Presentasi MLD : Generator DC 1 GENERATOR DC
Presentasi MLD : Generator DC 1
GENERATOR DC
Presentasi MLD : Generator DC 2
Generator DC / Arus Searah :
1. Definisi Generator2. Bagian-bagian / Struktur Generator DC3. Prinsip Kerja Generator DC4. Reaksi Jangkar pada Generator DC5. Jenis-jenis Generator DC6. Efisiensi Generator DC7. Kerja Paralel Generator DC8. Contoh Soal
Presentasi MLD : Generator DC 3
1. Definisi Generator• Generator ialah suatu mesin yang mengubah
tenaga mekanis menjadi tenaga listrik.
• Tenaga mekanis disini digunakan untuk memutar kumparan kawat penghantar dalam medan magnet ataupun sebaliknya memutar magnet diantara kumparan kawat penghantar.
• Tenaga listrik yang dihasilkan oleh generator tersebut adalah arus searah (DC) atau arus bolak-balik (AC), hal ini tergantung dari susunan atau konstruksi dari generator, serta tergantung dari sistem pengambilan arusnya.
GENERATOREnergi Mekanis Energi Listrik
Presentasi MLD : Generator DC 4
• Generator DC pada dasarnya sama dengan generator AC, kecuali generator DC mempunyai suatu komutator.
• Lilitan penghantar yang diputar memotong garis-garis medan magnet yang diam maka pada penghantar akan timbul tegangan bolak-balik & disearahkan dengan komutator E══KNǿ
Presentasi MLD : Generator DC 5
Komutator
Suatu alat yang berfungsi untuk mengubah tegangan bolak-balik (AC) menjadi tegangan searah (DC)
Presentasi MLD : Generator DC 6
Penampang Sederhana Gen.DC
Presentasi MLD : Generator DC 7
Presentasi MLD : Generator DC 8
Presentasi MLD : Generator DC 9
2. Bagian-bagian / Struktur …
1. ROTOR : bagian Generator DC yang berputar, tersusun atas : Poros Inti Komutator Kumparan/Lilitan
2. STATOR : bagian Generator DC yang diam, tersusun atas : Kerangka Kutub Utama dan Belitan Kutub Bantu dan Belitan Bantalan dan Sikat
3. CELAH UDARA : ruangan antara Stator dan Rotor
Presentasi MLD : Generator DC 10
2. Bagian-bagian/Struktur Generator DC
Gambar bagian-bagian Generator DC
Presentasi MLD : Generator DC 11
Presentasi MLD : Generator DC 12
RANGKA
• Secara umum fungsi dari rangka untuk Generator dc, yaitu :1. Merupakan sarana pendukung mekanis untuk mesin secara keseluruhan2. Membawa flux magnetik yang dihasilkan kutub-kutub mesin>> Untuk mesin kecil rangkanya dari besi tuang>> Mesin besar rangkanya dari baja tuang
KUTUBMagnet penguat / magnet medan (kutub) terdiri atas inti kutub & sepatu kutub.- Inti kutub terbuat dari lembaran2 besi tuang / baja tuang- Sepatu kutub dilaminasi & dibaut ke inti kutub
KOMUTATOR DAN SIKAT# Komutator terbuat dari batang tembaga yang dikeraskan yang berfungsi untukmengumpulkan arus induksi dari konduktor jangkar dan mengkonversinya menjadi arus dc melalui sikat.# Sikat terbuat dari karbon, grafit, logam grafit yang dilengkapi dengan pegas penenkan dan kotak sikatnya
Presentasi MLD : Generator DC 13
Presentasi MLD : Generator DC 14
Komponen
Gambar Stator :
Presentasi MLD : Generator DC 15
Gambar Rotor :
Presentasi MLD : Generator DC 16
Gambar Celah Udara :
Presentasi MLD : Generator DC 17
3. Prinsip Kerja Generator DC
Teori yang mendasari terbentuknya GGL induksi pada generator ialah Percobaan Faraday.
Percobaan Faraday membuktikan bahwa pada sebuah kumparan akan dibangkitkan GGL Induksi apabila jumlah garis gaya yang diliputi oleh kumparan berubah-ubah.
