| ILMU LISTRIK (ELECTRICAL SCIENCE)

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

n < nominal

Ish

Gambar 2.2 Karakteristik beban nol generator dc penguat shunt

Karakteristik generator dc penguat shunt berbeban

Ish

Gambar 2.2 Karakteristik berbeban generator dc penguat shunt

Karakteristik luar generator dc penguat shunt

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 :

Adanya sisa magnetik pada sistem penguat
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:
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
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: https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEiI4aYDuVtBzltbSkJ1BCs5sw0RLbifFKjxiQ3hz9Z57rLbaNdIf4n93XDMBHv2oxmD46pEcxSea6fiY7JRNW8Q5RCBkHRXDLne8w1YR20OR2LCx0JDUNjCSKXtgDsVs9CUbGNZoEbBLlA/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. Ф_res. ω volt ; dimana Ф_res= 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: https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEiuezzeR7mKcj4wJnD_utZRDuW8NbdOhIQ1m0J3e1AKXIzDWQR3qvvWlXqYPlVHJMTZqAvS6o-NPBV8F2BT2_ip_7GcbTXJyF85AxbiTSJGPst4aBtG9G1MS8jT17zAuSJ_5LK9_ont8RU/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 (I_sh.R_sh). 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/

Read User's Comments(0)

JENIS-JENIS DAN PRINSIP KERJA TRANSFORMATOR

21.50 |

JENIS-JENIS DAN PRINSIP KERJA TRANSFORMATOR

Mulyadi Arif
Jurusan Teknik Listrik Politeknik Negeri Padang
Email : mulyadiarif3006@gmail.com

Abstraksi: Paper ini berkaitan dengan jenis-jenis transformator. Jenis-jenis transformator disini menjelaskan step-up, step-down, autotransformator, autotransformator variabel, transformator isolasi, dan transformator pulsa. Penggunaan transformator yang digunakan untuk pengiriman tenaga listrik yang terdiri dari pasangan kumparan primer dan sekunder yang diisolasi (terpisah) secara listrik dan lilitan pada inti besi lunak. Arus induksi pada transformator mengalir melalui rangkaian sekunder ketika saklar pada rangkaian primer ditutup atau dibuka. Prinsip kerja pada transformator, apabila kumparan primer dihubungkan dengan tegangan (sumber), maka akan mengalir arus bolak-balik pada kumparan tersebut. Oleh karena itu kumparan mempunyai inti, arus yang menimbulkan fluks magnet yang juga berubah-ubah, akibatnya pada kumparan primer akan timbul GGL induksi ep.

Kata Kunci : transformator, jenis-jenis transformator, prinsip kerja transformator

I. Pendahuluan

Transformator adalah suatu alat listrik yang dapat memindahkan dan mengubah energy listrik satu atau lebih rangkaian listrik satu atau lebih rangkaian listrik ke rangkaian listrik yang lain, melalui suatu gendeng magnet berdasarkan prinsip induksi-elektromagnet. Transformator adalah alat yang digunakan untuk mengubah tegangan bolak balik (ac) dari suatu nilai tertentu ke nilai yang kita inginkan terdiri dari kumparan primer dan sekunder.

Gambar 1. Transformator

Perkembangan dan penerapan system transformator pada perumahan, perkantoran maupun pada kendaran yaitu mobil dewasa ini mengalami peningkatan yang pesat. Buktinya adalah banyak industry, perkantoran maupun kendaran dilengkapi dengan penggunaan transformator yang bertujuan untuk mengetahui informasi dan dapat menambah pengetahuan.
System pesawat telepon yang paling sederhana memiliki komponen utama yaitu ISDN EXCHANGE, ISDN PRA, ISDN BRA, ISDN PHONE, ISDN PBX dan ISDN DATA TERMINAL.

