materi teknik tenaga listrik
DESCRIPTION
Materi Setengah SemesterTRANSCRIPT
TEKNIK TENAGA LISTRIK[TTL]
Oleh :
Bagus Wiardi Pratama
Dimas Danang Bagus S.
Muhammad Charis
ENERGI LISTRIK
Energi yang mudah dikonversikan, dibangkitkan, didistribusikan dengan proses yang efisien, efektif, ekonomis dibanding dengan energi yang lain.
Energi listrik dibangkitkan oleh Pembangkit Listrik pada tegangan 6-20 KV dari pusat listrik tenaga uap, air, gas, diesel, panas bumi atau nuklir.
SISTEM TEGANGAN LISTRIK DI INDONESIA
ϟ Tegangan Ekstra Tinggi (TET)
≥500 KVϟ Tegangan Tinggi (TT)
30 KV, 70 KV, 275 KV, 380 KVϟ Tegangan Menengah (TM)
6 – 20 KVϟ Tegangan Rendah (TR)
220 V / 380 V, 110 V / 127 V
SISTEM TENAGA LISTRIK
Sistem Tenaga Listrik merupakan Sekumpulan Pusat Listrik dan Gardu Induk (Pusat Beban) yang satu sama lain dihubungkan oleh Jaringan Transmisi sehingga merupakan sebuah kesatuan yang saling terhubung
SUB SISTEM PADA SISTEM TENAGA LISTRIK
1. Sistem Pembangkit
Pembangkit tenaga listrik dengan generator dengan menggunakan perubahan dari berbagai macam energi dan sumbernya
2. Sistem Transmisi
Penyalur listrik dari Pembangkit ke Beban
3. Sistem Distribusi (Saluran Primer)
Mulai dari Transformator sampai pada Konsumen
ALUR DISTRIBUSI LISTRIK INDONESIA
TM TET TT TM
TR
GI :Gardu Induk GH :Gardu Hubung GD :Gardu Distribusi APP :Alat Pembatas/Pengukur
SKEMA DISTRIBUSI LISTRIK
PEMBANGKIT
BISNIS
INDUSTRI
RUMAH
PUBLIK
SOSIALTRAFO
DISTRIBUSI
20 kV
150 kV
TRAFO GI150/20 kV
TRAFO GI20/150 kV
220 V
Pembangkit Listrik Tenaga Air(PLTA)
Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA) adalah salah satu pembangkit listrik yang memanfaatkan energi dari aliran air dalam jumlah debit tertentu dari sumber air (sungai, danau, atau waduk) untuk menggerakkan/memutar turbin yang kemudian menggerakkan generator sehingga menghasilkan listrik.
Ukuran Kapasitas pembangkit
energi listrik (MW)
Mikro < 0.1
Kecil 0.1 – 3.0
Besar > 3.0
Pembangkit Listrik Tenaga Uap(PLTU)
Pembangkit Listrik Tenaga Uap adalah salah satu pembangkit listrik yang memanfaatkan energi uap yang beruapa energi tekanan dan energi kecepatan yang dimiliki oleh fluida dalam bentuk gas/uap bertekanan tinggi untuk menggerakkan/memutar turbin yang kemudian menggerakkan/memutar generator sehingga menghasilkan listrik.
ALUR UAP PLTUUap Bertekanan tinggi yang dihasilkan Boiler digunakan memutar Turbin gas, Putaran turbin diteruskan ke Generator yang berfungsi merubah energi gerak dari turbin gas menjadi energi listrik.Uap dari turbin masuk kedalam Kondensor dan kemudian dipompa kembali menjadi uap ke Boiler.
GENERATOR
Alat yang memproduksi energi listrik dari sumber energi mekanik dengan menggunakan induksi elektromagnetik.
LISTRIKMEKANIK GENERATOR
Tenaga mekanis: memutar kumparan
kawat penghantar dalam medan magnet ataupun
sebaliknya memutar magnet antara kumparan
kawat penghantar.
