Top Banner
1. KONSEP PEMBANGKIT TENAGA LISTRIK a. Konversi Energi Listrik b. Sistem Tenaga Listrik Sistem tenaga listrik merupakan sekumpulan pusat listrik dan gardu induk (pusat beban) yang satu sama lain dihubungkan oleh Jaringan Transmisi sehingga merupakan sebuah kesatuan interkoneksi. Prinsip kerja dalam sistem tenaga listrik dimulai dari bagian pembangkitan kemudian disalurkan melalui sistem jaringan transmisi kepada gardu induk dan dari gardu induk ini disalurkan serta dibagi-bagi kepada pelanggan melalui saluran distribusi. Sistem Tenaga listrik terbagi : 1) Sistem Pembangkitan Sistem pembangkitan tenaga listrik berfungsi membangkitkan energi listrik yang bersumber dari alam melalui berbagai macam pembangkit tenaga listrik, yaitu penggerak mula menjadi energi mekanis yang berupa kecepatan atau putaran, selanjutnya energi mekanis tersebut di rubah menjadi energi listrik oleh generator. 1
30

Rangkuman Teknik Tenaga Listrik

Jun 14, 2015

Download

Documents

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: Rangkuman Teknik Tenaga Listrik

1. KONSEP PEMBANGKIT TENAGA LISTRIK

a. Konversi Energi Listrik

b. Sistem Tenaga Listrik

Sistem tenaga listrik merupakan sekumpulan pusat listrik dan gardu induk (pusat

beban) yang satu sama lain dihubungkan oleh Jaringan Transmisi sehingga merupakan

sebuah kesatuan interkoneksi. Prinsip kerja dalam sistem tenaga listrik dimulai dari bagian

pembangkitan kemudian disalurkan melalui sistem jaringan transmisi kepada gardu induk dan

dari gardu induk ini disalurkan serta dibagi-bagi kepada pelanggan melalui saluran distribusi.

Sistem Tenaga listrik terbagi :

1) Sistem Pembangkitan

Sistem pembangkitan tenaga listrik berfungsi membangkitkan energi listrik yang

bersumber dari alam melalui berbagai macam pembangkit tenaga listrik, yaitu penggerak

mula menjadi energi mekanis yang berupa kecepatan atau putaran, selanjutnya energi

mekanis tersebut di rubah menjadi energi listrik oleh generator.

Sumber-sumber energi alam dapat berupa bahan bakar yang berasal dari fossil

(batubara, minyak bumi, gas alam), bahan galian (uranium, thorium), tenaga air yang

penting adalah tinggi jatuh air dan debitnya, tenaga angin, daerah pantai dan pegunungan,

dan tenaga matahari.

2) Sistem Transmisi

Sistem Transmisi berfungsi menyalurkan tenaga listrik dari pusat pembangkit ke pusat

beban melalui saluran transmisi. Saluran transmisi akan mengalami rugi-rugi tenaga, maka

untuk mengatasi hal tersebut tenaga yang akan dikirim dari pusat pembangkit ke pusat

beban harus ditransmisikan dengan tegangan tinggi maupun tegangan ekstra tinggi.

1

Page 2: Rangkuman Teknik Tenaga Listrik

3) Sistem Distribusi

Sistem Distribusi berfungsi mendistribusikan tenaga listrik ke konsumen yang berupa

pabrik, industri, perumahan dan sebagainya. Transmisi tenaga dengan tegangan tinggi

maupun ekstra tinggi pada saluran transmisi di rubah pada gardu induk menjadi tegangan

menengah atau tegangan distribusi primer, yang selanjutnya diturunkan lagi menjadi

tegangan untuk konsumen

c. Sistem Teknik Tenaga Listrik

d. Sistem PLTA

Pembangkit tinggi tenaga air (PLTA) bekerja dengan cara merubah energi potensial

(dari dam atau air terjun) menjadi energi mekanik (dengan bantuan turbin air) dan dari energi

mekanik menjadi energi listrik(dengan bantuan generator).

Komponen – komponen dasar PLTA berupa dam, turbin, generator dan transmisi.

Dam berfungsi untuk menampung air dalam jumlah besar karena turbin memerlukan pasokan

air yang cukup dan stabil. Selain itu dam juga berfungsi untuk pengendalian banjir. Turbin

berfungsi untuk mengubah energi potensial menjadi energi mekanik. Gaya jatuh air yang

mendorong baling-baling menyebabkan turbin berputar. Perputaran turbin ini di hubungkan

ke generator. Generator dihubungkan ke turbin dengan bantuan poros dan gearbox.

Memanfaatkan perputaran turbin untuk memutar kumparan magnet di dalam generator

sehingga terjadi pergerakan elektron yang membangkitkan arus AC. Travo digunakan untuk

menaikan tegangan arus bolak balik (AC) agar listrik tidak banyak terbuang saat dialirkan

melalui transmisi. Travo yang digunakan adalah travo step up. Transmisi berguna untuk

mengalirkan listrik dari PLTA ke rumah – rumah atau industri. Sebelum listrik kita pakai

tegangannya di turunkan lagi dengan travo step down.

e. Sistem PLTU

PLTU merupakan mesin konversi energi yang mengubah energi kimia dalam bahan

bakar menjadi energi listrik.

