Soal – Soal Latihan Elektronika & Tenaga Listrik

1. Generator DC 4 kutub mempunyai belitan jangkar yang terdiri dari 648 penghantar

(konduktor) total yang dihubungkan dalam dua garis edar paralel. Jika flux per kutub

= 0,321.106 maxwell dan kecepatan perputaran jangkar 1800 rem. Hitung tegangan

rata-rata yang dibangkitkan.

Jawab :

o Banyaknya perputaran / garis edar paralel

penghantar3242

548=

o Banyaknya flux yang dipotong / putaran

4.0,32.106 = 1,284.106 maxwell

o N = 1800 rad/menit = 1800/60 = 30 Put/s

o Waktu yang digunakan untuk perputaran

T = 301 = 0,033 atπ

o Eau / Penghantar = 10.tφ 8

= 6

10.10.3,310.284,1 8--2

= 0,389

o Tegangan total ayng dibangkitkan

Eg = Eau. n/garis edar paralel

= 0,389.324

= 126 volt

2. Pada soal nomor 1 diatas hitung arus pada penghantar per garis edar, dimana daya

yang dibangkitkan oleh jangkar sebesar 5 kw = 5000 watt

Jawab :

P = I.ν

I = νρ =

1265000 = 39,48 Ampere

Maka arus penghantar

= 248,39 = 19,74 A

3. Generator DC 6 kutub, 85 KW mempunyai jangkar yang terdiri atas 66 slot. Tiap-

tiap slot terdiri atas 12 lilitan. Belitan jangkar dihubungkan sedemikian sehingga

terdapat G garis edar paralel. Jika tiap kutub menghasilkan flux sebesar 2,18.106

maxwell dan kecepatan putarjangkar 870 rpm. Hitung tegangan yang dibangkitkan.

Jawab :

Dik : P = 85 KW = 85.000 W

=ρ 66

Z = 66.12 = 792

a = 6

φ = 2,18.106

n = 870 rpm

Dit : Eg :........? I :................?

Jawab :

Eg = 60.

...a

znρφ . 10 -8

= 6.60

0..870.792.1 2,18.10 -86

= 250, 35 Volt

I = νρ =

35,25085000 = 339,52 A

Maka Arus penghantar

= 6

52,339 = 56,59 A

4. Suatu Generator DC berpenguatan bebas melayani beban 450 A pada tegangan

terminal 230 Volt. Tahanan jangkar 0,03Ω . Rugi total tegangan pada sikat 2 V.

Hitung tegangan yang dibangkitkan

Dik : I = 450 A

Vt = 230 V

Ra = 0,03π

Vsi = 2 V Δ

Dit : Eg ..............?

Jwb :

Eg = Vt + Ia Ra + Vsi Δ

= 230 + (450.0,03)+2

= 245,5 V

5. Dari soal nomor 1 diatas, hitung besarnya. Tahanan pengatur arus masuk kumparan

medan, jika : Arus medan untuk membangkitkan flux sebesar 4 A, tegangan sumber

arus searah untuk penguatan 220 V dan tanahan medan 50Ω .

Dik : If = 4 A Rf = 50 Ω

Vf = 220 Ω

Dit : R...................?

Jwb :

Vf = If (Rf + R )

220 = 4 ( 50+R)

220 = 200 + 4R

4 R = 20

R = 5 Ω

6. Generator DC shunt 4 kutub mempunyai 55 alur jangkar berisi 8 penghantar dengan

kecepatan putaran 900 rpm. Flux / kutub 5,6.106 . maxwell dan garis edar paralel = 4.

hitung tegangan yang diabngkitkan oleh jangkar.

Dik : P = 4 n = 900

Z = 55.8 = 440 a = 4

Dit : Eg..............?

Jawab :

Eg = 60

... pnzφ . 10 -8

= 369, 6 volt

7. Jika arus jangkar 100 A, tahanan kumparan jangkar 0,05 Ω rugi tegangan pada sikat

1 V. Hitunglah tegangan terminal generator pada soal No. 3

Eg = Vt. Ia.Ra + ΔVsi

369,6 = Vt + 1000(0,05) +1

369,6 = Vt + 6

Vt = 369,6 – 6

= 363, 6

8. Generator DC seri 50 KW, 250 V. tahanan kumparan jangkar 0,1 rugi tegangan

pada sikat tidak ada, Hitung :

Ω

a. Arus jangkar bila bekerja pada beban penuh

b. Tegangan yang dibangkitkan jika tahapan medan seri 0,15Ω

Jawab :

Dik : Pout = 50 KW = 50. 10 3 W

Vt = 250 volt

Ra = 0,1 Ω

VΔ si = 0

Dit : a. Ia........?

b. Eg Rs = 0,15 Ω

Jwb :

a. Ia = Vt

Pout = 250

10.50 = 250

10.50 = 200 A 3

b. Eg = Vt + iaRa + i Rs + VΔ si

= 250 + 200.0,1 + 200 (0,15) +0

= 300 V

9. Generator DC komponen pendek 40 KW, 380 V tahanan jangkar 0,03 , tahanan

medan seri 0,05 dan tahanan medan shunt 75

Ω

Ω Ω . Hitunglah tegangan yang

dibangkitkan oleh generator.