Tenaga listrik yang dihasilkan oleh generator
tersebut adalah arus searah (DC) atau arus
bolak-balik (AC), bergantung pada
konstruksi Generator itu.
GENERATOR DC(Arus Searah)
Generator DC merupakan sebuah perangkat mesin listrik dinamis yang mengubah energi mekanis menjadi energi listrik.
Generator DC menghasilkan arus DC atau Direct Current(arus searah).
JANGKAR GENERATOR DC
Pada dasarnya jangkar pada generator DC ada dua macam berdasarkan bentuk belitannya, yaitu :
1. Belitan Gelung (Jerat)
Dengan a = P
2. Belitan Gelombang
Dengan a = 2
a = Jumlah pararel JangkarP = Jumlah kutub magnet
PRINSIP KERJA
Prinsip kerja dari generator DC berdasarkan kaidah tangan kanan
KONSEP GENERATOR DC
PERSAMAAN Pada GENERATOR DC
KETERANGAN :Ea = GGL yang dibangkitkan (Volt)n = Banyak putaran jangkar (Rpm) = Fluks tiap kutup magnet (Weber/Maxwell)z = Jumlah Penghantar seluruh slot dalam jangkarP = Jumlah kutup magneta = Bentuk belitan jangkar
a = P (bentuk jerat/gelung), a = 2 (bentuk gelombang)
MACAM-MACAM GENERATOR DC
Ada banyak macam-macam dari generator DC, perbedaan terletak pada penguat dan rangkaian yang ada pada generator selain itu beberapa komponen yang ada di dalam generator juga menjadi hal pembeda pada masing-masing generator.
1. Generator DC Dengan Penguat TerpisahDiagram :
Vf = If Rf
Ea = VL + Ia Ra
Persamaan
2. Generator DC Dengan Penguat Sendiri
GENERATOR SERI
Diagram Arus Listrik
IL
RL
Is
Rs
IL
G
Ia
Ra
=
IL
IL
G
Ia
Ra
=
Rs RL
Is
Ea
VL VsV
Diagram Tegangan Listrik
DIAGRAM ARUS LISTRIK (DAL) dan DIAGRAM TEGANGAN LISTRIK (DTL)
PersamaanIa = IL = Is
VL = IL RL (tegangan beban)
Vs = Is Rs (rugi tegangan belitan)
Va = Ia Ra (rugi tegangan jangkar)
V = VL + Vs
V = Ea – Ia Ra – 2Vsi
VL + Vs= Ea – Ia Ra – 2Vsi
Ea = VL + Vs + Ia Ra + 2Vsi
Ea = VL + Is Rs + Ia Ra + 2Vsi
Ea = IL RL + Is Rs + Ia Ra + 2Vsi
Dimana:• Vsi = Rugi tegangan tiap
sikat• Rs = tahanan kutup
penguat magnet seri
ILIL
Diagram Arus Listrik
RL
IL
Is
Rs
G
Ia
Ra
=Rd
Id
Is
Rs
G
Ia
Ra
=
RL
Ea
V Vs VL
Vd
Id
Rd
Diagram Tegangan Listrik
IL
DIAGRAM ARUS LISTRIK (DAL) dan DIAGRAM TEGANGAN LISTRIK (DTL)
GENERATOR DC SERIDENGAN
TAHANAN DIVENTOR
Persamaan
Ia = IL + If
VL = IL.RL
Vf = If.Rf VL = Vf = V
V = Tegangan Terminal
V = Ea – Ia.Ra – 2Vsi
VL = Ea – Ia.Ra – 2Vsi
Ea = VL + Ia.Ra + 2Vsi
Ea = Vf + Ia.Ra + 2Vsi
RL
IL
G
Ia
Ra
=Rf
If
IL IL
If If
Diagram Arus Listrik
G
Ia
Ra
=
RL
Rf
If
IL
Vf
VLVEa
Diagram Tegangan Listrik
