timbulnya ggl

X

U

Mesin Arus Bolak Balik 1

KOSTRUKSI

Mesin Arus Bolak Balik 2

n N

Mesin Arus Bolak Balik 3

Mesin Arus Bolak Balik 4

Mesin Arus Bolak Balik 5

Mesin Arus Bolak Balik 6

X

U

Mesin Arus Bolak Balik 7

X

Y

e

t

U S

X

U

U

S

X

U

US

X

U

U

S

X

U

U S

X

U

T

t

e

Mesin Arus Bolak Balik 9

U S

X

U

Y

V

Z

W

Mesin Arus Bolak Balik 10

t

e

0

Mesin Arus Bolak Balik 11

U S

X

Hubungan Frekwensi (f); Jumlah Putaran (N) dan Jumlah Kutub (2P)

Pada rotor berkutub 2 atau 2P=2 , tiap putaran tegangan dan arus menjalani satu perioda. Banyak perioda tiap detik disebut frekwensi (f) yang dinyatakan dalam Hertz (Hz)

Bila rotor berkutub ganda berputar satu kali dalam satu detik, terjadilah arus bolak balik dengan f=1Hz. Bila rotor berputar dua kali lebih cepat, maka waktu untuk satu priode adalah ½ detik dan f=2Hz, jika rotor berputar 25 putaran/detik, maka waktu untuk satu periode = 1/25 detik dan f = 25 Hz, sehingga dikenal rumus:

P

fN

2

60

Mesin Arus Bolak Balik 12

P

fN

2

60

LILITAN STATOR

Yang perlu menjadi perhatian pada lilitan stator:

1. Tingkat kelas Isolasi

2. Isolasi Kawat yang dipergunakan

3. Besar tegangan kerja pada lilitan

4. Bentuk lilitan

Bentuk dan Jenis lilitan stator umumnya terbagi dua:

Kedudukan lilitan perlu diperhatikan sedemikian rupa, hingga serasi/seimbang pada alur yang ada

1. Lilitan yang dipusatkan: dipergunakan pada kapasitas kecil berkutub banyak, alur kedudukan lilitan dalam, diameter luar lebih besar

2. Lilitan yang terbagi: dipakai pada kapasitas besar berkutub relatif sedikit, alur kedudukan relatif dangkal, diameter luar relatif lebih kecil

Mesin Arus Bolak Balik 13

BELITAN SATU FASA EMPAT KUTUB DENGAN DUA ALUR/KUTUB

U S U S

p

Ws

Mesin Arus Bolak Balik 14

p

Gg

2pgG 2

BELITAS TIGA FASA

Generator 3 fasa merupakan tiga unit 1 fasa yang sinkron, maka seluruh alur stator harus dibagi tiga yang lazim disebut: Alur/Kutub/fasa

gpG .2.3p

Gg

2.3 Alur/Kutub/Fasa

Karena seluruh alur stator harus dibagi tiga, maka jarak antar fasa menjadi:

ListrikListrik

JarakFasa oo

1203

360

Contoh permasalahan: G = 12; 2p = 4; lilitan terbagi

FasaKutubAlurp

Gg //1

12

12

4.3

12

2.3

biasabiasa

JarakKutubp oo

904

360)(

biasabiasa

erdekatJarakAlurT oo

3012

360)(

Mesin Arus Bolak Balik 15

FasaKutubAlurp

Gg //1

12

12

4.3

12

2.3

Maka Jarak Alurpo

o

330

90 ,Awal kutub U pada alur 1, dan kutub selatan pada alur 4

Menghitung Jarak Fasa dapat dilakukan dengan jarak alur:

Jarak fasa Listriko120 , Jarak alur dihitung dalam derajat listrik adalah:

Listrikxe oo

60212

360

Maka permulaan fasa ke dua terletak pada jarak: AlurListrik

Listriko

o

260

120

Dan permulaan fasa ke tiga terletak pada alur ke 3

Mari kita kerjakan gambarnya bersama sama:

Mesin Arus Bolak Balik 16

U S U S

x y z u v w

Pada kutub empat, Apa beda pasangan kutub pertama dan kedua terhubung seri dan paralel ? ……. (P.R Tanggal …. Sept 2010)

Mesin Arus Bolak Balik 17

PERHITUNGAN GGL

Garis lengkung medan

a b

Bm

B a b

cd

o

1 1

Sikap saat satu lilitan terhadap garis lengkung medan

Mesin Arus Bolak Balik 18

BESARNYA GGL INDUKSI

NfE m...44,4

Diketahui bahwa kumparan/lilitan pada generator ada dua kedudukan, yaitu: Diametral(diameter) dan Tali Busur (diperpendek) yang masing-masing telah dibicarakan pada Mesin DC, maka yang umum dipergunakan adalah kedudukan Tali Busur (diperpendek).

