makalah ttl

A. SISTEM PEMBANGKIT TENAGA LISTRIK

1. Energi Listrik

Energi Listrik adalah energi yang mudah dikonversikan, dibangkitkan,

didistribusikan dengan proses yang efisien, efektif, ekonomis dibanding

dengan yang lain.

Energi listrik yang dibangkitkan pada pembangkit tenaga listrik, maka listrik

yang dapat merupakan suatu pusat listrik tenaga uap, air, gas, diesel, nuklir,

panas bumi. Pembngkit listrik biasanya membangkitkan listrik pada tegangan

menengah (6-20 KV)

Pada sistem tenaga listrik yang esar pembangkit tenaga listrik biasanya jauh

dari pemakai oleh karena itu energi listrik harus diangku/ disalurkan dengan

saluran transmisi, dimana tegangan listriknya dinaikkan dari tegangan

menengah menjadi tegangan tinggi atau tegangan ekstra tinggi (TET)

Untuk menaikkan tegangan dilakukan didalam gardu induk dengan peralatan

transformator penaik tegangan (step up transformator)

Sistem tegangan listrik di Indonesia

Tegangan ekstra tinggi (TET) ≥ 500 KW

Tegangan tinggi (TT) → 70 KV, 275 KV, 380 KV

Tegangan menengah (TM) →6 – 20 KV

Tegangan rendah (TR) → 220 V, 380 V, 110 V/127 V

2. Pengertian Teknik Tenaga Listrik

Teknik Tenaga Listrik adalah ilmu yang mempelajari teknik-teknik yang

berhubungan dengan tenaga listrik dan permasalahannya sehingga tenaga

listrik dapat disalurkan dengan baik

Bahasan TTL meliputi

1. Mesin Listrik

a. Mesin listrik DC(Direct Curent)

1) Genrtor DC (kalau diberi arus listrik berubah menjadi motor)

a) Generator Dc Seri (arus besar)

b) Generator DC Sunt (parallel)

c) Generator DC Kompon (kombinasi)

Motor listrik DC kompon panjang

Motor listrik DC kompon pendek

1

b. Mesin listrik AC (Alternating Curent)

1) Generator AC 1 fasa / 3 fasa

2) Motor AC

a) Motor induksi

b) Motor sinkron

2. Transformator

3. Saluran system TTL

Sistem Teknik Tenaga Listrik

Keterangan :

PTL = Pembangkit Tenaga Listrik

GI = Gardu Induk

GD = Gardu Distribusi

TET = Tegangan Ekstra Tinggi

TT = Tegangan Tinggi

TM = Tegangan Menengah

TR = Tegangan Rendah

2

3. Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA)

Penggunaan tenaga air mungkin merupakan bentuk konversi energi tertua yang

pernah dikenal manusia. Perbedaan vertical antara batas atas dengan batas bawah

bendungan di mana terletak turbin air, dikenal sebagai tinggi terjun. Tinggi terjun

ini mengakibatkan air yang mengalir akan memperoleh energi kinetic yang

kemudian mendesak sudu-sudu turbin. Bergantung kepada tinggi terjun dan debit

air, dikenal tiga macam turbin yaitu: Pelton, Francis dan Kaplan.

Keterangan :

B = Bendungan air, menghasikan energi potensial (penampung air)

K = Katup air; governor (automatic speed regulator) katup yang bekerja secara otomatik

karena adanya perubahan beban

TA = Turbin air

Pt = Daya meknik yang dihasilkan TA

G = Generator arus putar

Pb = Daya periaksi (beban)

Ada 3 kasus pada sistem

1. Pb=Pt → generator dan TA stabil putarannya

2. Pb>Pt→ generator dan TA stabil turun

3. Pb<Pt→ generator dan TA stabil naik

3

Gambar : Skema PLTA

4. Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU)

Pembangkit listrik jenis ini memanfaatkan bahan bakar minyak, gas alam, atau

batubara untuk membangkitkan panas dan uap pada BOILER. Uap ini kemudian

dipergunakan untuk memutar turbin yang dikopelkan langsung dengan sebuah generator

sinkron. Uap yang telah melalui turbin kemudian menjadi uap bertekanan dan bersuhu

rendah. Uap ini kemudian dilewatkan melalui kondenser yang menyerap panas uap

tersebut sehingga uap tersebut berubah menjadi air yang kemudian dipompakan kembali

menuju boiler.

