Diberdayakan oleh Blogger.
RSS

KARAKTERISTIK PENGOPERASIAN GENERATOR PENGUAT SHUNT

22.54 |



JUDUL :
KARAKTERISTIK PENGOPERASIAN
GENERATOR PENGUAT SHUNT
BAB I
TUJUAN
I.1 KOMPETENSI UTAMA
1.         Mahasiswa mampu menggambarkan rangkaian pengoperasian generator dc penguat shunt
2.         Mahasiswa mampu merangkai rangkaian pengoperasian generator dc penguat shunt
3.         Mahasiswa memahami karakteristik generator dc penguat shunt
4.         Mahasiswa memahami cara kerja generator dc penguat shunt

I.2 KOMPETENSI PENUNJANG
1.         Menjelaskan prinsip kerja dari suatu generator dc penguat shunt
2.         Membuat rangkaian pengoperasian generator dc penguat shunt
3.         Menentukan karakteristik generator dc shunt beban nol, Tegangan keluaran generator (beban nol) fungsi arus penguat medan generator Eg(0) = f (Ish)
a.     Mengukur parameter generator dc shunt tanpa beban
a.1  tegangan keluaran generator (beban nol), Eg(0)
a.2  arus medan penguat generator, Ish
b.    Mengukur daya masukan motor penggerak, Pin
c.     Mengukur kecepatan putar generator, n
d.    Menghitung Torsi generator, T
4.         Menentukan karakteristik generator dc shunt berbeban.
a.    Menambahkan beban pada terminal tegangan keluaran generator
b.    Mengukur parameter generator dc terpisah berbeban
a.1  tegangan keluaran generator (berbeban), Eg
a.2  arus medan penguat generator, Ish
a.    Mengukur daya masukan motor penggerak, Pin
c.     Mengukur kecepatan putar generator, n
d.    Menghitung Torsi generator, T
5.         Menentukan karakteristik luar generator shunt
a.         Mengatur tegangan keluaran generator secara bertahap saat dibebani
b.        Mengukur nilai tegangan keluaran generator Eg dan arus beban IL
c.         Menggambarkan karakteristik luar generator Eg = f (IL)
6.         Membuat analisa perhitungan generator sesuai formula 2.1 – 2.3

BAB II
TEORI DASAR
II.1 Pendahuluan
Motor arus searah digunakan untuk mengubah tenaga listrik arus searah menjadi tenaga mekanis (putaran). Sedangkan generator arus searah sebaliknya merubah tenaga mekanis menjadi tenaga listrik arus searah. Pada dasarnya konstruksi dari motor arus searah dan generator arus searah adalah sama.
Pada mesin arus searah dapat dijumpai kotak terminal. Pemberian notasi pada tiap terminal sesuai dengan standar yang dipakai. Beberapa notasi yang ada terdapat pada tabel 2.1 berikut:

Tabel 2.1 Daftar notasi pada terminal kumparan mesin arus searah
Bagian mesin
Vermet 2901
VDE 0570/7.57
Kumparan jangkar
B-b
A – B
Kumparan shunt
F – f
C – D
Kumparan medan seri
S - s
E – F
Kumparan kutub bantu
C – c
G – H
Kumparan Kompensasi
K – k
G – H
Kumparan medan terpisah

J - K

Konstruksi mesin arus searah
Mesin arus searah terdiri dari banyak bagian yaitu :
1.      Poros dan bantalan mesin
2.      Jangkar mesin arus searah
3.      Komutator mesin arus searah
4.      Sikat mesin arus searah Kutub dan sepatu kutub mesin arus searah
5.      Badan mesin arus searah



Rangkaian medan penguat
Berdasarkan hubungan rangkaian medan penguatnya, mesin arus searah dapat dibagi menjadi:
a.       Mesin arus searah penguat terpisah
b.      Mesin arus searah penguat sendiri ; seri, shunt, kompon pendek, kompon panjang

