Upload
ay-derosary
View
249
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
7/24/2019 Bhn Kuliah I,II,III Msn DC Ke Mhsw
1/61
MESIN LISTRIK I (MESIN DC)
Referensi:
1.Zuhal,Dasar Tenaga Listrik dan Elektronika Daya ,PT
,
2.B.L Theraja ,Electrical Technologi,S Chand & CompanyLTD,New Delhi,1988
3.Hamzah Berahim ,Pengantar Teknik Tenaga Listrik,andiOffset Jogjakarta 1994
7/24/2019 Bhn Kuliah I,II,III Msn DC Ke Mhsw
2/61
1. MESIN ARUS SEARAH
Didalam suatu sistem tenaga listrik dikenal piranti pengubah energi listrik keenergi mekanik( Motor ) maupun sebaliknya (generator). Sebuah mesin listrik(generator dan motor) akan befungsi bila memiliki:
(1)kumparan medan, untuk menghasilkan medan magnet(2)kumparan jangkar, untuk mengimbaskan ggl pada konduktor-konduktoryang terletak pada alur-alur jangkar dan(3)Celah udara, yang memungkinkan berputarnya jangkar dalam medan
ma net.
Pada mesin arus searah ( DC ), kumparan medan berbentuk kutub sepatumerupakan stator (bagian yang tidak berputar), dan kumparan jangkarmerupakan rotor (bagian yang berputar) lihat Gambar 1.1. Bila kumparanjangkar berputar dalam medan magnet, akan dibangkitkan tegangan (ggl) yangberubah-ubah arah setiap setengah putaran, sehingga keluarannya merupakantegangan bolak-balik:
e = Emakssin wtUntuk memperoleh tegangan searah diperlukan alat penyearah yang disebutkomutator dan sikat.
7/24/2019 Bhn Kuliah I,II,III Msn DC Ke Mhsw
3/61
2. DEFINISI-DEFINISI:
7/24/2019 Bhn Kuliah I,II,III Msn DC Ke Mhsw
4/61
7/24/2019 Bhn Kuliah I,II,III Msn DC Ke Mhsw
5/61
7/24/2019 Bhn Kuliah I,II,III Msn DC Ke Mhsw
6/61
7/24/2019 Bhn Kuliah I,II,III Msn DC Ke Mhsw
7/61
3. JENIS BELITAN JANGKAR MESIN DC
1. Belitan GelungKumparan, biasanya terdiri atas beberapa lilitan.
yang dihubung satu sama lain membentuk belitan.Apabila kumparan dihubungkan dan dibentuksedemikian rupa, hingga setiap kumparanmengge ung em a i e sisi umparan eri utnya,maka hubungan itu disebut belitan gelung.Gambaramemperlihatkan rotor dengan belitan gelung, 2kutub, 8 alur, dan 8 kumparan.
7/24/2019 Bhn Kuliah I,II,III Msn DC Ke Mhsw
8/61
Gambar 3. Belitan Gelung
7/24/2019 Bhn Kuliah I,II,III Msn DC Ke Mhsw
9/61
2. Belitan GelombangDalam belitan gelombang, kumparan dihubungkan sertadibentuk demikian rupa sehingga berbentukgelombang. Hubungan ini dapat lebih jelas bila kitatelusuri jalan kumparan pada Gambar 1.6a. yang juga
menun ukkan adan a 4 kutub 21 kum aran rotor danterdapat 2 sisi kumparan di masing-masing alur.
