generator dc
DESCRIPTION
generator dcTRANSCRIPT
LAPOPRAN PRAKTEK MESIN LISTRIK
MOTOR ARUS SEARAH
DISUSUN OLEH :
NAMA : YANUAR EKO SAPUTRANIM : 12502244002
NAMA : DEWI WULANDARINIM : 12502244004
JURUSAN PENDIDIKAN TEKNIK ELEKTRONIKA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS NEGERI YOGYAKARTA
2013
A. Tujuan
1. Dapat menghitung daya masuk, daya keluar, dan efisiensi dari berbagai jenis generator arus searah.
2. Dapat menggambarkan berbagai macam karakteristik pada masing-masing jenis generator arus searah.
B. Teori penunjang
Dasar Teori Generator Penguat Terpisah dan Generator Penguat Sendiri (Shunt dan Seri serta kompon)
1. Generator Penguat Terpisah
Disebut generator penguat terpisah karena sumber tegangan yang digunakan untuk
menyuplai lilitan penguat medan magnet adalah terpisah dari rangkaian kelistrikan
generator. Sumber tegangan tersebut bisa dari baterai atau sumber listrik arus searah
lainnya.
2. Generator Penguat Sendiri
Disebut generator penguat sendiri karena sumber tegangan yang digunakan untuk
menyuplai lilitan penguat medan magnet diambil dari keluaran generator tersebut.
Ditinjau dari cara menyambung lilitan penguat magnetnya, terdapat beberapa jenis
yaitu :
a. Generator Shunt
Generator Shunt adalah generator yang lilitan penguat magnetnya disambung
parallel dengan lilitan jangkar. Pada generator ini, jumlah lilitan penguat magnet
banyak, namun luas penampang kawatnya kecil. Hal ini bertujuan agar hambatan
lilitan penguatnya (Rsh) besar.
b. Generator Seri
Generator Seri adalah generator yang lilitan penguat magnetnya disambung seri
dengan lilitan jangkar. Pada generator ini, jumlah lilitan penguat magnet sedikit,
namun luas penampang kawatnya besar. Hal ini bertujuan agar hambatan lilitan
penguatnya (Rs) kecil.
3. Generator Kompon
Disebut generator kompon karena dalam satu inti magnit terdapat 2 macam lilitan
penguat magnit yaitu lilitan ppenguat shunt dan seri. Ditinjau dari cara menyambung
masing-masing lilitan panguat medan magnit, dikenal generator kompon panjang dan
generator kompon pendek.
Dari masing-masing jenis sambungan tersebut, jika ditunjau dari arah garis gaya
yang dihasilkan oleh masing-masing lilitan penguat, dikenal generator kompon bantu
(kompon lebih ) dan generator kompon lawan (kompon kurang). Disebut generator
kompon bantu jika Φsh dan Φs saling memperkuat, dan disebut generator kompon
lawan jika Φsh dan Φs saling memperlemah. Pada masing-masing inti kutub magnet
generator kompon terdapat 2 macam lilitan penguat magnet, yaitu lilitan penguat
shunt dan lilitan penguat seri. Dilihat dari cara penyambungannya, generator kompon
dibedakan menjadi 2 yaitu :
1. Generator Kompon Panjang Disebut generator kompon panjang apabila lil;itan
penguat magnit seri berada dalam rangkaian jangkar. Disebut Generator kompon
panjang apabila lilitan penguat magnet seri berada dalam rangkain jangkar.
Persamaan arus :
Persamaan tegangan:
2. Generator Kompon Pendek Disebut generator kompon pendek apabila lilitan
penguat magnit seri berada dalam rangkaian beban. Disebut generator kompon
pendek apabila lilitan penguat magnet seri berada dalam rangkain jangkar.
Persamaan arus :
Persamaan tegangan:
4. Polaritas Tegangan Pada Generator Arus Searah
Polaritas tegangan yang dihasilkan oleh lilitan jangkar dipengaruhi oleh arah
garis-garis gaya dan arah putaran jangkar. Jika salah satu terbalik maka : pada
generator penguat terpisah tidak mempengaruhi besar tegangan yang dibangkitkan,
hanya polaritas tegangan pada terminal generator terbalik. Lain halnya dengan
generator penguat sendiri, walaupun generator diputar dengan kecepatan nominal,
generator tidak menghasilkan tegangan sesuai yang diharapkan. Hal tersebut terjadi
karena arus yang mengalir pada lilitan penguat magnet menghasilkan garis-garis gaya
magnet yang melawan magnet sisa, sehingga walaupun generator diputar dengan
kecepatan nominal, lama kelamaan generator menghasilkan tegangan yang besar,
tetapi tegangan generator akan hilang.