II.2 Referensi
Generator penguat shunt
Pada generator penguat shunt, kumparan medan dihubungkan paralel dengan jangkar.
Gambar 2.1. Gambar rangkaian generator dc penguat shunt

Secara matematis, rangkaian diatas dapat diuraikan sebagai berikut :
 






Karakteristik generator dc penguat shunt tanpa beban

 
n = nominal
 

Eg




n < nominal
 

 






                                                                              Ish
Gambar 2.2 Karakteristik beban nol generator dc penguat shunt




Karakteristik generator dc penguat shunt berbeban
                                               
Eg

 






                                                                              Ish
Gambar 2.2 Karakteristik berbeban generator dc penguat shunt




Karakteristik luar generator dc penguat shunt
                                                                       
Eg






 






                                                                              I beban
Gambar 2.3 Karakteristik luar generator dc penguat shunt
Generator adalah mesin listrik yang mengubah daya mekanis menjadi daya listrik. Mesin listrik dapat berupa generator dan motor dan berdasarkan arah arusnya mesin listrik terbagi atas mesin listrik arus searah dan mesin listrik arus bolak-balik.
Macam-macam Generator :
1.      Generator Arus Bolak– Balik (AC)
Medan – berputar menyederhanakan masalah pengisolasian tegangan yang dibangkitkan, yang umumnya sebesar 18.000 sampai 24.000 V. Generator ac medan– berputar mempunyai jangkar yang disebut stator. Lilitan stator tiga– fase langsung dihubungkan dengan beban tanpa melalui slip ring dan sikat. Hal ini memudahkan isolasi kumparan karena kumparan tidak dikenai gaya sentrifugal. Metode yang berbeda dari penguatan medan telah dibuat dan digunakan.
Menggunakan system penguatan tanpa sikat pada generator ac kecil yang dipasangkan pada poros yang sama seperti generator utama, digunakan sebagai penguat. Penguat ac mempunyai jangkar putar. Output jangkar disearahkan dengan diode solid state yang juga di pasang pada poros utama. Output yang disearahkan dari penguat ac dimasukkan langsung dengan menggunakan hubungan yang diisolasi sepanjang poros pada medan generator sinkron yang berputar.
Medan penguat ac adalah tetap dan disuplai dari sumber dc yang terpisah. Akibatnya, output penguat ac dan tegangan yang dibangkitkan dari generator sinkron yang dikontrol dengan mengubah kekuatan medan dari penguat ac melalui pengaturan rheostat medan.
Kecepatan dan jumlah kutub derajat ac menentukan frekuensi tegangan yang dibangkitkan. Jika generator mempunyai dua kutub ( utara dan selatan ) dan kumparan berputar pada kecepatan satu putaran perdetik, maka frekuensi akan berubah manjadi siklus per detik. Rumus untuk mementukan frekuensi generator adalah :
Description: http://superthowi.files.wordpress.com/2012/09/091312_2357_generator1.png?w=593
Dimana :
f = Frekuensi tegangan yang diinduksikan ( Hz )
p = jumlah kutub pada rotor
n = kecepatan rotor per menit ( r / menit )
System satu fase digunakan untuk tuntutan daya kecil hampir semua system pembangkitan dan distribusi yang digunakan oleh utility daya adalah tiga fase.
Tiga perangkat kumparan stator dari alternator tiga fase dapat dihubungkan dalam wye ( disebut juga bintang ) atau bentuk delta. Gambar 6-7 menunjukan altenator hubungan wye. System bintang tiga fase empat kawat adalah sangat umum dan merupakan system standar yang diberikan oleh utility daya pada pelanggan komersial dan industri. System ini sangat ideal karena utility daya dapat memberikan daya satu fase atau tiga fase pada system empat kawat itu.
Pada altenator tiga fase yang dihubungkan bintang, tegangan fase ke netral sama dengan tegangan yang dibangkitkan pada tiap kumparan. Tegangan fase ke fase diperoleh dengan mengalihkan tegangan fase ke netral dengan 1,73 karena kumparan – kumparan disusun letaknya 120° listrik satu sama lain. Dengan beban tiga fase yang dihubungkan pada alternator, arus pada lin sama dengan arus pada lilitan kumparan ( fase ).
Pada system tiga fase hubungan delta, tegangan yang diukur antara setiap dual in sama dengan tegangan yang dibangkitkan pada lilitan kumparan.
Generator arus searah DC
1.      Generator DC dengan penguat medan
            Karakteristik adalah sebuah gambar grafik yang menyatakan hubungan antara dua nilai listrik yang menentukan sifat sebuah mesin. Berikut macam-macam karakteristik yang dimiliki generator DC : berbeban, luar, pengatur, hubung singkat,
2.      Generator penguat sendiri
            Generator pengautan sendiri adalah arus listrik yang dialirkan melalui kumparan penguat medan Rf yang diambil dari output generator tersebut. Biasanya generator ini dibuat sedemikian rupa sehingga dapat memeberikan penguatan sendiri. Sebelum dapat bekerja dengan penguatan sendiri, biasanya kutub-kutub magnet harus diberi penguat untuk mendapatkan remenensi magnet (magnet sisa) dari suatu sumber lain. Sisa magnet kecil ini membnagkitkan tegangan pada jangkar yang selanjutnya dikembalikan lagi ke dalam belitan medan untuk memperkuat medan magnetnya,sehingga dengan demikian tegangan yang dibangkitkan dalam jangar akanlebih besar. Demikian seterusnya hingga didapat tegangan yang cukup.
Pembangkitan tegangan induksi oleh sebuah generator diperoleh melalui dua cara:
·        Dengan menggunakan cincin-seret, menghasilkan tegangan induksi bolak-balik.
·        Dengan menggunakan komutator, menghasilkan tegangan DC.