7/24/2019 Bhn Kuliah I,II,III Msn DC Ke Mhsw
10/61
Gambar 4. Belitan Gelung
7/24/2019 Bhn Kuliah I,II,III Msn DC Ke Mhsw
11/61
PENGGUNAANLAP DAN
WAVEWINDINGS
Wave Givesmore emf,wave winding
issuitable forsmall generatorsespecially 500-
600V
itgives moreparallel paths
7/24/2019 Bhn Kuliah I,II,III Msn DC Ke Mhsw
12/61
4. Konstruksi Mesin Arus Searah Konstruksi mesin arus searah secara aktual dapat
dilihat pada gambar-gambar dibawah ini: Konstruksi mesin DC terbagi atas:
-Stator:Bagian dari mesin DC yang statis
-Rotor:Jangkar/armatur adalah bagian dari mesinyang erputar
-Celah Udara:Ruangan antara stator dan rotor
Gambar Konstruksi dari mesin secara umumdapat dilihat pada gambar dibawah ini:
7/24/2019 Bhn Kuliah I,II,III Msn DC Ke Mhsw
13/61
Gambar 6a. Stator dan Rotor Mesin DC
7/24/2019 Bhn Kuliah I,II,III Msn DC Ke Mhsw
14/61
Dari gambar tersebut, maka
stator terdiri dari:
1.Yoke/Gandar (rumah) terbuat daribesi tuang:
Gunanya:
1. Pendukung Mekanis dan
Melindungi Mesin
2. T4 Dudukan Magnet Permanen
Menghasilkan FluksGandar harus Kuat Secara Mekanis dan
Permeabilitas bahannya Tinggi
Gambar :Gandar/ RumahStator Mesin DC
7/24/2019 Bhn Kuliah I,II,III Msn DC Ke Mhsw
15/61
Poles Cores dan Pole Shoes (Inti Kutub
dan Sepatu Kutub)
Medan Magnit terdiri dari inti kutub dansepatu kutub
Fungsi Sepatu kutub:
1. Menghasilkan fluks ke melalui celah
udara dan menekan besaran reluktansi ygada pada jalur2 magnetic
Laminated PolesCores/ Laminasi intikutub
SepatuKutub
.(exciting coil). Sepatu dan Kutub inti
dilaminasi agar dapat menahan tekananhidraulik. Tebal laminasi 0.1-0.25mm
Belitan Kutub
Dililit dengan bahan tembaga untuk
menghasilkan fluks yg nantinyapergerakannya akan dipotong o/ gerakan
konduktor jangkar. Kutub Mesin DC
7/24/2019 Bhn Kuliah I,II,III Msn DC Ke Mhsw
16/61
Rumah konduktor/ Inti jangkar
akan berputar dan mempotong jalur magnetic
medan. Besar reluktansi bahan harus rendah
dan dibuat dari bahan baja dengan ketebalan
0.5mm.
Belitan Jangkar:
Belitan ditempatkan pada slot jangkar yang
diisolasi dan diamankan pada tempat yg terbuat
Inti Jangkar Mesin DC
7/24/2019 Bhn Kuliah I,II,III Msn DC Ke Mhsw
17/61
Komutator Menfasilitasi pengumpulan arus yg dihasilkan
jangkar.Konversi arus AC menjadi searah. Bentuknya
silinder dan memiliki konduktivitas yg tinggi
Bentuk Komutator Mesin DC
7/24/2019 Bhn Kuliah I,II,III Msn DC Ke Mhsw
18/61
Brushesand Bearing
Brushes:Kumpulkan arusdari komutator,
dibuatdari bahankarbon berbentukpersegi.
7/24/2019 Bhn Kuliah I,II,III Msn DC Ke Mhsw
19/61
Medan stator 4 kutub Komutator kumparan jangkar rotor
Medan Stator dan Kumparan Jangkar
7/24/2019 Bhn Kuliah I,II,III Msn DC Ke Mhsw
20/61
Penampang Mesin DC
7/24/2019 Bhn Kuliah I,II,III Msn DC Ke Mhsw
21/61
5. Generator DC
5.1. Prinsip Kerja Generator DC
Generator listrik berfungsi untukmengkonversikan energi mekanik menjadi energi listrik,dan bekerja menggunakan prinsip induksielektromagnetik.
Dari Gambar terlihat bilamana konduktormemotong fluks magnetik, maka timbul induksi e.m.f. danarus akan mengalir pada konduktor ke beban dengancatatan bahwa rangkaian merupakan sebuah loop tertutup
7/24/2019 Bhn Kuliah I,II,III Msn DC Ke Mhsw
22/61
Bila koil/ jangkar ABCD diputar searah jarum jam memotongmedan magntik/ garis gaya pada stator dari kedua magnet Ndan S, maka fluks yang dilingkupi pun akan berubah. E. m. finduksi yang dibangkitkan pun berubah secara proposional sesuaidengan perubahan fluks(e = N d/ dt). Bila poros coil dihubungdengan slip ring a dan b yang dipasangi komutator maka bentukgelombang tegangan keluaran akan menjadi:
Bentuk Gelombangnya dapat dilihat pada gambar 12 Tegangan DCdikumpulkan oleh sikat lalu dikirim ke terminal generator menuju ke
beban. Arus yang mengalir pada penghantar jangkar oleh karena bebantersebut akan membangkitkan medan yang melawan atau mengurangimedan utama yang dihasilkan oleh kutub dan menyebabkan teganganterminal turun dan ini dikenal dengan reaksi jangkar. Dalam menentukanarah arus dan tegangan yang timbul dapat digunakan kaidah tangan kiri
Gbr 12. Bentuk Gelombang Tegangan DC
7/24/2019 Bhn Kuliah I,II,III Msn DC Ke Mhsw
23/61
Gbr 13. Left Hand Rule
7/24/2019 Bhn Kuliah I,II,III Msn DC Ke Mhsw
24/61
Cara kerja:
Bayangkan bila koil diputar searah jarum jam, maka fluks yangdilingkupi (flux linkage) akan berubah dan emf induksi secara
proporsional juga berubah sesuai dengan perubahan yang terjadipada fluks yang dilingkupinya sesuai (e = N d/ dt) prinsip induksielektromagnetik Faraday. Apabila lilitan penghantar ataukonduktor diputar memotong garis garis gaya medan magnet,maka pada penghantar tersebut timbul e.m.f/ tegangan induksibolak balik.