II. Jenis-jenis Transformator

Berkaitan dengan topic yang dikaji yakni kegunaan transformator adalah alat untuk mengubah tegangan arus bolak balik menjadi lebih tinggi atau rendah. Transformator terdiri dari pasangan kumparan primer dan sekunder yang diisolasi (terpisah) secara listrik dan dililitkan pada inti besi lunak. Inti besi lunak dibuat dari pelat yang berlapis-lapis untuk mengurangi daya yang hilang karena arus pusar. Kumparan primer dan sekunder dililitkan pada kaki inti besi yang terpisah. Bagian fluks magnetic bocor tampak bahwa pada pasangan kumparan terdapat fluks magnetic bocor disisi primer dan sekunder. Secara lebih lengkap bisa dicermati pada gambar 2.[1]

Gambar 2. Bagan fluks magnetic bocor pada pasangan kumparan

Hasil diatas untuk mengurangi fluks magnet bocor pada pasangan kumparan digunakan pasangan kumparan seperti gambar diatas. Kumparan sekunder dililitkan pada kaki inti besi yang sama (kaki yang tengah), dengan lilitan kumparan sekunder terletak diatas lilitan kumparan primer, ditunjukkan pada fluks magnet bocornya, maka dapat dicermati pada gambar dibawah ini.

Gambar 3. Hubungan primer dan sekunder

Rumus untuk fluks magnet yang ditimbulkan lilitan primer adalah[2]:
δΦ = Є x δt (1)
Dan untuk rumus GGL induksi yang terjadi dililitan sekunder adalah
Є = N δΦ/δt (2)
Karena kedua kumparan dihubungkan dengan fluks yang sama, maka
δΦ/δt = Vp/Np = Vs/Ns (3)
Dimana dengan menyusun ulang persamaan akan didapat
Vp/Np = Vs/Ns (4)
Sedemikian sehingga
Vp.Ip = Vs.Is (5)

Dengan kata lain, hubungan antara tegangan primer dengan tegangan sekunder ditentukan oleh perbandingan jumlah lilitan primer dengan lilitan sekunder.

Jenis-jenis transformator adalah [3]:

1. Step-Up

Gambar 4. Lambang transformator step-up

Transformator step-up adalah transformator yang memiliki lilitan sekunder lebih banyak daripada lilitan primer, sehingga berfungsi sebagai penaik tegangan. Transformator ini biasa ditemui pada pembangkit tenaga listrik sebagai penaik tegangan yang dihasilkan generator menjadi tegangan tinggi yang digunakan dalam transmisi jarak jauh.

2. Step-down

Gambar 5. Skema transformator step-down

Transformator step-down memiliki lilitan sekunder lebih sedikit daripada lilitan primer, sehingga berfungsi sebagai penurun tegangan. Transformator jenis ini sangat mudah ditemui, terutama dalam adaptor AC-DC.

3. Autotransformator

Gambar 6. Skema transformator

Transformator jenis ini hanya terdiri dari satu lilitan yang berlanjut secara listrik, dengan sadapan tengah. Dalam transformator ini, sebagian lilitan primer juga merupakan lilitan sekunder. Fasa arus dalam lilitan sekunder selalu berlawanan dengan arus primer, sehingga untuk tarif daya yang sama lilitan sekunder bisa dibuat dengan kawat yang lebih tipis dibandingkan transformator biasa. Keuntungan dari autotransformator adalah ukuran fisiknya yang kecil dan kerugian yang lebih rendah daripada jenis dua lilitan. Tetapi transformator jenis ini tidak dapat memberikan isolasi secara listrik antara lilitan primer dengan lilitan sekunder. Selain itu, autotransformator tidak dapat digunakan sebagai penaik tegangan lebih dari beberapa kali lipat (biasanya tidak lebih dari 1,5 kali).

4. Autotransformator Variabel

Gambar 7. Skema Autotransformator Variabel

Autotransformator variabel sebenarnya adalah autotransformator biasa yang sadapan tengahnya bisa diubah-ubah, memberikan perbandingan lilitan primer-sekunder yang berubah-ubah.

