MESIN ARUS SEARAH SHUNT DC-SPEED CONTROL
B. Jenis-jenis Generator
202011359 IV. TEORI TAMBAHAN
202011359 Jadi diesel sebagai prime mover akan memutar rotor generator, kemudian rotor diberi eksitasi agar menimbulkan medan magnit yang berpotongan dengan konduktor pada stator dan menghasilkan tegangan pada stator. Karena terdapat dua kutub yang berbeda yaitu utara dan selatan, maka pada 90o pertama akan dihasilkan tegangan maksimum positif dan pada sudut 270o kedua akan dihasilkan tegangan maksimum negatif. Ini terjadi secara terus menerus/continue. Bentuk tegangan seperti ini lebih dikenal sebagai fungsi tegangan bolak-balik.
Generator arus bolak-balik sering disebut sebagai generator sinkron atau alternator.
Generator arus bolak-balik memberikan hubungan yang sangat penting dalam proses perubahan energi dari batu bara, minyak, gas, atau uranium ke dalam bentuk yang bermanfaat untuk digunakan dalam industri atau rumah tangga. Dalam generator arus bolak-balik bertegangan rendah yang kecil, medan diletakan pada bagian yang berputar atau rotor dan lilitan jangkar pada bagian yang diam atau stator dari mesin.
Generator AC bekerja berdasarkan atas prinsip dasar induksi elektromagnetik.
Tegangan bolak-balik akan dibangkitkan oleh putaran medan magnetik dalam kumparan jangkar yang diam. Dalam hal ini kumparan medan terletak pada bagian yang sama dengan rotor dari generator. Nilai dari tegangan yang dibangkitkan bergantung pada :
1. Jumlah dari lilitan dalam kumparan.
2. Kuat medan magnetik, makin kuat medan makin besar tegangan yang diinduksikan.
3. Kecepatan putar dari generator itu sendiri.
2. Generator DC
Generator DC merupakan sebuah perangkat mesin listrik dinamis yang mengubah energi mekanis menjadi energi listrik. Generator DC menghasilkan arus DC / arus searah. Generator DC dibedakan menjadi beberapa jenis berdasarkan dari rangkaian belitan magnet atau penguat eksitasinya terhadap jangkar (anker), jenis generator DC yaitu:
1. Generator penguat terpisah 2. Generator shunt
3. Generator kompon
2.3 Dilihat dari Prinsip Kerjanya Generator C dan DC
Generator adalah suatu alat atau mesin yang dapat mengubah energi mekanik atau gerak menjadi energi listrik. Prinsip kerja dari generator sebenarnya cukup
202011359 sederhana. Generator bekerja sesuai hukum faraday yakni apabila suatu penghantar diputar dalam sebuah medan magnet hingga memotong garis gaya magnet (GGM).
Maka akan menimbulkan garis gerak listrik (GGL) dalam satuan volt pada ujung penghantar. Berikut adalah prinsip kerja generator AC dan DC : 1) Prinsip Kerja Generator AC
Prinsip dasar generator arus bolak balik menggunakan Hukum Fariday yang menyatakan jika sebatang penghantar berada pada medan magnet yang berubah- ubah, maka pada penghantar tersebut akan terbentuk gaya gerak listrik. Besar tegangan generator bergantung pada ;
1. Kecepatan putaran (N)
2. Jumlah kawat pada kumparan yang memotong fluk (Z)
3. Banyaknya fluk magnet yang dibangkitkan oleh medan magnet 4. Konstruksi Generator
Generator arus bolak-balik ini terdiri dari dua bagian utama,yaitu
1. Stator, merupakan bagian diam dari generator yang mengeluarkan tegangan boalk- balik
2. Rotor, merupakan bagian bergerak yang menghasilan medan magnet yang menginduksikan ke stator
Stator terdiri dari badan generator yang terbuat dari baja yang berfungsi melindungi bagian dalam generator, kotak terminal dan bame plate pada generator. Inti stator yang terbuat dari bahan ferromagnetik yang berlapis-lapis dan terdapat alur-alur tempat meletakkan lilitan stator. Lilitan stator yang merupakan tempat untuk menghasilkan tegangan. Sedangkan, rotor berbentuk kutub sepatu salient atau kutub dengan celah udara sama rata rotor silinder.
