generator dc

23
LAPOPRAN PRAKTEK MESIN LISTRIK MOTOR ARUS SEARAH DISUSUN OLEH : NAMA : YANUAR EKO SAPUTRA NIM : 12502244002 NAMA : DEWI WULANDARI NIM : 12502244004

Upload: sfkryti

Post on 13-Aug-2015

173 views

Category:

Documents


10 download

DESCRIPTION

generator dc

TRANSCRIPT

Page 1: Generator Dc

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

Page 2: Generator Dc

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

Page 3: Generator Dc

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

Page 4: Generator Dc

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

Page 5: Generator Dc

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

Page 6: Generator Dc

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

Page 7: Generator Dc

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

Page 8: Generator Dc

4. Generator kompon panjang

5. Generator kompon pendek

Page 9: Generator Dc

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

Page 10: Generator Dc

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

Page 11: Generator Dc

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

Page 12: Generator Dc

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.

Page 13: Generator Dc

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

Page 14: Generator Dc

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

Page 15: Generator Dc

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

Page 16: Generator Dc

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

Page 17: Generator Dc

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

Page 18: Generator Dc

harus ada gerak atau perputaran dari konduktor dalam medan, atau ada fluksi yang

berubah yang memotong konduktor itu.