Bentuk Komutator
7/24/2019 Bhn Kuliah I,II,III Msn DC Ke Mhsw
25/61
Gbr 14. Komutasi Generator DC
7/24/2019 Bhn Kuliah I,II,III Msn DC Ke Mhsw
26/61
5.2.J ENIS GENERATOR DC
A. Generator DC dengan penguatanterpisah
B. Generator DC dengan penguatan sendiri:1.Tipe shunt
. pe ser3.Tipe kompon yang terdiri dari dua jenis
yaitu: kompon panjang & pendek.
7/24/2019 Bhn Kuliah I,II,III Msn DC Ke Mhsw
27/61
A. Rangkaian Ekivalen Generator DC Berpenguatan Bebas/Terpisah
Eg = Vt + IaRa + VsiVf = If (Rf+R)
a = = oPo = Vt x I WattDimana:Eg = Tegangan yang dibangkitkan oleh jangkar(Volt)Vt = Tegangan terminal (Volt)Ia = Arus Jangkar (Amp)I = Arus beban (Amp)Vf = Tegangan Sbr DC untuk penguatan(Volt)Rf = Resistansi Kumparan Medan (Ohm)Ra = Resistansi Kumparan Jangkar(Ohm)If = Arus Medan (Ampere)R = Resistansi Pengatur arus Masuk Untuk Kumparan Medan (Ohm) Vsi = Rugi Tegangan Pada SikatPo = Daya Keluaran Pada Jangkar (Watt)
7/24/2019 Bhn Kuliah I,II,III Msn DC Ke Mhsw
28/61
B. Generator DC Penguatan Sendiri
B1. Gen DC Shunt
Persamaan dari rangkaian generator DC Shunt:Eg = Vt + Ia Ra + VsiIa = I + IshIsh = Vt/Rsh
I = Po/VtDimana :Rsh = Resistansi Kumparan Medan Shunt (Ohm)
Ish = Arus Kumparam Medan Shunt (Ampere)
7/24/2019 Bhn Kuliah I,II,III Msn DC Ke Mhsw
29/61
B2. Generator DC Seri
Eg = Vt + Ia Ra + I Rs + VsiIa = I = Po/ VtDimana : Rs = Resistansi Kumparan Seri(Ohm)
Ia = Arus Kumparan Jangkar(Amp)I = Arus Beban (Amp)
7/24/2019 Bhn Kuliah I,II,III Msn DC Ke Mhsw
30/61
1. Generator DC Kompon Pendek
B3. Generator DC Kompon:
Eg = Vt + IaRa + I Rs + VsiIa = Ish + I
Ish = I = Po/Vt Dimana : Eg = Tegangan yang dibangkitkan oleh jangkar(Volt) Vt = Tegangan terminal (Volt) Ia = Arus Jangkar (Amp) I = Arus beban (Amp) Ra = Resistansi Kumparan Jangkar(Ohm) R = Resistansi Pengatur arus Masuk Untuk Kumparan Medan (Ohm) Vsi = Rugi Tegangan Pada Sikat Po = Daya Keluaran Pada Jangkar (Watt) Rsh = Resistansi Kumparan Medan Shunt (Ohm); Ish = Arus Kumparan Medan Shunt (Ampere)
7/24/2019 Bhn Kuliah I,II,III Msn DC Ke Mhsw
31/61
2. Generator DC Kompon Panjang
Eg = Vt + IaRa + I Rs + VsiIa = Ish + I
Ish = Vt/ RshI = Po/Vt
7/24/2019 Bhn Kuliah I,II,III Msn DC Ke Mhsw
32/61
7/24/2019 Bhn Kuliah I,II,III Msn DC Ke Mhsw
33/61
5.3Persamaan PembangkitanEMFGenerator
Untuk generator dengan belitan gelombang (Wave)sebagai contoh: jika diketahui jumlah jalur pararel = 2,jumlah konduktor dalam jalur = Z/2
Maka Pembangkitan EMF /Jalur =
60xa
ZNP
; jika diketahui jumlah jalur pararel generator = 2, maka EMF/ Jalur =
NP
120Volt
Untuk generator dengan belitan gelung (Lap)sebagai contoh: jika diketahui jumlah jalur pararel = P, jumlahkonduktor dalam jalur = Z/PPembangkitan EMF/Jalur =
60xa
ZNP
maka EMF/ Jalur =60
ZN Volt
7/24/2019 Bhn Kuliah I,II,III Msn DC Ke Mhsw
34/61
Dimana:
Umumnya, e m f yang dibangkitkan, Eg =
60
ZN x VoltP
Bila a= 2 untuk belitan gelombang, dan a = P untuk belitan gelung maka
2
1Eg
PZ
N
60
2
a
PZ