5. Daya, Rugi Daya Dan Efisiensi
Pada generator terdapat dua macam kerugian, yaitu rugi inti-gesek dan rugi
tembaga. Secara blok diagram, berbagai jenis daya yang terdapat pada generator
adalah sebagai berikut :
Daya masukan daya pada Jangkar daya keluaran
(Pin) (Pa) (PL)
Rugi inti dan gesek Rugi tembaga (Pcu)
Keterangan :
Pin = daya masukan generator = daya jangkar + rugi inti-gesek
= daya keluaran penggerak mula(HP, 1HP =736 watt)
Daya masukan generator (Pin) dapat juga ditentukan dengan menggunakan rumus :
Pin = T x 2πn/60
Pa = daya pada jangkar = Ea Ia
PL = Pout = Daya keluar = V IL
= Pa – Pcu
Efisiensi generator dapat ditentukan dengan rumus :
η = PL/Pin
= V IL/HP x 736
= V IL/T x 2 πn/60
Dalam suatu pengujian, daya masukan generator (Pin) = daya keluaran
penggerak mula generator. Jika penggerak mula daya keluaran diukur dengan sebuah
peralatan (disebut torsi meter), maka jika diubah kesatuan watt, daya keluaran
penggerak mula atau daya masukan generator adalah :
Pin = T x 2πn/60
Keterangan :
T = Torsi keluaran penggerak mula (Nm)
n = Jumlah putaran penggerak mula (rpm)
6. Besarnya Ggl Induksi
Besarnya ggl induksi pada lilitan jangkar dapat ditentukan dengan rumus :
Ea = pφ(n/60)(Z/A) volt
Ea = C1nφ
Keterangan :
Ea= ggl induksi yang dibangkitkan oleh lilitan jangkar (volt)
P = jumlah kutub
n= jumlah putaran rotor (rpm)
Z = jumlah penghantar total lilitan jangkar
φ= jumlah garis-garis gaya magnet (Weber)
A = jumlah cabang parallel lilitan jangkar
7. Karakteristik generator
Terdapat dua karakteristik yang sering diungkap dalam generator, yaitu :
a. Karakteristik Tanpa Beban Ea =f(Im), n = konstanta
b. Karakteristik Luar V=f(IL), n = konstanta
a. Karakteristik tanpa beban generator terpisah
Ea = f(Im),n = tetap
Ea = C1φn. Karena φ sangat terpengaruh oleh sifat inti magnetnya, maka
Ea=f(Im), bukan merupakan garis lurus, melainkan merupakan garis lengkung
seperti halnya lengkungan kemagnetan.
b. Karakteristik luar generator penguat terpisah V = f(IL), n = konstan
Besarnya tegangan terminal V berkurang disebabkan adanya kerugian tegangan
Ia.Ra
c. Karakteristik tanpa beban generator shunt Ea = f(Im), n = konstan
Ea = C1nφ . Karena φ sangat terpengaruh oleh sifat inti magnetnya, maka Ea =
f(Im), bukan merupakan garis linier, melainkan merupakan garis lengkung seperti
halnya lengkung kemagnetan. Arus penguat magnet diambil dari keluaran
generator itu sendiri.
d. Karakteristik luar generator shunt V = f(IL), n = konstan
Dibandingkan dengan besarnya tegangan terminal pada generator penguat
terpisah, pada generator ini penurunan tegangan lebih besar. Hal ini disebabkan
karena arus penguat magnet sangat tergantung oleh besarnya tegangan terminal V.
Pada hal tegangan terminal V turun akibat kerugian tegangan Ia.Ra.
e. Karakteristik tanpa beban generator seri Ea = f(Im), n = konstan
Pada generator seri, arus penguat seri Is = arus jangkar Ia = arus beban IL,
sehingga khusus pada generator penguat seri, pengujian generator untuk membuat
karakteristik tanpa beban Ea = f(Im) tidak dapat dilakukan satu-satunya
karakteristik luarnya.
f. Karakteristik luar generator seri V = f(IL), n = konstan
Dengan mengatur arus beban IL, berarti mengatur arus penguat magnet serinya.
