teori dasar listrik.ppt
TRANSCRIPT
PT PLN (Persero)PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN
TEORI DASAR LISTRIK
1
PT PLN (Persero)PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN
Belajar & Menyebarkan Ilmu Pengetahuan Serta Nilai – Nilai Perusahaan
Konduktor Konduktor merupakan bahan yg ikatan
muatan elektron-elektronnya terhadap inti atom sangat lemah atau dikatakan mempunyai banyak muatan elektron bebasnya, maka bahan tersebut dikatakan “Konduktor”
Dengan energi yang kecil saja muatan-muatan elektronnya mudah terlepas dengan kata lain mudah menghantarkan listrik
Energi
PT PLN (Persero)PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN
Belajar & Menyebarkan Ilmu Pengetahuan Serta Nilai – Nilai Perusahaan
Isolator Suatu bahan dimana ikatan elektron-
elektron terhadap inti atomnya kuat sekali Elektron-elektron tersebut apabila diberi
energi dari luar sulit untuk melepaskan ikatannya dengan kata lain sulit menghantarkan listrik
Energi
3
PT PLN (Persero)PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN
Belajar & Menyebarkan Ilmu Pengetahuan Serta Nilai – Nilai Perusahaan
Tahanan Isolator dapat dikatakan menghambat
atau menahan aliran listrik. Hambatan atau perlawanan bahan
penghantar terhadap aliran listrik ini disebut “Tahanan Listrik” dengan simbol (R) dan dalam satuan OHM ()
3 faktor yang mempengaruhi harga tahanan listrik suatu bahan : Panjang bahan, Luas Penampang Temperatur Bahan
4
PT PLN (Persero)PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN
Belajar & Menyebarkan Ilmu Pengetahuan Serta Nilai – Nilai Perusahaan
Faktor 1 : Panjang Bahan Semakin panjang konduktor, semakin
besar tahanan listrik
Dimana : R = Tahanan kawat [ Ω/ohm] l = Panjang kawat [meter/m] ρ = Tahanan jenis kawat [Ωmm²/meter] q = Penampang kawat [mm²]
5
PT PLN (Persero)PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN
Belajar & Menyebarkan Ilmu Pengetahuan Serta Nilai – Nilai Perusahaan
Faktor 2 : Luas Penampang Semakin kecil luas penampang
konduktor semakin besar tahanan listriknya
Dimana:A = Luas penampang kawat [ mm²] I = Kuat arus [ Amp] J = Rapat arus [ A/mm²]
6
PT PLN (Persero)PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN
Belajar & Menyebarkan Ilmu Pengetahuan Serta Nilai – Nilai Perusahaan
Faktor 3 : Temperatur Umumnya tahanan listrik suatu
konduktor akan bertambah bila temperatur konduktor naik.
Rt = Ro + αt Untuk mengukur besarnya tahanan
listrik dapat digunakan Multi meter dengan fungsi Ohm Meter
7
PT PLN (Persero)PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN
Belajar & Menyebarkan Ilmu Pengetahuan Serta Nilai – Nilai Perusahaan
Tegangan Definisi : energi yang dibutuhkan untuk
memindahkan satu muatan listrik (sebesar 1 Coulomb) dari sebuah kutub ke kutub lainnya yang berbeda potensial
Tegangan adalah perbedaan potensial listrik antara dua titik dalam rangkaian listrik, dan dinyatakan dalam satuan volt (V)
Tegangan mengukur energi potensial dari sebuah medan listrik yang mengakibatkan adanya aliran listrik dalam sebuah konduktor listrik.
Nilai untuk 1 volt adalah sama dengan 1 J/C
8
PT PLN (Persero)PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN
Belajar & Menyebarkan Ilmu Pengetahuan Serta Nilai – Nilai Perusahaan
Tegangan Di PLN kategorikan menjadi : Tegangan
Ekstra Rendah, Rendah, Menengah, Tinggi, dan Ekstra Tinggi
Dalam perhitungan matematis : (dari hukum Ohm) maka : V = I x R
Alat Pengukur Tegangan dinamakan Voltage Meter atau bisa juga mengukur memakai Multi Meter (fungsi Volt meter)
9
PT PLN (Persero)PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN
Belajar & Menyebarkan Ilmu Pengetahuan Serta Nilai – Nilai Perusahaan
Arus Listrik Definisi : muatan listrik yang mengalir tiap
satuan waktu. Arah bergerak arus listrik searah dengan
muatan positif (proton) dan berlawanan dengan arah muatan negative (electron)
Arus listrik akan muncul ketika ada perbedaan potensial yg menyebabkan bergeraknya muatan positif dari potensial tinggi ke rendah atau bergeraknya muatan negatif dari potensial rendah ke potensial tinggi
10
PT PLN (Persero)PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN
Belajar & Menyebarkan Ilmu Pengetahuan Serta Nilai – Nilai Perusahaan
Arus Listrik Secara matematis arus didefinisikan : I =
dq/dt Jumlah muatan elektron yang mengalir
melalui titik tiap detik dapat mencapai jutaan elektron.