2 Volt dan rad /
= Fluks/kutub Z = Jumlah total konduktor jangkar = jumlah slot x jml
konduktor/slot
P = Jumlah kutub pada generator
A = Jumlah jalur pararel pada jangkar
N = Perputaran jangkar dalam RPM(revolution perminute)
Eg =Induksi emf yang dibangkitkan (volt)
7/24/2019 Bhn Kuliah I,II,III Msn DC Ke Mhsw
35/61
7/24/2019 Bhn Kuliah I,II,III Msn DC Ke Mhsw
36/61
5.4 Rugi-Rugi pada Generator DC1. Rugi tembaga:a)Rugi tembaga pada jangkar = Ia2 Ra (bukan Eg Ia)
b)Rugi tembaga pada Shunt Generator = Ish 2 Rsh atau (V.Ish)
atau untuk generator Dc seri = Ise 2
Rsec)Rugi pada kontak sikat biasanya sudah termasuk dalam
Rugi tembaga pada jangkar.
2. Rugi magnetis juga dikenal dengan rugi besi pada inti.
a)Rugi histeresis,Wh= B max f V Watt
V = volume dari inti besi,m 3, = Konstanta Steinmentz untuk baja silicon =191 J/m 3,besi tuang (cast iron)=2700-4000 J/m 3 ,f = P N/120 dimana P
= um a u u , = ecepa an u ar ang ar
b)Rugi arus eddy,We = k B 2 max f2 t 2 V Watt
Bmax = Rapat fluks maximum, f = Frekuensi, t = ketebalan tiap lapisan, V =Volume inti besi.
c) Rugi mekanis terdiri dari:a)Rugi gesekan pada bearing dan komutatorb)Rugi gesekan udara pada perputaran jangkar
sehingga dapat disimpulkan rugi-rugi total/ keseluruhan yang dapat terjadi padagenerator DC adalah sbb:
7/24/2019 Bhn Kuliah I,II,III Msn DC Ke Mhsw
37/61
Stray Losses: Biasanya rugi magnetis dan rugi mekanis secara kolektifdikenal dengan sebutan stray losses atau rotational losses
generator shunt ataupun kompon dan bersifat konstan pada kasustertentu dan dikenal denganconstant lossesWe
Untuk generator shunt dan kompon:Total Losses = Armature copper loss + We = Ia 2 Ra + We = ( I +
Ish )2 Ra + We Armature copper loss = Ia 2 Radikenal denganVariable Loss
karena bergantung dengan besarnya arus melewati beban Total Loss = Variable Loss + Constant Losses We
7/24/2019 Bhn Kuliah I,II,III Msn DC Ke Mhsw
38/61
5.5 Tingkatan Daya Pada Generator DC
Sehingga efisiensi yang ada pada generator DC: 1.Efisiensi Mekanikal:
Total Watt yg dibangkitkan jangkar = Eg Ia Daya Mekanikal Yang Di Supply Output of Driving Engine 2 Efisiensi Elektrikal: e = C/B = Watts available in load circuit = V I Total Watts Generated Eg Ia Efisiensi Komersial : c= C/A = Watts available in load circuit
Mechanical power supplied Atau efisiensi secara keseluruhan (Overall efficiency) = c = m x e
dan generator yang baik mempunyai nilai efisiensi berkisar 95 %
7/24/2019 Bhn Kuliah I,II,III Msn DC Ke Mhsw
39/61
Efisiensi Max Efisiensi maksimum tercapai apabila:
Generator output= VI Generator Input = Output + Rugi-Rugi
= VI + Ia2 Ra + Wc = VI + (I + Ish)2Ra + Wc(catt: Ia = I +Ish)
Bilamana Ish
7/24/2019 Bhn Kuliah I,II,III Msn DC Ke Mhsw
40/61
Efisiensi Maksimum
7/24/2019 Bhn Kuliah I,II,III Msn DC Ke Mhsw
41/61
Pembangkitan Tegangan Induksi Pada Generator Berpenguatan Sendiri
Pada saat mesin dihidupkan ( S ditutup) fluks residu yang
memang sudah terdapat pada kutub.
