Top Banner
PT PLN (PERSERO) PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN TEKNIK TENAGA LISTRIK TEORI DASAR LISTRIK 1. PENGENALAN ARUS SEARAH. 1.1. Generator arus searah. Adalah mesin pengubah energi mekanik menjadi energi listrik, sedangkan penggerak dari generator disebut prime mover yang dapat berbentuk turbin air, uap, mesin diesel dll. Prinsip kerjanya adalah berdasarkan hokum Faraday dimana konduktor memotong medan magnit dan emf atau induksi akan timbul beda tegangan dan adanya komutator yang dipasang pada sumbu generator maka pada terminal generator akan terjadi tegangan searah. 1.2. Batere atau Accumulator. Batere atau akumulator adalah sebuah sel listrik dimana didalamnya berlangsung proses elektrokimia yang reversibel ( dapat berbalikan ) dengan efisiensinya yang tinggi. Yang dimaksud dengan proses elektro kimia reversibel, adalah didalam batere dapat berlangsung proses pengubahan kimia menjadi tenaga listrik ( proses pengosongan ), dan sebaliknya dari tenaga listrik menjadi tenaga kimia ( pengisian kembali dengan cara regenerasi dari elektroda-elektroda yang dipakai, yaitu dengan melewatkan arus listrik dalam arah ( polaritas ) yang berlawanan didalam sel. 1
63

1. Teknik Tenaga Listrik

Aug 09, 2015

Download

Documents

Ivan Gilbert
Welcome message from author
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
Page 1: 1. Teknik Tenaga Listrik

PT PLN (PERSERO)PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN TEKNIK TENAGA LISTRIK

TEORI DASAR LISTRIK

1. PENGENALAN ARUS SEARAH.

1.1. Generator arus searah.

Adalah mesin pengubah energi mekanik menjadi energi listrik, sedangkan

penggerak dari generator disebut prime mover yang dapat berbentuk turbin air,

uap, mesin diesel dll.

Prinsip kerjanya adalah berdasarkan hokum Faraday dimana konduktor memotong

medan magnit dan emf atau induksi akan timbul beda tegangan dan adanya

komutator yang dipasang pada sumbu generator maka pada terminal generator

akan terjadi tegangan searah.

1.2. Batere atau Accumulator.

Batere atau akumulator adalah sebuah sel listrik dimana didalamnya berlangsung

proses elektrokimia yang reversibel ( dapat berbalikan ) dengan efisiensinya yang

tinggi. Yang dimaksud dengan proses elektro kimia reversibel, adalah didalam

batere dapat berlangsung proses pengubahan kimia menjadi tenaga listrik ( proses

pengosongan ), dan sebaliknya dari tenaga listrik menjadi tenaga kimia

( pengisian kembali dengan cara regenerasi dari elektroda-elektroda yang dipakai,

yaitu dengan melewatkan arus listrik dalam arah ( polaritas ) yang berlawanan

didalam sel.

Tiap sel batere ini terdiri dari dua macam elektroda yang berlainan, yaitu

elektroda positif dan elektroda negatif yang dicelupkan dalam suatu larutan kimia.

1

Page 2: 1. Teknik Tenaga Listrik

PT PLN (PERSERO)PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN TEKNIK TENAGA LISTRIK

1.3. Arus Listrik:

adalah mengalirnya electron secara kontinyu pada konduktor akibat perbedaan

jumlah electron pada beberapa lokasi yang jumlah elektronnya tidak sama. satuan

arus listrik adalah Ampere.

1 ampere arus adalah mengalirnya electron sebanyak 628x1016 atau sama dengan

1 Coulumb per detik meliwati suatu penampang konduktor.

1.4. Tahanan dan daya hantar.

Tahanan difinisikan sbb :

1 (satu Ohm / Ω) adalah tahanan satu kolom air raksa yang panjangnya

1063 mm dengan penampang 1 mm² pada temperatur 0º C.

Daya hantar didifinisikan sbb :

Kemampuan penghantar arus atau daya hantar arus sedangkan penyekat atau

isolasi adalah suatu bahan yang mempunyai tahanan yang besar sekali sehingga

tidak mempunyai daya hantar atau daya hantarnya kecil yang berarti sangat sulit

dialiri arus listrik.

Rumus untuk menghitung besarnya tahanan listrik terhadap daya hantar arus.

Dimana : R = Tahanan kawat listrik [ Ω/ohm]

G = Daya hantar arus [Y/mho]

Tahanan pengahantar besarnya berbanding terbalik terhadap luas

penampangnya.

Bila suatu penghantar dengan panjang l , dan penampang q serta tahanan jenis

(rho), maka tahanan penghantar tersebut adalah :

Dimana : R = tahanan kawat [ Ω/ohm]

= panjang kawat [meter/m]

2

Page 3: 1. Teknik Tenaga Listrik

PT PLN (PERSERO)PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN TEKNIK TENAGA LISTRIK

= tahanan jenis kawat [Ωmm²/meter]

q = penampang kawat [mm²]

faktot-faktor yang mempengaruhi nilai resistance, karena tahanan suatu jenis

material sangat tergantung pada :

panjang tahanan

luas penampang konduktor.

jenis konduktor

temperatur.

1.5. Potensial.

Potensial listrik adalah fenomena berpindahnya arus listrik akibat lokasi yang

berbeda potensialnya. Dari hal tersebut diatas kita mengetahui adanya perbedaan

potensial listrik yang sering disebut beda tegangan. satuan dari beda tegangan

adalah Volt.

2. RANGKAIAN ARUS SEARAH

2.1. HUKUM OHM.

Pada suatu rangkaian tertutup :

Gambar : Rangkaian arus

Besarnya arus I berubah sebanding dengan tegangan V dan berbanding terbalik

dengan beban tahanan R, atau dinyatakan dengan Rumus :

3

R

V I = R

V

R

I

Page 4: 1. Teknik Tenaga Listrik

PT PLN (PERSERO)PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN TEKNIK TENAGA LISTRIK

Contoh :

Suatu beban yang mempunyai tahanan R = 100 , dihubungkan kesumber

tegangan ( V ) yang besarnya 220 Volt.

Berapa besar arus ( I ) dan daya (P) yang mengalir pada rangkaian tersebut?.

Jawab :

4

Daya (P) :

P = I x V

P = I x I x R

P = I2 x R

I

R =

V

R

I =

V

I = …. A

220 Volt R = 100

Daya (P) :

P = I x V

P = 2,2 x 220

P = 484 Watt

V I = R

220 I = = 2,2 A 100

Besar arus (I) yang mengalir :

Page 5: 1. Teknik Tenaga Listrik

PT PLN (PERSERO)PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN TEKNIK TENAGA LISTRIK

2.2. HUKUM KIRCHOFF.

Pada setiap rangkaian listrik, jumlah aljabar dari arus-arus yang bertemu di satu

titik adalah nol (I=0).

Gambar : Loop arus “ KIRCOFF “

3. PENGERTIAN ARUS BOLAK-BALIK.

3.1. GEM (GAYA ELEKTROMOTORIS)

5

I1

I4

I2

I5

I3

Jadi :

I1 + ( -I2 ) + ( -I3 ) + I4 + ( -I5 ) = 0

I1 + I4 = I2 + I3 + I5

Page 6: 1. Teknik Tenaga Listrik

PT PLN (PERSERO)PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN TEKNIK TENAGA LISTRIK

Bila sebatang penghantar digerakan sedemikian rupa didalam medan magnet,

hingga garis-garis medan magnet terpotong bebas didalam penghantar akan

bekerja gaya, yang menggerakan elektron tersebut sejurus dengan arah penghantar.