Arus Listrik ditulis dengan simbol I atau i, yang diambil dari bahasa perancis yaitu: Intensite.
Dalam satuan SI untuk arus dinyatakan dalam satuan ampere (A)
11
PT PLN (Persero)PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN
Belajar & Menyebarkan Ilmu Pengetahuan Serta Nilai – Nilai Perusahaan
HUBUNGAN HAMBATAN, TEGANGAN, ARUS Bila kita lihat gambar 3, dimana 2 tangki
air yang sama dengan permukaan air yang berbeda, aliran / arus pada gambar A akan lebih besar daripada gambar. B.
Gaya untuk mendorong air keluar dari tangki A lebih besar dari tangki B. Besar kecilnya gaya tergantung pada besar kecilnya perbedaan permukaan air.
Gambar 3
A B
12
PT PLN (Persero)PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN
Belajar & Menyebarkan Ilmu Pengetahuan Serta Nilai – Nilai Perusahaan
HUBUNGAN HAMBATAN, TEGANGAN, ARUS Permukaan yang sama tapi dengan
saluran yang berbeda maka pada saluran yang panjang aliran air lebih kecil daripada saluran yang pendek (gambar. 4).
Karena gesekan atau hambatan dari saluran yang panjang lebih besar dari pada gesekan atau hambatan dari yang pendek.
Gambar 4
13
PT PLN (Persero)PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN
Belajar & Menyebarkan Ilmu Pengetahuan Serta Nilai – Nilai Perusahaan
HUBUNGAN HAMBATAN, TEGANGAN, ARUS Hubungan antara besaran tahanan (R)
dalam Ohm, tegangan (V) dalam volt dan arus listrik (I) dalam ampere, dapat dinyatakan dalam bentuk rumus yang dikenal dengan hukum Ohm, yaitu : 1. I = V/R ……………………. Ampere.2. V = I x R……………………. Volt.3. R = V/I ……………………. Ohm.
R
V
I
14
PT PLN (Persero)PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN
Belajar & Menyebarkan Ilmu Pengetahuan Serta Nilai – Nilai Perusahaan
Resistor Komponen elektronik dua saluran yang didesain
untuk menahan arus listrik dengan memproduksi penurunan tegangan diantara kedua salurannya sesuai dengan arus yang mengalirinya
Resistor bersifat resistif dan umumnya terbuat dari bahan karbon.
15
PT PLN (Persero)PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN
Belajar & Menyebarkan Ilmu Pengetahuan Serta Nilai – Nilai Perusahaan
Kapasitor Pada dasarnya sebuah kapasitor merupakan dua
keping konduktor yang dipisahkan oleh suatu insulator (udara, hampa udara atau suatu material tertentu).
Satuan kapasitansi ini dinyatakan dengan farad (F). Secara umum hubungan antara muatan dan
tegangan untuk sebuah kapasitor dapat dituliskan sebagai :
q = C v (4.2)
dengan demikian arus i yang mengalir diberikan oleh:
i = dq / dt = C dv / dt (4.3)
16
PT PLN (Persero)PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN
Belajar & Menyebarkan Ilmu Pengetahuan Serta Nilai – Nilai Perusahaan
Kapasitor17
PT PLN (Persero)PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN
Belajar & Menyebarkan Ilmu Pengetahuan Serta Nilai – Nilai Perusahaan
Induktor Komponen elektronik pasif yang dapat
menghasilkan tegangan listrik berbanding lurus dengan perubahan sesaat dari arus listrik yang mengalir melaluinya :
V = L × dI/dt, di mana V adalah tegangan listrik yang dihasilkan, dI/dt adalah laju perubahan arus listrik, dan L adalah sifat dari alat yang dinamakan induktansi. Satuan SI dari induktansi adalah henry (H).
18
PT PLN (Persero)PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN
Belajar & Menyebarkan Ilmu Pengetahuan Serta Nilai – Nilai Perusahaan
DAYA Satuan daya listrik dalam USCS dan sistem
metrik adalah Watt. Dalam satuan SI, satu Watt didefinisikan sebagai “sesuatu yang sama dengan kerja yang dilakukan pada laju satu joule setiap detik”.