Ketika rotor berputar
dibangkitkan tegangan induksi yang kecil
pada sikat
alirkan arus pada kumparan medan. ( menimbulkanfluks yang memperkuat fluks yang telah ada sebelumnya). Arus ini
akan menimbulkan fluks yang memperkuat fluks yang telah ada
sebelumnya. Proses terus berlangsung hingga dicapai teganganstabil.
Perhatikan Gambar disamping, Garis lengkung pada
Gambar 2.13b menggambarkan kurva pemagnetan untuk suatu
sedangkan garis lurus menyatakan persamaan tegangan kumparan
medan dengantahanan Rf. Oa adalah tegangan yang timbul akibatadanya fluks residu dan menimbulkan arus pada kumparan medan
sebesar Ob.
tegangan induksi membesar menjadi Oc (akibat bertambahnya
fluks).
Selanjutnya tegangan Oc memperkuat arus medan,yaitu menjadi sebesar Od. Dengan demikian proses penguatan arus
medan berlangsung hingga dicapai tegangan yang stabil yaitu padatitik X (perpotongan antara kurva pemagoetan dengan garis tahanan
medan).
Jika tahanan medan diperbesar (Rf), tegangan induksiyang dibangkitkan menjadi lebih kecil. Berarti makin besar tahanan
kumparan medan, makin buruk generator tersebut.
7/24/2019 Bhn Kuliah I,II,III Msn DC Ke Mhsw
42/61
REAKSIJANGKAR:Fluks yang menembus konduktor jangkar padakeadaan Generator Tak Berbeban
dapat digambarkan seperti pada Gambar 2.14aFluks Ini Merupakan Fluks Utama.
Jika Generator Dibebani, Timbullah Arus Jangkar. Adanya arus jangkar ini
menyebabkantimbulnya fluks pada konduktor tersebut. Dengan menganggap tidak ada
arus medan yang mengalir dalam kumparan medan, fluks ini digambarkan seperti padaGambar 2.14b.
7/24/2019 Bhn Kuliah I,II,III Msn DC Ke Mhsw
43/61
Perhatikan konduktor yang terletak pada daerah ac. Ternyata fluks yang ditimbulkan oleh
arus jangkar dengan fluks utamanya saling memperkecil, sehingga fluks yang terjadi di sini
menjadi berkurang. Perhatikanlah kemudian konduktor yang terletak pada daerah bd. Ternyatafluks yang ditimbulkan oleh arus jangkar dengan fluks utamanya saling memperkuat, sehingga
fluks yang terjadi di sini bertambah. Fluks total di mana generator dalam keadaan berbebanadalah jumlah vektoris kedua fluks. Pengaruh adanya interaksi ini disebut reaksi jangkar.
Interaksi kedua fluks tersebut dapat digambrkan seperti pada Gambar 2.14c.
7/24/2019 Bhn Kuliah I,II,III Msn DC Ke Mhsw
44/61
Oleh karena itu, fluks keseluruhan yang
dihasilkan oleh konduktor jangkar
akibat adanya reaktansi jangkar akan
selalu berkurang harganya.Berkurangnya fluks ini dinamakan
pendemagnetan. Bentuk resultan gaya
gerak magnet (ggm) akibat mengalirnya
arus pa a umparan ang ar c~ cdapat dilihat pada Gambar 2.16
Tampak ggm arus jangkar mengubahbentuk ggm medan utama pada
kumparan stator (Gambar 6.18)
7/24/2019 Bhn Kuliah I,II,III Msn DC Ke Mhsw
45/61
PENGUKURAN PENDEMAGNETAN
Pendemagnetan akibat adanyar eaksi jangkar menyebabkan turunnya
fluks. Sedangkan fluks merupakan fungsi arus medan. Jadi besarnyapendemagnetan bergantung pada besarnya arus jangkar dan pengaruhnya terlihatpada arus medannya.
