi karena diperoleh dari induksi elektromagnetik.
Sedangkan beda tegangannya disebut GGL (Gaya Gerak Listrik). Konsep Faraday juga dapat dinyatakan dengan rumus berikut:
e = N d / dt
Keterangan : N : jumlah lilitan e : GGL (gaya gerak listrik fluks magnet
2. HUKUM LENZ
Lenz mengatakan bahwa, “Arah arus induksi dalam suatu pengantar sedemikian, sehingga menghasilkan medan magnet yang melawan perubahan gaya yang menimbulkannya”.
Dari hukum tersebut dapat dikatakan juga bahwa arus listrik yang
diberikan oleh penghantara rotor dapat menimbulkan elektromagnetik yang sifatnya melawan putaran yang akhirnya menimbulkan GGL (Gaya Gerak Listrik). Perlu diingat pula bahwa GGL yang dibangkitkan tersebut mengahasilkan arus jangkar.
Berdasarkan kedua hukum tersebut diperoleh
syarat dan cara penentuan Tegangan GGL
beserta Arah Arus.
Syara
t
untuk mendapatkan teganganGGL
: Memiliki konduktor (hantaran
kawat)
Memiliki medan magnet
Terdapat fluks yang mampu merubah
dan memotong konduktor tsb.
Penentuan
ARAH ARUS
, berlaku kaidah tangan Kanan:Keterangan:
Ibu jari : gerak perputaran Panah dari N ke S adalah
medan magnet kutub U dan S
Empat jari: besaran arus I
dan galvanis tegangan U Berdasarkan arah
Ketika syarat pembangkitan tegangan induksi terpenuhi,
maka berikut adalah proses pembangkitannya
Di atas adalah gambar rotor yang sedang berputar dan tengah berada dalam
pengaruh medan magnet. Kondisi ini menyebabkan terjadinya perpotongan medan magnet oleh lilitan kawat pada rotor. Peprpotongan medan magnet inilah yang menimbulkan tegangan induksi (GGL).
Tegangan induksi akan diperoleh dengan jumlah yang besar ketika posisi
rotor seperti gambar (a) dan (c) . Hal ini dikarenakan pada posisi tersebut terjadi proses perpotongan medan magnet secara maksimum oleh
penghantar. Sedangkan posisi (b) tidak akan menghasilkan tegangan
Proses pembangkitan seperti gambar sebelumnya di
dapatkan melalui dua cara yakni:
1. Menggunakan cincinseret dan menghasilkan arus
bolakbalik
2. Menggunakan komutator dan menghasilkan tegangan
DC
Cincin Seret
Gambar 1 adalah rotor yang dipasang pada cincin seret;
Gambar 2 adalah rotor yang dipasang pada komutator
Rotor dari hasil cincin seret
mengahsilkan GGl bolakbalik
yang disearahkan oleh
komutator menjadi tegangan DC
Besarnya GGL sebanding
Berikut adalah persamaanpersamaan yang umum
digunakan pada perhitungan generator DC.
(*)
Keterangan:
Ea : Gaya Gerak Listrik (GGL)
V : Tegangan Terminal Generator DC
z
: jumlah penghantar total
N : kecapatan putar (Rpm)
a : jumlah pararel jangkar
ɸ
: fluks per kutub
: arus jangkar
(*) Bentuk persamaan jika (Weber), ɸ
jika (max well) maka pada ɸ
Generator DC penguat
SENDIRI
Generator jenis ini memiliki lilitan medan magnet yang dihubungkan
ke sumber DC yang secara listrik
tergantung dari mesin atau dengan
kata lain mengambil dari mesin itu sendiri
.
1.