Ada 3 hal pokok terkait dengan GGL Induksi ini, yaitu :
1. Adanya flux magnet yang dihasilkan oleh kutub-kutub magnet.
2. Adanya kawat penghantar yang merupakan tempat terbentuknya EMF.
3. Adanya perubahan flux magnet yang melewati kawat penghantar listrik.
Presentasi MLD : Generator DC 18
3. Prinsip Kerja …
A
B C
D
A
B
C
D
AB
C
D
A
B
C
D
Presentasi MLD : Generator DC 19
3. Prinsip Kerja …
• Pada gambar Generator DC Sederhana dengan sebuah penghantar kutub tersebut, dengan memutar rotor ( penghantar ) maka pada penghantar akan timbul EMF.
• Kumparan ABCD terletak dalam medan magnet sedemikian rupa sehingga sisi A-B dan C-D terletak tegak lurus pada arah fluks magnet.
• Kumparan ABCD diputar dengan kecepatan sudut yang tetap terhadap sumbu putarnya yang sejajar dengan sisi A-B dan C-D.
• GGL induksi yang terbentuk pada sisi A-B dan sisi C-D besarnya sesuai dengan perubahan fluks magnet yang dipotong kumparan ABCD tiap detik sebesar :
Keterangan gambar :
Voltdt
dNtE
Presentasi MLD : Generator DC 20
Kenapa harus melalui energi gerak ?
• Ingat emf (induksi elektromagnetik)
ε = kuat medan listrik
N = jumlah lilitan
Φ = fluks
Presentasi MLD : Generator DC 21
Dapat diperoleh dengan
1. dengan mengubah-ubah besar B (medan magnet)2. dengan memvariasikan luas permukaan A (permukaan)3. dengan memvariasikan besar sudut antara A dan B
Presentasi MLD : Generator DC 22
Pada generator, ketiga cara tersebut dapat dicapai dengan memutar bidang lilitan terhadap Magnet ataupun sebaliknya yang ada pada generator.
Presentasi MLD : Generator DC 23
Kutub elektro magnet keuntungan :-memperkuat meninkatkan
medan magnet-mengontrol kuatmedan>>kontrol
tegangan
Presentasi MLD : Generator DC 24
Presentasi MLD : Generator DC 25
KOMUTATOR
Presentasi MLD : Generator DC 26
Presentasi MLD : Generator DC 27
Presentasi MLD : Generator DC 28
EMF yang di bangkitkan pada penghantar jangkar adalah tegangan bolak-balik sebagai fungsi sudut rotasi (gambar a).
• Tegangan bolak-balik tersebut disearahkan oleh komutator, kemudian tegangan tersebut dikumpulkan oleh sikat kemudian diberikan ke terminal generator untuk ditransfer ke beban
(gambar b).
Gambar a
Presentasi MLD : Generator DC 29
Gambar b
Presentasi MLD : Generator DC 30
Bentuk Tegangan Output dari Komutator
Tegangan
Waktu
GeneratorLoop Tunggal
Tegangan
Waktu
GeneratorMulti Loop
Komutator
sikat
MedanMagnet
Presentasi MLD : Generator DC 31
• Arus yang mengalir pada penghantar jangkar karena beban tersebut, akan membangkitkan medan yang melawan atau mengurangi medan utama yang dihasilkan oleh kutub sehingga tegangan terminal turun ini disebut reaksi jangkar.