Penentuan pendemagnetan dapat dilakukan dengan membuat grafik If
sebagai fungsi Ia pada tegangan hasil pengukuran atau perhitungan. Sebagaicontoh di sini, diambil generator berpenguatan bebas.
pengaruh pendemagnetan diabaikan. Untuk mendapatkannya, harga Ia diperolehdari harga Ea. Dari harga Ea yang didapat dan dengan menggunakan kurva
pendemagnetan diperoleh harga.If.
Perhitungan dilakukan untuk beberapa harga Ia. Dari Ia dan If yangberpasangan ini dihasilkan suatu grafik seperti terlihat pada Gambar 2.19,
bertuliskan tanda 'hit'.
7/24/2019 Bhn Kuliah I,II,III Msn DC Ke Mhsw
46/61
Pengaruh pendemagnetan diperoleh dengan cara memasangkan amperemeter pada
kumparan medan dan kumparan jangkarnya Dengan membaca kedua amperemeter inidiperoleh suatu grafik seperti terlihat pada Gambar 2.19 bertuliskan tanda 'test'.
Harga arus If dihasilkan dari pengukuran lebih besar daripada yang didapatkan
dengan perhitungan untuk Ia yang sama. Selisih antar kedua grafik di atas menunjukkan
besarnya pemagnetan = Fa (dalam ampere).Untuk menyatakan GGM nya, tinggal mengalikannya dengan jumlah belitan
jangkar. Harga efektif arus medan didefinisikan sebagai lf Fa Kemudian jika
pendemagnetan dan tahanan jangkar diabaikan didapat grafik yang merupakan garis
mendatar (garis putus-putus pada Gambar 2.19)
7/24/2019 Bhn Kuliah I,II,III Msn DC Ke Mhsw
47/61
Compensating WindingsThese are used for large direct current machines which are subjected to largefluctuations in load i.e. rolling mil! motors and turbo-generators etc.Their functionis to neutralize the cross-magnetizing effect of armature reaction. In the absence
of compensating windings, the flux will be suddenly shifting backward andforward with every change in load. This shifting of flux will induce staticallyinduced e.m.f. in the armature coils. The magnitude of this e.m.f. will depend uponthe rapidity of changes in load and the amount of change. It may be so high as tostrike an are between theconsecutive commutator segments across the top of themica sheets separating them. This may further develop into a
as -over aroun e w o e ommu a or ere y s or -circuiting the whole armature.
These windings are embedded in slots in thepole shoes and are connected in series witharmature in such a way that the current inthem flows in opposite direction Fig. 22.8 to
that flowing in armature conductorsIt should be carefully noted thatcompensating winding must provide sufficientmmf so as to counterbalance the armaturemmf
7/24/2019 Bhn Kuliah I,II,III Msn DC Ke Mhsw
48/61
Zc = No Of compensating conductors/ pole face
Za = No Of active armature conductors/ pole, Ia =
total armature current
Ia/ A = current/armature conductor
ZcIa = Za(Ia/ A) or Zc = Za/ A
e compensat ng w n ngs are use n t e case olarge machines which are subject to violent
fluctuations in load and also for generators which
have to deliver their full load output at considerablylow induced voltage as in ward leonard set
7/24/2019 Bhn Kuliah I,II,III Msn DC Ke Mhsw
49/61
Komutator
Komutator berfungsi sebagai saklaruntuk menghubung singkatkan
kumparan jangkar. Komutator berupa cincin belah yang dipasang padaujung kumparan jangkar. Bila kumparan jangkar berputar, maka cincinbelah ikut berputar. Karena kumparan berada dalam medan magnet,
akan timbul tegangan bolak balik sinusoidal.
Bila kumparan telah berputar setengah putaran, sikat akan menutupcelah cincin sehingga tegangan menjadi nol. Karena cincin berputar
terus maka celah akan terbuka la i dan timbul te an an la i. Bilaperioda tegangan sama dengan perioda perputaran cincin, tegangan
yang timbul adalah tegangan arus searah gelombang penuh.