Oleh karena itu bentuk karakteristik luar generator penguat seri sama dengan
karakteristik tanpa beban Ea = f(Lm) generator shunt
Rangkaian Percobaan
1. Generator Penguat Terpisah
Rangkaian percobaan generator penguat terpisah
Keterangan gambar : Rm : Hambatan asut pada rangkaian generator
RL : Hambatan beban resistor
2. Generator Shunt
Rangkaian percobaan generator shunt
Keterangan gambar : Rm : Hambatan asut pada rangkaian generator
RL : Hambatan beban resistor
3. Generator Seri
4. Generator kompon panjang
5. Generator kompon pendek
C. Data percobaan
Tabel 1. Data Ea = f(Im) generator penguat terpisah
n=1400 rpm n=1300 rpm
Kenaikan Penurunan Kenaikan Penurunan
Im (A) Ea (V) Im (A) Ea (V) Im (A) Ea (V) Im (A) Ea (V)
0 16 0 16 0 14 0 15
0,10 80 0,10 90 0,10 74 0,10 90
0.20 150 0.20 165 0.20 140 0.20 150
0.30 190 0.30 200 0.30 170 0.30 180
0.40 220 0.40 220 0.40 200 0.40 200
0.50 230 0.50 230 0.50 220 0.50 220
Tabel 2 Data V = f(IL), n = 1400 rpm konstan Generator Penguat Terpisah.
Data Pengamatan Data Penghitungan
IL (A) V (Volt) T (Nm) Pin Pout ηg
1 220 2,4 351.68 220 0.63
1.5 215 3,0 439.60 322.5 0.73
2 210 3,8 556.83 420 0.75
2.5 205 4,4 644.75 512.5 0.79
3 195 5,0 732.67 585 0.80
3.5 190 5,6 820.59 665 0.81
4 185 6,6 967.12 740 0.77
Table 3 Data V= f(IL), n 1400rpm konstan Generator Shunt
Data Pengamatan Data Penghitungan
IL (A) V (volt) T (Nm) Pin (watt) Pout (watt) ηg
1 217.5 3.8 556.83 217.5 0.39
1.5 210 4.4 644.75 315 0.49
2 205 5 732.67 410 0.56
2.5 202.5 5.7 835.24 506.25 0.61
3 195 6.2 908.51 585 0.64
3.5 190 6.8 996.43 665 0.67
4 180 7.1 1,040.39 720 0.69
Table 4 Data V = f(IL), n = 1400 rpm konstan Generator Seri
Data Pengamatan Data Penghitungan
IL (A) V (volt) T (Nm) Pin (watt) Pout (watt) ηg
1 80 1 146.53 80 0.55
1.5 105 1.6 234.45 157.5 0.67
2 132.5 2.4 351.68 265 0.75
2.5 150 3.3 483.56 375 0.78
3 162 4.2 615.44 486 0.79
3.5 175 5.2 761.97 612.5 0.80
4 182 6.2 908.51 728 0.80
Table 5 Data V= f(IL), n 1400rpm konstan Generator Kompon Panjang sebagai
Kompon Bantu
Data Pengamatan Data Penghitungan
IL (A) V (volt) T (Nm) Pin (watt) Pout (watt) ηg
1 275 6.6 967.12 275 0.28
1.5 267.5 7.4 1,084.35 401.25 0.37
2 267.5 8.7 1,274.84 535 0.42
2.5 265 9.6 1,406.72 662.5 0.47
3 250 10.6 1,553.25 750 0.48
3.5 262.5 11.7 1,714.44 918.75 0.54
4 260 12.7 1,860.97 1040 0.56
Table 6 Data V= f(IL), n 1400rpm konstan Generator Kompon Pendek sebagai
Kompon Bantu
Data Pengamatan Data Penghitungan
IL (A) V (volt) T (Nm) Pin (watt) Pout (watt) ηg
1 242.5 5.2 761.97 242.5 0.32
1.5 245 6.4 937.81 367.5 0.39
2 247.5 7.4 1,084.35 495 0.46
2.5 252.5 8.6 1,260.19 631.25 0.50
3 252.5 9.6 1,406.72 757.5 0.54
3.5 252.5 10.8 1,582.56 883.75 0.56
4 255 12 1,758.40 1020 0.58
D. Analisa Data
Pada generator penguat terpisah, meskipun arus penguat medan magnet masih nol
tetapi generator sudah menghasilkan tegangan Ea karena magnit tunggal yang berada
dalam generator walaupun tegangan yang dibangkitkan kecil. Nilai tegangan terminal
pada saat penguatan naik dan penguatan turun mempunyai nilai yang berbeda. Hal ini
disebabkan oleh arus yang mengalir pada generator itu sendiri. Pada saat penurunan arus,
lilitan medan magnit mempunyai medan magnit yang lebih besar dari pada medan
magnit pada saat kenaikan arus. Generator penguat terpisah sangat dipengaruhi oleh
tegangan dan arus di dalamnya. Kecepatan putaran generator mempengaruhi nilai
tegangan terminal. Semakin cepat putarannya, semakin besar pula Tegangan yang
dibangkitkan.