• Dalam menentukan arah arus dan tegangan (GGL atau EMF) yang timbul pada penghantar setiap detik berlaku hukum tangan kanan Fleming
Presentasi MLD : Generator DC 32
PRINSIP KERJA GENERATOR• Apabila penghantar listrik dilalui
oleh medan magnet yang berubah-ubah, maka pada penghantar tersebut akan timbul EMF (hk Faraday)
• Ada 3 hal pokok :1. Adanya fluks magnet yang
dihasilkan oleh kutub-kutub magnet2. adanya kawat penghantar yang
merupakan tempat terbentuknya
EMF3. Adanya fluk magnetik yang
berubah-ubah yang mengalir melewati penghantar listrik
Presentasi MLD : Generator DC 33
• aturan tangan kiri • -telunjuk >>arah
medan magnet• -ibu jari/jempol>>arah
gerak konduktor• -jari tengah>>arah
arus
Presentasi MLD : Generator DC 34
• Biasanya jumlah penghantar lebih dari satu dan jumlah kutubnya tidak hanya sepasang. Kumparan-kumparan tersebut dihubungkan 1. secara Seri (untuk mendapatkan kapasitas
arus yang lebih besar)
2. secara Pararel (untuk mendapatkan
kapasitas arus yang lebih besar)
Presentasi MLD : Generator DC 35
• Besarnya tegangan EMF yang dihasilkan adalah :
zP E= N φ , E = KN φ
A
E : Tegangan induksiZ : Jumlah lilitan / kumparanP : Jumlah pasang kutubN : Kecepatan Rotorφ : Fluks
Presentasi MLD : Generator DC 36
JENIS BELITAN JANGKAR
1. BELITAN JERAT
2. BELITAN GELOMBANG
Presentasi MLD : Generator DC 37
3. Prinsip Kerja …
Prinsip Penyearahan dengan Komutator
Presentasi MLD : Generator DC 38
PRINSIP PENYEARAHAN TEGANGAN LISTRIK
• Pembangkitan tegangan yang dihasilkan oleh generator dc pada prinsipnya sama seperti generator ac, yaitu tegangan yang dihasilkan berupa tegangan ac. Hanya saja diperlukan satu proses penyearahan di dalam generator dc ini.Prinsip penyearahan yang dilakukan oleh komutator pada generator dc dilakukan secara mekanis.Pada dasarnya dalam prinsip penyarahan ini, terjadi perpindahan arah arus yang terjadi pada kumparan jangkar yang berputar pada medan magnet menyebabkan ggl induksi membentuk gelombang searah.Pada prakteknya, hasil penyearahan ini tidak sepenuhnya linear karena adanya pengaruh induktansi kumparan dan tahanan sikat. Solusi yang bisa dilakukan untuk membuatnya linear yaitu dengan menetralkan ggm yg timbul akibat induktansi tsb., salah satunya dg menambahkan kutub bantu, dimana ggm-nya sama dan berlawanan dg ggm induktansi.
Presentasi MLD : Generator DC 39
Generator DC Generator yang menghasilkan arus “searah”….
“Searah”=???
Presentasi MLD : Generator DC 40
4. Reaksi Jangkar pada Generator DC
• Sikat berada di tengah tegak lurus fluks. Jangkar dalam keadaan diam Maka : E=0 dan Ia=0
• Kemudian jangkar diputar searah jarum jam maka : E≠0 , Ia≠0 , =f(Ia). Arah fluks tegak lurus fluks medan, disebut fluks lintang.
• Sikat tidak berada tegak lurus fluks magnet, maka pada sikat timbul percikan bunga api karena perpindahan komutasi tegangan ≠ 0.
• Cara mengatasi bergesernya garis netral adalah dipasang kutub bantu yang arah medannya melawan reaksi jangkar.
• atau dipasang belitan kompensasi yang akan menimbulkan medan magnet, dan arahnya dibuat sedemikian rupa sehingga melawan reaksi jangkar.
Presentasi MLD : Generator DC 41
REAKSI JANGKAR
GarisNetralLama
GarisNetralBaru
Apabila generator beroperasidengan tanpa beban, garisNetral terletak tepat antara
kutub-kutub.
Berbeban
Presentasi MLD : Generator DC 42
Reaksi Jangkar
• Reaksi jangkar adalah pergeseran dari bidang netral karena gangguan dari medan magnetik yg ditimbulkan oleh arus pada jagkar terhadap medan utama.
Presentasi MLD : Generator DC 43
Kompensasi Reaksi Jangkar
• Compensating winding melekatkan gulungan kecil pada permukaan kutub utama yg dirangkai secara seri dengan jangkar sehingga menghasilkan medan magnet yg berubah ubah thd arus jangkar.
• Interpole dilakukan dengan menempatkan kutub kecil tambahan diantara kutub medan magnet utama. Medan yang dihasilkan interpole menghasilkan effek yang sama dengan yang dihasilkan oleh compensating winding.