Akibatnya ialah penumpukan elektron (pembawa muatan negatip) disebelah

bawah dan kekurangan elektron yang sebanding diujung batang sebelah atas.

Didalam batang penghantar terjadi tegangan, selama berlangsungnya gerakan

penghantar didalam medan magnet. Membangkitkan tegangan dengan bantuan

medan magnet dinamakan menginduksikan, dan kejadian itu sendiri dinamakan

tegangan induksi.

Gambar Pembangkitan Tegangan Bolak Balik

Hubungan antara frequensi, kecepatan putar dan tegangan yang timbul pada

generator arus bolak balik.

frekwensi.

dimana : P = jumlah kutub magnit.

N = putaran rotor permenit

f = jumlah lengkap putaran perdetik.

6

Page 7: 1. Teknik Tenaga Listrik

PT PLN (PERSERO)PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN TEKNIK TENAGA LISTRIK

Persamaan tegangan bolak-balik

Dengan diketahui bahwa perputaran kumparan dengan percepatan tertentu yaitu ω

radians second atau 2π radians dan grafik tegangan untuk satu cycle adalah :

ω = 2πf

Sesuai standar persamaan dari tegangan bolak-balik adalah :

e = Em sin θ

e = Em sin ωθ

e = Em sin 2πft

e = Em sin ωt

a. Nilai sesaat (Instantaneous value).

7

Page 8: 1. Teknik Tenaga Listrik

PT PLN (PERSERO)PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN TEKNIK TENAGA LISTRIK

Didifinisikan sebagai harga sesaat ketika berputar dimana nilai pada lokasi

tertentu, untuk membedakan dengan notasi tegangan dan arus nilai sesaat

dinotasikan sebagai e dan i (huruf kecil).

b. Nilai Puncak (peak value).

Disebut juga nilai maximum baik Positip (+) maupun negatip (-) baik untuk

tegangan maupun arus dan disebut juga sebagai nilai makismum.

c. Nilai rata-rata (average value).

Nilai rata-rata yang dihitung secara arithmetical satu cycle. nilai rata-rata arus dan

tegangan bolak-balik yang berbentuk gelombang sinusoidal adalah :

Eav = 0,637 Em dan Iav = 0,637 Im ( 0,637 =2/ π ).

d. Nilai efektip, (effectiv value)

Harga efektif atau harga guna dari arus bolak-balik yang berbentuk sinus adalah

suatu harga arus yang lebih penting dari pada harga arus rata-rata. Arus yang

mengalir didalam suatu tahanan ”R” selama waktu ’t’, akan melakukan sejumlah

usaha yang menurut rumus :

A = I².R.t [joule}

usaha ini dalam bentuk panas. Jika tahanan R dilalui arus bolak-balik

i = Im.sin ωt

dan didalam waktu t yang sama, arus bolak-balik tersebut melakukan sejumlah

pekerjaan yang sama besarnya dengan

= I²m.R.t [joule].

8

Page 9: 1. Teknik Tenaga Listrik

PT PLN (PERSERO)PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN TEKNIK TENAGA LISTRIK

Harga efektif arus bolak-balik adalah harga tetap dari arus rata yang didalam

waktu yang sama melakukan sejumlah usaha (I²m.R.t [joule].) yang besarnya

dengan usaha yang dilakukan oleh arus bolak-balik.

Sehingga bentuk persamaan diatas berubah menjadi sbb :

A = I²m.sin²ωt

berarti ;

i² = I²m.sin²ωt

= I²m (½ - ½.cos 2ωt)

= (½I²m - ½. I²m cos 2ωt)

Jadi arus i² merupakan arus campuran yang terdiri dari dua bagian yaitu :

Bagian arus yang rata dengan harga ½ I²m .

bagian yang berubah –ubah menurut rumus cosinus (grafik). ½. I²m cos 2ωt

Dari bagian yang rata adalah sebagai harga puncak yang jika dihitung merupakan

harga efektip dari arus bolak-balik adalah akar dari harga puncak yaitu :

Ieff = (½. I²m ); Ieff = Im ½.

untuk tegangan sama :

3.2. FREKUENSI DAN PERIODE ARUS BOLAK-BALIK

Frekuensi arus bolak-balik dapat dinyatakan sebagai berikut :

Waktu yang diperlukan oleh arus bolak-balik untuk kembali pada harga yang

sama dan arah yang sama (1 cycle) disebut periode, dengan symbol T dan

dinyatakan dalam detik/cycle.

Amplitudo adalah harga maximum arus yang ditunjukkan garis grafik.

Harga sesaat adalah harga yang ditunjukkan garis grafik pada suatu saat.

9

FREKUENSI arus bolak-balik adalah jumlah perubahan arah arus per detik

f = 1/T

Frekuensi dinyatakan dalam HERTZ, dimana 1 Hz = 1 Cycle per detik

Page 10: 1. Teknik Tenaga Listrik

PT PLN (PERSERO)PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN TEKNIK TENAGA LISTRIK

Gambar Perioda Frekuensi

3.3. FREKUENSI SISTEM.

Frekuensi system PLN adalah 50 HZ, artinya :

Dalam waktu 1 detik menghasilkan 50 gelombang

1 gelombang membutuhkan waktu 1/50 detik

Apabila frekuensi besarnya f Hz, maka :

Dalam waktu 1 detik menghasilkan f gelombang

1 gelombang membutuhkan waktu 1/f detik.

Untuk mencapai 1 gelombang penuh (perioda penuh) dibutuhkan waktu T

detik.

10

Amplitudo

1 Perubahan

Perubahanpositip

Perubahannegatip

Waktu ( T )

Harga sesaat

I

+

_

t/s

I

T =

f

1

Page 11: 1. Teknik Tenaga Listrik

PT PLN (PERSERO)PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN TEKNIK TENAGA LISTRIK

Jadi :

3.4. Tahanan ohm (resistansi) didalam rangkaian arus bolak-balik.

Jika sebuah tahanan Ohm ”R” (resistansi) dipasangkan pada generator G yang

mengeluarkan tegangan bolak-balik sebesar :

e = Em. sinωt.

seperti pada gambar rangakian di bawah :

11

ω =T

2π2π

=

f

1= 2π f

ω = 2π f

Page 12: 1. Teknik Tenaga Listrik

PT PLN (PERSERO)PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN TEKNIK TENAGA LISTRIK

3.5. Tahanan Induktif.

Gambar dibawah ini menunjukan sebuah gulungan induksi yang mempunyai

koefisiensi induksi diri ”L” dihubungkan pada sumber tegangan arus bolak-balik

atau tegangan yang berbentuk sinusioda.

e = Em.sin ωt

dengan demikian gulungan akan dilalui arus listrik bolak-balik (IL), yang perlu

kita pelajari dan selidiki adalah bagaimana perubahan sifat-sifat dari arus IL

tersebut. untuk itu perlu diketahui bahwa didalam gulungan induksi ”L”

mengalir arus bolak-balik yang berbentuk gelombang sinus yang besarnya

adalah :

3.6. Reaktansi Kapasitip. (Tahanan Kapasitip).

Sebuah kondensator yang sering disebut kapasitor ”C” dihubungkan dengan

sumber tegangan arus bolak-balik berbentuk sinus yang ditetapkan dengan

rumus sbb:

e = Em.sin ωt

12

Page 13: 1. Teknik Tenaga Listrik

PT PLN (PERSERO)PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN TEKNIK TENAGA LISTRIK