GENERATOR DC SHUNT
DIAGRAM ARUS LISTRIK (DAL) dan DIAGRAM TEGANGAN LISTRIK (DTL)
Persamaan
Vs = Vd
V = Tegangan Terminal
V = Ea – Ia.Ra – 2Vsi
VL+Vsd = Ea – Ia.Ra – 2Vsi
VL = Ea – Vsd – Ia.Ra - 2Vsi
VL = Ea – Isd.Rsd – Ia.Ra – 2Vsi
VL = Ea – (Isd.Rsd + Ia.Ra + 2Vsi)
RL
IL
G
Ia
Ra
=Rf
If
IL IL
Ih If
Diagram Arus Listrik
Ih
G
Ia
Ra
=
RL
Rf
If
IL
Vf
VLV
Ea
Diagram Tegangan Listrik
Rh
Ih
Vh
DIAGRAM ARUS LISTRIK (DAL) dan DIAGRAM TEGANGAN LISTRIK (DTL)
GENERATOR DC SHUNTRHEOSTAT (SERI)
Persamaan
Ia = IL = IfhIrh = If = Ih
Ia = IL + Irh
V = VL = Vf + Vh
V = Tegangan TerminalV = Ea – Ia.Ra – 2VsiVL = Ea – Ia.Ra – 2VsiVf + Vh = Ea – Ia.Ra – 2VsiEa = Vf + Vh + Ia.Ra – 2VsiEa = If.Rf + Ih.Rh + Ia.Ra + 2Vsi
GENERATOR DC KOMPON
Generator DC Kompon merupakan perpaduan antara Generator DC Seri dan
Generator DC Shunt, baik dari segi Rangkaian, sifat yang dimiliki oleh Generator DC Kompon merupakan
perpaduan antara kedua Generator DC
GENERATOR DC KOMPON PANJANG
RL
IL
G
Ia
Ra
=Rf
If
IL IL
If If
Diagram Arus Listrik
Is
Rs
G
Ia
Ra
=
RL
Rf
If
IL
Vf
VL
VEa
Diagram Tegangan Listrik
Is
Rs
Vs
DIAGRAM ARUS LISTRIK (DAL) dan DIAGRAM TEGANGAN LISTRIK (DTL)
PersamaanIa = Is =IL + If
VL = Vf
V = VL + Vs
Vf = If Rf ; VL = IL
; Vs = Is RsV = Ea – Ia Ra – 2Vsi
Ea = V + Ia Ra + 2Vsi
Ea = (VL + Vs) + Ia Ra + 2Vsi
Ea = (Vf + Vs) + Ia Ra + 2Vsi
Ea = If Rf+Is Rs + Ia Ra + 2Vsi
GENERATOR DC KOMPON PENDEK
RL
IL
G
Ia
Ra
=
Rf
If
IL
If
If
Diagram Arus Listrik
Is
Rs
G
Ia
Ra
=
RL
Rf
If
IL
Vf
VLV
Ea
Diagram Tegangan Listrik
Is
Rs
Vs
DIAGRAM ARUS LISTRIK (DAL) dan DIAGRAM TEGANGAN LISTRIK (DTL)
PersamaanIa =IL + If IL = Is
Ia = Is + If
V = Vf= VL + Vs
Vf = If Rf ; VL = IL RL
; Vs = Is Rs
V = Ea – Ia Ra – 2VsiEa = V + Ia Ra + 2VsiEa = Vf + Ia Ra + 2VsiEa = (VL + Vs) + Ia Ra + 2VsiEa = ILRL +Is Rs + Ia Ra + 2Vsi IL = Is
Ea = IL(RL +Rs) + Ia Ra + 2Vsi
Ea = Is(RL +Rs) + Ia Ra + 2Vsi
DIAGRAM DAYADAN
EFISIENSI
A
C
B
D
E
F
Pem
Ia
P n
P in A = Rugi putaran tanpa bebanB = Rugi bebanC = Ia
2 Ra(Rugi daya kumparan angker/ jangkar)
D = Ia 2Vsi (Rugi daya kontak sikat)E = Is
2Rs (Rugi daya kumparan seri)F = If
2Rf (Rugi daya kumparan shunt)Pin = Daya input (mekanik)Pem = Daya elektromagnetik/ daya yang
dibangkitkanPb = Rugi besi dan gesekanPcu = Rugi tembagaPn = Daya input
PersamaanPcu = C + D + E + F Generator DC Kompon
Pcu = Ia2 Ra + Ia 2Vsi + Is
2Rs + If2Rf
Pcu = C + D + E Generator DC Seri
Pcu = Ia2 Ra + Ia 2Vsi + Is