2

Page 3: Rangkuman Teknik Tenaga Listrik

Proses konversi energi pada PLTU berlangsung melalui 3 tahapan, yaitu pertama,

energi kimia dalam bahan bakar diubah menjadi energi panas dalam bentuk uap bertekanan

dan temperatur tinggi. Kedua, energi panas (uap) diubah menjadi energi mekanik dalam

bentuk putaran. Ketiga, energi mekanik diubah menjadi energi listrik.

Siklus PLTU

1) Pertama-tama air demin ini berada di sebuah tempat bernama Hotwell.

2) Dari Hotwell, air mengalir menuju Condensate Pump untuk kemudian

dipompakan menuju LP Heater (Low Pressure Heater) yang pungsinya untuk

menghangatkan tahap pertama. Lokasi hotwell dan condensate pump terletak di

lantai paling dasar dari pembangkit atau biasa disebut Ground Floor. Selanjutnya

air mengalir masuk ke Deaerator.

3) Di dearator air akan mengalami proses pelepasan ion-ion mineral yang masih

tersisa di air dan tidak diperlukan seperti Oksigen dan lainnya. Bisa pula

dikatakan deaerator memiliki pungsi untuk menghilangkan buble/balon yang

biasa terdapat pada permukaan air. Agar proses pelepasan ini berlangsung

sempurna, suhu air harus memenuhi suhu yang disyaratkan. Oleh karena itulah

selama perjalanan menuju Dearator, air mengalamai beberapa proses pemanasan

oleh peralatan yang disebut LP Heater. Letak dearator berada di lantai atas (tetapi

bukan yang paling atas). Sebagai ilustrasi di PLTU Muara Karang unit 4, dearator

terletak di lantai 5 dari 7 lantai yang ada.

4) Dari dearator, air turun kembali ke Ground Floor. Sesampainya di Ground Floor,

air langsung dipompakan oleh Boiler Feed Pump/BFP (Pompa air pengisi)

menuju Boiler atau tempat “memasak” air. Bisa dibayangkan Boiler ini seperti

drum, tetapi drum berukuran raksasa. Air yang dipompakan ini adalah air yang

bertekanan tinggi, karena itu syarat agar uap yang dihasilkan juga bertekanan

3

Page 4: Rangkuman Teknik Tenaga Listrik

tinggi. Karena itulah konstruksi PLTU membuat dearator berada di lantai atas dan

BFP berada di lantai dasar. Karena dengan meluncurnya air dari ketinggian

membuat air menjadi bertekanan tinggi.

5) Sebelum masuk ke Boiler untuk “direbus”, lagi-lagi air mengalami beberapa

proses pemanasan di HP Heater (High Pressure Heater). Setelah itu barulah air

masuk boiler yang letaknya berada dilantai atas.

6) Didalam Boiler inilah terjadi proses memasak air untuk menghasilkan uap. Proses

ini memerlukan api yang pada umumnya menggunakan batubara sebagai bahan

dasar pembakaran dengan dibantu oleh udara dari FD Fan (Force Draft Fan) dan

pelumas yang berasal dari Fuel Oil tank.

7) Bahan bakar dipompakan kedalam boiler melalui Fuel oil Pump. Bahan bakar

PLTU bermacam-macam. Ada yang menggunakan minyak, minyak dan gas atau

istilahnya dual firing dan batubara.

8) Sedangkan udara diproduksi oleh Force Draft Fan (FD Fan). FD Fan mengambil

udara luar untuk membantu proses pembakaran di boiler. Dalam perjalananya

menuju boiler, udara tersebut dinaikkan suhunya oleh air heater (pemanas udara)

agar proses pembakaran bisa terjadi di boiler.

9) Kembali ke siklus air. Setelah terjadi pembakaran, air mulai berubah wujud

menjadi uap. Namun uap hasil pembakaran ini belum layak untuk memutar

turbin, karena masih berupa uap jenuh atau uap yang masih mengandung kadar

air. Kadar air ini berbahaya bagi turbin, karena dengan putaran hingga 3000 rpm,

setitik air sanggup untuk membuat sudu-sudu turbin menjadi terkikis.

10) Untuk menghilangkan kadar air itu, uap jenuh tersebut di keringkan di super

heater sehingga uap yang dihasilkan menjadi uap kering. Uap kering ini yang

digunakan untuk memutar turbin.

11) Ketika Turbin berhasil berputar berputar maka secara otomastis generator akan

berputar, karena antara turbin dan generator berada pada satu poros. Generator

inilah yang menghasilkan energi listrik.

12) Pada generator terdapat medan magnet raksasa. Perputaran generator

menghasilkan beda potensial pada magnet tersebut. Beda potensial inilah cikal

bakal energi listrik.