GENERATOR SERI
IL
IL
Diagram Arus Listrik
RL
Diagram Tegangan Listrik
PERSAMAAN BERDASARKAN GRAFIK D.A.L dan D.T.L
• (GGl yang dibangkitkan generator) • (Rugi tegangan dalam jangkar)
• (Rugi tegangan dalam belitan penguat kutub magnet) • (Tegangan beban)
• (Tegangan terminal generator DC)
……….. (1) ……….. (2)
(1) dan(2), maka
Berdasarkan persamaan tersebut, maka diperoleh…
2. GENERATOR SERI DENGAN TAHANAN DIVERTOR
IL
IL
Diagram Arus Listrik
RL
Diagram Tegangan Listrik
IL
Keterangan:
= tegangan pemakai/ beban/ luar = arus listrik penguat kutub magnet = tahanan luar = arus listrik pada DIVERTOR
= tahanan anker (Rugi tegangan dalam jangkar)
= tahanan penguat kutub magnet rugi teg. Penguat kutub magnet = tahanan DIVERTOR
= arus listrik belitan anker = arus listrik pada pemakai
PERSAMAAN BERDASARKAN GRAFIK D.A.L dan D.T.L
Tahanan divertor dan Tahanan penguat kutub magnet dipasang
PARAREL, maka…
……….. (1) ……….. (2)
(1) dan(2), maka
Berdasarkan persamaan tersebut, maka diperoleh…
3. GENERATOR SHUNT
Diagram Arus Listrik
G
Diagram Tegangan Listrik
Keterangan:
= tegangan pemakai/ beban/ luar
= tahanan luar
= arus listrik pada pemakai
= tahanan anker
= arus listrik belitan anker
(Rugi tegangan dalam jangkar)
(GGl)
= rugi tegangan pada kumparan magnet shunt
= tahanan kumparam magnet shunt
= arus listrik kumparan magnet shunt
PERSAMAAN BERDASARKAN GRAFIK
D.A.L dan D.T.L
Berdasarkan alur jalannya arus dari sebelah
a. Kanan, maka ( ) b. Kiri, maka ()
Sedangkan untuk tegangan, jika dianalogikan seperti gambar berikut
Diagram Arus Listrik
4. GENERATOR SHUNT dengan TAHANAN RHEOSTAT
Keterangan:
= tegangan pemakai/ beban/ luar = tahanan luar
= arus listrik pada pemakai = tahanan anker
= arus listrik belitan anker (Rugi tegangan dalam jangkar)
= (Tegangan terminal generator DC) (GGl yang dibangkitkan generator)
= tahanan kumparam magnet shunt = arus listrik kumparan magnet shunt = rugi tegangan pada kumparan magnet shunt
= tahanan rheostat = arus listrik rheostat
PERSAMAAN BERDASARKAN GRAFIK
D.A.L dan D.T.L
A B
A B
A B
Berdasarkan alur jalannya arus dari sebelah
a. Kanan, maka ( ) b. Kiri, maka ()
5. GENERATOR DC KOMPON
Diagram Arus Listrik
Is
Diagram Tegangan Listrik
Keterangan:
= tegangan pemakai/ beban/ luar
= tahanan luar
= arus listrik pada pemakai
= tahanan kumparam magnet shunt
= arus listrik kumparan magnet shunt
= rugi tegangan pada kumparan magnet shunt
= tahanan penguat kutub magnet
= arus listrik penguat kutub magnet
rugi teg. Penguat kutub magnet
= tahanan anker
= arus listrik belitan anker
(Rugi tegangan dalam jangkar)
= (Tegangan terminal generator DC)
(GGl yang dibangkitkan generator)
PERSAMAAN BERDASARKAN GRAFIK
D.A.L dan D.T.L
Berdasarkan alur jalannya arus dari sebelah
a. Kanan, maka ( ) b. Kiri, maka ()
Nb: Perlu diingat bahwa (karena pemasangan seri)
………..(1)
……….(2) ……….(3)
Berdasarkan ketentuan tegangan di atas , maka untuk mencari Ea
adalah
(1) dan (2)
=
(1) dan (3)