Dik : Pout = 40 KW = 48.10 3 W

Vt = 380 V

Ra = 0,03 Ω

Rs = 0,05 Ω

Rsh = 75 Ω

Dit : .Eg .........?

Jwb :

I = Vt

pout = 380

40000 = 105,26 A

Ish = Rsh

RsIVt .−

= 75

05,0)26,105(380 −

= 5 A

Ia – I + Ish = 105,26 +5 = 110,26 A

Eg = Vt + IaRa + Irs + VΔ si

= 380+110,26 (0,03)+ 105,26 (0,05)+0

= 388, 57 V

10. Gen DC komponen panjang melayani beban 75 A. Pada tegangan terminal 500 V.

Tahanan jangkar 0,1 Ω , tahanan medan seri 0,2 Ω dan tahanan medan 50 Ω . rugi

tegangan persikab 0,5 V. Jika penggerak mula 50 kw. Hitung :

a. Tegangan yang dibangkitkan oleh jangkar

b. Efisiensi generator

Jawab :

Dik : I = 75 A Rsh = 50 Ω

Vt = 5000 V ΔVsi = 2(0,5) V=1V

Ra = 0,1 Ω

Rs = 0,2 Ω

Dit : a. Eg.......? b. .........?

Jwb :

a. Ish = RshVt =

50500 = 10 A

Ia = I + Ish = 75 +10 = 85 A

Eg = Vt + IaRa + IaRs + ΔVsi

= 500 + 85(0,1) + 85 (0,2) +1

= 526,5 V

b. Pout = I. Vt

= 75.500

= 37500 W

∫ = %100.pin

Pout

= %100.5000037500

= 72 %

11. Suatu jangkar motor DC berpenguat bebas berisi 192 penghantar, 70% dari

penghantarnya langsung dibawa permukaan kutub pada setiap saat, jika kecepata flux

dibawah kutub sebesar 52.000 garis gaya per inchi dan diameter jangkar 12 inchi

serta panjang 4,5 inchi. Hitung :

a. Arus pada setiap penghantar untuk torsi 128 lbft

b. Arus jangkar bila garis edar paralelnya = 2

c. EMF lawan jika tegangan terminal 220 volt tahanan jangkar 0,05 dan rugi

tegangan total pada sikat 2 .

Jawab :

Dik: B = 192.70 % . 52.000

= 6998800 grs gaya / inch 2

D = 12 inch

= 4,5 inch l

Dit : a. I..............?

b. Ia ...........?

c. Eb. .........?

Jawab :

T = F. N

= F. 121.

2D

T = F. 24D

a. 24DFT =

128 = 2412F

F = 256 lb

000.300.11

BxIxlF =

000.300.11

5,4..6988800256 I=

I = 91,98 A

b. Ia = I . a

= 91,98 . 2

= 183,96

d. Eb = Vt – IaRa - VsiΔ

= 220 – (183,96.0,05) – 2

= 208,8 V

12. Suatu mesin arus searah shunt 220 volt mempunyai tahanan jangkar 0,5 Ω jika pada

waktu beban penuh arus jangkar 20 A. Hitung EMF (GGL) jika mesin bekerja

sebagai :

a. Generator

b. Motor

Jawab

Dik : Ia = 20 A

Ra = 0,5 Ω

Vt = 220 V

Dit : a. Eg ?

b. Eb ?

Jawab :

a. Eg = Vt + IaRa + Vsi Δ

= 220 + 20 (0,5) + 0

= 230 volt

b. Eg = Vt + IaRa + Vsi Δ

= 220 - 20 (0,5) - 0

= 210 volt

13. Motor DC seri dengan daya output 50 kw tegangan 250 volt. Tahanan jangkar 0,1 Ω

tahanan medan seri 0,15 dan rugi total tegangan pada sikat 2 volt. Hitung EMF

(GGL) lawan jika bekerja dengan arus jangkar penuh.

Ω

Jawab

Dik : Pout = 50 kw = 50.000 Watt

Vt = 250 Volt

Ra = 0,1 Ω

ΔVsi = 2 Vot

Dit : Eb ?