Watt juga didefinisikan sebagai “energi yang dikeluarkan atau kerja yang dilakukan oleh setiap arus 1 amper yang tidak berubah yang mengalir pada tegangan 1 volt”
19
PT PLN (Persero)PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN
Belajar & Menyebarkan Ilmu Pengetahuan Serta Nilai – Nilai Perusahaan
Induktor Telah diketahui bahwa elektron yang
bergerak atau arus listrik yang mengalir akan menghasilkan medan magnet. Kebalikannya untuk menghasilkan arus listrik (arus induksi) perlu dilakukan perubahan medan magnet.
Percobaan sederhana terjadinya induksi diri pada
inductor
20
PT PLN (Persero)PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN
Belajar & Menyebarkan Ilmu Pengetahuan Serta Nilai – Nilai Perusahaan
DAYA P = V . I
dimana : P = daya dalam Watt.
I = arus dalam Amper.
V = tegangan dalam Volt. Rumus daya dapat jg dituliskan sebagai berikut :
Dalam perkataan lain, watt adalah ukuran laju muatan listrik yang bergerak melalui suatu perbedaan potensial.
Coulomb
Daya dalam watt = x Volt
d e t i k
21
PT PLN (Persero)PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN
Belajar & Menyebarkan Ilmu Pengetahuan Serta Nilai – Nilai Perusahaan
DAYA Dari hukum ohm V = I.R , dimana harga
V disubstitusikan kedalam persamaan daya diatas, dapat diperoleh rumus baru sebagai berikut :
P = I. V. = I x I.RP = I2 . R.
Sedangkan bila harga I yang diganti dengan V/R, maka akan diperoleh :P = V . I. = V x V = V 2R
22
PT PLN (Persero)PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN
Belajar & Menyebarkan Ilmu Pengetahuan Serta Nilai – Nilai Perusahaan
DAYA Daya listrik diukur dengan menggunakan wattmeter
dengan pemasangan sebagai berikut :
Bila menemukan jenis wattmeter seperti pada gambar diatas maka dalam menentukan harga sebenarnya setelah dirangkai dengan benar dapat dihitung dengan menggunakan rumus sebagai berikut:
P = CI x CV x T dimana CI x CV = K
S SP = K x T
23
PT PLN (Persero)PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN
Belajar & Menyebarkan Ilmu Pengetahuan Serta Nilai – Nilai Perusahaan
ENERGI LISTRIK Energi yang digunakan oleh alat listrik
adalah laju penggunaan energi (daya) dikali dengan waktu selama alat tersebut digunakan
Daya x waktu = Energi(Watt x Jam = Watt jam =
wh)Daya x waktu = Energi(Watt x detik = Watt detik =
Joule)
24
PT PLN (Persero)PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN
Belajar & Menyebarkan Ilmu Pengetahuan Serta Nilai – Nilai Perusahaan
ENERGI LISTRIK Untuk mengetahui berapa daya yang
digunakan selama waktu (t) detik dapat dihitung dengan rumus sebagai berikut :
P = C (watt/put) x N (put) x 3600
t (detik) Dimana : C = Konstanta Kwh meter (wh / put) N = Jumlah putaran (put) t = Waktu untuk menempuh (n) putaran (detik) P = Daya dalam (watt)
25
PT PLN (Persero)PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN
Belajar & Menyebarkan Ilmu Pengetahuan Serta Nilai – Nilai Perusahaan
Segitiga Daya (Daya Semu, Daya Aktif, dan Daya Reaktif) Bila pada diagram vektor tegangan masing-
masing vektor dikalikan dengan I, maka didapatkan segitiga daya.
Dari segitiga ini kita dapatkan :
Cos = P/S ……………. P = S . Cos Karena, S = U.I, maka : P = P.I.Cos , atau S2 = P2 + Q2 dimana ; Cos disebut juga faktor daya (Power Factor)
26
PT PLN (Persero)PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN
Belajar & Menyebarkan Ilmu Pengetahuan Serta Nilai – Nilai Perusahaan
Daya Pada Rangkaian Dengan Beban Kombinasi R & XL
Bila rangkaian terdiri dari kompbinasi R dan XL, maka daya P yang ditunjukkan oleh watt meter tidak sama dengan perkalian V dan I.
Daya (P) yang ditunjukkan oleh watt meter disebut daya aktif dengan simbul P dengan satuan watt yaitu daya yang diperhitungkan terhadap unsur R.
P = I2 x R atau P = UR x 1
27
PT PLN (Persero)PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN
Belajar & Menyebarkan Ilmu Pengetahuan Serta Nilai – Nilai Perusahaan
Daya Pada Rangkaian Dengan Beban Kombinasi R & XL
Hasil kali U dan I disebut : Daya semu dengan simbul S dan satuan VA
S = V x I Daya semu dapat pula diperhitungkan
terhadap I dan Z, yaitu :S = I2
x Z Unsur reaktansi induktif XL menghasilkan
daya jenis ke 3 yang disebut :Daya reaktif dengan simbol Q dan satuan VAR.