Sehingga ic berbentuk :

Gambar grafiknya menunjukan grafik tegangan berbentuk sinus dan grafi arus

berbentuk cosinus sehingga arus mendahului 90º terhadap tegangan adalah sbb :

4. Daya Listrik Arus Bolak-Balik.

4.1. Daya 1 fasa

Besarnya daya listrik untuk arus searah telah diketahui dengan rumus

P = E I jika digambarkan dalam grafik adalah sbb:

untuk arus bolak-balik diketahui :

e = Em. sinωt

dan

i = Im. sinωt.

maka :

P= E x I

13

Page 14: 1. Teknik Tenaga Listrik

PT PLN (PERSERO)PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN TEKNIK TENAGA LISTRIK

P (W) = e x i

P (W) = Em. sinωt x Im. sinωt

P (W) = Em. Im. sin2ωt

diketahui :

cos 2 = 1 – 2 sin2

dengan meratakan garis lengkung menjadi garis AB yang merupakan garis

sumbu nol grafik cosinus, sehingga terdapat jajaran siku OABC yang luasnya

sama dengan luas abcde (luas bidang arsir) dengan tinggi :

0

AB

C

e

iIm

Em

Im.Em

2

Wm

w=e.i

a

b

c

d

e

T

I E W=E.I

14

Page 15: 1. Teknik Tenaga Listrik

PT PLN (PERSERO)PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN TEKNIK TENAGA LISTRIK

Jadi kuat arus (I) yang sefasa demgam tegangan (E) akan menghasilkan daya

listrik yang satuannya Watt.

4.2. Kuat Arus dan Daya Listrik Semu

Gambar dibawah ini menunjukan lengkung sinus dari kuat arus tukar dengan

rumus :

i = Im. Sin ωt.

Dan tegangan tukar menurut rumus :

e = Em. sin (ωt+90º)

0

AB

C

e

i

Im.Em

2

t

T

I E W=E.I

15

Page 16: 1. Teknik Tenaga Listrik

PT PLN (PERSERO)PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN TEKNIK TENAGA LISTRIK

Rumus tegangan e diatas karena tegangan e mendahului 90º terhadap kuat arus i,

sehingga tegangan itu dapat diaggap sebagai tegangan cosinus :

e = Em. Cos ωt

Hasil kali e dan i antara saat-saat t=0 sampai t=B memberikan lengkung w (P)

yang pasitip; antara saat-saat t = B sampai t = C dimana hasil kali +i dan –e

akan menghasilkan lengkung garis w (P) yang negatip, antara saat-saat t=C dan

t=D hasil kali –i dan +e akan menghasilkan lengkung w positif dan antara saat

t=D dan t=E dimana hasil klai +e dan –i akan menghasilkan lengkung w (P)

negatif, Sehingga julah usaha :

e.i.t = w (P) (joule)

Usaha yang dihasilkan sebesar e.i.t joule ini terdiri dari bagian-bagian yang

positif dan bagian-bagian yang negatif. Jika bagian-bagian positif sama besarnya

dengan bagian-bagian negatip maka ini berarti bila kedua bagian itu dijumlahkan

akan menjadi nol. Untuk menjelaskan hal ini maka dihitung sbb :

P = i x e

= Im.sin ωt x Em.cos ωt.

= ½ Im.Em sin ωt

0

90º

B E

e

iIm

Em

Im.Em

2

w=e.i

C

T

D

16

Page 17: 1. Teknik Tenaga Listrik

PT PLN (PERSERO)PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN TEKNIK TENAGA LISTRIK

Dengan demikian rumus diatas menandakan bahwa garis lengkung w (P) berupa

garis sinus dengan harga puncak :

dengan frequensi putar = 2 ωt

Karena sumbu nol dari garis lengkung w (P) terletak tepat pada sumbu waktu t,

hal mana memberikan kesimpulan bahwa besarnya usaha dibagian positif sama

besarnya dengan bagian negatif, atau dapat dikatakan bahwa kuat arus tukar itu

tidak membangkitkan tenaga yang nyata dan juga tidak melakukan usaha yang

nyata.

Dengan memperhatikan gambar diatas bahwa pada ¼ masa yang pertama yaitu t

= B maka generator mengeluarkan tenaga sebesar :

E x I (dalam satuan watt).

Dan melakukan usaha :

untuk ¼ masa berikutnya yaitu t = B sampai t = C maka generator diberi tenaga

E x I watt dan menerima usaha sebesar

Penjelasan diatas juga berlaku, bila tegangan e mengikuti 90º dibelakang kuat

arus i, karena itu dapat diambil suatu kesimpulan :

1. Arus bolak-balik yang mendahului atau mengikuti tegangan bola-balik sebesar

90º, dinamakan kuat arus nol atau kuar arus buta disingkat dengan Ib.

2. Hasil perkalian dari kuat arus buta Ib dengan tegangan E dinamakan, tenaga

buta yang diukur dengan watt buta atau Volt Amper (VA).

Jadi : wb (P) = Ib x E , dan usaha yang dilakukan oleh aliran buta adalah nol

(0).

17

Page 18: 1. Teknik Tenaga Listrik

PT PLN (PERSERO)PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN TEKNIK TENAGA LISTRIK

4.3. Daya Aktif atau daya nyata (Watt)

Untuk tenaga listrik nyata (wujud) yang dikeluarkan oleh arus bola-balik yang

mempunyai fasa φº dengan tegangan bolak-balik yaitu :

Tenaga Watt (W) = E x I x cos φ.

Dalam jumlah usaha nyata/wujud yang dilakukan oleh arus dan tegangan bolak-

balik dengan fasa φº yaitu sebesar :

A = E x I x t x cos φ dalam satuan joule

Cos φ (dibaca cosinus phi) dinamakan factor kerja (Power factor).

4.4. Daya Reaktif. (VAR).

Adalah daya yang secara electrik bisa diukur, Secara vektor merupakan

penjumlahan dari vektor dari perkalian E x I dimana arus mengalir pada

komponen resistor sehingga arah vektornya searah dengan tegangan

(referensinya), dan vektor yang arah 90º terhadap tegangan, tergantung pada

beban seperti induktif atau capasitif. Biayanya daya yang searah dengan

tegangan disebut dengan daya aktif sedangakan yang lain disebut dengan daya

reaktif.

Untuk tenaga listrik reaktif yang dikeluarkan oleh arus bola-balik yang

mempunyai fasa φº dengan tegangan bolak-balik yaitu :

Tenaga reaktif (VAR) = E x I x sin φ.

4.5. Segi Tiga Daya

Dari hal tersebut diatas maka daya listrik digambarkan sebagai segitiga siku,

yang secara vektoris adalah penjumlahan daya aktif dan reaktif dan sebagai

resultantenya adalah daya semu atau daya buta.

18

Page 19: 1. Teknik Tenaga Listrik

PT PLN (PERSERO)PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN TEKNIK TENAGA LISTRIK

4.6. Rangkaian Tiga Fase

Rangkaian tiga fasa merupakan gabungan dari tiga rangkaian satu fase. Oleh

sebab itu hubungan arus, daya,dan tegangan rangkaian tiga fase seimbang dapat

menggunakan aturan satu fase.