Presentasi MLD : Generator DC 44
• Fluks yang dihasilkan oleh arus DC (If) yang lewat kutub dituliskan sebagai fungsi : = f (If)
• Hubungan antara arus DC (If) dengan fluks tersebut tidak linear, tetapi membentuk suatu kurva
• Sehingga jika dengan alat yang sama dan kecepatan putar konstan, maka hubungan antara E dan If juga membentuk seperti kurva = f (If)
Hubungan Arus DC dengan Fluks () dan EMF (E)
Presentasi MLD : Generator DC 45
5. Jenis-jenis Generator DCBerdasarkan penguatan nyang diberikan
pada belitan medan , generator DC dibagi menjadi:
A. Generator DC dengan penguat terpisahB. Generator DC dengan penguat sendiri
a. Generator DC Shuntb. Generator DC Seric. Generator DC Kompon (campuran)
i. Generator DC Kompon Panjang
ii. Generator DC Kompon Pendek
Presentasi MLD : Generator DC 46
5. Jenis-jenis …
A. Generator DC dengan penguat terpisah
Disebut sebagai Generator DC dengan penguat terpisah, bila arus kemagnetan diperoleh dari sumber tenaga listrik arus searah di luar generator.
Generator DC dengan penguat terpisah hanya dipakai dalam keadaan tertentu. Dengan terpisahnya sumber arus kemagnetan dari generator, berarti besar kecilnya arus kemagnetan tidak terpengaruh oleh nilai-nilai arus ataupun tegangan generator.
Presentasi MLD : Generator DC 47
GENERATOR DC PENGUATAN TERPISAH
Rangkaian Ekivalen
Ket : Vf = tegangan medan EA = tegangan jangkar Ib = arus beban
If = arus medan IA = arus jangkar
Rf = hambatan medan RA = hambatan jangkar
Lf = lilitan medan VT = teg.terminal/beban
Presentasi MLD : Generator DC 48
Jangkar
Medan
Rheostat
Presentasi MLD : Generator DC 49
Karakteristik
• 1). Karakteristik kejenuhan tanpa bebanPerumusan secara matematis sbb :
E = k N dg k = suatu konstanta
- Kutub medan belum jenuh : Arus medan naik flux magnet naik EA naik
- Kutub medan sudah jenuh : diperlukan peningkatan arus medan yg lebih tinggi utk menaikkan tegangan EA yg sama dibanding saat belum jenuh
2). Karakteristik kejenuhan berbeban- Pada keadaan berbeban, tegangan akan berkurang akibat efek
demagnetisasi dari reaksi jangkar. Pengurangan ini dapat diatasi dengan dengan peningkatan Ampere-lilitan medan yang
sesuai.
Presentasi MLD : Generator DC 50
5. Jenis-jenis …
B. Generator DC dengan penguat sendiri
Disebut sebagai Generator DC dengan penguat sendiri, bila arus kemagnetan bagi kutub-kutub magnet berasal dari generator DC itu sendiri.
Pengaruh nilai-nilai tegangan dan arus generator terhadap arus penguat tergantung cara bagaimana hubungan lilitan penguat magnet dengan lilitan jangkar. Berdasarkan hubungan lilitan penguat magnet dengan lilitan jangkar generator DC penguat sendiri dibedakan menjadi :
Presentasi MLD : Generator DC 51
GENERATOR DC SHUNT
Karakteristik generator DC shunt :• Kumparan medan SHUNT dihubungkan
paralel dengan jangkar.• Terdiri dari banyak lilitan yang relatif kecil.• Tegangan awal yang diperlukan untuk build
- up dihasilkan oleh magnet sisa pada besi dari kutub medan.
• Tegangan output generator diatur oleh resistor variable yang dipasang seri dengan kumparan medan.
Presentasi MLD : Generator DC 52
PRINSIP KERJA DC SHUNT
• Memerlukan fluks magnet residu pada stator.• Pada saat tegangan yang ditimbulkan naik,arus pada
kumparan medan juga naik.• Penambahan arus akan memperkuat medan magnet
dan memungkinkan generator untuk build–up pada tegangan kerja output yang dirancang.
• Penambahan beban mengakibatkan turunnya tegangan output generator.
Presentasi MLD : Generator DC 53
B.1 Generator DC Shunt
• Fluks medan diperoleh dari rangkaian medan yang dihubungkan paralel dengan terminal generator
I A= Ifp + Ib
VT = EA - IA.RA
If = VT
Rfp
Presentasi MLD : Generator DC 54
Skema Shunt Generator
Presentasi MLD : Generator DC 55
PENGHITUNGAN GENERATOR DC SHUNT
dt
difLLifRRRe faefaa )()(
vtea Bila saklar dibuka
Pada saklar tertutup ea menghasilkan arus, maka :
serta
dt
difLfifRRvt fe )(
Presentasi MLD : Generator DC 56
Untuk idealnya, (Re+Rf)>>Ra,,,maka :
aevt )(ifFea ifRRvt fe )(
Maka :
ifFvt .