Dengan adanya kedudukan diperpendek, maka ada efeknya yang disebut Faktor Langkah (fp), dan dengan demikian besarnya fluksi yang dimanfaatkan tentu tidak penuh maka timbul efek lain yang disebut dengan Faktor Distribusi (fd), Akhirnya besarnya ggl induksi menjadi:

NfdfpfE m.....44,4

Mesin Arus Bolak Balik 19

Kedudukan kumparan/lilitan

a b

po180

aLangkah Penuh

a b

po180

bLangkah di perpendek

pBpA nLangkahPerpendeka

Mesin Arus Bolak Balik 20

2/

2/

1e

2eE

BESAR FAKTOR LANGKAH ( )

BERDASARKAN VEKTOR

fp

1e 2e

)2/(Cos E____

2 x 1efp

Mesin Arus Bolak Balik 21

BESARNYA FAKTOR DISTRIBUSI (fd)

1e

2eE

o

a

b

c

p q

poq2

pob

)2

sin(21

oae )

22(2

SinE

Jika alur/kutub/fasa = q, maka: )2

sin(21

oae )

2(2

oaSinqE dan

2..

2.

. 1

Sinq

qSin

eq

Efd Hingga: Faktor distribusi adalah=

dan

Mesin Arus Bolak Balik 22

REAKSI JANGKAR

Kumparan pembangkit menghasilkan ggl induksi (e) dan jika dibebani akan mengalir arus (I), akibat percobaan Oersted: maka pada kumparan akan timbul medan magnit yang menimbulkan fluxi magnit disebut fkuxi magnit jangkar (A).

Dengan demikian pada generator terdapat dua fluxi, yaitu: Fluxi Utama () dan Fluxi Jangkar (A), yang mengakibatkan adanya fluxi magnit resultane (R) yaitu penjumlahan secara vektor dan A.

Pada sistem arus bolak-balik terdapat bermacam-macam sifat beban, yaitu: Resistip, Kapasitip, Induktip Murini dan Kapasitip Murni. Hingga akan menghasilkan bermacam-macam Fluxi Paduan (R).

a. Beban Resistip: Arus Jangkat (Ia) sefasa dengan ggl (E); dan A tegak lurus

b. Beban Kapasitip:

Arus Jangkat (Ia) mendahului ggl (E) sebesar sudut Ө; dan A terbelakang dengan sudut (90°-Ө) terhadap

c. Beban Kapasiti Murni:

Arus Jangkat (Ia) mendahului ggl (E) sebesar sudut 90°; dan A dengan

d Beban Induktip Murni:

Arus Jangkat (Ia) ketinggalan ggl (E) sebesar sudut 90°; dan A berlawanan (bertolak belakang) dengan

Mesin Arus Bolak Balik 23

F

E

90°

I

r

Fr

90°

V

ZaI.

RaI.XaI.

Xs

Eo

Ef Zs

HUBUNGAN FLUKSI DENGAN TEGANGAN PADA SATU GENERATOR

= F = Flukxi Utama dalam Belitan Ampere Perkutub

A = Fluksi Jangkar setelah pada kumparan mengalir arus (I)

Fr = Fluksi resultante atau F-A

Ef = V + I.Za ; Ef = V + I (Ra + Xa)

Ef = ggl induksi saat berbeban

V = Tegangan beban normal; I = Arus beban normal

Za = Impedansi lilitan jangkar

Xa = Reaktans Induktip lilitan jangkar

Ra = Resistansi murni lilitan jangkar

A

Mesin Arus Bolak Balik 24

REGULASI TEGANGAN

Regulasi merupakan perbedaan pengukuran berbeban dengan pengukuran tanpa beban; Sehingga Regulasi Tegangan adalah: Perbandingan antara Perbedaan tegangan tanpa beban dan tegangan berbeban dengan tegangan berbeban yang dinyatakan dalam persentase

%100)(Re xV

VEVgulasi R

V R = Regulasi Tegangan Rating tegangan kerja suatu generator

E = GGL Induksi tanpa beban

V = Tegangan normal berbeban

Penyebab terjadinya perbedaan tegangan disebabkan antara lain:

a. Penurunan tegangan lilitan jangkar akibat impedansi lilitan (Resistansi/R dan Induktansi /XL)

b. Reaksi jangkar yang timbul karena terbentuknya fluxi magnit jangkar yang terdapat disekitar lilitan jangkar pada saat generator berbeban

c. Pengaruh kemagnitan pada generator penguat sendiri karena adanya penurunan tegangan saat berbeban.