Pada generator shunt saat IL naik, tegangan yang dihasilkan semakin menurun.
Torsinya naik dan berbanding terbalik dengan tegangannya. Begitu juga dengan Pin dan
Pout yang hasilnya semakin naik seiring naiknya arus.
Pada generator seri arus medan magnet, arus beban dan arus jangkar sama maka
karakteristik luarnya serupa dengan karakteristik beban nol pada generator penguat
terpisah.
D. JAWAB
1. Ini disebabkan pada kumparan penguat medan magnet masih terdapat medan magnet
tinggal atau histerisis sehingga jika rotor generator berputar maka akan terjadi ggl
induksi pada rotor.
2. Karena ada pengaruh histerisis maka saat penguat naik dan turun harganya akan
berbeda.
3. Gambar karakteristik tanpa beban generator penguat terpisah
4. Karena dipengaruhi oleh besar ggl induksi yang dibangkitkan oleh generator.
5. Disebabkan karena medan magnet yang ditimbulkan oleh lilitan penguat medan
magnet melawan medan magnet utama yang seharusnya memperkuat medan utama
menjadi melemahkan medan magnet utama.
6. Gambar karakteristik luar generator penguat terpisah, shunt, seri dalam satu sumbu
7. Menghitung effisiensi masing-masing generator untuk masing-masing perubahan
arus beban
Efisiensi generator
Untuk generator penguat terpisah
Untuk IL = 1A
ηg = Pout/Pin
= (V xIL)/(T x 2πn/60)
= (220x 1)/(2.4 x 2 x 3,14 x 1400 / 60)
= 0,63
Untuk generator Shunt
Untuk IL = 1A
ηg = Pout/Pin
= (V x IL)/(T x 2πn/60)
= (217,5 x 1)/(3,8 x 2 x 3,14 x 1400 / 60)
= 0,39
Untuk generator Seri
Untuk IL = 1A
ηg = Pout/Pin
= (V x IL)/(T x 2πn/60)
= (80 x 1)/(1 x 2 x 3,14 x 1400 / 60)
= 0,55
Gambar grafik ηg =f(IL) untuk masing-masing jenis dalam satu sumbu
8. Gambar karakteristik luar V= f(IL) pada n = 1400 rpm konstan generator
9. Karena saat beban semakin besar maka IL akan ikut naik. Pada saat IL naik maka
induksi pada kumparan seri meningkat dan menguatkan induksi generator. Yang
pada akhirnya tegangan keluaran generator juga ikut,
10. Sudah ada ditabel
11. Gambar efisiensi generator pada generator kompon panjang sebagai kompon bantu
dan kompon pendek sebagai kompon bantu
E. Kesimpulan
1. Pada pengujian generator penguat terpisah tegangan terminal generator saat arus
penguat naik dan turun harganya berbeda
2. Tegangan yang dibangkitkan untuk putaran 1400 dan 1300 rpm berbeda
3. Pada pengujian generator seri tidak ada raus dan tegangan tidak ada medan magnet
tinggal menyebabkan tidak ada ggl induksi
4. Pada kompon lawan memiliki batas arus beban yang harus diperhatikan, apa bila
terlalu besar arus IL nya maka tegangan generator tidak keluar (0V).
5. Generator kompon bantu digunakan untuk mendapatkan tegangan keluaran yang
tinggi atau sebaliknya untuk kompon lawan untuk mendapatkan tegangan yang
semakin rendah.
Prinsip kerja suatu generator arus searah berdasarkan hukum Faraday :
e = - N d/ dt
dimana : N : jumlah lilitan
: fluksi magnet
e : Tegangan imbas, ggl(gaya gerak listrik)
Dengan lain perkataan, apabila suau konduktor memotong garis-garis fluksi magnetik
yang berubah-ubah, maka ggl akan dibangkitkan dalam konduktor itu.
Jadi syarat untuk dapat dibangkitkan ggl adalah :
harus ada konduktor ( hantaran kawat )
harus ada medan magnetik
harus ada gerak atau perputaran dari konduktor dalam medan, atau ada fluksi yang
berubah yang memotong konduktor itu.