Q = I2 x XL, atau Q = UXL x I
28
PT PLN (Persero)PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN
Belajar & Menyebarkan Ilmu Pengetahuan Serta Nilai – Nilai Perusahaan
Suatu rangkaian listrik dengan beban kondensator, alat ukur watt meter menunjuk nol karena kondensator tidak menyerap daya aktif. Sehingga Cos = 0, = 90 I dan U berbeda phasa 90
S2 = P2 + Q2, karena P = 0, maka S = Q, maka Q = U x I, karena U = I. XC, dimana XC = 1/C ,
jadi : Q = I2 / C
dimana : c = 2 fc = 3,14f = Frekuensi Arus bolak-balik (Hz).c = Kapasitas dari kondensator
(Farad).
Daya Pada Rangkaian Dengan Beban Kondensator (C)29
PT PLN (Persero)PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN
Belajar & Menyebarkan Ilmu Pengetahuan Serta Nilai – Nilai Perusahaan
MAGNET DAN LISTRIK Magnet atau magnit adalah suatu obyek
yang mempunyai suatu medan magnet Materi tersebut bisa dalam berwujud
magnet tetap atau magnet tidak tetap. Magnet yang sekarang ini ada hampir semuanya adalah magnet buatan
Magnet selalu memiliki dua kutub yaitu: kutub utara (north/ N) dan kutub selatan (south/ S). Walaupun magnet itu dipotong-potong, potongan magnet kecil tersebut akan tetap memiliki dua kutub.
30
PT PLN (Persero)PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN
Belajar & Menyebarkan Ilmu Pengetahuan Serta Nilai – Nilai Perusahaan
Medan Magnet Satuan intensitas magnet menurut
sistem metrik pada Satuan Internasional (SI) adalah Tesla dan SI unit untuk total fluks magnetik adalah weber. 1 weber/m2 = 1 tesla, yang mempengaruhi satu meter persegi.
Pola medan magnet pada pasir besi yang ditaburkan diatas kertas
31
PT PLN (Persero)PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN
Belajar & Menyebarkan Ilmu Pengetahuan Serta Nilai – Nilai Perusahaan
Jenis-jenis Magnet Magnet Tetap; Magnet tetap tidak memerlukan
tenaga atau bantuan dari luar untuk menghasilkan daya magnet. Contoh : Samarium-Cobalt Magnets dan Neodymium Magnets (merupakan magnet tetap yang paling kuat)
Magnet Tidak TetapMagnet tidak tetap (remanen) tergantung pada medan listrik untuk menghasilkan medan magnet. Contoh magnet tidak tetap adalah elektromagnet.
Magnet BuatanBentuk magnet buatan antara lain: Magnet U, Magnet ladam, Magnet batang, Magnet lingkaran dan Magnet jarum (kompas)
32
PT PLN (Persero)PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN
Belajar & Menyebarkan Ilmu Pengetahuan Serta Nilai – Nilai Perusahaan
Cara Membuat Magnet Menggosok magnet tetap dengan benda
(besi) secara searah Induksi magnet. Magnet diletakkan pada solenoida
(kumparan kawat berbentuk tabung panjang dengan lilitan yang sangat rapat) dan dialiri arus listrik searah (DC).
Bahan yang biasa dijadikan magnet adalah: besi dan baja. Tapi besi lebih sering dipakai
33
PT PLN (Persero)PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN
Belajar & Menyebarkan Ilmu Pengetahuan Serta Nilai – Nilai Perusahaan
Cara Menghilangkan Sifat Magnet Dibakar. Dibanting-banting. Dipukul-pukul. Magnet diletakkan pada solenoida
(kumparan kawat berbentuk tabung panjang dengan lilitan yang sangat rapat) dan dialiri arus listrik bolak-balik (AC).
34
PT PLN (Persero)PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN
Belajar & Menyebarkan Ilmu Pengetahuan Serta Nilai – Nilai Perusahaan
Elektromagnet Medan magnet dapat diproduksi oleh
gerakan muatan listrik, seperti arus listrik yang mengalir di sepanjang kabel dan memberikan kenaikan pada gaya magnetik
Medan listrik dan medan magnet saling terkait, dalam banyak hal, tidak mungkin untuk memisahkan keduanya.