Presentasi MLD : Generator DC 57
PERSAMAAN YANG MENGGAMBARKAN KONDISI STEADY STATE DARI OPERASI
SEBELUMNYA
)(iff)(ifFke ma
ifRRvt fe )(
aaa iRevt .LL iRvt .
Maka,didapat :
ifii La
Presentasi MLD : Generator DC 58
Karakteristik generator DC Shunt
Pembangkitan tegangan arus dc paralel
Karakteristik terminal generator dc paralel
Presentasi MLD : Generator DC 59
B.2 Generator DC Seri
• Fluks medan diperoleh dari rangkaian medan yang dihubungkan seri dengan kumparan jangkar dari generator
VT = EA – IA(RA+RFS)
IA = IFS = IB
Presentasi MLD : Generator DC 60
Generator Seri
• Di dalam generator seri, medannya terhubung dalam rangkaian seri dengan pelindung dan rangkaian luar.
• Generator jenis ini, voltasenya meningkat sebanding dengan kenaikan bebannya. Ketika arus masuk ke dalam mesin, akan menyebabkan medan magnetik yang lebih kuat.
Presentasi MLD : Generator DC 61
Presentasi MLD : Generator DC 62
Karakeristik terminal generator dc seri
Presentasi MLD : Generator DC 63
B.3. Generator Majemuk (Compound)• Merupakan rangkaian perpaduan antara
generator seri dan paralel (shunt).
• Berdasarkan jenis rangkaian:- Majemuk Pendek- Majemuk Panjang
• Berdasarkan cara kerja:- Majemuk kumulatif/Cumulatively Compounded - Majemuk Differensial/Differentially Compounded
Presentasi MLD : Generator DC 64
Generator compound
• Merupakan gabungan dari generator shunt dan generator seri pada kutub yang sama.
Presentasi MLD : Generator DC 65
GENERATOR COMPOUND
Jangkar
MedanSeri Medan Shunt
Beban
Presentasi MLD : Generator DC 66
5. Jenis-jenis …
B.3.a. Generator DC Kompon PanjangGenerator DC kompon panjang adalah generator DC kompon yang lilitan penguat serinya terletak pada rangkaian jangkar.
Ia = IsV = E – Ia.Ra –
Is.RsV = E – Ia.(Ra+Rs)V = Iz.Z
Ia = If + Iz
Presentasi MLD : Generator DC 67
5. Jenis-jenis …
B.3.b. Generator DC Kompon PendekGenerator DC kompon pendek adalah generator DC kompon yang lilitan penguat serinya terletak pada rangkaian beban.
V = E – Ia.Ra – Is.Rs
V = Iz.Z
Ia = If + IzIs = IzVf = If.Rf
Presentasi MLD : Generator DC 68
GENERATOR DC KOMPON KUMULATIF
• Rangkaian Ekivalennya ( Ada 2 bentuk ) ;
- Kompon Panjang - Kompon Pendek
Ket : pelambangan sama dengan sebelumnya, penambahan huruf ‘s’ berarti pemasangannya seri sedang ‘p’ berarti paralel
Presentasi MLD : Generator DC 69
Karakteristik
• Generator kompon pendek
Dirumuskan sbb : V = Ea - Ia Ra – Is Rs
V = IL . RL
Ia = IL + If
Is = IL
Vf = If . Rf
Generator kompon panjang
Dirumuskan sbb : V = Ea – IaRa – Is Rs
Is = Ia
V = Ea – Ia ( Ra + Rs )
Vf = If Rf
Ia = IL + If
Presentasi MLD : Generator DC 70
Karakterisitik Generator DC Majemuk
• Fenomena karakteristik :
1. IA naik IA.(RA + Rfs) naik Vt turun
2. IA naik gaya gerak magnet seri naik Fluks meningkat Vt naik
Presentasi MLD : Generator DC 71
GENERATOR KOMPON DIFFERENSIAL
• Rangkaian Ekivalennya :
- Sama dengan Generator kompon kumulatif hanya saja ggm-nya saling mengurangi
• Generator kompon differensial juga memiliki bentuk kompon panjang dan pendek.