Gambar : Skema PLTU

4

B. GENERATOR DC

1. Generator DC

Bagian-Bagian Utama

1. Rotor : Bagian dari generator as yang berputar

2. Stator : Bagian dari generator as yang diam

Ad 1 Bagian rotor

1. Poros jangkar (armature)

2. Inti jangkar

3. Komutator (kolektor) → penyearah arus

4. Kumparan jangkar

Stator

5

Bagian stator

1. Rumah (kerangka/ generator)

2. Katub utama dengan lilitannya

3. Katub pembantu bila ada

4. Bantalan poros

5. Sikat (brostel)

JENIS BELITAN JANGKAR GENERATOR DC

1. Belitan jungkar (gelung) → a = p

2. Belitan gelumbang → a =

a = jumlah parallel jangkar

p = jumlah kutub magnet

6

Berdasarkan penghantar kutub magnet generator DC dibagi 2 macam :

Generator DC dengan penhantar kutub magnet DC tersendiri (terpisah)

Generator DC dengan penhantar kutub magnet DC sendiri (mengambil dari mesin

itu sendiri)

a. Generator |DC Seri

b. Generator |DC Shunt (parallel)

c. Generator |DC Kompon (kombinasi)

1) Generator DC kompon panjang

2) Generator DC kompon pendek

7

2a. Generator DC Dengan Penguat Tersendiri

Ea =Vl+Ia.Ra (Rugi sikat diabaikan )

Vl = IL.Rl

Ea = ggl yang dibangkitkan generator DC

Vl = tegangan pemakai/ beban/ luar

Ia = arus listrik pada belitan anker

If = arus listrik pada penguat kutup magnet

Ra = tahanan anker

Rl = tahanan luar

Rf = tahanan penguat kutup magnet

Il = arus litrik pada pemakai

Ia.Ra = Rugi tegangan kumparan anker

Vsi = 0 volt (rugi tegangan setiap sikat)

z = jumlah penghantar

n = putaran permenit (rpm)

p = jumlah kutup magnet

8

Vf = 100 volt

Rf = 5

If

9

2b. GENERATOR DC DENGAN PENGUAT SENDIRI

1) GENERATOR DC SERI

Ea = k.ɸ.n → volt

Ea = (ɸ.z.n/60).(p/a) → volt

Ia = Is = Il

Vl = Il = Rl (tegangan beban)

V = Tegangan terminal generator DC

V = Vl = Vs

V = Ea-Ia.Ra

Vl+Vs.= Ea-Ia.Ra

Ea = Vl+Vs-Ia.Ra

Ea = Vl+Is-Rs. +IaRa

Bila rugi tegangan setiap sikat (Vsi) diperhitungkan maka

Ea = Vl+IsRs+IaRa+2Vsi

Ea = ggl yang dibangkitkan generator

IaRa = rugi tegangan dalam jangkar

IsRs = rugi tegangan dalam belitan penguat dalam kutub magnet

10

2). GENERATOR SERI DENGAN TAHANAN DIVERTOR

Tahanan Divertor = Rd

11

Diagram Arus Listrik

Diagram Tegangan Listrik

Ea = GGL (Volt)Keterangan:VL = Tegangan jepit/beban/pemakai (Volt)Ia = arus listrik pada belitan jangkar (Ampere)IL = arus luar/arus beban (Ampere)RL = Tahanan luar/beban (Ω)Ra = Tahanan pada belitan jangkar (Ω)IsRs = rugi tegangan pada kumparan penguat kutub magnet seri (Volt)IaRa = rugi tegangan pada kumparan jangkar (Volt)Rd = Tahanan divertor (Ω)n = Jumlah putaran jangkar

3). GENERATOR DC SHUNT

Pada generator shunt, penguat eksitasi terhubung paralel dengan rotor. Tegangan

awal generator diperoleh dari magnet sisa yang terdapat pada medan magnet stator.

Rotor berputar dalam medan magnet yang lemah, dihasilkan tegangan yang akan

memperkuat medan magnet stator, sampai dicapai tegangan nominalnya. Pengaturan

arus eksitasi yang melewati belitan shunt diatur oleh tahanan geser. Makin besar arus

eksitasi shunt, makin besar medan penguat shunt yang dihasilkan, dan tegangan

terminal meningkat sampai mencapai tegangan nominalnya.