35
PT PLN (Persero)PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN
Belajar & Menyebarkan Ilmu Pengetahuan Serta Nilai – Nilai Perusahaan
Kuat Medan Magnet Medan magnet adalah ruangan di sekitar
kutub magnet, yang gaya tarik/tolaknya masih dirasakan oleh magnet lain
Kuat medan magnet di suatu titik di dalam medan magnet ialah kuat kutub yang menimbulkan medan magnet dalam Ampere-meter
R jarak dari kutub magnet sampai titik yang bersangkutan dalam meter. dan H = kuat medan titik itu dalam : atau dalam
36
PT PLN (Persero)PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN
Belajar & Menyebarkan Ilmu Pengetahuan Serta Nilai – Nilai Perusahaan
Kuat Medan Magnet Lintasan kutub Utara dalam medan
magnet dinyatakan oleh garis singgungnya disebut Garis-garis gaya.
Untuk membuat pola garis-garis gaya dapat dengan jalan menaburkan serbuk besi disekitar sebuah magnet.
37
PT PLN (Persero)PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN
Belajar & Menyebarkan Ilmu Pengetahuan Serta Nilai – Nilai Perusahaan
Kuat Medan Magnet Jumlah garis gaya tiap satuan luas yang tegak
lurus kuat medan disebut Rapat garis-garis gaya (Flux Density), dengan symbol = B
Kuat medan magnet di suatu titik sebanding dengan rapat garis-garis gaya dan berbanding terbalik dengan permeabilitasnya.Keterangan :B = rapat garis-garis gaya. = Permeabilitas zat itu.H = Kuat medan magnet.
catatan : rapat garis-garis gaya menyatakan besarnya induksi magnetik
38
PT PLN (Persero)PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN
Belajar & Menyebarkan Ilmu Pengetahuan Serta Nilai – Nilai Perusahaan
Kuat Medan Magnet Medan magnet yang rapat garis-garis
gayanya sama disebut : medan magnet serba sama (homogen)
Bila rapat garis-garis gaya dalam medan yang serba sama B, maka banyaknya garis-garis gaya ( ) yang menembus bidang seluar A m2 dan mengapit sudut dengan kuat medan adalah : = B.A Sin Satuannya : Weber.
39
PT PLN (Persero)PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN
Belajar & Menyebarkan Ilmu Pengetahuan Serta Nilai – Nilai Perusahaan
Sifat Kemagnetan Benda Benda diamagnetik : ditolak Magnet.
permeabilitas relatif lebih kecil dari satu. Contoh : Bismuth, tembaga, emas, antimon, kaca flinta.
Benda paramagnetik : ditarik Lemah Magnet. permeabilitas relatif lebih besar dari pada satu. Contoh : Aluminium, platina, oksigen, sulfat tembaga dan banyak lagi garam-garam logam adalah zat paramagnetik.
Benda feromagnetik : sangat kuat ditarik oleh magnet dan mempunyai permeabilitas relatif sampai beberapa ribu. Contoh : Besi, baja, nikel, cobalt dan campuran logam tertentu (almico)
40
PT PLN (Persero)PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN
Belajar & Menyebarkan Ilmu Pengetahuan Serta Nilai – Nilai Perusahaan
Kumparan (Induksi Listrik) GGL terjadi jika kutub utara magnet
didekatkan ke kumparan. Jumlah garis gaya yang masuk kumparan makin banyak. Perubahan jumlah garis gaya itulah yg menyebabkan terjadinya penyimpangan jarum galvanometer.
41
PT PLN (Persero)PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN
Belajar & Menyebarkan Ilmu Pengetahuan Serta Nilai – Nilai Perusahaan
Induksi Magnet Teori I : Bila ada arus listrik mengalir pada sebuah
kawat, maka di sekitar kawat tersebut akan muncul medan magnet."
Jika kawat berjajar dan mengalirkan arus dgn arah yg sama maka besarnya medan magnet adalah penjumlahan vektor dari medan magnet masing-masing kawat
Besarnya medan magnet dalam solenoid yang memiliki lilitan sebanyak N , panjang solenoid h dan dialiri arus sebesar I :
42
PT PLN (Persero)PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN
Belajar & Menyebarkan Ilmu Pengetahuan Serta Nilai – Nilai Perusahaan
Induksi Magnet Teori kedua : Jika terjadi perubahan fluks magnet
pada sebuah sirkuit tertutup, maka dalam sirkuit tersebut akan muncul gaya gerak listrik (GGL)
Besarnya GGL adalah sama dengan laju perubahan fluks magnet.
Apabila kumparan berputar didalam medan magnit atau sebaliknya medan magnit berputar didalam kumparan, maka pada ujung-ujung kumparan tersebut akan timbul gaya gerak listrik (tegangan).