Alasan digunakannya rangkaian tiga fase

Ketiga fase rangkaian tiga fase berdenyut tapi jumlah daya tiga fase yag

dicatukan pada rangkaian tiga fase seimbang adalah konstan. Oleh sebab itu

karakteristik kerja peralatan tiga fase, secara umum lebih baik dari peralatan satu

fase.

Mesin-mesin dan peralatan tiga fase lebih kecil, lebih ringan, dan lebih efisien

daripada peralatan satu fase walaupun dengan kapasitas sama.

Distribusi daya tiga fase hanya membutuhkan bahan konduktor ¾ dari distribusi

daya satu fase pada kapasitas daya yang sama.

Ada dua cara hubungan kumparan generator tiga fase yaitu :

Hubungan-Y

Hubungan-delta

Hubungan Tegangan Dalam Generator Hubungan-Y(Bintang)

Watt

Var

VA

Eφº

19

Page 20: 1. Teknik Tenaga Listrik

PT PLN (PERSERO)PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN TEKNIK TENAGA LISTRIK

Gambar Lilitan Generator Hubungan Y dan Diagram Fasor

Tegangan yang dibangkitkan dalam setiap fase generator ac disebut tegangan

fase(Ep atau Vp ). Sambungan netral yang dikeluarkan dari masing–masing

terminal saluran A,B,C ke sambungan N adalah tegangan fase.tegangan antara

setiap dua dari saluran A,B,C disebut tegangan saluran(EL atau VL).

Tegangan antara setiap dua termial saluran generator hubungan-Y adalah selisih

potensial antara saluran dengan netral.

Contoh :

VAB = VAN – VBN

VAN = tegangan A terhadap netral

VBN = tegangan B terhadap netral

Untuk mengurangkan VAN dan VBN perlulah membalikkan VBN dan

menjumlahkan fasor ini pada VAN. Kedua fasor mempunyai panjang sama dan

berbeda 60° dan dapat dibuktikan dalam ilmu ukur bidang bahwa VBN = √3 atau

1,73 dikali harga VAN ataupun VBN. Konstruksinya ditunjukkan dari diagram

fasor.

VL = VP

Hubungan Arus Dalam Generator Hubungan-Y

Arus yang mengalir ke luar ke kawat saluran dari terminal generator A,B,dan C.

Harus mengalir dari titik netral N ke luar melalui generator.maka arus dalam

setiap kawat saluran (IL) harus sama dengan arus dalam fase (IP).

20

Page 21: 1. Teknik Tenaga Listrik

PT PLN (PERSERO)PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN TEKNIK TENAGA LISTRIK

IL = IP

Hubungan Tegangan dalam Generator Hubungan-Delta

Gambar Lilitan Generator Hubungan Δ dan Diagram Fasor

Tegangan yang dibangkitkan dalam setiap fase juga merupakan tegangan antara

dua kawat saluran. Sebagai contoh, tegangan yang dibangkitkan dalam fase 1

juga merupakan tegangan antara saluran A dan B. Oleh sebab itu dalam

hubungan delta.

VL = VP

Hubungan Arus dalam Generator Hubungan-Delta

Untuk menentukan arus dalam setiap kawat saluran, perlu menjumlahkan fasor

arus yang mengalir dalam kedua fase di mana kawat saluran tersebut

dihubungkan.

IA = I1 – I3

I1 dan I3 merupakan fasor besarnya sama dan berbeda 60°,maka jumlah fasornya

adalah atau 1,73 kali harga I1 ataupun –I3.

I3 = IP = 1,73 IP

Daya dalam Rangkaian Tiga fase

21

Page 22: 1. Teknik Tenaga Listrik

PT PLN (PERSERO)PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN TEKNIK TENAGA LISTRIK

Daya dalam rangkaian tiga fase (PP) baik hubungan-delta maupun hubungan-Y

adalah :

PP = VP IP cos

Daya yang dihasilkan dalam ketiga fase dari hubungan tiga fase seimbang

adalah:

P = 3 Pp = 3Vp Ip cos

Pada hubungan-Y

Ip = IL dan

Maka dayanya :

P = = VL IL cos

Pada hubungan-delta

Vp = Ip dan Ip =

Maka dayanya :

P = 3 VL

= VL IL cos

Untuk hubungan Y dan Δ pada beban dapat dilihat pada gambar dibawah ini.

22

Page 23: 1. Teknik Tenaga Listrik

PT PLN (PERSERO)PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN TEKNIK TENAGA LISTRIK

23

Page 24: 1. Teknik Tenaga Listrik

PT PLN (PERSERO)PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN TEKNIK TENAGA LISTRIK

5. MACAM BESARAN LISTRIK DAN SATUANNYA.

5.1. BESARAN LISTRIK

Tabel.1. Macam-macam Besaran Listrik.

Besaran listrik Satuan Alat ukur

Arus Amper Ampere meter

Tegangan Volt Volt meter

Tahanan Ohm Ohm meter

Daya semu VA

Daya aktif Watt Watt meter

Daya reaktif VAR VAR meter

Energi aktif Wh KWh meter

Energi reaktif VARh KVARh meter

Faktor daya - Cos φ meter

Frekuensi Hz Frekuensi meter

24

Page 25: 1. Teknik Tenaga Listrik

PT PLN (PERSERO)PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN TEKNIK TENAGA LISTRIK

5.2. SATUAN TURUNAN

Tabel.2. Satuan Turunan Besaran Listrik

Besaran

Listrik

Satuan

Dasar 10-12 10-9 10-6 10-3 103 106 109

Arus A mA kA

Tegangan V mVolt kV

Tahanan Ω µΩ mΩ kΩ MΩ GΩ

Induktansi H μH mH

Kapasitansi F nF pF µF

Daya semu VA kVA MVA

Daya aktif Watt KW MW GW

Daya reaktif VAR kVAR MVAR

Energi aktif Wh kWh MWh GWh

Energi reaktif VARh kVARh MVARh

Faktor daya - Tidak mempunyai satuan.

Frekuensi Hz kHz MHz

25

Page 26: 1. Teknik Tenaga Listrik

PT PLN (PERSERO)PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN TEKNIK TENAGA LISTRIK

6. GENERATOR ARUS BOLAK BALIK

6.1. KONSTRUKSI

Dalam semua generator arus bolak-balik bertegangan rendah yang kecil, medan

diletakkan pada bagian yang berputar atau rotor, dan lilitan jangkar pada bagian

yang diam atau stator dari mesin. Konstruksi medan yang berputar dan jangkar-

diam menyederhanakan masalah isolasi generator ac. Karena tegangan yang

biasanya di bangkitkan adalah setinggi 18.000 sampai 24.000 V, maka tegangan

tinggi ini tidak perlu dikeluarkan melalui cincin-slip (slip ring) dan kontak geser

tetapi dapat dikeluarkan langsung ke alat penghubung dan pembagi (switch

gear ) melalui kawat berisolasi dari jangkar diam. Konstruksi ini juga

mempunyai keuntungan mekanis yaitu getaran lilitan jangkar berkurang dan

gaya sentrifugal menjadi lebih baik. Medan yang berputar dicatu dengan arus

searah pada tegangan 125, 250 atau 375 volt melalui cincin slip dan sikat-sikat

atau melalui hubungan kabel langsung antara medan dan penyearah yang

berputar jika digunakan sistem eksitasi tanpa sikat.