Jika generator shunt tidak mendapatkan arus eksitasi, maka sisa megnetisasi

tidak akan ada, atau jika belitan eksitasi salah sambung atau jika arah putaran terbalik,

atau rotor terhubung-singkat, maka tidak akan ada tegangan atau energi listrik yang

12

dihasilkan oleh generator tersebut.

Generator shunt mempunyai karakteristik tegangan output akan turun lebih

banyak untuk kenaikan arus beban yang sama, dibandingkan dengan tegangan output

pada generator penguat terpisah.

Sebagai sumber tegangan, karakteristik dari generator penguat terpisah dan

generator shunt tentu kurang baik, karena seharusnya sebuah generator mempunyai

tegangan output yang konstan, namun hal ini dapat diperbaiki pada generator kompon.

13



Tidak memperhitungkan kerugian sikat

Jika memperhitungkan kerugian sikat

4). GENERATOR DC SHUNT DENGAN TAHANAN RHEOSTAT

14


Keterangan:Rsh = Tahanan Rheostat ΩIfRf = Rugi tegangan pada kumparan magnet shunt

15


5). GENERATOR DC KOMPON PANJANG

Generator kompon mempunyai dua penguat eksitasi pada inti kutub utama yang sama. Satu penguat eksitasi merupakan penguat shunt, dan lainnya merupakan penguat seri.

16



6). GENERATOR DC KOMPON PENDEK

17



Bila dilengkapi dengan Vsi

7). Diagram Daya Dan Evisiensi

A = Rugi-rugi putaran tanpa beban

B = Rugi-rugi beban

C = Rugi-rugi kumparan angker (Ia2.Ra)

D = Rugi-rugi motor sikat (Ia2.2Vsi)

E = Rugi-rugi kumparan seri (Is2.Rs)

F = Rugi-rugi kumparan shunt (If2.Rf)

Pin = Daya input

Pem = Daya elektro magnet ((Ea.Ia)

Pb = Rugi besi dan gesekan

Pcu = Rugi tembaga

Pn = Daya out put (VL.IL)

Pin = Pem+Pb

Pem = Pn+Pcu

Pb = Pin-Pem

Pcu = Pem-Pn

18

8). TORSI JANGKAR

Penampang lintang jangkar generator DC dengan jari-jari = r, terdapat gaya keliling F

kerja ( W ) = F x jarak

Untuk jarak 1 x putaran jangkar = 2πr

W = F x 2πr

Untuk 1 secon dengan (rps)

W = Fx2πr

W = Fx2r

F x r = τa (torsi anker)

( kecepatan putar mekanik )

Kerja yang dilakukan oleh putaran jangkar perdetik (W ) sebanding dengan daya

armatur

19

Ea = volt

Ia = ampere

N = rpm

Konversi satuan

1 Nm = 0,737(lbft)

1N =0,102(kg)

20

Hub : daya rmatur dengan torsi jangkar

Besaran disebut armatur generator dalam Horse Power (HP)

τa (lb.ft)

n (rpm)

21

9). TORSI POROS

Akibat torsi jangkar (σa), maka pada generator timbul daya out put (Pn)

Dari daya out put (Pn) akan timbul torsi poros atau torsi sumbu (Tsh) atau Ts

Ts = Tsh = torsi poros

Daya kuda yang dihasilkan torsi poros disebut Brake Horse Powe (BHP) atau day kuda

rem

Hubungan BHP dengan daya input

;

22

MOTOR DC (ARUS SEARAH)1). MOTOR DC

Motor arus searah (motor DC) adalah mesin yang merubah energy listrik arus searah menjadi energy mekanis yang berupa putaran. Pada prinsip pengoperasiannya, motor arus searah sangat identik dengan generator arus searah. Kenyataannya mesin yang bekerja sebagai generator arus searah akan dapat bekerja sebagai motor arus searah. Oleh sebab itu sebuah mesin arus searah dapat digunakn baik sebagai motor arus searah maupun generator arus searah.

Berdasarkan fisiknya motor arus searah secara umum terdiri atas bagian yang diam dan bagian yang berputar. Pada bagian yang diam (stator) merupakan tempat diletakkannya kumparan medan yang berfungsi untuk menghasilkan fluksi magnet sedangkan pada bagian yang berputar (rotor) ditempati oleh rangkaian jangkar seperti kumparan jangkar, komutator dan sikat.