43
PT PLN (Persero)PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN
Belajar & Menyebarkan Ilmu Pengetahuan Serta Nilai – Nilai Perusahaan
Induksi Magnet Besarnya tegangan yang diinduksikan pada
kumparan tergantung pada : Kuat medan magnit Panjang penghantar dalam kumparan Kecepatan putar (gerakan)
Karena formula dari pembangkitan tegangan secara induksi adalah e = - N dΦ
dtdimana : N = Banyaknya lilitan
dΦ = Perubahan medan magnit dt dalam web/dt
Tanda minus (-) menunjukkan bahwa tegangan yang dibangkitkan berlawanan arah dengan yang membangkitkan.
44
PT PLN (Persero)PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN
Belajar & Menyebarkan Ilmu Pengetahuan Serta Nilai – Nilai Perusahaan
Prinsip dasar timbulnya ( GGL)45
PT PLN (Persero)PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN
Belajar & Menyebarkan Ilmu Pengetahuan Serta Nilai – Nilai Perusahaan
GENERATOR Generator adalah Mesin Pembangkit
Listrik yang berfungsi untuk mengubah energi mekanik dalam bentuk putaran menjadi energi listrik
Generator yang banyak digunakan dalam unit pembangkit adalah generator synkron
46
PT PLN (Persero)PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN
Belajar & Menyebarkan Ilmu Pengetahuan Serta Nilai – Nilai Perusahaan
Prinsip Kerja Generator Apabila rotor diputar (kumparan medan
magnit), maka akan mengakibatkan timbulnya GGL bolak - balik pada kumparan stator, karena pada stator dipasang 3 (tiga ) buah kumparan yang masing-masing sumbu kumparan ditempatkan berjarak 1200
, maka akan timbul / dibangkitkan GGL bolak-balik 3 (tiga) phase.
Medan magnit pada rotor timbul dengan mengalirkan arus searah (DC) pada kumparan rotor yang bertujuan untuk mendapatkan kutub - kutub magnit yang tetap dan besar medan magnitnya dapat diatur, dengan mengatur arus dan tegangan arus searahnya (DC).
Generator 1 Phasa Generator 3 Phasa
47
PT PLN (Persero)PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN
Belajar & Menyebarkan Ilmu Pengetahuan Serta Nilai – Nilai Perusahaan
Konstruksi Generator Generator terdiri dari 2 (dua) bagian utama
yaituBagian stationary (diam) disebut stator, terdiri dr : Rangka stator (stator frame) Inti stator (stator core) Kumparan stator (stator winding)
Bagian rotary (berputar) disebut rotor, terdiri dr : Inti rotor Kumparan rotor.
48
PT PLN (Persero)PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN
Belajar & Menyebarkan Ilmu Pengetahuan Serta Nilai – Nilai Perusahaan
Kecepatan Putar Generator sinkron berarti bahwa frekuensi listrik
yg dihasilkan dikunci (locked-in)/sinkron pada rate mekanikal dari rotasi / putaran generator dan sama dengan kecepatan putar medan magnetik
Frekuensi yang dihasilkan generator sinkron adalah : f = Ns . P
120 Dimana : f = frekuensi listrik dalam Hz Ns = Kec sinkron (kec medan putar),
putaran/menit. P = Jumlah kutub rotor. Daya listrik yang dibangkitkan oleh generator
sinkron pada 50 Hz dan 60 Hz, sehingga kecepatan putar rotor tetap tergantung kepada (ditentukan oleh) jumlah kutub pada rotor.
49
PT PLN (Persero)PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN
Belajar & Menyebarkan Ilmu Pengetahuan Serta Nilai – Nilai Perusahaan
Prinsip Kerja Generator DC Pembangkitan tegangan induksi oleh
sebuah generator diperoleh melalui dua cara: Menggunakan cincin-seret, menghasilkan
tegangan induksi bolak-balik. Menggunakan komutator, menghasilkan
tegangan DC.
Konstruksi Generator DC
Pembangkitan Tegangan Induksi
PT PLN (Persero) Pusat Pendidikan dan Pelatihan
19/04/23
50
PT PLN (Persero)PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN
Belajar & Menyebarkan Ilmu Pengetahuan Serta Nilai – Nilai Perusahaan
Prinsip Kerja Generator DC51
PT PLN (Persero)PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN
Belajar & Menyebarkan Ilmu Pengetahuan Serta Nilai – Nilai Perusahaan
Tegangan Rotor yang dihasilkan melalui cincin-seret dan komutator.52
PT PLN (Persero)PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN
Belajar & Menyebarkan Ilmu Pengetahuan Serta Nilai – Nilai Perusahaan
Jangkar Generator DC Belitan jangkar terdiri dr beberapa
kumparan yg dipasang di dalam alur jangkar. Tiap-tiap kumparan terdiri dari lilitan kawat /lilitan batang.