Gambar Konstruksi Generator Sinkron Rotor Salient dan Silindris

26

Page 27: 1. Teknik Tenaga Listrik

PT PLN (PERSERO)PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN TEKNIK TENAGA LISTRIK

Ada dua jenis yang berbeda dari struktur medan generator sinkron : tipe kutub

sepatu/menonjol (salient) dan silinder. Generator kepesatan-rendah seperti yang

digerakkan oleh mesin diesel atau turbin air mempunyai rotor dengan kutub

medan yang menonjol. Sedang konstruksi rotor silindris digerakkan dengan

turbin uap atau gas. Pada kutup rotor menonjol mempunyai rugi angin yang

tinggi pada kecepatan yang tinggi.

6.2. EKSITASI TEGANGAN MEDAN

Setelah generator ac mencapai kecepatan yang sebenarnya oleh penggerak

muanya, medannya dieksitasi dari sumber dc. Ketika kutub lewat di bawah

konduktor jangkar yang berada pada stator, fluksi medan yang memotong

konduktor menginduksikan ggl kepadanya. Ini adalah ggl bolak-balik, karena

kutub dengan polaritas yang berubah-ubah terus menerus melewati konduktor

tersebut. Karena tidak menggunakan komutator, ggl bolak-balik yang

dibangkitkan keluar pada terminal lilitan stator. Besarnya ggl yang dibangkitkan

bergantung pada laju pemotongan garis gaya atau dalam hal generator, besarnya

ggl bergantung pada kuat medan dan kepesatan rotor. Karena generator

kebanyakkan bekerja pada kepesatan konstan, maka besarnya ggl yang

dibangkitkan menjadi bergantung pada eksitasi medan. Ini berarti bahwa

besarnya ggl yang dibangkitkan dapat dikendalikan dengan mengatur tegangan

eksitasi yang dikenakan pada medan generator.

Frekuensi ggl yang dibangkitkan bergantung pada jumlah kutub medan (P) dan

kepesatan generator (N rpm).

Frekuensi jala-jala yang paling umum digunakan di Amerika adalah 60 Hz, dan

ada juga sedikit yang menggunakan 25 Hz. Frekuensi yang biasa digunakan di

Eropa adalah 50 Hz.

27

Page 28: 1. Teknik Tenaga Listrik

PT PLN (PERSERO)PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN TEKNIK TENAGA LISTRIK

6.3. PENGATURAN GENERATOR

Pengaturan generator ac didefinisikan sebagai persentase kenaikan tegangan

terminal ketika beban dikurangi dari arus beban penuh ternilai sampai nol,

dimana kepesatan dan eksitasi medan dijaga konstan, atau

Persen pengaturan ( pada faktor daya tertentu )

= tegangan tanpa beban - tegangan beban penuh x 100%

tegangan beban penuh

Faktor-faktor yang mempengaruhi pengaturan generator adalah sebagai berikut :

1. Penurunan IR pada lilitan jangkar.

2. Penurunan tegangan IX l pada lilitan jangkar.

3. Reaksi jangkar (pengaruh magnetasi dari arus jangkar).

6.4. PENGATUR TEGANGAN GENERATOR

Cara yang biasa di lakukan untuk menjaga agar tegangan dalam peralatan listrik

konstan adalah menggunakan alat pembantu yang disebut pengatur tegangan

( voltage regulator) untuk mengendalikan besarnya eksitasi medan dc yang

dicatukan pada generator. Bila tegangan terminal gegerator turun karena

perubahan beban, pengatur tegangan secara otomatis menaikkan pembangkitan

medan sehingga tegangan kembali normal. Salah satu tipe pengatur tegangan

generator adalah jenis tahanan geser kerja langsung ( direct-acting rheostatic

type ). Pada dasarnya pengatur ini terdiri dari tahanan variable yang dikendalikan

secara otomatis dalam rangkaian medan pengeksitasi.

6.5. MEMPARARELKAN GENERATOR : PENYINKRONAN

Jika beban pada stasiun pembangkit menjadi sedemikian besar sehingga nilai

(rating) generator yang sedang bekerja di lampaui, maka perlu penambahan

generator lain secara pararel untuk menaikkan penyediaan daya dari stasiun

pembangkit tersebut. Sebelum dua generator sinkron dipararelkan, kondisi

berikut ini harus dipenuhi :

1. Urutan fasenya harus sama.

2. Tegangan terminalnya harus sama.

3. Tegangannya harus sefase.

4. Frekuensinya harus sama.

28

Page 29: 1. Teknik Tenaga Listrik

PT PLN (PERSERO)PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN TEKNIK TENAGA LISTRIK

Operasi agar mesin menjadi dalam keadaan sinkron disebut penyinkronan

7. MOTOR INDUKSI 3 FASE

Motor induksi adalah motor yang sangat umum digunakan Di unit -unit

pembangkit, kemampuan dayanya dapat mencapai 100 daya kuda (hp) atau

lebih. Motor induksi mempunyai momen putar awal yang sangat tinggi, sehingga

dapat dijalankan pada beban yang berat dan dapat digunakan untuk

menggerakkan pompa yang berat serta beban-beban lain yang besar. Keuntungan

lainnya adalah motor tersebut dapat dioperasikan dalam waktu lama tanpa

menimbulkan panas yang berlebihan.

Motor induksi mempunyai dua buah lilitan utama, yaitu lilitan stator dan lilitan

rotor, lihat Gambar dibawah. Lilitan stator motor induksi tiga fasa adalah suatu

lilitan tiga fase yang membangkitkan suatu rangkaian magnit listrik.

Gambar Konstruksi Motor Induksi

7.1. PRINSIP KERJA MOTOR INDUKSI 3 FASE

29ns

nr3

Page 30: 1. Teknik Tenaga Listrik

PT PLN (PERSERO)PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN TEKNIK TENAGA LISTRIK

Apabila lilitan tersebut dihubungkan dengan sumber daya arus bolak balik tiga fase,

akan membangkitkan suatu medan yang berputar. Lilitan rotor berbentuk sangkar

yang dibuat dari batang tembaga yang dipasang didalam inti besi. Rotor diisolasi

dari semua sumber daya. Lilitan stator tersebut menyebabkan suatu tegangan

didalam lilitan rotor yang menghasilkan suatu arus besar pada rotor. Arus ini akan

menciptakan suatu medan magnit disekitar rotor yang ditarik menuju medan magnit

putar pada stator. Hal ini menyebabkan rotor berputar dan menghasilkan energi

mekanik. Ketika rotor mulai berputar, medan magnitnya berusaha menyusul

putaran medan magnit stator, yang mana tidak dapat dilakukan. Motor induksi tidak

dapat berputar pada kecepatan sinkron. la beroperasi pada kecepatan lebih rendah

dari motor sinkron jumlah kutub-kutub yang sama. Lebih besar beban pada motor

induksi, rotor harus lebih masuk lagi dibelakang medan putar stator untuk

mengahsilkan momen putar yang diperlukan. Pada suatu motor induksi perbedaan

antara kecepatan singkron dinamakan kecepatan slip (slip speed). Lilitan rotor yang

digunakan pada motor-motor induksi ada dua macam, yaitu rotor sangkar angker

(squirel cage) dan rotor lilit (wound rotor).

30

Page 31: 1. Teknik Tenaga Listrik

PT PLN (PERSERO)PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN TEKNIK TENAGA LISTRIK

Gambar Medan Putar yang dihasilkan Oleh Kumparan Stator

7.2. ROTOR SANGKAR TUPAI

Rotor sangkar tupai jenis lilitan yang sangat umum digunakan pada motor

induksi. la terdiri dari satu set batang tembaga yang disusun menyerupai sangkar

dan diletakkan pada slot didalam inti rotor. Suatu cincin tembaga dipasang pada

ujung - ujung tembaga tersebut, lihat Gambar di bawah ini.