3.      Jangkar Generator DC
Jangkar adalah tempat lilitan pada rotor yang berbentuk silinder beralur. Belitan tersebut merupakan tempat terbentuknya tegangan induksi. Pada umumnya jangkar terbuat dari bahan yang kuat mempunyai sifat feromagnetik dengan permiabilitas yang cukup besar.
Permiabilitas yang besar diperlukan agar lilitan jangkar terletak pada derah yang induksi magnetnya besar, sehingga tegangan induksi yang ditimbulkan juga besar. Belitan jangkar terdiri dari beberapa kumparan yang dipasang di dalam alur jangkar. Tiap-tiap kumparan terdiri dari lilitan kawat atau lilitan batang.
Munculnya medan jangkar akan memperlemah medan utama yang terletak disebelah kiri kutub utara, dan akan memperkuat medan utama yang terletak di sebelah kanan kutub utara. Pengaruh adanya interaksi antara medan utama dan medan jangkar ini disebut reaksi jangkar. Reaksi jangkar ini mengakibatkan medan utama tidak tegak lurus pada garis netral n, tetapi bergeser sebesar sudut α. Dengan kata lain, garis netral akan bergeser. Pergeseran garis netral akan melemahkan tegangan nominal generator.
Untuk mengembalikan garis netral ke posisi awal, dipasangkan medan magnet bantu (interpole atau kutub bantu).
Lilitan magnet bantu berupa kutub magnet yang ukuran fisiknya lebih kecil dari kutub utama. Dengan bergesernya garis netral, maka sikat yang diletakkan pada permukaan komutator dan tepat terletak pada garis netral n juga akan bergeser. Jika sikat dipertahankan pada posisi semula (garis netral), maka akan timbul percikan bunga api, dan ini sangat berpotensi menimbulkan kebakaran atau bahaya lainnya. Oleh karena itu, sikat juga harus digeser sesuai dengan pergeseran garis netral.
Bila sikat tidak digeser maka komutasi akan jelek, sebab sikat terhubung dengan penghantar yang mengandung tegangan. Reaksi jangkar ini dapat juga diatasi dengan kompensasi yang dipasangkan pada kaki kutub utama baik pada lilitan kutub utara maupun kutub selatan, Kini dalam rangkaian generator DC memiliki tiga lilitan magnet, yaitu:
·        Lilitan magnet utama
·        Lilitan magnet bantu (interpole)
·        Lilitan magnet kompensasi
Ditinjau dari cara-cara menghubungkan lilitan-lilitan medan dengan jangkar dan rangkaian luar atau jala-jala generator, penguatan sendiri ini dibagi menjadi:
Generator Shunt
Ciri utama generator shunt adalah kumparan penguat medan dipasang paralel terhadap kumparan jangkar.