5. Transformator Isolasi

Transformator isolasi memiliki lilitan sekunder yang berjumlah sama dengan lilitan primer, sehingga tegangan sekunder sama dengan tegangan primer. Tetapi pada beberapa desain, gulungan sekunder dibuat sedikit lebih banyak untuk mengkompensasi kerugian. Transformator seperti ini berfungsi sebagai isolasi antara dua kalang. Untuk penerapan audio, transformator jenis ini telah banyak digantikan oleh kopling kapasitor.

6. Transformator Pulsa

Transformator pulsa adalah transformator yang didesain khusus untuk memberikan keluaran gelombang pulsa. Transformator jenis ini menggunakan material inti yang cepat jenuh sehingga setelah arus primer mencapai titik tertentu, fluks magnet berhenti berubah. Karena GGL induksi pada lilitan sekunder hanya terbentuk jika terjadi perubahan fluks magnet, transformator hanya memberikan keluaran saat inti tidak jenuh, yaitu saat arus pada lilitan primer berbalik arah.

7. Transformator Tiga Fasa

Transformator tiga fasa sebenarnya adalah tiga transformator yang dihubungkan secara khusus satu sama lain. Lilitan primer biasanya dihubungkan secara bintang (Y) dan lilitan sekunder dihubungkan secara delta (Δ).

III. Prinsip Kerja Transformator
Komponen Transformator (trafo)
Transformator (trafo) adalah alat yang digunakan untuk menaikkan atau menurunkan tegangan bolak-balik (AC). Transformator terdiri dari 3 komponen pokok yaitu: kumparan pertama (primer) yang bertindak sebagai input, kumparan kedua (skunder) yang bertindak sebagai output, dan inti besi yang berfungsi untuk memperkuat medan magnet yang dihasilkan.[4]

Gambar 8. Bagian-Bagian Transformator

Gambar 9. Lambang Transformator

Prinsip kerja dari sebuah transformator adalah sebagai berikut. Ketika Kumparan primer dihubungkan dengan sumber tegangan bolak-balik, perubahan arus listrik pada kumparan primer menimbulkan medan magnet yang berubah. Medan magnet yang berubah diperkuat oleh adanya inti besi dan dihantarkan inti besi ke kumparan sekunder, sehingga pada ujung-ujung kumparan sekunder akan timbul ggl induksi. Efek ini dinamakan induktansi timbal-balik (mutual inductance).[5]

Gambar 10. Skema transformator kumparan primer dan kumparan sekunder terhadap medan magnet

Pada skema transformator diatas, ketika arus listrik dari sumber tegangan yang mengalir pada kumparan primer berbalik arah (berubah polaritasnya) medan magnet yang dihasilkan akan berubah arah sehingga arus listrik yang dihasilkan pada kumparan sekunder akan berubah polaritasnya.

Gambar 11. Hubungan antara tegangan primer, jumlah lilitan primer, tegangan sekunder, dan jumlah lilitan sekunder

Hubungan antara tegangan primer, jumlah lilitan primer, tegangan sekunder, dan jumlah lilitan sekunder, dapat dinyatakan dalam persamaan[6]:

Vp/Vs = Np/Ns (6)

Vp = tegangan primer (volt)
Vs = tegangan sekunder (volt)
Np = jumlah lilitan primer
Ns = jumlah lilitan sekunder

Simbol Transformator
Berdasarkan perbandingan antara jumlah lilitan primer dan jumlah lilitan skunder transformator ada dua jenis yaitu[7]:
1. Transformator step up yaitu transformator yang mengubah tegangan bolak-balik rendah menjadi tinggi, transformator ini mempunyai jumlah lilitan kumparan sekunder lebih banyak daripada jumlah lilitan primer (Ns > Np).
2. Transformator step down yaitu transformator yang mengubah tegangan bolak-balik tinggi menjadi rendah, transformator ini mempunyai jumlah lilitan kumparan primer lebih banyak daripada jumlah lilitan sekunder (Np > Ns).
Pada transformator (trafo) besarnya tegangan yang dikeluarkan oleh kumparan sekunder adalah:
1. Sebanding dengan banyaknya lilitan sekunder (Vs ~ Ns).
2. Sebanding dengan besarnya tegangan primer ( VS ~ VP).
3. Berbanding terbalik dengan banyaknya lilitan primer,