31

Page 32: 1. Teknik Tenaga Listrik

PT PLN (PERSERO)PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN TEKNIK TENAGA LISTRIK

Gambar Rotor Sangkar Tupai Dan Lilit

Motor sangkar tupai beroperasi pada kecepatan yang sama dengan kecepatan

sikron dikurangi kecepatan slipnya. Kecepatan sinkron adalah tergantung pada

jumlah kutub-kutub sedangkan kecepatan slip tergantung beban yang ada pada

motor. Sejalan dengan bertambahnya beban, kecepatan slip akan naik dengan

suatu pertambahan didalam momen putar motor dan daya yang dikeluarkan.

Akhirnya kecepatan motor akan turun sejalan dengan beban yang bertambah.

Motor tersebut menyediakan momen putar motor yang besar pada perubahan

kecepatan slip yang kecil, maka motor induksi sangkar tupai dianggap sebagai

suatu motor kecepatan konstan dengan karakteristik momen putar yang

bervariasi.

7.3. ROTOR LILIT

Rotor lilit atau motor cincin slip (slip-ring motor) konstruksi rotornya berbeda

dengan motor sangkar angker. Sesuai dengan namanya, rotor tersebut dibalut

dengan suatu lilitan yang diisolasi sejenis dengan lilitan stator. Lilitan – lilitan

fase rotor tersebut disambung dengan hubungan bintang, dengan ujungnya

terbuka pada setiap fase untuk mengalirkan arus listrik menuju cincin slip yang

dipasang pada poros rotor. Gambar di bawah memperlihatkan potongan

melintang dari motor rotor lilit. Tiga buah cincin slip dan borstel (brush) dapat

dilihat pada sebelah kiri lilitan rotor.

32

Page 33: 1. Teknik Tenaga Listrik

PT PLN (PERSERO)PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN TEKNIK TENAGA LISTRIK

Gambar Potongan Melintang Motor Induksi Rotor Lilitan

Gambar Rangkaian Motor Induksi Rotor Lilit Dengan Tahanan Luar

Lilitan rotor tidak dihubungkan ke suplai cincin slip dan borstel hanya sebagai

alat untuk menghubungkan tahanan kontrol yang bervariasi pada bagian luar ke

dalam sirkuit rotor. Motor lilit jarang digunakan jika dibandingkan dengan motor

sangkar angker dikarenakan biaya pembelianya tinggi dan biaya pemeliharaanya

besar. Dan juga kurang tahan lama dan berat. Meskipun begitu ia mempunyai

momen putar start yang sangat besar.

33

Page 34: 1. Teknik Tenaga Listrik

PT PLN (PERSERO)PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN TEKNIK TENAGA LISTRIK

7.4. KEPESATAN DAN SLIP

Motor induksi tidak dapat berputar pada kepesatan sinkron. Oleh karena itu, agar

rotor dapat mencapai kepesatan sinkron, rotor akan tetap diam relatif terhadap

fluksi yang berputar. Kepesatan rotor sekalipun tanpa beban, harus lebih kecil

dari kepesatan sinkron agar arus dapat di induksikan dalam rotor, sehingga

menghasilkan kopel. Selisih antara kepesatan rotor dan kepesatan sinkron

disebut slip.

Persen slip =

Persen slip =

Motor sangkar-tupai 60 Hz empat kutub mempunyai kepesatan beban penuh

sebesar 1740 rpm. Berapa persenkah slip pada beban penuh ?

Kepesatan sinkron, Ns = rpm

slip dalam putaran per menit = 1800 – 1740 = 60 rpm

Persen slip = persen

7.5. MENSTART MOTOR INDUKSI

Secara umum, motor induksi dapat distart dengan baik dengan

menghubungkan motor secara langsung ke rangkaian pencatu ataupun

menggunakan tegangan yang telah dikurangi ke motor selama periode start.

Pengendali yang digunakan untuk menstart motor pada kedua metode di atas

dapat dioperasikan secara manual ataupun secara magnetik.

Motor yang distart pada tegangan penuh akan menghasilkan kopel start yang

lebih besar dibanding dengan distart pada tegangan yang dikurangi.

34

Page 35: 1. Teknik Tenaga Listrik

PT PLN (PERSERO)PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN TEKNIK TENAGA LISTRIK

Penstart yang biasa digunakan adalah sebagai berikut :

1. Penstart tegangan-penuh atau penstart pada saluran

2. penstart dengan tegangan yang diturunkan

a. penstart tahanan primen (primary resistor starter)

b. penstart autotransformator (autotransformer starter)

c. penstart dari zat padat

3. penstart lilitan bagian (part winding starter)

4. penstrat Y-delta

7.6. RUGI-RUGI, EFISIENSI

Rugi-rugi motor induksi meliputi rugi-rugi tembaga stator dan rotor, rugi-rugi

inti stator dan rotor, serta rugi angin, dan gesekan. Seperti halnya pada

transformator rugi inti untuk semua beban praktis konstan. Untuk tujuan

praktis rugi-rugi gesekan dan udara juga dianggap konstan. Rugi tembaga,

tentu saja besarnya berubah terhadap beban.

Secara umum, makin besar motor efesiensi beban penuhnya makin tinggi.

Harga rata-rata efisiensi beban penuh motor sangkar tupai kira-kira sebagai

berikut: 5 hp, 83%; 25 hp, 88%; dan 100 hp, 90%. Efisiensi motor rotor lilitan

sedikit lebih rendah

8. MOTOR SINKRON (SEREMPAK)

Suatu motor sinkron mempunyai putaran yang berbanding lurus dengan

frekuensi arus operasi yang keluar dari generator. Kumparan medannya harus

digerakkan oleh sumber daya arus langsung dari luar. Dikarenakan putarannya

dapat dijaga konstan pada kondisi beban yang berubah - rubah, maka motor

sikron cocok digunakan untuk menggerakkan blower, kompreaor udara, pompa

sentrifugal, generator arus searah dan peralatan lainnya.

Konstruksi motor sinkron sama dengan generator sinkron. Konstruksi medan

kutub salient hampir selalu digunakan pada motor sinkron.

35

Page 36: 1. Teknik Tenaga Listrik

PT PLN (PERSERO)PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN TEKNIK TENAGA LISTRIK

8.1. Cara Kerja Motor Sinkron

Jika lilitan stator dari motor sinkron dihubungkan dengan tegangan tiga fase

maka dibangkitkan medan magnet putar seperti dalam motor induksi. Tetapi

dalam motor sinkron, rangkaian rotor tidak dieksitasi oleh induksi tetapi oleh

sumber arus searah seperti dalam generator ac. Jika dengan suatu cara, rotor

dibawa ke kecepatan sinkron dengan kutub rotor dieksitasi, kutub-kutub rotor

ditarik oleh kutub medan magnet putar dan rotor terus berputar pada kecepatan

sinkron.

8.2. Menstart Motor Sinkron

Karena motor sinkron tidak menstart sendiri maka harus tersedia pembantu

untuk menstart motor. Salah satu metode penstaran adalah menggunakan motor

induksi pembantu kecil untuk mempercepat rotor dari motor utama kekecepatan

sinkron, cara ini jarang digunakan dan hampir semua motor sinkron distat

dengan menggunakan lilitan sangkar tupai yang ditanamkan pada muka kutub

rotor. Jadi motor distart seperti motor induksi dan dipercepat mendekati

kecepatan sinkron. Pada saat yang tepat, eksitasi medan dc dikenakan dan motor

menuju ke sinkronisme.