2Rs
Pcu = C + D + F Generator DC Shunt
Pcu = Ia2 Ra + Ia 2Vsi + If
2RfV Ia = Pem – (C + D)Pb = A + BPb = P in – Pem
Pin = Pem + Pb
Pem = Pn – PcuPcu = Pem – Pn
Pn = IL VL
Note :
Apabila Generator Seri maka diagram daya dan efisiensi hanya ABCDE
Apabila Generator Shunt maka diagram daya dan efisiensi ABCDF
= efisiensi/rendemen generator
= efisiensi/rendemen listrik
= efisiensi/rendemen bruto
TORSI JANGKAR / ANGKERW (kerja) = F . Kell
W = F 2πr (1 kali putaran)
W = F 2πr n/60 .......Rps (Rotasi per detik)
W = F 2πr n .........Rpm (Rotasi per menit)
W = F.r 2πn/60 .........Rps
F r = Ta ........Nm (Torsi jangkar/angker)
2πn/60 = m ...........Rps (Kecepatan putar mekanik)
W = Tam
Kerja yang dilakukan tiap detik Pem (daya jangkar/daya elektromagnetik)
Torsi Jangkar Juga bisa dicari dengan berbagai satuan seperti :
1. Newton Meter
2. Kilogram Meter
3. Pound Feet
W = Pem = Ea
Ia
Konversi satuan:1 Nm = 0,737 lbft1 N = 0,102 kg
PERHITUNGANDENGAN BERBAGAI SATUAN
HUBUNGAN DAYA JANGKAR DENGAN TORSI JANGKAR
Karena:
Dimana: besaran = Daya jangkar dalam Horse Power (HP)
TORSI POROS (TORSI SUMBU)
Torsi poros adalah torsi yang diakibatkan oleh torsi jangkar (Tsh), sedangkan torsi jangkar (Ta) sendiri diakibatkan oleh daya output (Pn)BHP = Brake Horse Power (daya rem kuda)
Persamaan
Pin = Tshm
Torsi Poros juga bisa dicari dengan beberapa satuan :
MOTOR DC
Perangkat elektromagnetis yang dapat merubah energi listrik menjadi enekrgi gerak (mekanik). Kebalikan dari Generator
LISTRIK MEKANIKMOTOR DC
Motor DC memerlukan sebuah suplai listrik searah yang dialirkan ke kumparan medan untuk diubah menjadi energi mekanik. Jika terjadi putaran pada jangkar dalam medan magnet maka akan terjadi tegangan (GGL) yang berubah-ubah arah pada setiap setengah putarannya sehingga menjadi tegangan bolak-balik.
PENAMPANG MOTOR DC
MOTOR DC
JANGKAR MOTOR DC
MOTOR DC SEDERHANA
PRINSIP KERJA
MEKANISME KERJA• Arus listrik dalam medan magnet akan memberikan gaya.• Jika kawat yang membawa arus dibengkokkan menjadi sebuah lingkaran/loop, maka
kedua sisi loop, yaitu pada sudut kanan medan magnet, akan mendapatkan gaya pada arah yang berlawanan.
• Pasangan gaya menghasilkan tenaga putar/torque untuk memutar kumparan.• Motor-motor memiliki beberapa loop pada dinamonya untuk memberikan tenaga
putaran yang lebih seragam dan medan magnetnya dihasilkan oleh susunan elektromagnetik yang disebut kumparan medan.