• Peningkatan beban arus beban naik (IL) arus jangkar naik (Ia)
jatuh tegangan Ia ( Ra + Rs ) naik tegangan terminal (V) turun
ggm kumparan serinya ( Fs ) naik ggm total turun fluks dan Ea turun
tegangan terminal (V) turun Adapun perumusannya sbb :
F = Fp – Fs – Fj ( total ggm )
Ket : Fp = ggm hasil kumparan medan parallel = Nf . If
Fs = ggm hasil kumparan medan seri = Ns . Ia
Fj = ggm hasil kumparan jangkar
Karakteristik
Presentasi MLD : Generator DC 72
Karakteristik Generator DC Majemuk
Presentasi MLD : Generator DC 73
Pengaturan Tegangan
1. Change the speed rotation (ω)
2. Change the field current (IF)
Presentasi MLD : Generator DC 74
Mengubah kecepatan sudut(ω)
EA = K φ ω
VT = EA – IA RA
Presentasi MLD : Generator DC 75
Change the field current (IF)
IF = VT / RF
τ = NF IF
τ & Ф
EA = K Ф ω
VT = EA – IA RA
τ = magnetomotive force
Presentasi MLD : Generator DC 76
Presentasi MLD : Generator DC 77
6. Efisiensi Generator DCa. Rugi-rugi Tembaga :
– Rugi-rugi Jangkar,Pj = Ia . Ra Watt– Rugi-rugi Shunt, Psh = Ish . Rsh Watt– Rugi-rugi Seri, Ps = Is . Rs Watt
b. Rugi-rugi Inti :– Rugi-rugi Hysterisis– Rugi-rugi Eddy current
c. Rugi-rugi Mekanis :– Rugi-rugi gesekan poros– Rugi-rugi angin akibat putaran jangkar– Rugi-rugi gesekan akibat gesekan sikat
dengan komutator
Presentasi MLD : Generator DC 78
6. Efisiensi …
Daya Masuk mekanis(Pm)
Daya yang dibangkitkanjangkar (Pj)= E. Ia (watt)
Daya keluar generator(Pout)= V.I (watt)
Rugi besidan
gesekan
Rugi besitembaga
total
Diagram aliran daya generator DC
Presentasi MLD : Generator DC 79
Perhitungan Daya
Daya keluaranVt.IL
Vt.Ia Daya
ujung armaturVta.Ia
Daya elektromagnit
Ea.Ia
Daya masukan dari penggerak
semula
daya
Rugi2 putaran tanpa beban
+ Rugi2 beban tersebar
Rugi2 armatur
Ia2Ra
+Rugi2 kontak sikat
Rugi2 medan seriIs
2Rs
Rugi2 medan shuntIf
2Rf
output
Input
Presentasi MLD : Generator DC 80
Rugi histerisis dan arus eddy dirumuskan:
Arus Eddy
Rugi-rugi HisterisisK = tetapan pembanding
Bmaks = kerapatan fluks maksimum
f = frekuensi
τ = tebal lapisan
2fBKP makse
maksh KfBP 2
Presentasi MLD : Generator DC 81
6. Efisiensi …
• Rugi besi dan gesekan, Pg = Pm – Pj• Rugi tembaga total, Pt = Pj - Pout
• Efisiensi mekanis,
• Efisiensi listrik,
• Efisiensi total,
%100xP
P
m
jm
%100xP
P
j
outl
%100xP
P
m
outt
Presentasi MLD : Generator DC 82
Pengaturan Tegangan
%100XV
VVV
FL
FLNLR
VR = Voltage RegulationVNL = Tegangan tanpa bebanVFL = Tegangan beban penuh
Presentasi MLD : Generator DC 83
KERJA PARALEL GENERATOR DC Adapun Beberapa generator DC dapat kita operasikan
secara paralel. Hal ini dilakukan dengan tujuan untuk menjaga kontinuitas pasokan daya listrik, dan memasok beban yang cukup besar melebihi kapasitas yang mungkin dipasok oleh satu generator saja.
syarat-syarat pengoperasian paralel generator sbb :• Terminal-terminal generator harus dihubungkan
dengan kutub-kutub yang sama polaritasnya.• Tegangan kerja generator sama.