8.3. Eksitasi Motor Sinkron

Sistem eksitasi untuk motor sinkron dapat berada diluar motor dan dihubungkan

ke medan motor melalui cincin slip dan sikat-sikat atau motor yang dapat berupa

tipe-tanpa-sikat. Tipe tanpa sikat mendesak sebagian besar tipe-sikat terutama

karena banyak bagian yang bergerak seperti sikat-sikat, komutator, cincin slip,

dan relai digantikan oleh komponen zat padat yang dipasang pada rotor dari

motor tanpa sikat.

8.4. Pengaruh Beban Terhadap Motor Sinkron

Pada motor dc dan motor induksi, penambahan beban menyebabkan kepesatan

motor berkurang. Berkurangnya kepesatan mengurangi ggl lawan sehingga

tambahan arus ditarik dari sumber untuk menggerakkan beban yang bertambah

pada kepesatan yang berkurang. Pada motor sinkron, hal ini tidak terjadi, karena

rotor terikat secara magnetic dengan medan magnet putar harus terus berputar

pada kepesatan sinkron untuk semua beban.

36

Page 37: 1. Teknik Tenaga Listrik

PT PLN (PERSERO)PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN TEKNIK TENAGA LISTRIK

8.5. Faktor Daya : Pengaruh Perubahan Eksitasi Medan

Salah satu keunggulan karakteristik motor sinkron adalah kenyataan bahwa ia

dapat dioperasikan pada daerah faktor daya yang luas dengan penyetelan eksitasi

medannya. Jadi untuk beban tertentu, faktor daya motor sinkron dapat diubah

dari nilai ketinggian yang rendah sampai nilai mendahului yang rendah.

8.6. Efisiensi

Efisiensi motor sinkron secara umum lebih tinggi daripada efisiensi motor

induksi pada daya kuda dan nilai kepesatan yang sama. Motor sinkron dibagi

dalam dua kelompok kepesatan yan berbeda yaitu : motor dengan kepesatan

diatas 500 rpm digolongkan sebagai motor berkepesatan tinggi; dan motor

dengan kepesatan lebih rendah dari 500 rpm yang digolongkan sebagai motor

berkecepatan rendah.

8.7. Pemakaian Motor Sinkron

Motor sinkron digunakan untuk pemakain daya ber kepesatan konstan dalam

ukuran diatas 20 hp dan lebih sering dalam ukuran yang lebih besar daripada 100

hp. Pemakaian paling umum adalah untuk menggerakkan kompresor udara atau

gas. Adalah diinginkan bahwa kompresor digerakkan pada kepesatan konstan

karena keluaran dan efisiensinya sangat bergantung pada kepesatan motor.

Pemakaian yang lazim lainnya adalah untuk pemompaan, menggerakkan kipas

angin, blower dan penggiling.

8.8. Koreksi Factor Daya

Keuntungan yang besar dari motor sinkron adalah kenyataan bahwa mereka

bekerja pada factor daya satu atau mendahului. Jika bekerja pada system listrik

yang sama dengan motor induksi atau alat lain yang bekerja pada factor daya

tertinggal, kilovoltamper reaktif yang mendahului, atau kilovar, yang dicatu oleh

motor sinkron mengkompensasi kilovoltamper reaktif yang tertinggal, atau

kilovar dari alat-alat lain , yang menghasilakan suatu penyempurnaan dalam

factor daya keseluruhan.

37

Page 38: 1. Teknik Tenaga Listrik

PT PLN (PERSERO)PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN TEKNIK TENAGA LISTRIK

9. TRANSFORMATOR

Transformator memberikan cara yang sederhana untuk mengubah tegangan

bolak-balik dari satu harga ke harga yang lainnya. Jika transformator menerima

energi pada tegangan rendah dan mengubahnya menjadi tegangan yang lebih

tinggi, ia disebut transformator penaik tegangan (step-up). Jika diberi energi

dengan tegangan tertentu dan mengubahnya menjadi tegangan yang lebih rendah

maka ia disebut transformator penurun tegangan (step-down). Setiap

transformator dapat dioperasikan baik sebagai transformator penaik maupun

penurun tegangan, tetapi transformator yang memang dirancang untuk suatu

tegangan, harus digunakan untuk tegangan tersebut..

Dalam bidang tenaga listrik pemakain transformator dikelompokkan menjadi:

1. Transformator daya

2. Transformator distribusi

3. Transformatof pengukuran : yang terdiri dari transformator arus

dan tegangan

38

Page 39: 1. Teknik Tenaga Listrik

PT PLN (PERSERO)PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN TEKNIK TENAGA LISTRIK

Gambar Transfornator Tegangan dan Arus

Gambar Transformator Daya

Kerja transformator berdasarkan induksi electromagnet menghendaki adanya

gandengan magnet antara rangkaian primer dan skunder. Gandengan magnet ini

berupa inti besi tempat melalukan fluk bersama.

39

Page 40: 1. Teknik Tenaga Listrik

PT PLN (PERSERO)PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN TEKNIK TENAGA LISTRIK

Gambar Rangkaian Dasar Transformator Penurun Tegangan

Berdasarkan cara melilitnya kumparan pada inti dikenal dua macam

transformator, yaitu tipe inti dan tipe cangkang (selubung) seperti gambar di

bawah ini..

Gambar Tipe Inti dan Cangkang (selubung)

10. MOTOR ARUS SEARAH

Motor arus searah merubah arus listrik searah menjadi energi mekanik. Prinsip

dasar pengoperasian motor arus searah adalah sama dengan motor arus bolak -

balik, bedanya hanya arus serah dialirkan kearmatur melewati komutator.

Komutator ini mempunyai fungsi yang berlawanan dengan komutator yang ada

pada generator, karena ia merubah arus searah menjadi arus bolak-balik didalam

motor. Biasanya motor arus searah ukurannya kecil dan tidak begitu banyak

digunakan didalam unit pembangkit.

40

Page 41: 1. Teknik Tenaga Listrik

PT PLN (PERSERO)PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN TEKNIK TENAGA LISTRIK

Gambar Prinsip Kerja Motor DC Dengan Tangan Kanan

Motor arus searah dibagi menjadi tiga golongan yaitu motor seri. shut dan

compound- tergantung pada bagaimana lilitan medan magnitnya dihubungkan

dihubungkan sirkit.

10.1. Motor Seri

Pada motor seri kumparan medan dihubungkan seri dengan kumparan armatur,

sehingga arus armaturnya juga mengalir melalui kumparan medan tersebut.

Gambar Rangakaian Motor dc Seri

Kumparan medan tersebut dbuat dari kawat yang tebal dengan sedikit lilitan

sehingga arus armaturnya akan mudah mengalir. Pada saat motor seri dijalankan,

41

Page 42: 1. Teknik Tenaga Listrik

PT PLN (PERSERO)PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN TEKNIK TENAGA LISTRIK

arus yang besar akan mengalir melalui armatur dan kumparan medan untuk

menghasilkan momen putar yang baik. Arus armatur dan arus medan berkurang

ketika kecepatan motor naik dan momen putarnya berkurang perlahan – lahan.