b. Generator Kompon Pendek
Diagram Arus Listrik
Is
Diagram Tegangan Listrik
Keterangan:
= tegangan pemakai/ beban/ luar
= tahanan luar
= arus listrik pada pemakai
= tahanan kumparam magnet shunt
= arus listrik kumparan magnet shunt
= rugi tegangan pada kumparan magnet
shunt
= tahanan penguat kutub magnet
= arus listrik penguat kutub magnet
rugi teg. Penguat kutub magnet
= tahanan anker
= arus listrik belitan anker
(Rugi tegangan dalam jangkar)
= (Tegangan terminal generator DC)
(GGl yang dibangkitkan generator)
PERSAMAAN BERDASARKAN GRAFIK
D.A.L dan D.T.L
Berdasarkan alur jalannya arus dari sebelah
a. Kanan, maka ( ) b. Kiri, maka ()
Nb: Perlu diingat bahwa
Diagram Tegangan Listrik
DIAGRAM DAYA DAN
A = Rugirugi putaran tanpa beban B = Rugirugi beban
C = Rugirugi kumparan angker D = Rugirugi motor sikat
F = Rugirugi kumparan shunt
Pin = Daya input
Pb = Rugi besi dan gesekan (AB) Pem = Daya elektro magnet
Pcu = Rugi tembaga (CDF) Pn = Daya out put
A
A = Rugirugi putaran tanpa beban B = Rugirugi beban
C = Rugirugi kumparan angker D = Rugirugi motor sikat
E = Rugirugi kumparan seri
Pin = Daya input
Pb = Rugi besi dan gesekan (AB) Pem = Daya elektro magnet
Pcu = Rugi tembaga (CDE) Pn = Daya out put
A
A = Rugirugi putaran tanpa beban B = Rugirugi beban
C = Rugirugi kumparan angker D = Rugirugi motor sikat
E = Rugirugi kumparan seri F = Rugirugi kumparan shunt
Pin = Daya input
Pb = Rugi besi dan gesekan (AB) Pem = Daya elektro magnet
Pcu = Rugi tembaga (CDEF) Pn = Daya out put
Persamaan menurut Diagram Daya
Efisiensi
Pin
= Pem + Pb
Pem
= Pn + Pcu
Pb
= Pin – Pem
Pcu
= Pem – Pn
TORSI
Hubungan dengan jarak putar
Jarak (untuk satu putaran )
Hubungan dengan waktu putar
Berdasarkan persamaan berikut
Maka perhitungan tersebut dapat dikonversikan
menuju satuan
British (lb.ft)
atau
CGS (kg. m)
KONVERSI SATUAN
Britsh
CGS
Jika dan Ea dijabarkan berdasarkan rumusan awal yaitu ,
maka akan dihasilkan…
Perlu diingat untuk satuan Britsah dan CGS juga mengkuti!!!!
• British
• CGS
TORSI POROS
Torsi jangkar menyebabkan generator mengeluarkan daya output atau Pn yang mana menimbulkan torsi bagi poros. Torsi poros biasa disebut sebagai Ts atau Tsh
Daya torsi yang dihasilkan bisa berupa daya kuda yang biasa disingkat BHP (Break Horse Power) atau daya kuda rem
Hubungan BHP dan daya input Pin
Nm
MOTOR LISTRIK
Apa yang dimaksud
MOTOR LISTRIK?
Motor listrik adalah alat yang dapat
mengubah
energi listrik
menjadai
energi
mekanik.
Dasar kerja motor dapat diasumsikan juga
seperti alat pengukur listrik yaitu
MOTOR DC
MOTOR DC adalah jenis motor listrik
yang bergerak menggunakan smber
tegangan DC.
Keterangan:
1. Badan rangka, merupakan sarana pendukung mekanik untuk
mesin secaa menyeluruh (rumah mesin). Membawa fluks
magnet yang dihasilkan kutubkutub.
2. Kutub merupakan medan penguat magnet yang terdiri atas
inti kutub dan sepatu kutub. Sebagai pendukung mekanik
untuk kumparan penguat medan magnet.