Pada motor DC, daerah kumparan medan yang dialiri arus listrikakan menghasilkan medan magnet yang melingkupi kumparan jangkardengan arah tertentu.
Apabila Generator DC menggunakan kaidah tangan kanan, maka Motor DC menggunakan kaidah tangan kiri
MACAM-MACAM MOTOR DC
Ada banyak macam-macam dari motor DC, perbedaan terletak pada penguat dan rangkaian yang ada pada motor selain itu beberapa komponen yang ada di dalam motor juga menjadi hal pembeda pada masing-masing jenis motor.
MOTOR DC TANPA PENGUAT MEDAN
Ia =I L
VL > Ea
VL = Ea + Ia Ra x Ia
VL Ia = Ea Ia + I2a Ra
Ea Ia = VL Ia - I2a Ra
Ea Ia = VL IL - I2a Ra
Pm = Pin - I2a Ra Pm = Ea Ia ; Pin = VL IL
VL
n ILIL
Ia
Ra
DIAGRAM
KETERANGAN
VL = Tegangan Jepit
Ia = Arus Listrik pada nelitan jangkar / Angker
I L = Arus LuarRa= Tahanan belitan jangkarRL= Tahanan luarPin= Daya mekanik ⸗ Daya listrik yang timbul pada jangkar (KW)I2
a Ra= rugi daya pada belitan jangkarEa= GGL lawan yang dibangkitkan
Persamaan
Daya mekanik (Pm) akan maksimum pada:d Pm = 0d Pm Ea Ia = VL IL - I
2a Ra
Pm = VL IL - I2
a Ra
d (VL IL - I2
a Ra) = 0
d Pm
d (VL IL - I2
a Ra) = 0
VL-2 Ia Ra =0Ia Ra= VL
2VL = Ea + Ia Ra
Ea = VL - Ia Ra
Ea = VL - VL = VL
2 2
Pm max Ea= VL
2
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.Rs+Ia.2Vsi
MOTOR DC SHUNT
• Ea.Ia =.VL.IL - 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
MOTOR DC KOMPON PANJANG
• Il = Is+If
• Is = Ia• Pin = VL..IL
• Pm = Ea.Ia• Pm = Pin - Pcu• • Ea.Ia =VL IL - Ia2.Ra - Is2.Rs - If2.Rf -
2Vsi.Ia
• Pm = Pin - Pcu
• Pcu = Ia2.Ra + Is2.Rs + If2.Rf + 2Vsi.Ia
• VL = Ea+Ia.Ra+2Vsi+Is.Rs
• Vf = If.Rf
• Vf = VL
• Ea = VL - Ia.Ra - Is.Rs - 2Vsi
MOTOR DC KOMPON PENDEK
• Ea.Ia = Pm• VL.IL = Pin
• Pcu = (Ia2Ra+2Vsi.Ia+Is2Rs+If
2.Rf)
• IL = Is = Ia+If
• Ia = IL - If
• Vf = If.Rf
• VL = Vf+Vs = Vf+Is.Rs
• Is.Rs = VL - Vf
• VL =Ea+Ia.Ra+2Vsi+Is.Rs
• Ea = VL - Ia.Ra - 2Vsi - Is.Rs
DIAGRAM DAYA DAN EFISIENSI MOTOR DC
• Pm = Pin – Pcu• Pn = Pm – Pb
• Efisiensi =>
A =rugi daya pada kumparan jangkar (Ia2.Ra)B = Rugi daya pada kontak sikat ((2Vsi.Ia)C = Rugi daya pada kumparan medan seri (Is2.Rs)D = Rugi daya pada kumparan medan shunt (If
2.Rf)E = Rugi daya hysterisisF = Rugi daya arus pusarG = Rugi daya anginH = Rugi daya sumbu motor
TORSI
Anologi dengan pada generator DC
Ta = torsi jangkar motor DC
Ea = ggl lawan motor DC
Ia = arus jangkar motor DC
n = putaran motor DC
Torsi Poros Motor DC
TERIMA KASIH