Jika 2 generator / lebih diparalel maka arusnya menjadi ;
Ig1 + Ig2 = Itotal
Presentasi MLD : Generator DC 84
Kerja Paralel Generator DC
Tujuannya apa?
1. Beban butuh daya yang besar
2. Maintenance mudah
3. Rusak bukan masalah
Syarat :
1. Rated tegangan sama
2. Rated putaran sama
3. Polaritas harus sama
4. Tipe generator sama (shunt,seri,kompon)
Presentasi MLD : Generator DC 85
Pertimbangan Kerja Paralel
• Kontinyuitas pelayanan
• Kepentingan perawatan
• Penambahan kapasitas daya
• Meningkatkan efisiensi
Presentasi MLD : Generator DC 86
Skema Kerja Pararel
Presentasi MLD : Generator DC 87
Langkah Kerja Paralel1. Mengoperasikan generator pertama (G1) pada
tegangan dan putaran dasar, boleh berbeban atau tidak.
2. Mengoperasikan generator kedua (G2) pada putaran dasar.
3. Mengatur arus eksitasi generator G2 sampai tegangannya sama dengan tegangan generator G1.
4. Menaikkan arus eksitasi G1 sampai G1 mengambil bagian sesuai prosen pembebanan yang diinginkan.
Presentasi MLD : Generator DC 88
Prinsip Kerja ParalelDua generator dirancang menghasilkan tegangan terminal sama, jika tercapai kondisi :
1. Tidak ada beban luar tegangan saling meniadakan tidak ada arus
2. Ada beban luar beban dibagi sesuai karakteristik masing - masing generator bekerja optimal
3. Ketika tanpa beban eksternal karakteristik tegangan mesin rendah
4. Jika karakteristik tegangan tinggi dengan beban tinggi tegangan meningkat beban lebih lama mesin membawa beban atau mesin lain sebagai motor
5. Jika karakteristik lemah tegangan turun mesin bergantung pada beban yang sedikit
Presentasi MLD : Generator DC 89
Aplikasi Generator DC
1. Hamster Night-Light
2. Tachometer
3. Wind Turbine
4. Magnetic Brake
5. HandHeld DC Generator
Presentasi MLD : Generator DC 90
Tachometer
Sering disebut RPM-meter Menggunakan generator mini Tegangan output generator sebagai
acuan tachometer
Presentasi MLD : Generator DC 91
Wind TurbineDigunakan sebagai pembangkit listrik yang menghasilkan daya besar dan rendah polusi
Presentasi MLD : Generator DC 92
Magnetic Brake
Presentasi MLD : Generator DC 93
Gimana Caranya?
Presentasi MLD : Generator DC 94
Dipasang di mana?
Presentasi MLD : Generator DC 95
HandHeld DC Generator
Sebuah generator DC mini yang dapat digenggam oleh tangan. Bekerja dengan cara diengkol terlebih dahulu.
Presentasi MLD : Generator DC 96
Penyelesaian
Diketahui :
E1 = 150V
N1 = 1800 rpm
Ditanya :a. E2? N2= 2400 rpm
b. E3? N3= 1500 rpm
Presentasi MLD : Generator DC 97
Question 1
• Hitung EMF yang dibangkitkan oleh 4 kutub, jangkar belitan gelombang yang mempunyai 45 slot dengan 18 penghantar per slot apabila dijalankan pada 1200 rpm. Flux per kutub 0,016 weber
Presentasi MLD : Generator DC 98
Solution
• Ea = ФzN P volt 60 a
• Ф = 0.016 wb • N = 1200 rpm• z = 45x18 = 810 • P = 4• a = 2 belitan gelombang• Ea = 0.016 x 810 x 1200 . 4
60 2= 518,4 volt
Presentasi MLD : Generator DC 99
Question 2
Sebuah generator dengan penguatan terpisah 150 V, 1800 rpm, diberi penguatan tetap.