Gbr 12. Bentuk Gelombang Tegangan DC
7/24/2019 Bhn Kuliah I,II,III Msn DC Ke Mhsw
50/61
SPARKINGCOMMUTATOR
Gambar A, B, C, D memperlihatkan siklus kerja komutator. Idealnya arus yg melewati segmen komutator
dan sikat pada daerah + I ke titik 0 dan ke I dan berakhir pada periode s h o r t c i r c u i t e d (ideal). Tetapi jikaproses yang terjadi tidak komplit sesuai waktunya maka akan terjadi sparking antar brush dankomutator yg dpt membuat kerusakan.
Sparking pd gambar e, oleh karena terjadi perbedaan arus`antar koil c dan b sebesar 5 A(20-15A)=
idealnya (20A). ini yg membuat terjadinya sparking. poor commutation oleh karena tidakkomplitnya periode komutasi yg terjadi (idealnya 1/500 second) terlambatnya induksi diri yg yg terjadipada belitan yg dipengaruhi oleh permeabilitas material yg digunakan.
Induksi diri dikenal juga sbg tegangan reaktansi yg nilainya kecil tapi menghasilkan arus besar ygmelewati belitan yg mempunyai nilai tahanan rendah
7/24/2019 Bhn Kuliah I,II,III Msn DC Ke Mhsw
51/61
Cara Meningkatkan Kerja Komutasi
1) Komutasi ResistansiMengganti sikat-sikat low resistance CU
dengan high resistance carbon
2) e.m.f Komutasi untuk menetralisir reaktansi tegangan dengantegangan lawan yg besarnya sama dengan metode:
- interpoles atau compoles
- Equalizing Connections
7/24/2019 Bhn Kuliah I,II,III Msn DC Ke Mhsw
52/61
POWER PLANTS, WHETHER IN DC/ AC WILL GENERALLY FOUND TO HAVESEVERAL GENERATORS RUNNING IN PARAREL CONDITIONS:
1. Continuity of Services: uninterrupted service has become so importantespecially in factories (an economic necessity). It is impossible if thepower plant only has single units to supplying the maximum peak load
2. Efficiency Operation: it is economical to use single small unit when theload is light. Then, if the load increases a larger, Generators can besubstituted for the smaller one or another smaller unit can be connectedto run in parallel with the one already operations
3. Maintenance and Repair: Inspections of generators periodically to
. ,another generators.4. Additions to Plant: Provision for future extension is, in fact, made by the
design engineers right from beginning. It becomes easy to add othergenerators for parallel operation as demand increase.
7/24/2019 Bhn Kuliah I,II,III Msn DC Ke Mhsw
53/61
Syarat Mempararel Generator
1.Harga sesaat GGL kedua Gen hrs sama jugaterhadap Teg Jala-jala
2.Frek kedua Gen atau Gen dengan Jala-jala hrssama
3.Fasa kedua Gen hrs sama
4.Urutan Fasa hrs Sama
7/24/2019 Bhn Kuliah I,II,III Msn DC Ke Mhsw
54/61
7/24/2019 Bhn Kuliah I,II,III Msn DC Ke Mhsw
55/61
Pembagian Beban (Load Sharing)- Untuk Generator Shunt:Drooping Voltage Kecil dan Cocok
Untuk Operasi Pararel
Gmbr karakteritik Tegangan 2 Bh Generator Shunt
yang bekerja secara Pararel
7/24/2019 Bhn Kuliah I,II,III Msn DC Ke Mhsw
56/61
E1,E2 = no load voltages of two Generators
R1,R2 = Tahanan Jangkar
V = Tegangan Terminal Bersama
dari persamaan diatas Tegangan busbar harus dijaga konstan dengan
menaikkan N2 atau 2 atau dengan menurunkan N1 dan 1. N2 dan
111
RVEI 2
22R
VEI 2
1
111
222
2
1
1
2
1
2
R
RX
VNK
VNK
R
RX
VE
VE
I
I
N1 dpt diubah melalui Kecepatan mesin dan 1, 2 dpt diatur lewat
pengaturan tahanan medan jangkar.
Harus diingat:
Saat Tanpa beban dua Gen shunt pararel mempunyai besar Teg yangsama dan menghasilkan jatuh Teg yang sama
Untuk kasus Gen shunt pararel yang tidak mempunyai Tegangan
tanpa beban yang sama arus pada beban akan menghasilkanjatuh Teg yag sama untk menjaga agar Teg terminal Gen tetap
sama.