Ketika kumparan berputar, terjadi arus listrik induksi pada kumparan. Arus induksi ini mengalir melalui sikat karbon sehingga lampu menyala. Saat posisi kumparan tegak lurus terhadap arah medan magnetik, arus induksi berhenti mengalir sehingga lampu padam. Beberapa saat setelah kumparan melanjutkan putarannya,arus listrik induksi kembali mengalir dalam kumparan tetapi dengan arah yang berbeda sehingga lampu kembali menyala.
3. Prinsip kerja Generator DC
Pembangkitan tegangan induksi oleh sebuah generator diperoleh melalui dua cara:
a) Dengan menggunakan cincin-seret, menghasilkan tegangan induksi bolak-balik.
b) Dengan menggunakan komutator, menghasilkan tegangan DC
202011359 Jika rotor diputar dalam pengaruh medan magnet, maka akan terjadi perpotongan medan magnet oleh lilitan kawat pada rotor. Hal ini akan menimbulkan tegangan induksi. Pada posisi ini terjadi perpotongan medan magnet secara maksimum oleh penghantar, akan menghasilkan tegangan induksi nol. Hal ini karena tidak adanya perpotongan medan magnet dengan penghantar pada jangkar atau rotor. Daerah medan ini disebut daerah netral.
Jika ujung belitan rotor dihubungkan dengan slip-ring berupa dua cincin (disebut juga dengan cincin seret), maka dihasilkan listrik AC (arus bolak-balik) berbentuk sinusoidal. Bila ujung belitan rotor dihubungkan dengan komutator satu cincin dengan dua belahan, maka dihasilkan listrik DC dengan dua gelombang positif, yaitu :
a) Rotor dari generator DC akan menghasilkan tegangan induksi bolakbalik. Sebuah komutator berfungsi sebagai penyearah tegangan AC.9 14
b) Besarnya tegangan yang dihasilkan oleh sebuah generator DC, sebanding dengan banyaknya putaran dan besarnya arus eksitasi (arus penguat medan).
SUMBER : http://repository.stimart-amni.ac.id/1502/2/BAB%202.pdf
202011359 V. LANGKAH PERCOBAAN DAN RANGKAIAN PERCOBAAN
Fig. 8-2-1 Circuit diagram for load characteristic test
202011359
Fig. 8-2-2 Connection diagram for load characteristic test
202011359 PERHATIAN: Dalam percobaan ini menggunakan tegangan tinggi!
Jangan mengubah rangkaian apapun dalam keadaan daya aktif tanpa tujuan yang spesifik. Jika terjadi bahaya, segera tekan tombol merah EMERGENCY OFF pada modul catu daya tiga fasa.
1. Letakkan DC Permanent-Magnet Machine (prime mover), DC Shunt Wound Machine, dan Digital RPM Meter pada meja perobaan. Hubungkan secara mekanis DC Permanent-Magnet (PM) Machine dengan DC Shunt Wound Machine dan Digital RPM Meter menggunakan kopel. Kunci basis mesin dengan aman menggunakan sekrup Delta.
Pasang pelindung kopling dan Shaft End Guard. Apabila tegangan yang dibangkitkan generator sangan kecil ketika prime mover bergerak pada kecepatan nominal, ubah arah connecting leads ke terminal A1 dan A2 pada panel dari prime mover untuk menaikkan tegangan yang dibangkitkan.
2. Pasang Modul yang diperlukan dalam percobaan. Buatlah rangkaian Buatlah rangkaian sesuai dengan diagram rangkaian pada Fig. 8-2-1 dan diagram koneksi pada Fig. 8-2- 2. Mintalah Asisten memeriksa rangkaian yang telah Anda selesaikan.