Motor arus searah bekerja berdasarkan prinsip interaksi antara dua fluksi magnetic. Dimana kumparan medan akan menghasilkan fluksi magnet yang arahnya dari kutub utara menuju kutub selatan dan kumparan jangkar akan menghasilkan fluksi magnet yang melingkar. Interaksi antara kedua fluksi magnet ini menimbulkan suatu gaya.

Penggunaan motor arus searah akhir-akhir ini mengalami perkembangan, khusunya dalam pemakaiannya sebagai motor penggerak. Motor arus searah digunakan secara luas pada berbagai motor penggerak dengan kecepatan yang bervariasi yang membutuhkan respon dinamis dalam keadaan steady-state. Motor arus searah mempunyai pengaturan yang sangat mudah dilakukan dalam berbagai kecepatan dan beban yang bervariasi. Itu sebabnya motor arus searah digunakan pada berbagai aplikasi tersebut. Pengaturan kecepatan pada motor arus searah dapat dilakukan dengan memperbesar atau memperkecil tegangan pada jangkar dengan menggunakan sebuah tahanan.

2). Konstruksi Motor Arus SearahGambar di bawah merupakan konstruksi dari motor arus searah.

23

Keterangan dari gambar tersebut adalah:

1. Rangka atau gandarRangka motor arus searah adalah tempat meletakkan sebagian besar komponen

mesin dan melindungi bagian mesin. Untuk itu rangka harus dirancang memiliki kekuatan mekanis yang tinggi untuk mendukung komponen-komponen mesin tersebut.

Rangka juga berfungsi sebagai tempat mengalirkan fluksi magnet yang dihasilkan oleh kutub-kutub medan. Rangka dibuat dengan menggunakan bahan ferromagnetik yang memiliki permeabilitas tinggi. Rangka biasanya terbuat dari baja tuang (cast steel) atau baja lembaran (rolled steel) yang berfungsi sebagai penopang mekanis dan juga sebagai bagian dari rangkain magnet.

2. Kutub Medan Kutub medan terdiri atas inti kutub dan sepatu kutub. Sepatu kutub yang

berdekatan dengan celah udara dibuat lebih besar dari badan inti. Dimana fungsinya adalah untuk menahan kumparan medan di tempatnya dan menghasilkan distribusi fluksi yang lebih baik yang tersebar di seluruh jangkar dengan menggunakan permukaan yang melengkung.

Inti kutub terbuat dari laminasi pelat-pelat baja yang terisolasi satu sama lain. Sepatu kutub dilaminasi dan dibaut ke inti kutub. Maka kutub medan (inti kutub dan sepatu kutub) direkatkan bersama-sama kemudian dibaut pada rangka. Pada inti kutub ini dibelitkan kumparan medan yang terbuat dari kawat tembaga yang berfungsi untuk menghasilkan fluksi magnetik.

3. Sikat Sikat adalah jembatan bagi aliran arus ke lilitan jangkar. Dimana permukaan

sikat ditekan ke permukaan segmen komutator untuk menyalurkan arus listrik. Sikat memegang peranan penting untuk terjadinya komutasi. Sikat-sikat terbuat dari bahan karbon dengan tingkat kekerasan yang bermacam-macam dan dalam beberapa hal dibuat dari campuran karbon dan logam tembaga. Sikat harus lebih lunak daripada

24

segmen-segmen komutator supaya gesekan yang terjadi antara segmen-segmen komutator dan sikat tidak mengakibatkan ausnya komutator.

4. Kumparan MedanKumparan medan adalah susunan konduktor yang dibelitkan pada inti kutub.

Dimana konduktor tersebut terbuat dari kawat tembaga yang berbentuk bulat ataupun persegi. Rangkaian medan yang berfungsi untuk menghasilkan fluksi utama dibentuk dari kumparan pada setiap kutub.

5. Jangkar Inti jangkar yang umumnya digunakan dalam motor arus searah adalah

berbentuk silinder yang diberi alur-alur pada permukaannya untuk tempat melilitkan kumparan jangkar tempat terbentuknya ggl induksi. Inti jangkar terbuat dari bahan ferromagnetik. Bahan yang digunakan untuk jangkar ini merupakan sejenis campuran baja silikon.