Vs ~ 1/Np (7)

Sehingga dapat dituliskan:

Vs = Ns/Np x Vp (8)

Penggunaan transformator

Transformator (trafo) digunakan pada peralatan listrik terutama yang memerlukan perubahan atau penyesuaian besarnya tegangan bolak-balik. Misal radio memerlukan tegangan 12 volt padahal listrik dari PLN 220 volt, maka diperlukan transformator untuk mengubah tegangan listrik bolak-balik 220 volt menjadi tegangan listrik bolak-balik 12 volt. Contoh alat listrik yang memerlukan transformator adalah: TV, komputer, mesin foto kopi, gardu listrik dan sebagainya.[8]

IV. Kesimpulan

Kesimpulan dari pembahasan diatas dapat disimpulkan bahwa energy dipindahkan dari kumparan primer ke kumparan sekunder oleh magnetisasi dalam inti.

NOTASI
Vı tegangan primer (ggl induksi
V2 tegangan sekunder (ggl induksi)
Nı jumlah lilitan primer
N2 jumlah lilitan sekunder

V. Referensi

[2, 3] wiki. Rumus yang digunakan, dan Jenis-jenis transformator. Wikipedia; Jakarta.

Rumus yang digunakan yaitu fluks magnet yang ditimbulkan lilitan primer. Jenis-jenis transformator adalah step-up, step-down, autotransformator, autotransformator variabel, transformator isolasi, transformator pulsa, dan transformator tiga fasa.

[4, 5, 7, 8] edukasi.net. Prinsip kerja transformator, dan Penggunaan transformator. Edukasi.net; Jakarta.

Prinsip kerja transformator adalah kumparan primer yang dihubungkan dengan sumber tegangan bolak-balik, sehingga terjadi perubahan arus listrik pada kumparan primer yang menimbulkan medan magnet berubah. Penggunaan transformator pada kehidupan sehari-hari adalah transformator yang dapat mengubah tegangan listrik bolak-balik yang dari 220volt menjadi 120volt.

[1, 6] Kanginan, Marthen. Fisika 2B, Erlangga; Jakarta, 1994.

Kegunaan transformator adalah suatu alat yang berguna untuk mengubah tegangan arus bolak balik menjadi lebih tinggi atau rendah. Transformator terdiri dari pasangan kumparan primer dan sekunder yang diisolasi (terpisah) secara listrik. Mejelaskanp persamaan hubungan antara tegangan primer, jumlah lilitan primer, tegangan sekunder, dan jumlah lilitan sekunder.

Read User's Comments(0)

Motor Arus Searah

01.12 |

Bagian Motor Arus Searah

Apa yang anda ketahui tentang Motor Arus Searah??
Motor arus searah merupakan salah satu mesin listrik yang mengubah energi listrik searah menjadi energi gerak. Motor arus searah banyak sekali dipakai, motor-motor kecil untuk aplikasi elektronik menggunakan motor arus searah seperti: pemutar kaset, pemutar piringan magnetik di harddisk komputer, kipas pendingin komputer, dan tentu saja mainan legendaris ‘tamiya’ menggunakan motor arus searah. Tentu saja untuk keperluan-keperluan yang berdaya besar, motor arus searah masih dipakai pada aplikasi tertentu.