3. Inti jangkar digunakan sebagai tempat melilitnya kumparan
kumpran penghasil GGL induksi
4. Kumparan jangkar, tempat penghasil GGl induksi.
5. Kumparan medan, tempat pembangkitan fluks yang dipotong
oleh konduktor jangkar.
6. Komutator, penghubung arus dari konduktor jangkar.
Fungsinya sebagai penyearah arus.
PRINSIP KERJA MOTOR DC
Secara sederhana dua kutub magnet akan menyebabkan perputaran
pada motor DC.
Motor DC memiliki kutub medan yang stasioner dan kumparan motor DC
yang menggerakkan bearing pada ruang diantara kutub medan : kutub Utara dan kutub Selatan.
Garis magnetik energi membesar melintasi bukaan diantara kutubkutub
dari utara ke selatan.
Untuk motor yang lebih besar atau lebih komplek terdapat satu atau
lebih elektromagnetik. Elektromagnetik menerima listrik dari sumber daya dari luar sepagai penyedia struktur medan.
Bila arus masuk menuju kumparan motor DC, maka arus ini akan
menjadi elektromagnetik.
Kumparan motor DC yang berbentuk silinder, dihubungkan ke as
Arus dalam MOTOR DC
Untuk lebih jelasnya prinsip arah putar pada motor DC
dapat menggunakan kaidah tangan kiri.
Kutub magnet akan
menghasilkan medan magnet dari arah kutub Utara ke
Selatan.
Medan magnet akan emotong
kawat penghantar yang dialiri arus listrik (ditunjukkan oleh empat jari)
Akibatnya akan timbul gaya
gerak listrik yang searah dengan ibu jari
Dapat ditunjukkan dengan rumus berikut:
JENISJENIS
MOTOR DC
Motor DC
Motor DC
Motor DC penguat TERSENDIRI
Motor DC penguat TERSENDIRI
Motor DC penguat SENDIRI
Motor DC penguat SENDIRI
Motor Seri
Motor Seri
Motor Shunt
Motor Shunt
Dalam perhitungan motor DC terdapat beberapa ketentuan umum
yang digunakan sebagai pedoman dalm perhitungan lanjutan:
•
Dalam motor DC tegangan berlawana arah dengan , sehingga
nilai
•
Persamaan umum dalam perhitungan dalam motor DC adalah
……
……
•
Setiap selesai perhitungan GGl, maka dapat dicari besar nilai
daya menggunakan rumus GGl tersebut
…..
x
…...
……
•
Untuk mencari dapat berdasarkan jumlah kutub manet dan
jumlah pararel jangkar dapat menggunakan rumus berikut:
Keterangan:
Ea: Gaya Gerak Listrik (GGL)
V : Tegangan Luar
z : jumlah penghantar total
N : kecapatan putar (Rpm)
a : jumlah pararel jangkar
ɸ
: fluks per kutub
: arus jangkar
: tahanan jangkar
: daya input
: daya mekanik setara dengan daya
listrik yang timbul dalam jangkar
: daya kawat tembaga
KETERANGAN
VL = Tegangan luar
Ia = Arus Listrik pada nelitan jangkar / Angker
I L = Arus Luar
Ra= Tahanan belitan jangkar
Pin= Daya mekanik Daya listrik yang timbul pada jangkar (KW)⸗
I2
a Ra= rugi daya pada belitan jangkar
Ea= GGL lawan yang dibangkitkan
daya mekanik setara dengan daya listrik yang timbul dalam jangkar
daya kawat tembaga
Untuk mengetahu daya Pm maksimum, dapat menggunakan rumus
berikut
……. *1. …….
……. ……. …….
……. *2. …….