7/24/2019 Bhn Kuliah I,II,III Msn DC Ke Mhsw
57/61
Kerja Pararel Gen Kompon
2 Gen kompon bekerja pararel, (diharpkan tiap Gen membagi beban sesuai porsinya).-Jika diasumsikan olek karena suatu hal Gen 1 mengambil porsi beban lebih besar sedikitdibanding G2, mk arus yg lewat belitan seri akan naik menghasilkan medan lebih besar dan akanmenyebabkan naiknya e.m.f. Bilamana beban konstan, medan yang dihasilkan oleh belitan seri diGen 2 akan turun (drop) porsi beban yang dipikul berkurang, emf turunJika kondisi ini terakumulasikan, maka lambat laun Gen 1 akan melihat Gen 2 sebagai beban(melihat sebagai motor) akibatnya CB akan trip dan operasi pararel gagal.Untuk membuat operasi stabil digunakan equalizer bar yang terdiri dari konduktor denganresistansi rendah dan dipasang pada akhir belitan jangkar dan awal belitan seri
Cara kerja : bila pada kondisi awal Gen membagi beban sama besar. Arus medan seri naik, makakenaikan arus tersebut akan dilewatkan melaluiequalizer barke belitan medan seri Gen2.Sebagai catatan:-pengaturan Teg tiap Gen hrs sama-tahanan medan seri berbanding terbalik secara proporsional terhadap rating Gen.
7/24/2019 Bhn Kuliah I,II,III Msn DC Ke Mhsw
58/61
Kerja Pararel Gen DC Seri
Pararel Generator DC SeriE1 dan E2 supply beban, I sama besar dan juga punya shunt resistanceyg sama. Misalkan E1 > E2, maka I1 > I2 sehingga Mesin 1 akan akanmenaikkan E1 sedangkan Mesin 2, E2 akan menurun. Akhirnya Mesin Itidak hanya supply beban tetapi juga akan supply power ke Mesin 2 (
Gen dilihat sbg Motor). Terjadi I hs, I>>>. Dpt di cegah dng memasangequalizer Bar yg berfungsi sbg konduktor yg menyalurkan kelebihan I ygdihasilkan oleh salah satu gen
7/24/2019 Bhn Kuliah I,II,III Msn DC Ke Mhsw
59/61
Contoh 1: 2 buah Gen Dc di hub seri.mesin 1 mempy Teg terminal sebesar 270 V saat tanpa beban dan 220 V
saat berbeban dengan arus 35 A,sedang Gen 2 mempunyai Teg terminal tanpa beban sebesar 280 Vdan 220 V,50 A.Hitung:
1. arus out put tiap Gen dan Tegangan busbar bila total beban adalah 60A. 2.Berapa Daya output tiap mesin dengan kondisi spt diatas.
Gen1: -Jatuh Tegangan untuk 35 A ;270-220=50V Jth Teg/Ampere=50/35=10/7 V/A Gen 2: Jth Teg/Amp=(280-250)/50=1.2V/A Bila: V=Tegangan Busbar I1=Arus output Gen 1 I2=Arus Output Gen 2 V=270-(10/7)I1 Untk Gen 1 = . Bila Teg busbar hrs sama: 270-10 I1/7 = 280-1.2 I2 atau 4.2 I2-5 I1=35..(1) Juga I1+I2=60(2) Maka diperoleh I1=23.6A dan I2=36.4A V=280-1.2 I2 =280-1.2 x 36.4=236.3 V Output Gen 1 = 236.1 x 23.6/1000=5.577kW Out Gen 2=236.3 x 36.4/1000=8.602kW
7/24/2019 Bhn Kuliah I,II,III Msn DC Ke Mhsw
60/61
Total Load Current 60A yang diplot sepanjang sb X dan Teg terminal sepanjang sbY.Karakteristik linear dari kedua Gen di masukkan ke grafik.dan Teg pada busbarada pada intersection dari kedua grafik
Dari Grafik V=236.3 V;I1=23.6A;I2 = 36.4A
7/24/2019 Bhn Kuliah I,II,III Msn DC Ke Mhsw
61/61
Contoh 2. Dua Gen shunt masing-masing mempy tahanan jangkar dantahanan medan sebesar 0.01Ohm dan 20 Ohm.ke duanya dioperasikannsecara pararel dan menyuplai btotal beban sebesar 4000A.e.m.f
Gen1=210V dan e.m.f Gen2 =220V.Hitung Teg busbar dan output tiapmesin