Jawab :

I = Vt

Pout

I = 250

000.50

I = 200

Eb = Vt – IaRa - Vsi Δ

= 250 – (200) (0.1) – 2

= 250 – 20 – 2

= 228

14. Flux masimal pada inti dari trafo 60 H2 sebesar 3,76 . 106 maxwell. Trafo tersebut

mempunyai lilitan primer sebesar 1320 dan lilitan sekunder 46. hitung tegangan

induksi pada primer dan sekunder trafo.

Jawab

Dik : F = 60 Hz

Np = 1320

Ns = 46

= 3,76 . 10mmΦ 6

Dit : a. Ep

b. Es

Jawab

a. Ep = 4,44 . f . Np . . 10mmΦ -8

= 4,44 . 60 . 1320 . 3,75 . 106 . 10-8

= 1322196,48 x 10-2

b. Es = 4,44 . f . Ns . . 10mmΦ -8

= 4,44 . 60 . 46 . 3,75 . 106 . 10-8

= 46076,5 x 10-2

15. Trafo ideal 1 fase mempunyai 200 lilitan pada belitan primer dan 100 lilitan pada

sekunder. Jika belitan primer dihubungkan dengan sebuah tegangan 200 volt & arus

beban sekunder 20 A hitung :

A. Arus primer

B. Arus sekunder

Jawaban

Dik : W1 = 200 V1 = E1 = 200 V

N2 = 100 I2 = 20 A

Dit : A. I1 ?

E2 ?

Jawab :

A. a = 2

1

NN

a = 100200

a = 2

E1I1 = E2I2

2

1

EE

= 1

2

II

⇔ a = 1

2

II

2 = 1

20I

I1 = 10 A

B. E1I1 = E2I2

200.10 = E2.20

2000 = E2.20

E2 = 100 Volt

16. Trafo idsel 1 fase mempunyai 400 lilitan prier & 1000 lilitan sekunder dengan luas

penampang inti 60 cm2. Jika belitan primer dihubungkan dengan sumber tegangan

520 Volt dan frekuensi 50 Hz hitung :

A. Harga max kerapatan Fluex pada inti

B. Tegangan induksi pada belitan sekunder

Jawaban

Dik : N1 = 400 E1 = 520 V

N2 = 1000 f = 50 Hz

A = 60 cm2 = 60 (10-2m)2

= 60.10-4 = 60.10-3m2

Dit : A. Bm (Weber/m2) ?

B. E2 ?

Jawab :

A. E1 = 4,44.f.N1.Φ mw

E1 = 4,44.f.N1.Bm.A

520 = 4,44.50.400.Bm.6.10-3

520 = 88800.Bm.6.10-3

Bm = 0,97

B. 2

1

EE

= 2

1

NN

2

520E

=1000400

E2 = 1300 Volt

17. Trafo step down dari 2300 Volt menjadi 230 Volt dengan daya 750 Kva & 60 Hz

resistans & reaktans dari belitan

R1 = 0,093 Ω X1 = 0,28 Ω

R2 = 0,0093 Ω X2 = 0,0028 Ω

Trafo bekerja dengan beban penuh

a. Arus primer & sekunder

b. Impedans belitan primer & sekunder

c. Jatuh tegangan pada belitan primer & sekunder

d. Tegangan insuksi pada belitan primer & sekunder

e. Perbandingan trafo

f. Perbandingan tegangan trafo

Jawaban

Dik : P = 750 Kva = 750.000 W R1 = 0,093 Ω

V1 = 2300 V R2 = 0,0093 Ω

V2 = 230 V X1 = 0,28 Ω

f = 60 Hz X2 = 0,0028 Ω

Dit : a. I1 %& I2

b. Z1 & Z2

c. I1, Z1, & I2, Z2

d. E1 & E2

e. a

f. teg trafo

Jawab :

a. I1 = 1V

P I2 = 2V

P

= vw

2300750000

= v

w230

750000

= 326,08 A = 3260,86 A

b. Z1 = 21

21 XR + Z2 = 2

22

2 XR +

= 22 )28,0()093,0( + = 22 )0028,0()0093,0( +

= )0784,0008649,0( + = )00000784,000008649,0( +

= )087049,0( = )00009433,0(

= 0,29 = 0,0097

c. I1.Z1 = 326,08 . 0,29 I2.Z2 = 3260,86 . 0,0097

= 94,56 = 31,63

d. E1 = V1 – I1Z1 E2 = V2 + I2 Z2

E1 = 2300 – 94,65 E2 = 230 + 31,63

E1 = 2205,35 E2 = 261,63

e. a = 2

1

EE

a = 63,26135,2205

= 8,42

f. teg trafo = 2

1

VV

= 2302300

= 10