Selama motor seri sedang beroperasi, pada saat beban dinaikan, putarannya

menjadi lambat, arus armatur dan arus medannya bertambah, seta momen

putarnya menjadi besar untuk menyamakan denagn beban. Pada waktu motor seri

sedang beroperasi dan beban dipindahkan, maka kecepatan motor akan naik. Hal

ini dapat menimbulkan seituasi yang berbahaya. Ketika beban dipindahkan. arus

armatur dan arus medan turun kesuatu harga yang sangat rendah. Daya dari

kumparan medan tersebut turun dengan tajamnya karena arus yang melaluinya

kecil. Oleh sebab itu, selama daya medan turun, putaran, motor menjadi

bertambah tinggi. Proses naiknya putaran motor ini terus berlanjut serta dapat

meyebabkan armatur berputar pada kecepatan cukup tinggi untuk dapat

membuatnya terbang terpisah dan ini dinamakan Running Away. Motor seri

hendaknya selalu dihubungkan langsung dengan beban untuk mencegah running

away. Peralatan-peralatan penyambungan yang mungkin menyebabkan slip atau

rusak sebaiknya tidak digunakan pada motor ini. Kadang-kadang pada armatur

motor dipasang saklar khusus untuk rnemisahkaln armatur tersebut dari lin yang

secara kebetulan beban arus dipindahkan dan putaran naik melabihi batas yang

aman.

Momen putar awal yang tinggi pada motor seri berguna digunakan untuk

mengatasi kelambaman dari beban - beban yang berat. Motor seri contohnya

digunakan pada :

o Belt drives

o Cranes

Karateristik utama dari motor seri adalah :

o Mempunyai momen putar start yang baik sekali

o Putarannya bervariasi selama perubahan beban .

o Motor akan berputar dengan kecepatan tinggi yang membahayakan apabila

tanpa beban

10.2. Motor Shunt

42

Page 43: 1. Teknik Tenaga Listrik

PT PLN (PERSERO)PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN TEKNIK TENAGA LISTRIK

Pada motor shunt, kumparan medannya dihubungkan paralel dengan kumparan

armatur. Kumparan medan (medan shunt) terdiri dari lilitan kawat yang halus

untuk menghasilkan tahanan yang tinggi sehingga arus lin sebayak mungkin

akan mengalir melalui armatur tersebut.

Arus yang mengalir melewati kumparan medan tersebut sangat kecil karena

kumparannya mempunyai bayak lilitan, maka kekuatan – kekuatannya dijaga

dan tetap konstan pada semua kondisi beban. Dengan demikian kecepatan

putarnya akan konstan .

Gambar Rangakaian Motor dc Shunt

Saat motor shunt dihidupkan, arus lin yang besar mengalir melalui armatur,

seperti halnya pada motor seri. Tetapi karena kumparan medan shunt

mempunyai suatu tahanan yang lebih tinggi, maka arus lin yang melaluinya

kecil. Oleh sebab itu, momen putar awal pada motor shunt adalah sedikit lebih

kecil daripada yang ada pada motor seri.

Bila kumparan medannya terbuka, kekuatan medan tersebut akan turun sampai

pada suatu nilai yang rendah, yang tergantung pada magnit sisa. Sebagai

akibatnya, kecepatan dan arus armatur akan naik dengan tajam, dan motor

kemungkinan menjadi rusak. Umumnya, saklar overload dan sikring (fuse)

disambung seri untuk melepas sirkit bila tinggi. Motor shunt cocok

dipergunakan pada peralatan yang memerlukan kecepatan konstan. Seperti

pompa dan kipas.

Karakteristik motor shunt pada umumnya adalah :

o Memiliki kecepatan yang hampir konstan pada kondisi beban yang berbeda-

beda.

o Mempunyai momen putar awal dan momen putar yang cukup.

43

Page 44: 1. Teknik Tenaga Listrik

PT PLN (PERSERO)PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN TEKNIK TENAGA LISTRIK

10.3. Motor Compound

Pada motor compound digunakan dua kumparan medan. Satu kumparan medan

seri dibalut dengan sedikit lilitan kawat yang tebal serta dihubungkan seri

dengan kumparan armatur dan kumparan medan shunt yang dibalut dengan

banyak lilitan kawat yang halus serta dihubungkan paralel dengan kumparan

armatur .

Gambar Rangakaian Motor dc Compound

Kedua kumparan ini dapat digunakan untuk saling membantu atau saling

berlawanan satu sama lain. Apabila kedua kumparan dimaksudkan untuk

membantu satu sama lain, motornya dinamakan compound kumulatif dan jika

kedua kumparan tersebut dimaksudkan untuk saling berlawannan satu sama lain

motornya dinamakan compound diferensial.

Motor compound komulatif mempunyai sifat lebih menyerupai motor seri.

Motor compound ini mempunyai momen putar awal yang sangat baik karena

kedua kumparan medannya bekerja saling membantu satu sama lain. Karena

motor tersebut mempunyai medan shunt untuk mengatur kecepatanya, maka ia

tidak akan terlepas apabila bebannya dilepaskan. Hal ini merupakan satu

keuntungan dibandingkan dengan motor seri, sehingga compound kumulatif

dapat digunakan dimanan beban bervariasi dari tanpa beban sampai dengan

beban berat yang berlebihan.

Motor compound diferensial mempunyai sifat lebih mendekati motor shunt.

Karena kedua kumparan medannya satu sama lain saling berlawanan, maka

medan yang dihasilkan akan lebih kecil dibandingkan jika hanya menggunakan

kumparan medan seri. Oleh sebab itu. Momen putar awalnya jauh Iebih rendah

dari pada momen putar awal motor seri. Motor ini menghasilkan suatu putaran

yang konstan pada kondisi beban berubah – rubah, tetapi jarang digunakan

44

Page 45: 1. Teknik Tenaga Listrik

PT PLN (PERSERO)PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN TEKNIK TENAGA LISTRIK

karena keuntungan yang dihasilkan jauh lebih kecil dibandingkan dengan motor

shunt.

Gambar Karakteristik Hubungan Arus Jangkar dengan

Kepesatan dan Kopel Motor dc Seri, Shunt dan compound

45

Page 46: 1. Teknik Tenaga Listrik

PT PLN (PERSERO)PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN TEKNIK TENAGA LISTRIK

DAFTAR PUSTAKA.

1. DASAR-DASAR TEKNIK LISTRIK ( F.Suryatmo)

2. MESIN DAN RANGKAIAN LISTRIK (Lister)

3. SWITCHGEAR AND PROTECTION (SUNIL S RAO)

4. TEGANGAN dan ARUS BOLAK-BALIK ( SIEMENS)

5. RANGKAIAN ARUS BOLAK BALIK (SIEMENS)

6. INDUKSI dan INDUKSI-SENDIRI (SIEMENS)

7. ARUS PUTAR (SIEMENS)

8. Hand Book of ELECTRICAL ENGINERING (Academic’s Hand books series)

9. STANDARD HANDBOOK FOR ELECTRICAL ENGINEERING (FINK &

CARROLL)

10. PERALATAN TEGANGAN TINGGI (BONGAS L TOBING)

11. POWER SYSTEM ANALYSYS & STABILITY (SS VADHERA).

12. TEKNIK TEGANGAN TINGGI (Prof. Dr ARTONO ARISMUNANDAR).

13. SWITCHGEAR MANUAL (ABB Calor Emag).

14. diktat PROTEKSI dan PENGUKURAN (PLN KJB).

15. Pedoman Pemeliharaan (SE 032/PST/1984 dan SUPLEMEN).

16. A Text Book of ELECTRICAL TECHNOLOGI ( BL THERAJA & AK THERAJA)

46