53
PT PLN (Persero)PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN
Belajar & Menyebarkan Ilmu Pengetahuan Serta Nilai – Nilai Perusahaan
Reaksi Jangkar Fluks magnet yang ditimbulkan oleh kutub-kutub
utama dari sebuah generator saat tanpa beban disebut Fluks Medan Utama
Bila generator dibebani maka pd penghantar jangkar timbul arus jangkar. Arus jangkar ini menyebabkan timbulnya fluks pada penghantar jangkar yg biasa disebut FIuks Medan Jangkar
Medan Eksitasi Generator DC
54
PT PLN (Persero)PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN
Belajar & Menyebarkan Ilmu Pengetahuan Serta Nilai – Nilai Perusahaan
Reaksi Jangkar Pengaruh adanya interaksi antara
medan utama dan medan jangkar disebut reaksi jangkar. Reaksi jangkar ini melemahkan tegangan nominal generator
Medan Jangkar dari Generator DC dan Reaksi Jangkar
55
PT PLN (Persero)PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN
Belajar & Menyebarkan Ilmu Pengetahuan Serta Nilai – Nilai Perusahaan
Reaksi Jangkar Untuk mengembalikan garis netral ke
posisi awal, dipasangkan medan magnet bantu (interpole atau kutub bantu),
Generator dengan Kutub Bantu (a) dan Generator Kutub Utama, Kutub Bantu, Belitan Kompensasi (b).
56
PT PLN (Persero)PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN
Belajar & Menyebarkan Ilmu Pengetahuan Serta Nilai – Nilai Perusahaan
Generator AC 1 Phasa
Konstruksi Generator DC
57
PT PLN (Persero)PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN
Belajar & Menyebarkan Ilmu Pengetahuan Serta Nilai – Nilai Perusahaan
Generator AC 1 Phasa Hubungan frekuensi, putaran dan
pasang kutub dapat dinyatakan dalam bentuk rumus, yaitu :
f = n x p 60
Dimana : f = Frekuensi dalam Hz n = Putaran dalam RPM p = Jumlah pasang kutub
58
PT PLN (Persero)PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN
Belajar & Menyebarkan Ilmu Pengetahuan Serta Nilai – Nilai Perusahaan
Generator AC 3 Phasa
-a
c
a
-c
b
-b U
S
Xs
Xs
Xs
Va
Vb
Vc
If
Jenis Sambungan
Generator 3 Phase
59
PT PLN (Persero)PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN
Belajar & Menyebarkan Ilmu Pengetahuan Serta Nilai – Nilai Perusahaan
Gelombang AC 3 Phase
a b cV
120 120
a
cVb
V
V
= Vph
-Vc
Va-c = V line
line
Vc-b
Vb-a
3
.3
pVpVph
VphphVph
60
PT PLN (Persero)PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN
Belajar & Menyebarkan Ilmu Pengetahuan Serta Nilai – Nilai Perusahaan
MOTOR LISTRIK Mesin konversi elektro mekanis atau mesin listirk
dinamis yang berfungsi mengkonversikan energi listrik menjadi energi mekanik berupa putaran
Jenis-jenis motor listrik dibedakan menjadi 2 (dua) yaituMotor arus searah Motor serie Motor shunt. Motor kompon.Motor arus bolak-balik. Motor sinkron Motor asinkron (induksi).
Khusus untuk motor arus bolak-balik berdasarkan jumlah phasa dibedakan menjadi 2 (dua) :
Motor 1 Phase Motor 3 Phase
61
PT PLN (Persero)PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN
Belajar & Menyebarkan Ilmu Pengetahuan Serta Nilai – Nilai Perusahaan
Konstruksi dan bagian-bagian motor listrik Motor Listrik AC terdiri dari 2 (dua)
bagian utama :Stator : merupakan bagian dari motor listrik yang tetap (tidak bergerak)Rotor : merupakan bagian motor listrik yang bergerak (berputar). Rotor sangkar (Squirrel Cage). Rotor lilit/gulungan (Wound rotor).
Konstruksi Stator Motor Induksi
62
PT PLN (Persero)PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN
Belajar & Menyebarkan Ilmu Pengetahuan Serta Nilai – Nilai Perusahaan
Rotor Sangkar Konstruksi rotor sangkar terdiri dari sebuah
inti baja yang dilaminasi dan terpasang pada poros, didalam inti terdapat rotor boxes yang biasanya terbuat dari aluminium atau tembaga
Keuntungannya : Putaran tetap pada beban yang bervariasi. Pemeliharaannya sederhana. Secara mekanik sangat kokoh.
Kerugiannya : Momen puntir pada waktu start jelek. Arus start tinggi. Variasi putarannya dapat dicapai dengan
menggunakan mekanik (gear box).