6. Kumparan Jangkar Kumparan jangkar pada motor arus searah merupakan tempat dibangkitkannya

ggl induksi. Pada motor DC penguatan kompon panjang kumparan medan serinya diserikan terhadap kumparan jangkar, sedangkan pada motor DC penguatan kompon pendek kumparan medan serinya diparalel terhadap kumparan jangkar. Jenis-jenis konstruksi kumparan jangkar pada rotor ada tiga macam yaitu:

a) Kumparan jerat (lap winding)

b) Kumparan gelombang (wave winding)

c) Kumparan zig – zag (frog-leg winding)

7. Komutator Untuk memperoleh tegangan searah diperlukan alat penyearah yang disebut

komutator dan sikat. Komutator terdiri dari sejumlah segmen tembaga yang berbentuk lempengan-lempengan yang dirakit ke dalam silinder yang terpasang pada poros. Dimana tiap-tiap lempengan atau segmen-segmen komutator terisolasi dengan baik antara satu sama lainnya. Bahan isolasi yang digunakan pada komutator adalah mika.

Agar dihasilkan tegangan arus searah yang konstan, maka komutator yang digunakan hendaknya dalam jumlah yang besar.

8. Celah Udara Celah udara merupakan ruang atau celah antara permukaan jangkar dengan

permukaan sepatu kutub yang menyebabkan jangkar tidak bergesekan dengan sepatu kutub. Fungsi dari celah udara adalah sebagai tempat mengalirnya fluksi yang dihasilkan oleh kutub-kutub medan.

25

4). Prinsip Kerja Motor DC

Setiap konduktor yang mengalirkan arus mempunyai medan magnet disekelilingnya. Kuat medan magnet yang timbul tergantung pada besarnya arus yang mengalir dalam konduktor.

Dimana : H = Kuat medan magnet (Weber/meter) N = Banyak kumparan (lilitan) I = Arus yang mengalir pada penghantar (Ampere) l = Panjang dari penghantar (meter) Pada Gambar (a) menunjukkan sebuah medan magnet seragam yang dihasilkan

oleh kutub-kutub magnet utara dan selatan yang arahnya dari kutub utara menuju kutub selatan.. Sedangkan Gambar (b) menggambarkan sebuah konduktor yang dialiri arus searah dan menghasilkan medan magnet (garis-garis gaya fluksi) disekelilingnya.

Jika konduktor yang dialiri arus tersebut ditempatkan di dalam medan magnet seragam, maka interaksi kedua medan akan menimbulkan medan yang tidak seragam seperti yang ditunjukkan pada Gambar (c). Sehingga kerapatan fluksi akan bertambah besar di atas sebelah kanan konduktor (dekat kutub selatan) dan di bawah sebelah kiri konduktor (dekat kutub utara) sedangkan kerapatan fluksi menjadi berkurang di atas sebelah kiri konduktor dan di bawah sebelah kanan konduktor. Kerapatan fluksi yang tidak seragam ini menyebabkan konduktor di sebelah kiri akan mengalami gaya ke atas, sedangkan konduktor di sebelah kanan akan mengalami gaya ke bawah. Kedua gaya tersebut akan menghasilkan torsi yang akan memutar jangkar dengan arah putaran searah dengan putaran jarum jam.

Prinsip dasar diatas diterapkan pada motor dc. Prinsip kerja sebuah motor arus searah dapat dijelaskan dengan Gambar berikut:

Berdasarkan gambar diatas kedua kutub stator dibelitkan dengan konduktor-konduktor sehingga membentuk kumparan yang dinamakan kumparan stator atau kumparan medan. Misalkan kumparan medan tersebut dihubungkan dengan suatu sumber tegangan, maka pada kumparan medan itu akan mengalir arus medan (If).

26

Kumparan medan yang dialiri arus ini akan menimbulkan fluksi utama yang dinamakan fluksi stator. Fluksi ini merupakan medan magnet yang arahnya dari kutub utara menuju kutub selatan (hal ini dapat dilihat dengan adanya garis – garis fluksi). Apabila pada kumparan jangkar mengalir arus yakni arus jangkar, maka dari hukum Lorenzt kita ketahui bahwa apabila sebuah konduktor yang dialiri arus ditempatkan pada sebuah medan magnet maka pada konduktor tersebut akan timbul gaya, maka demikian pula halnya pada kumparan jangkar. Besarnya gaya ini bergantung dari besarnya arus yang mengalir pada kumparan jangkar (Ia), kerapatan fluksi (B) dari kedua kutub dan panjang konduktor jangkar (l). Semakin besar fluksi yang terimbas pada kumparan jangkar maka arus yang mengalir pada kumparan jangkar juga besar, dengan demikian gaya yang terjadi pada konduktor juga semakin besar. Arah dari gerakan kawat sesuai dengan aturan tangan kiri.