SELESAIKAN LATIHAN LABORATORIUM SECEPAT MUNGKIN UNTUK MENGHINDARI KENAIKAN SUHU DALAM KONDISI BERBEBAN.
3. Atur knob V.adj pada DC Power Supply Module ke posisi minimum, knob Ξ© pada DC Generator Field Regulator ke posisi 2200Ξ©, dan knob Ξ© pada DC Generator Load Resistor ke posisi 1000Ξ©.
4. Secara berurutan hidupkan 3-P Current Limit Protection Switch, Three-phase Power Supply, dan DC Power Supply Modules.
5. Tekan tombol START pada DC Power Supply Module
6. Pada DC Power Supply Module, secara perlahan atur knob V.adj hingga motor berputar pada kecepatan nominal 2.000 rpm. Pertahankan kecepatan ini selama percobaan laboratorium.
Note: Arus dari motor tidak boleh melebihi 130% dari ketetapannya (2,7A x 1,3=3,51 A). tegangan output generator tidak boleh melebihi nilai nominal, dan arus output generator tidak boleh melebihi 130% dari nilai nominalnya.
7. Pada DC Generator Field Regulator, putar knob Ξ© dan atur arus field πΌπ ke 0,1 A. Pada DC Generator Load Resistor, putar knob Ξ© dan atur arus armature πΌπ ke 0,3A. Catat arus armature, arus field πΌπ, dan tegangan output generator πΈπ pada table 8-2-1. Hitung arus output generator πΌπ dan daya output generator ππ dengan persamaan πΌπ = πΌπ + πΌπ dan ππ = πΌππ₯πΈπ, masing-masing. Apabila rotor generator tertahan karena beban yang terlalu
202011359 8. Ulangi step 7 untuk πΌπ yang lainnya sesuai table 8-2-1.
9. Secara berurutan matikan DC Power Supply, Three-Phase Power Supply, dan 3-P Current Limit Protection Switch Modules.
202011359 VI. TABEL DATA PENGAMATAN
Tabel 8-2-1 Nilai Pengukuran πΈπ, πΌπdan ππ
πΌπ(A) 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1
Beban S0=OFF S0-S1=ON S0-S2=ON S0-S3=ON S0-S4=ON S0-S5=ON S0-S6=ON
πΌπ(A) 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7
πΈπ(V) 209 201 200 192 191 185 160
πΌπ(A) 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8
ππ(W) 41,8 60,3 80 96 114,6 129,5 120
202011359 VII. PENGOLAHAN DATA
Mencari nilai Io
β’ Io1 = Ia +If = 0,1 A + 0,1 A = 0,2 A
β’ Io2 = Ia +If = 0,2 A + 0,1 A = 0,3 A
β’ Io3 = Ia +If = 0,3 A + 0,1 A = 0,4 A
β’ Io4 = Ia +If = 0,4 A + 0,1 A = 0,5 A
β’ Io5 = Ia +If = 0,5 A + 0,1 A = 0,6 A
β’ Io6 = Ia +If = 0,6 A + 0,1 A = + 0,7 A
β’ Io7 = Ia +If = 0,7 A + 0,1 A = 0,8 A
Mencari nilai Po
β’ Po1 = Eo x Io = 209 V x 0,2A = 41,8W
β’ Po2 = Eo x Io =201 V x 0,3A =60,3 W
β’ Po3 = Eo x Io = 200 V x 0,4 A=80 W
β’ Po4 = Eo x Io = 192 V x 0,5 A=96 W
β’ Po5 = Eo x Io = 191 V x 0,6 A= 114,6 W
β’ Po6 = Eo x Io = 185 V x 0,7 A =129,5 W
β’ Po7 = Eo x Io = 160 V x 0,8A=120 W
202011359 VIII. TUGAS AKHIR
1. Dengan menggunakan hasil dari table 8-2-1, gambarkan kurva πΈπ terhadap Ia ! Jawaban :
2. Dengan menggunakan hasil dari table 8-2-1, gambarkan kurva ππ terhadap Ia ! Jawaban :
3. Jelaskan pengaruh antara π terhadap πΈπ!
Jawaban :
Pengaruh antara π terhadap πΈπ adalah pada saat beban diatur maka nilai dari Arus armature (Ia) akan naik sehingga nilai Eo akan menurun, hal ini terjadi karena Ia dan Eo masih dalam satu loop rangkaian generator dimana nilai arus Io berbanding terbalik dengan tegangan Eo.