Gerak atau putaran yang dihasilkan oleh motor arus searah diperoleh dari interaksi dua buah medan yang dihasilkan oleh bagian ‘jangkar‘ (armature) dan bagian ‘medan‘ (field) dari motor arus searah. Pada gambar ilustrasi diatas, bagian medan berbentuk suatu kumparan yang terhubung ke sumber arus searah. Sedangkan bagian jangkar ditunjukkan sebagai magnet permanen (U-S), bagian jangkar ini tidak harus berbentuk magnet permanen, bisa juga berbentuk belitan yang akan menjadi elektro-magnet apabila mendapatkan sumber arus searah. Sehingga apabila motor arus searah kita berjenis jangkar belitan, maka kita harus menyediakan dua sumber arus searah, satu untuk bagian jangkarnya, satu lagi untuk bagian medannya. Bagian lain yang tidak kalah penting pada motor arus searah adalah adanya ‘komutator’ (comutator).

Prinsip Kerja Motor Arus Searah

Komutator merupakan suatu konverter mekanik yang membuat arus dari sumber mengalir pada arah yang tetap walaupun belitan medan berputar. Komutator berpasangan dengan ‘cincin belah‘ (slip-rings) untuk menjalankan tugas yang saya sebut baru saja. Pada gambar ilustrasi diatas, gambar lingkaran yang dibagi menjadi dua buah dan terhubung ke bagian belitan medan merupakan cincin belah yang saya maksud. Bagian yang digambarkan berbentuk kotak menempel pada cincin belah tersebut yang dinamakan komutator. Tentu saja pada aplikasi yang sebenarnya, jumlah cincin belah tidak hanya dua dan terhubung ke sejumlah banyak belitan medan.

Bagaimana putaran dapat dihasilkan??

Untuk menjawab ini, tentu saja kita harus ingat aturan tangan kanan bahwa gaya, medan magnet, dan arus membentuk suatu sumbu tiga dimensi seperti ditunjukkan di gambar sebelumnya. Semua setuju bahwa medan magnet berarah dari kutub Utara (N) ke kutub Selatan (S), sehingga di gambar yang atas seharusnya ada medan magnet yang berarah dari N ke S. Interaksi adanya arus dan medan magnet dengan menggunakan aturan tangan kanan mengakibatkan munculnya gaya. Pada gambar yang atas, dapat dicoba sendiri, di konduktor yang dekat dengan kutub S akan muncul gaya ke arah atas, sebaliknya pada konduktor yang dekat dengan kutub N akan muncuk gaya ke arah bawah. Akibatnya bagian medan akan berputar karena adanya dua gaya yang berlawanan arahnya.

Aturan Tangan Kanan

Setelah satu putaran maka konduktor yang tadinya dekat dengan kutub S akan berpindah dekat ke kutub N, dan juga sebaliknya. Akibat adanya pasangan cincin belah-komutator, arus akan mengalir dengan arah yang tetap, walaupun konduktornya berganti, sehingga gaya pada titik tersebut akan selalu tetap arahnya. Begitu seterusnya sehingga motor arus searah akan berputar pada arah yang tetap. Secara sederhana, apabila sumber arus searahnya kita balik arahnya maka putaran yang dihasilkan akan berlawanan arah (sehingga motor tamiya saya dulu berjalan mundur karena saya salah memasang baterainya).

Refferensinya :
Electric Machinery, A.E. Fitzgerald, et.al.
Electric Machine Fundamentals, S.J. Chapman, et.al.
images courtesy of
pc-control.co.uk/dc-motors.html
physicsed.buffalostate.edu/SeatExpts/resource/rhr/rhr.html

Read User's Comments(0)

ILMU LISTRIK (ELECTRICAL SCIENCE)

blog ini memberikan pengetahuan tentang ilmu kelistrikan

Menu Posting

Total Tayangan Halaman

Translate

Mengenai Saya

Blogger templates

Popular Posts

Blogroll

Archives

KARAKTERISTIK PENGOPERASIAN GENERATOR PENGUAT SHUNT

JENIS-JENIS DAN PRINSIP KERJA TRANSFORMATOR

Motor Arus Searah