Sehingga dapat diperoleh syarat untuk Pm maks, yaitu jika Ea bernilai…
MOTOR DC PENGUAT SENDIRI
Merupakan jenis motor DC yang memperoleh arus pada lilitan kutub magnet berasala dari sumber motor itu sendiri. Motor DC penguat sendiri dapat dibagi menjadi beberapa macam:
1. MOTOR DC SERI
Diagram Arus Listrik Diagram Tegangan Listrik
Ea
Ia
• (GGl )
• (Rugi tegangan dalam jangkar)
• (Rugi tegangan dalam belitan penguat kutub magnet) • (Tegangan beban)
Ea +Ia.Ra+2Vsi
Persamaan berdasarkan grafik D.A.L dan grafik D.T.L
Arus
Tegangan ….. …..
x …...
…... …… ……
*Note
Keterangan:
= tegangan pemakai/ beban/ luar
= arus listrik penguat kutub magnet
= tahanan luar
= arus listrik pada DIVERTOR
= tahanan anker
(Rugi tegangan dalam jangkar)
= tahanan penguat kutub magnet
rugi teg. Penguat kutub magnet
= tahanan DIVERTOR
= arus listrik belitan anker
= arus listrik pada pemakai
(GGl)
= Rugi sikat
Persamaan berdasarkan grafik D.A.L dan D.T.L
Arus
Tegangan ….. …..
x …...
…... …… ……
*Note
3. MOTOR DC SHUNT
Diagram Arus
Listrik Diagram Tegangan Listrik
Ea
Keterangan:
= tegangan pemakai/ beban/ luar = arus listrik pada pemakai
= tahanan anker
= arus listrik belitan anker (Rugi tegangan dalam jangkar) (GGl)
= rugi tegangan pada kumparan magnet shunt = tahanan kumparam magnet shunt
= arus listrik kumparan magnet shunt = Rugi sikat
4. MOTOR DC SHUNT RHEOSTAT
Ea+ Ia.Ra +2Vsi
5. MOTOR DC KOMPON PANJANG
+
Diagram Arus
Listrik Diagram Tegangan Listrik
6. MOTOR DC KOMPON PENDEK
Ia
Ea
Diagram Arus
Listrik Diagram Tegangan
Persamaan berdasarkan D.A.L dan D.T.L
Arus
Tegangan
*
x
*Note
+
DIAGRAM DAYA DAN EFISIENSI MOTOR DC
Pcu
A =rugi daya pada kumparan jangkar
(Ia2.Ra)
B = Rugi daya pada kontak sikat
((2Vsi.Ia)
C = Rugi daya pada kumparan medan
seri (Is2.Rs)
E = Rugi daya hysterisis
F = Rugi daya arus pusar
G = Rugi daya angin
H = Rugi daya sumbu motor
Kumparan Seri
Pm = Pin Pcu Pn = Pm – Pb Pm = Ea.Ia Pin =
Kumparan Shunt
A =rugi daya pada kumparan jangkar (Ia2.Ra)
B = Rugi daya pada kontak sikat ((2Vsi.Ia)
D = Rugi daya pada kumparan medan shunt
(If2.Rf)
E = Rugi daya hysterisis
F = Rugi daya arus pusar
G = Rugi daya angin
H = Rugi daya sumbu motor
Pm = Pin Pcu Pn = Pm – Pb Pm = Ea.Ia Pin =
A =rugi daya pada kumparan jangkar
(Ia2.Ra)
B = Rugi daya pada kontak sikat ((2Vsi.Ia)
C = Rugi daya pada kumparan medan seri
(Is2.Rs)
D = Rugi daya pada kumparan medan shunt
(If2.Rf)
E = Rugi daya hysterisis
F = Rugi daya arus pusar
G = Rugi daya angin
H = Rugi daya sumbu motor
Kompon Panjang dan Pendek
Pm = Pin Pcu Pn = Pm – Pb Pm = Ea.Ia Pin =
TORSI MOTOR DC
Analogi pada generator DC
(Nm)
(kg.m)
(lb.ft)
Apabila Ea dijabarkan berdasarkan rumusan , maka diperoleh persamaan torsi sebagai berikut:
TORSI POROS MOTOR DC
(Nm)
(kg.m)
(lb.ft)
Untuk motor DC BHP x 746 = Pb Sehingga..