Pada generator shunt, untuk mendapatkan penguatan sendiri diperlukan :
  1. Adanya sisa magnetik pada sistem penguat
  2. Hubungan dari rangkaian medan pada jangkar harus sedemikian, hingga arah medan yang terjadi, memperkuat medan yang sudah ada. Mesin shunt akan gagal membangkitkan tegangannya kalau:
  3. Sisa magnetik tidak ada. Misal: Pada mesin-mesin baru. Sehingga cara memberikan sisa magnetic adalah pada generator shunt dirubah menjadi generator berpenguatan bebas atau pada generator dipasang pada sumber arus searah, dan dijalankan sebagai motor shunt dengan polaritas sikat-sikat dan perputrannominal
  4. Hubungan medan terbalik, Karena generator diputar oleh arah yang salah dan dijalankan, sehingga arus medan tidak memperbesar nilai fluksi. Untuk memperbaikinya denganhubungan-hubungan perlu diubah dan diberi kembali sisa magnetik, seperti carauntuk memberikan sisa magnetik
Tahanan rangkaian penguat terlalu besar. Hal ini terjadi misalnya pada hubungan terbuka dalam rangkaian medan, hingga Rf tidak berhingga atau tahanan kontak sikat terlalu besar atau komutator kotor. Pada generator shunt, penguat eksitasi E1-E2 terhubung paralel dengan rotor (A1-A2).
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 E1-E2 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 terhubungsingkat, maka tidak akan ada tegangan atau energi listrik yang dihasilkan oleh generator tersebut.
Pada generator shunt , arus medandisuplai dari tegangan jangkar mesin. Arus jangkar Ia yang dihasilkan adalah, Ia = If + IL
Description: http://3.bp.blogspot.com/_tkyAX3SWr14/SmlZYvqpWsI/AAAAAAAAAJg/CaW3w3KBne8/s1600/Gen.shunt.bmp
Gambar . Rangkaian eqivalen generator shunt
Oleh karena generator shunt ini termasuk generator berpenguat sendiri yang artinya bahwa arus medan disuplai dari jangkar mesin itu sendiri maka harus ada tegangan awal pada generator tersebut sebelum diputar oleh prime mover (penggerak mula). Tegangan awal ini dihasilkan akibat adanya fluks sisa (residual flux) didalam kutub generator. Sehingga tegangan awalnya sebesar :
Ea = K. Фres. ω volt ; dimana Фres = fluks residu
Tegangan kecil yang dibangkitkan tersebut akan menghasilkan arus kecil di kumparan jangkar. Arus ini akan menghasilkan magnetomotive force kutub (mmf).yang akan terus bertambah seiring dengan berputarnya generator sehingga tegangan terminal mencapai nominalnya.