63
PT PLN (Persero)PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN
Belajar & Menyebarkan Ilmu Pengetahuan Serta Nilai – Nilai Perusahaan
Rotor Lilit Terdiri dari banyak gulungan yg membuat
selingan kecil dan ujung - ujungnya dibawa keluar kerangkaian ring melalui poros yang berhubungan. Slipring terbuat dari phospor bronze, di slipring dipasang sikat arang yang menghubungkan rangkaian luar keporos yang bergerak
Keuntungannya : Putaran tetap pada beban yang bervariasi Dapat distart pada saat berbeban. Arus start rendah. Putaran dapat diatur melalui rangkaian luar.
Kerugiannya : Sangat mahal Pemeliharaannya bertambah karena ada sikat arang.
64
PT PLN (Persero)PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN
Belajar & Menyebarkan Ilmu Pengetahuan Serta Nilai – Nilai Perusahaan
Rotor Sangkar dan Rotor Lilit
Rotor Lilit/gulunganRotor Sangkar
65
PT PLN (Persero)PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN
Belajar & Menyebarkan Ilmu Pengetahuan Serta Nilai – Nilai Perusahaan
Prinsip Kerja Motor Induksi Sumber tegangan 3 phase dihubungkan pada
kumparan stator, maka timbul medan putar dgn kecepatan Ns = 120 f / p, lalu medan putar tsb memotong batang konduktor (rotor), akibatnya pada kumparan rotor timbul GGL induksi sebesar 4,44 N2 f2 .
Karena kumparan rotor merupakan rangkaian tertutup, GGL (E) akan menghasilkan arus (I), adanya arus didalam medan magnit menimbulkan gaya (F) pada rotor. Bila kopel mula yang dihasilkan oleh gaya (F) pada rotor cukup besar untuk memikul beban, maka rotor akan berputar searah dengan medan putar pada stator.
66
PT PLN (Persero)PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN
Belajar & Menyebarkan Ilmu Pengetahuan Serta Nilai – Nilai Perusahaan
Prinsip Kerja Motor Induksi Agar tegangan terinduksi diperlukan adanya
perbedaan relatif antara kecepatan berputarnya rotor (Nr).
Perbedaan kecepatan antara Nr dan Ns disebut Slip (S) dinyatakan dengan :
Ns - Nr S = ------------ x 100 %
Nsf2 = frekuensi rotor f2 = f1 x S S =
slip
67
PT PLN (Persero)PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN
Belajar & Menyebarkan Ilmu Pengetahuan Serta Nilai – Nilai Perusahaan
Konstruksi Motor DC68
PT PLN (Persero)PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN
Belajar & Menyebarkan Ilmu Pengetahuan Serta Nilai – Nilai Perusahaan
Prinsip Kerja Motor DC69
PT PLN (Persero)PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN
Belajar & Menyebarkan Ilmu Pengetahuan Serta Nilai – Nilai Perusahaan
Prinsip Kerja Motor AC70
PT PLN (Persero)PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN
Belajar & Menyebarkan Ilmu Pengetahuan Serta Nilai – Nilai Perusahaan
TRANSFORMATOR Peralatan listrik yang dapat memindahkan dan
mengubah energi listrik dari satu atau lebih rangkaian ke rangkaian lain dengan menaikkan tegangan dari yang lebih rendah ke yang lebih tinggi (Step-Up) atau sebaliknya dari yang lebih tinggi ke yang lebih rendah (Step Down) dengan tidak merubah frekuensi
Perbandingan antara tegangan primer dengan tegangan sekunder tergantung pada perbandingan lilitan antara kumparan primer dengan kumparan sekunder
E1 V1 N1 -------- = -------- = -------- = a
E2 V2 N2
71
PT PLN (Persero)PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN
Belajar & Menyebarkan Ilmu Pengetahuan Serta Nilai – Nilai Perusahaan
Trafo 3 Phasa Setiap sisi primer/sisi sekunder
transformator tiga phasa dapat dihubung menurut tiga cara yaitu:
Didalam prakteknya hubungan bintang dan hubungan delta paling banyak digunakan
Hubungan
Bintang
Hubungan
Delta
Hubungan
Zig-zag
72
PT PLN (Persero)PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN
Belajar & Menyebarkan Ilmu Pengetahuan Serta Nilai – Nilai Perusahaan
Trafo AC Beban Nol73
PT PLN (Persero)PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN
Belajar & Menyebarkan Ilmu Pengetahuan Serta Nilai – Nilai Perusahaan
Trafo AC berbeban74
PT PLN (Persero)PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN
Belajar & Menyebarkan Ilmu Pengetahuan Serta Nilai – Nilai Perusahaan
Trafo DC75
PT PLN (Persero)PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN
Belajar & Menyebarkan Ilmu Pengetahuan Serta Nilai – Nilai Perusahaan
Trafo DC berasap76