1 3.3. Regulasi Tegangan, Rugi Daya dan Efisiensi 3,3.1. Regulasi Tegangan
Pengaturan tegangan generator arus searah berdasarkan pada tegangan saat tanpa beban, dan sampai generator mendapatkan beban penuh, dengan persamaan:
% 100 VFL x
VFL
VRVNL ... (3.34) VNL = Tegangan tanpa beban
VFL = Tegangan beban penuh
3.3.2. Rugi-rugi daya
Rugi-rugi daya yang terdiri dari rugi-rugi tembaga dan rugi-rugi besi/mekanis, rugi-rugi magnetic.
1. Rugi-rugi tembaga terdiri dari :
a. Rugi-rugi pada j angkar : La2Ra ... (3.35) b. Rugi-rugi pada belitan medan shunt, Vflf yang terdiri dari :
- rugi pada Rheostat: If 2 . Rh ... (3.36) - rugi pada lilitan medan : If 2 . Rf ... (3.37) c. Rugi-rugi pada kontak sikat, la Vsi ... (3.38) d. Rugi-rugi pada belitan medan seri :
Is 2 Id2 RD ...(3.39) e. Rugi-rugi pada belitan medan tambahan misalnya belitan interpole dan
kompensasi.
1. Rugi-rugi Mekanis : - Rugi-rugi gesekan - Rugi-rugi angin
- Rugi-rugi buta beban (stray load loss) 2. Rugi-rugi Magnetik
Rugi magnetik terdiri dari:
a. Rugi-rugi histerisis :
Wh = (Bmaks . f .V (watt) ...……… (3-40)
2 dimana : V = Volume inti best m3
= Koefisien Histerisis
untuk sheet steel = 502 J/m2 untuk silicon steel =191 J/m2 untuk hard cast steel = 7040 J/m2
untuk cast steel = 750 - 3 000 J/m 2
untuk cast iron = 2700-4000 J/m 2 f = Frekuensi = P.n/120
dimana P = jumlah kutub n = putaran (rpm) b. Rugi-rugi Eddy current:
We = k B2maks f 2 t 2 V (watt) ...……….(3.41) dimana : Bmaks = densitas fluks maksimum
t = ketebalan laminasi pada inti besi f = frekuensi V = volume inti jangkar 3.3.3. Efisiensi
Efisiensi dari generator arus searah terdiri dari:
1. efisiensi mekanis (m)
in a g
m P
EJI I E masuk
yang Mekanis Daya
Watt jangkar pada
daya
Total ( ) [ ]
...(3.42)
2. efisiensi Elektric (e)
a g
e E I
I V Jangkar TotalDaya
tersedia Yang
Daya .
... (3.43) 3. efisiensi Over all ( commercial) ( c)
in
c P
I V masuk yang
Mekanis Daya
Tersedia yang
Daya .
... (3.44)
Jadi kondisi pada efisiensi maksimum Daya output generator = V. I
Daya Input generator = Daya output + rugi-rugi = VI + Ia2 + Ra2 + We
= VI + (I + If )2 Ra+We . ... (3.45) dimana Ia = ( I + If )
Jadi :
3
e a
a R W
I VI
I V input
Daya output daya
2.
e a
a R W
I VI
I V
2.
….………. (3.46)Dimana la = I atau :
input rugi rudi Input
input output
P P P
P
P
x 100 %
P P
P
rugi rugi input
output
……….. (3.47)Contoh Soal: 3-1
Sebuah generator DC kompon panjang 440V; 100 kW; tahanan shunt = 100 Ohm;
tahananjangkar = 0,05 Ohm; tahanan seri= 0,01 Ohm dan arus diverter = 71,7A Hitunglah :
a. Tahanan "diverter " untuk beban penuh.
b. Tegangan induksi pada beben penuh Penyelesaian :
a) IL= Po / V = 100 000/440 = 227,27 Amp.
Ish = 440/100 = 4,4 Amp.
La = IL + Ish = 227,27+4,4 =231,7 Amp.
Sehingga
Is =(231,7-71,7)Amp.= 160 Amp.
Id .RD= Is. RS
RD=160 x 0,01/71,7 = 0,022 Ohm b) Ea = Vt + I a Ra + Is
= 440 + ( 231,7 ) ( 0,05 ) + ( 100 ) ( 0,01 ) = 453,19 V
Contoh Soal 3-2:
Sebuah Generator DC .Shunt diberi keluaran beban penuh 6 Kw pada tegangan terminal 200 V, Ra dan Rf = 0,5 Ohm dan 50 Ohm. Jika rugi-rugi mekanik
4 digabung dengan rugi-rugi besi 500 watt.
Hitunglah :
a. hp yang dibutuhkan untuk menjalankan poros pada kondisi beban penuh.
b. Efisiensi beban penuh Penyelesaian :
Ish = 200/50 = 4 Amp.
IL = 6000 / 200 = 30 Amp.
Jadi Ia = Ish + IL = 30 + 4 = 34 Amp.
(la)2 Ra = (34 )2 x 0,5 = 578 Watt
Rugi Cu medan shunt = 200 x 4 = 800 watt
Rugi total = 578 + 800 + 500 = 1878 watt Pin = 6000 +1878 = 7878 watt
a. Dan hp menjadi 7878 / 736 = 10,56 hp b. = 6000 / 7878 x 100 % = 76,2 %.