4. Jelaskan pengaruh antara π terhadap Po ! Jawaban :
202011359 akan naik, sehingga saat kenaikan nilai arus medan (Io) maka tegangan medan (Eo) akan menurun dan daya yang dihasilkan akan naik karena arus berbanding lurus dengan daya dan berbanding terbalik dengan tegangan Poβ=Vβ.Iβ
5. Jelaskan mengapa πΌπ merupakan hasil penjumlahan dari πΌπ dan If ? Jawaban :
Karena didapatkan dari penurunan ulang rumus arus armature dikurang arus eksitasi sehingga persamaannya menjadi
Io = Ia β If
202011359 IX. ANALISA
Praktikum modul ini berjudul Generator Dc Dc Shunt Generator Load Characteristic dengan Tujuan dari praktikum ini adalah mahasiswa diharapkan mampu menunjukkan karakteristik operasi dari sebuah DC Shunt Generator dalam kondisi berbeban. Alat-alat yang digunakan pada percobaan ini adalah transformer tiga fasa untuk menurunkan tegangan 3 fasa dari 380 volt menjadi 220 volt, selanjutnya ada three phase curent protection limit alat ini berfungsi sebagai pengaman rangkaian, selanjutnya ada power supply tiga fasa yang dihubungkan dengan rectifier untuk menghasilkan arus searah yang akan digunakan pada DC permanent magnet machine, disini kita menggunakan alat ukur 2 buah amperemeter dan 1 buah voltmeter dimana amperemeter yang pertama digunakan untuk mengukur arus armature untuk amperemeter kedua digunakan untuk arus field dan voltmeter digunakan untuk mengukur tegangan yang ada di generator, selanjutnya ada DC generator load resistor yang berfungsi untuk mengatur beban dari generator yang berupa arus dan DC generator field regulator yang berfungsi untuk mengatur arus pada belitan field, selanjutnya ada generator DC tipe shunt.
Generator DC merupakan sebuah perangkat mesin listrik dinamis yang mengubah energi mekanis menjadi energi listrik. Generator DC menghasilkan arus DC / arus searah. Generator DC dibedakan menjadi beberapa jenis berdasarkan dari rangkaian belitan magnet atau penguat eksitasinya terhadap jangkar (anker). Generator adalah suatu alat atau mesin yang dapat mengubah energi mekanik atau gerak menjadi energi listrik. Prinsip kerja dari generator sebenarnya cukup sederhana. Generator bekerja sesuai hukum faraday yakni apabila suatu penghantar diputar dalam sebuah medan magnet hingga memotong garis gaya magnet (GGM). Maka akan menimbulkan garis gerak listrik (GGL) dalam satuan volt pada ujung penghantar. Jadi pada mulanya generator bergerak menghasilkan listrik itu butuh pengerak mula/primer mover untuk menggerakkan rotor , jadi mulanya rotor bergerak tanpa menghasilkan arus yang dibantu oleh pengerak mula/primer mover. Kemudian diberikan arus DC pada rotor melalui brunch yang terhubung dengan komutator yang mana komutator terhubung langsung dengan rotor. Jadi pada praktikum ini primer mover menggunakan PMDC yang dihubungkan langsung rotor antara PMDC ke rotor pada generator , unutk suplay DC tambahan dihubungkan ke brunch. Kemudian dari suplay DC akan timbul medan magnet, karena rotor berputar maka terjadi perpotongan dari medan magnet yang menginduksi stator sehingga menghasilkan GGL (gaya gerak listrik).