Description: http://2.bp.blogspot.com/_tkyAX3SWr14/SmlaRI0KLBI/AAAAAAAAAJw/uXxysWKPVKs/s200/Grafik+gen.shunt.bmp
Gambar . Terbangkitnya tegangan pada generator shunt
Garis lengkung pada gambar 15 menggambarkan kurva pemagnetan untuk generator penguat sendiri, sedangkan garis lurus menyatakan persamaan tegangan kumparan medan (Ish.Rsh). 0a adalah fluks residu dan menimbulkan pada kumparan medan sebesar 0b. Dengan adanya arus kumparan ini tegangan induksi membesar menjadi 0c (akibat bertambahnya fluks). Selanjutnya tegangan 0c memperkuat arus medan menjadi sebesar 0d. Demikian proses ini berlangsung sampai generator mencapai tegangan stabil dititik X.
Dari uraian diatas maka dapat disimpulkan bahwa gagalnya pembangkitan tegangan generator shunt dikarenakan :
Ø Tidak adanya fluks residu
Ø Arah putaran generator terbalik
Ø Pengaturan tahanan medan pada nilai yang lebih besar dari resistor kritisnya.
Karakteristik tegangan terminal dan pengaturan tegangan generator DC Shunt sama dengan generator exitasi terpisah.
BAB III
ALAT DAN BAHAN

1.      Generator DC penguat shunt                                         1
2.      Voltmeter                                                                     1
3.      Amperemeter                                                               2
4.      Wattmeter                                                                    1
5.      Tachometer                                                                  1
6.      Motor (sebagai penggerak)                                           1
7.      Lampu                                                                          3
8.      Kabel                                                          secukupnya
9.      Retifier
10.  Penguat

BAB IV
GAMBAR RANGKAIAN



Gambar Rangkaian percobaan generator dc penguat terpisah









BAB V
LANGKAH KERJA
5.1  Percobaan tanpa beban
1.      Menyiapkan alat dan bahan yang akan dipraktekkan
2.      Membuat rangkaian pengoperasian motor dc tanpa beban sesuai gambar rangkaian.
3.      Memasang alat ukur, mengoperasikan motor penguat shunt dengan memberikan tegangan masukan hingga kecepatan putar nominal terpenuhi.
4.      Mencatat semua parameter sesuai dengan tujuan percobaan
5.2  Percobaan berbeban
1.  Menghubungkan motor dengan generator.
2.  Mencatat semua parameter pembebanan motor dc penguat shunt sesuai dengan tujuan percobaan
5.3  Percobaan hubung singkat
1.  Memutar generator sampai kecepatan putar nominalnya.
2.  Menghubung singkat terminal keluaran generator melalui amperemeter
3.  Menaikkan nilai arus medan penguat secara bertahap
4.  Mengukur tegangan keluaran generator Eg, arus hubung singkat Ihs

TABEL PERCOBAAN

Tanpa beban (putaran generator tetap nominal)

Pengukuran
Perhitungan
No
Eg (Volt)
If (A)
n (rpm)
Pin motor  (Watt)
T (Nm)
1





2





3





4






Berbeban

Pengukuran
Perhitungan
No
Eg (Volt)
If (A)
n (rpm)
Pin motor  (Watt)
Pout generator (W)
IL (A)
T (Nm)
1







2







3







4














BAB VI
TUGAS DAN PERTANYAAN

1.      Terangkan cara kerja generator dc penguat shunt
2.      Mengapa pada generator dc penguat shunt tidak terdapat percobaan untuk menentukan karakteristik hubung singkat? Jelaskan
3.      Dapatkah medan penguat generator dc penguat shunt diatur?
4.      Manakah diantara generator dc penguat shunt dan generator dc penguat terpisah yang paling mudah menghasilkan tegangan keluaran? Jelaskan.
5.      Secara matematis, buktikan bahwa generator dc shunt adalah generator yang sangat tergantung pada parameter jangkarnya.

Daftar pustaka

http://www.scribd.com/doc/50209979/BAB-5-generator-DC
http://handihammers.blogspot.com/2013/05/karakteristik-motor-dc.html
http://azzahratunnisa.wordpress.com/2009/05/27/jenis-jenis-generator-dc/
http://blogs.itb.ac.id/el2244k0112211041arigustian/2013/04/25/mesin-direct-current-dc/


  • Digg
  • Del.icio.us
  • StumbleUpon
  • Reddit
  • RSS
Read User's Comments(0)
Diposting oleh Unknown
Langganan: Postingan (Atom)