Besar gaya yang dihasilkan oleh arus yang mengalir pada konduktor jangkar yang ditempatkan dalam suatu medan magnet adalah :

(Newton)

Dimana : Ia = Arus yang mengalir pada konduktor jangkar ( Ampere ) B = Kerapatan fluksi (Weber / m2) l = Panjang konduktor jangkar (m) Untuk mengetahui arah putaran motor searah atau perlawanan dengan arah

jarum jam (lihat gambar) pada gambar a arus listrik yang mengalir melalui sisi kumparan sebelah atas (kutub utara) dengan arah meninggalkan (keluar) sedangkan arus listrik pada sisi kumparan sebelah bawah (kutub selatan) menuju kedalam (masuk) maka kumparan akan berputar berlawanan jarum jam (perhatikan arah medan magnet) sekitar kawat seperti pada gambar b dan c :

Jika ujung-ujung kumparan dihubungkan dengan sumber listrik DC dengan polaritasnya berlawanan dengan polaritas batery (gambar a), maka kumparan akan berputar searah dengan jarum jam.

Bila kumparan jangkar dari motor berputar dalam medan magnet dan memotong fluksi utama maka sesuai dengan hukum induksi elektromagnetis maka pada kumparan jangkar akan timbul gaya gerak listrik (ggl) induksi yang arahnya sesuai dengan kaidah tangan kanan, dimana arahnya berlawanan dengan tegangan yang diberikan kepada jangkar atau tegangan terminal. Karena arahnya melawan maka ggl induksi ini disebut ggl lawan, yang besarnya :

Volt

dengan,

Volt

27

Besarnya ggl induksi maksimum dalam satu belitan adalah :

Volt

Harga rata – ratanya adalah :

Volt

Volt

Pada satu putaran jangkar berkutub p, ggl melalui satu periode. Jika jangkar itu mengadakan n rpm atau n rps, maka bagi satu periode lamanya T, adalah :

detik

Dalam satu periode dilalui sudut yang besarnya 2 π radial, sehingga :

Maka, Volt

Volt

Volt

Jangkar memuat N belitan yang terdiri a cabang paralel, sehingga tiap cabang

jangkar akan mempunyai buah belitan yang tersambung seri, sehingga :

Jika jumlah batang penghantar z, maka

Maka, Volt

Volt

Oleh karena bernilai konstan, maka diperoleh :

Volt

Dimana : ω = Kecepatan sudut (rad/detik) T = Periode n = Kecepatan putaran (rpm)

28

Ea = Gaya gerak listrik induksi (volt) p = Jumlah kutub N = Banyaknya kumparan konduktor jangkar (belitan)

a = Jalur paralel konduktor jangkar z = Jumlah total konduktor jangkar ϕ = Fluksi setiap kutub (Weber)

Pada satu kali putaran gaya F akan menghasilkan kerja sebesar F . 2 π . r Joule sehingga daya mekanik (Pm) yang dibangkitkan oleh jangkar untuk n rpm sebesar:

Watt

Daya yang dibangkitkan oleh jangkar motor yang berubah jadi daya mekanik juga tergantung dari ggl lawan dan arus jangkarnya, sehingga dapat dituliskan :

Sehingga, Nm

Nm

Oleh karena, bernilai konstan, maka diperoleh :

Dimana :

Jenis-jenis Motor Arus Searah Jenis-jenis motor arus searah dapat dibedakan berdasarkan jenis penguatannya,

yaitu hubungan rangkaian kumparan medan dengan kumparan jangkar. Sehingga motor arus searah dibedakan menjadi:

1) Motor arus searah penguatan bebas

2) Motor arus searah penguatan sendiri

29

5). MOTOR ARUS SEARAH PENGUATAN BEBAS

Motor arus searah penguatan bebas adalah motor arus searah yang sumber tegangan penguatannya berasal dari luar motor. Dimana kumparan medan disuplai dari sumber tegangan DC tersendiri. Rangkaian ekivalen motor arus searah penguatan bebas dapat dilihat pada gambar di bawah ini:

Persamaan arus yang digunakan:

Dimana:

Persamaan Tegangan yang digunakan

30



(Daya Input)

(Daya Mekanik)

(Rugi Daya Tembaga)

akan mencapai harga maksimum apabila

MOTOR ARUS SEARAH PENGUATAN SENDIRI

1). MOTOR DC SERI

31



2). MOTOR DC SHUNT

32



3). MOTOR DC KOMPON PANJANG

33


34


4.3.4 MOTOR DC KOMPON PENDEK

35


D. MOTOR DC

1. Prinsip Kerja Motor DC

Pada prinsipnya motor listrik dapat berfungsi sebagai generator maupun sebagai

motor listrik

Motor listrik adalah mesin listrik yang berfungsi merubah energi listrik menjadi

energi mekanik

F = B.I.L

F = gaya Lorenz (N)

B = kerapaan fluks magnet (weber/m2)

I = arus listrik (A)

L = panjang sisi kumparan motor (m)

38

Motor DC Tanpa Penguat Medan

Vl = tegangan luar

Ea = ggl lawan (back EMF) arah berlawanan dengan Vl

2. Persamaan Tegangan

Tegangan (Vl) berlawanan arah dengan Ea

Didalam jangkar terjadi rugi tegangan (Ia.Ra)

Vl = Ea+Ia.Ra

Vl > Ea

Vl.Ia = Ea.Ia+Ia2.Ra

Vl.Il = daya input (Pin)

Ea.Ia = daya mekanik yang setara dengan daya listrik yang timbul didalam

mjangkar (Pm)

Ia2-Ra = Rugi tegangan dalam jangkar

39

Motor Dc Seri (Shunt)

Daya Pm maksimum

Jadi Pm, maka jika

3a. Motor DC Seri

Pin = Vl-Il

Ea = Vl-Is.Rs-Ia.Ra-2Vsi

Ea.Ia = Vl-Ia-Is2Rs=Ia2.Ra-Ia.2Vsi

Pcu = Ia2.Ra=Is2-Rs2+Ia.2Vsi

40

3b. Motor Dc Shunt

Ea.Ia =.Ia-If2.Rf-Ia2Ra-Ia.2Vsi

Pcu = If2.Rf+ Ia2Ra+ Ia.2Vsi

Il = Ia+If

Pin = Vl+Il

Vf = If.Rf

Ea = Vl.Ia.Ra-2Vsi

Vl = Vf =Ea+Ia.Ra+2Vsi

3c.1 Motor Dc Kompon Panjang

Il = Is+If

41

Is = Ia

Pin = Vl..Il

Pm = Ea.Ia

Pm = Pin-Pem

Ea.Ia =Vl Il-Ia2.Ra-Is2.Rs-If.Rf-2Vsi

Vl = Ea+Ia.Ra+2Vsi+Is.Rs

Vf = If.Rf

Vf = Vl

Ea = Vl-Ia.Ra-Is.Rs-2Vsi

3c.2 Motor DC Kompon

Pendek

Ea.Ia = Pm

Vl.Il = Pin

Pcu = (Ia2Ra+2Vsi.Ia+Is2Rs+If.Rf)

Il = Is-Ia+If

Ia = Il-If

Vf = If.Rf

Vl = Vf+Vs = Vf+Is.Rs

Is.Rs = Vl-Vf

42

Vl =Ea+Ia.Ra+2Vsi+Is.Rs

Ea = Vl-Ia.Ra-2Vsi-Is.Rs

43

4. DIAGRAM DAYA DAN EFISIENSI MOTOR DC

A =rugi daya pada kumparan jangkar (Ia2.Ra)

B = Rugi daya pada kontak sikat ((2Vsi.Ia)

C = Rugi daya pada kumparan motor seri (Is2.Rs)

D = Rugi daya pada kumparan medan shunt (If2.Rf)

E = Rugi daya listrik

F = Rugi daya arus pusat

G = Rugi daya

H = Rugi daya motor

Pin – Pcu

Pm – Pb

Efisiensi

44

TORSI

Torsi Jangkar Motor DC

Anologi dengan pada generator DC

τa = torsi jangkar motor DC

Ea = ggl lawan motor DC

Ia = arus jangkar motor DC

n = putaran motor DC

45

Torsi Poros Motor DC

Ta-Tsh = Torsi hilang

Torsi hilang =

Torsi hilang =

Torsi hilang =

46

makalah ttl

Documents