Generator DC menghasilkan listrik arus searah dalam penggunaannya, generator DC ini kadang-kadang ditempatkan secara tetap atau dalam keadaan bergerak bersama dengan bebanya.
Generator DC yang ditempatkan secara tetap contohnya adalah generator yang dipergunakan untuk mengisi accu pada perusahaan pengisi accu dan generator yang ditempatkan secara bergerak dengan bebanya misalnya pada pusat-pusat tenaga listrik arus bolakbalik, dimana generator DC
202011359 ini berfungsi sebagai sumber eksitasi magnet (exciter) pada generator utama pembangkit listrik arus bolak balik
Pada karakteristik berbeban sebuah generator DC menunjukkan bagaimana hubungan antara tegangan terminal dan arus medan ketika generator dibebani. Bila generator dibebani maka akan mengalir arus beban. Pada generator DC penguatan shunt penurunan tegangan terminal akan semakin besar bila terus menerus dibebani, dan arus medan pada mesin ikut turun. Ini menyebabkan fuks pada mesin turun yang menyebabkan penurunan tegangan terminal lebih besar.
Sedangkan pada generator DC penguatan bebas tegangan terminal Vt akan berkurang akibat efek demagnetisasi dari reaksi jangkar. Pengurangan ini dapat di atasi dengan peningkatan arus medan yang sesuai. Tegangan terminal Vt akan lebih kecil dari pada GGL yang dibangkitkan.
Karakteristik Internal, ketika generator dibebani, fluks per kutub berkurang karena reaksi jangkar. Maka, emf E yang dihasilkan pada beban lebih kecil dari emf yang dihasilkan tanpa beban. Akibatnya, karakteristik internal (E/Ia) turun ke bawah sedikit. Karakteristik eksternal generator shunt,kurva karakteristik eksternal akan terletak dibawah kurva karakteristik internal dengan jumlah yang sama dengan penurunan belitan jangkar yaitu Ia Ra. Karakteristik eksternal yang berubah dalamm tegangn terminal mulai tanpa beban sampai beban penuh dapat dibuat kecil tegangan terminal dapat selalu dipertahankan konstan menyesuaikan rheostat medan K secara otomatis.
Dari data pengamatan, Dari data pengamatan, Jadi Ketika arus field πΌπ adalah 0,1 A, pada percobaan table data pegamatan dan Ketika diberikan pembebanan S sama dengan 0 maka OFF menghasilkan arus armature 0,1A dengan tegangan 209, setelah itu diberikan pembebanan lagi S0-S1 On menghasilkan Arus Armature 0,2 A dengan tegangan 201V, diberikan pembebanan S0- S2 On menghasilkan Arus Armature 0,3 A dengan tegangan 200V, diberikan pembebanan S0-S3 On menghasilkan Arus Armature 0,4 A dengan tegangan 192V, diberikan pembebanan S0-S4 On menghasilkan Arus Armature 0,5 A dengan tegangan 191V, diberikan pembebanan S0-S5 On menghasilkan Arus Armature 0,6 A dengan tegangan 185V, diberikan pembebanan S0-S6 On menghasilkan Arus Armature 0,7 A dengan tegangan 160V. Dapat dilihat Ketika beban ditambahkan maka arus armature akan naik dan tegangan akan turun, Arus output dipengaruhi oleh arus armature berarti berbanding lurus. Sedangkan Daya semakin besar daya yang dihasilkan semakin kecil tegangannya berarti bahwa ketika beban ditambahkan terus menerus maka akan terjadi jatuh tegangan.
202011359 X. KESIMPULAN
1. Setelah menyelesaikan percobaan ini, praktikan mampu menunjukkan karakteristik operasi dari sebuah DC Shunt Generator dalam kondisi berbeban.
Hubungan antara arus armature dengan tegangan outputnya yaitu semakin besar arus armature maka tegangan yang dihasilkan semakin kecil jadi hubungannya adalah berbanding terbalik antara arus armature dengan tegangan output.