Mesin Arus Bolak Balik 25

SOAL UJIAN FORMATIF

Hari/Tgl: Rabu, 3 Oktober 2007

1. Mesin Listrik yang memanfaatkan energi mekanik (Putar) menjadi energi listrik berdasarkan induksi kemaknitan disebut dengan Generator. Jelaskan dengan singkat dan tepat Prinsip kerja Generator Arus Bolak-balik dan hukum/percobaan apa saja yang dipergunakannya.

2. Karena Generator bekerja berdasarkan induksi kemaknitan, maka ggl induksi yang timbul setelah memanfaatkan flux maknit utama. Gamabrkanlah sinusoida flux utama dan ggl induksi satu generator satu fasa

3. Gambarkanlah sinusoida flux maknit pada generator berkutub 4, jika satu putaran dalam satu detik.

4. Gambarkan liitan stator generator arus bolak balik satu fasa yang memiliki 2 kutub dengan 6 alur

5. Mengapa pada generator arus bolak balik dikenal adanya Hambatan Impedansi yang berasal dari Resistansi dan Induktansi, berikan penjelasan yang singkat dan tepat

Selamat bekerja, smoga berhasil

Mesin Arus Bolak Balik 26

Mesin Arus Bolak Balik 27

PERHITUNGAN REGULASI LAINNYA

1. Cara hubungan tegangan (EMF Method)

2. Cara segi tiga Portier ( Portier Triangle Method )

3. Cara American Standart Assiciation Method ( ASA )

Antara satu dengan yang lain terdapat perbedaan hasil perhitungan. Hal ini terjadi pada bagaimana mencari besarnya ggl induksi yang terbentuk pada saat tanpa beban (Eoc)

EMF Method

).( XsRaIVE Vektoris

E= ggl induksi tanpa beban

V= Tegangan pada beban nominal

I = Arus fasa beban nominal

Ra = Hambatan murni lilitan jangkar

Xs = Reaktansi serempak

Jadi mapa EMF Method menekankan penggunaan prinsip-prinsip sistem tegangan. Amati vektor diagram berikut:

Mesin Arus Bolak Balik 28

E

F

I

A

V

RaI.

Ef

ZaI.

ZsI.

XaI.

AXI.

XsI.

Fr

090

090

Mesin Arus Bolak Balik 29

)90(..2 '0222 CosFAFF rr

Penekanan perhitungan ggl Induksi tanpa beban adalah mencari harga-harga flux magnit yang menimbulkan tegangan-tegangan tersebut, yaitu dengan rumus:

RaICosV

XaISinV

..

..'

'

F Flux Magnit Utama

rF Flux Magnit Resultante

A Reaktansi Jangkar

SEGI TIGA PORTIER:

Ggl Induksi tanpa beban:

(1) dihitung berdasarkan karakteristik tanpa beban Eoc;

(2) Karakteristik berbeban pada saat faktor daya (Cos )= 0, atau beda fasa atara arus

dan tegangan mendekati 90o.

A

I

o90

090

E

XsI.

RaI.

XaI.Ef

V

Fr

F

Mesin Arus Bolak Balik 30

Menentukan Fr dengan melukis segi tiga portier pada karakteristik tanpa beban dan berbeban dengan faktor daya = 0, dan melukis segi tiga portier mengikuti langkah-langkah:

1. Tentukan kedudukan ttk P pada karakteristik tanpa beban dengan pf=0 dimana PP’ = tegangan nominal V dari generator

2. Dari ttk P tarik garis PS sama dan sejajar dengan E0

3. Dari ttk S tarik garis sejajar dengan karakteristik celah udara, hingga memotong karakteristik tanpa beban di ttk R

4. Tarik garis tinggi dari R pada PS dan diperoleh ttk Q

5. Maka diperoleh segi tiga PQR yang disebut segi tiga portier

Im

E

P

'PFrE0

V

EfE

S

R

QXaI.

A

Mesin Arus Bolak Balik 31