• Tentukanlah tegangan tanpa beban generator tersebut pada kecepatan 1500 rpm
Presentasi MLD : Generator DC 100
Solution
Ea = K Фn
Vf tetap Ф tetap, maka Ea ≈ n, jadi
E2400 = n2400 . E1800 = 2400 . 150 = 200 Vn1800 1800
E1500 = n1500 . E1800 = 1500 . 150 = 125 V n1800 1800
Presentasi MLD : Generator DC 101
Question 3
Sebuah generator kompound panjang 120 Kw, 600 V, Rf = 150 ohm, Ra = 0,03 ohm, Rs = 0,01 ohm dan Id = 54 A
• Tentukan :
–tahanan divertor (RD) pada beban penuh
–tegangan yang dibangkitkan generator pada beban penuh
Presentasi MLD : Generator DC 102
Solution
• Ea = VL + IaRa + IsRs• Ia = If + IL• Ia = Is + Ida. IL = P.1000 = 120 x 1000 = 200 A
VL 600If = Vf = 600 = 4 A
Rf 150Ia = If + IL = 4 + 200 = 204 AIDRD = IsRsRD = IsRs
IDIs = Ia – Id = 204 – 54 = 150 ARD = 150 x 0.01 = 0.0278 ohm
54b. Ea = VL + IaRa + IsRs
= 600 + (204 x 0.03) + (150 x 0.01)= 607.62 V
Presentasi MLD : Generator DC 103
Question 4
Sebuah generator DC dengan belitan kompound panjang memberi tegangan 240 V pada keluaran beban penuh 100 A. Tahanan dari belitan-belitan mesin adalah belitan jangkar 0,1 ohm. Belitan medan seri 0,02 ohm. Belitan medan kutub bantu 0,025 ohm. Belitan medan shunt 100 ohm. Rugi besi pada beban penuh 1000 watt. Rugi angin dan gesekan total 500 watt.
• Hitung efisiensi beban penuh dari mesin!
Presentasi MLD : Generator DC 104
Solution
• Keluaran = Pout = 240 x 100 = 24000 watt• Tahanan Untai Jangkar Total = Ra = 0.1 + 0.02 + 0.025 = 0.145
ohm• Ish = 240 = 2.4 A
100• Ia = IL + Ish = 100 + 2.4 = 102.4 A• Rugi Cu Untai Jangkar = Ia square.Ra = (102.4) square x 0.145 =
1521 watt• Rugi Cu medan Shunt = Ish.V = 2.4 x 240 = 576 watt• Rugi Besi = 1000 watt• Rugi Gesekan = 500 watt• Rugi Total = 1521 + 1500 + 576 = 3597 watt
• ŋ = 24000 = 0.871 = 87.1 %2400 + 3597
Presentasi MLD : Generator DC 105
Question 5
Sebuah generator shunt 100 Kw, 250 V, pada jangkar diinduksikan tegangan 285 V,dengan rated load.
• Tentukan tahanan jangkar dan VR jika arus medan shunt 6 A dan tegangan tanpa beban 264 V
Presentasi MLD : Generator DC 106
Solution
P = VIIL = P = 100.1000 = 400 A
V 250Ia = IL + If = 400 + 6 = 406 A Ea = V + IaRa285 = 250 + 406RaRa = 0.086 ohmVR = VNL – VFL = 264 – 250 x 100 % = 5.6 %
VFL 250
Presentasi MLD : Generator DC 107
Question 6
Dua generator shunt A dan B bekerja paralel dan karakteristik2 bebannya boleh diambil garis lurus. Tegangan generator A turun dari 240 V pada beban nol ke 220 V dengan 200 A, sedangkan generator B turun 245 V pada beban nol ke 220 V dengan arus 150 A.
• Tentukan arus yang disediakan tiap-tiap mesin untuk bebas 300 A dan tentukan pula tegangan bus-bar pada beban ini
Presentasi MLD : Generator DC 108
Generator AJatuh Tegangan 200 A = 240 – 220 = 20 VJatuh Tegangan Per Ampere = 20 / 200 = 0.1 V // AGenerator BJatuh Tegangan Per Ampere = 245 – 220 = 1/6 V // A
150V = 240 – I1 dan V = 245 – I2
10 6240 – I1 = 245 – I2
10 65I2 – 3I1 = 150 ….. (i)I2 + I1 = 300 ….. (ii)
Solution …
Presentasi MLD : Generator DC 109
... Solution
I1 = 300 – I2
5I2 – 3 (300 – I2) = 150
I2 = 1050 = 131 A
8
I1 = 300 – 131 = 169 A
V = 240 – 169 = 223.1 V
10
I1 = 169 A ; I2 = 131 A ; V = 223.1 V