13) Energi listrik itu dikirimkan ke trafo untuk dirubah tegangannya dan kemudian

disalurkan melalui saluran transmisi PLN

4

Page 5: Rangkuman Teknik Tenaga Listrik

14) Uap kering yang digunakan untuk memutar turbin akan turun kembali ke lantai

dasar. Uap tersebut mengalami proses kondensasi didalam kondensor sehingga

pada akhirnya berubah wujud kembali menjadi air dan masuk kedalam hotwell

2. GENERATOR DC

a. Penjelasan Umum Generator DC

Generator DC merupakan sebuah perangkat mesin listrik dinamis yang mengubah

energi mekanis, yaitu memutar kumparan kawat penghantar dalam medan magnet atau

sebaliknya memutar magnet diantara kumparan kawat kumparannya menjadi energi listrik

sehingga menghasilkan arus DC / arus searah.

Pada umumnya generator DC dibuat dengan menggunakan magnet permanen dengan

4-kutub rotor, regulator tegangan digital, proteksi terhadap beban lebih, starter eksitasi,

penyearah, bearing dan rumah generator atau casis, serta bagian rotor.

Generator DC terdiri dua bagian, yaitu stator bagian mesin DC yang diam, dan bagian

rotor, yaitu bagian mesin DC yang berputar. Bagian stator terdiri dari: rangka motor, belitan

stator, sikat arang, bearing dan terminal box. Sedangkan bagian rotor terdiri dari: komutator,

belitan rotor, kipas rotor dan poros rotor.

5

Page 6: Rangkuman Teknik Tenaga Listrik

Pembangkitan tegangan induksi oleh sebuah generator diperoleh melalui dua cara,

yaitu dengan menggunakan cincin-seret yang menghasilkan tegangan induksi bolak-balik.

Dan dengan menggunakan komutator, menghasilkan tegangan DC.

Jika rotor diputar dalam pengaruh medan magnet, maka akan terjadi perpotongan

medan magnet oleh lilitan kawat pada rotor. Hal ini akan menimbulkan tegangan induksi.

Tegangan induksi terbesar terjadi saat rotor menempati posisi seperti Gambar 2 (a) dan (c).

Pada posisi ini terjadi perpotongan medan magnet secara maksimum oleh penghantar.

Sedangkan posisi jangkar pada Gambar 2.(b), akan menghasilkan tegangan induksi nol. Hal

ini karena tidak adanya perpotongan medan magnet dengan penghantar pada jangkar atau

rotor. Daerah medan ini disebut daerah netral.

Tegangan Rotor yang dihasilkan melalui cincin-seret dan komutator.

Jika ujung belitan rotor dihubungkan dengan slip-ring berupa dua cincin (disebut juga

dengan cincin seret), seperti ditunjukkan Gambar 3.(1), maka dihasilkan listrik AC (arus

bolak-balik) berbentuk sinusoidal. Bila ujung belitan rotor dihubungkan dengan komutator

satu cincin Gambar 3.(2) dengan dua belahan, maka dihasilkan listrik DC dengan dua

gelombang positif. Rotor dari generator DC akan menghasilkan tegangan induksi bolak-balik.

Sebuah komutator berfungsi sebagai penyearah tegangan AC. Besarnya tegangan yang

dihasilkan oleh sebuah generator DC, sebanding dengan banyaknya putaran dan besarnya

arus eksitasi (arus penguat medan).

6

Page 7: Rangkuman Teknik Tenaga Listrik

Jenis belitan jangkar generator DC dibedakan menjadi 2, yaitu belitan jerat (gelung) → a

= p dan belitan gelombang → a = 2, dengan a = jumlah parallel jangkar dan p = jumlah kutub

magnet

b. Generator DC dengan Penguat Kutub Tersendiri

Generator DC dengan penguatan kutub magnet tersendiri

(terpisah), arus listrik pada belitan penguat kutub magnet

mengambil dari sumber listrik di luar mesin generatos yang

bersangkutan. Pada generator penguat terpisah, belitan

eksitasi (penguat eksitasi) tidak terhubung menjadi satu

dengan rotor. Terdapat dua jenis generator penguat terpisah,

yaitu penguat elektromagnetik (Gambar a) dan magnet

permanent / magnet tetap (Gambar b).

Generator DC dengan penguat terpisah hanya dipakai dalam

keadaan tertentu. Dengan terpisahnya sumber arus

kemagnetan dari generator, berarti besar kecilnya kemagnetan tidak terpengaruh oleh nilai-

nilai arus ataupun tegangan generator.

Ea = VL + Ia.Ra (Rugi tegangan tiap sikat diabaikan )

Ea = VL + Ia.Ra + 2.Vsi (Rugi tegangan setiap sikat

diperhitungkan )

VL = IL .RL ( Volt )

Ea=V l+ IaRa+2Vsi

7

Page 8: Rangkuman Teknik Tenaga Listrik

Ea = ggl yang dibangkitkan generator DC

VL = tegangan pemakai/ beban/ luar

Ia = arus listrik pada belitan anker

If = arus listrik pada penguat kutup magnet

Ra = tahanan anker

RL = tahanan luar

Rf = tahanan penguat kutup magnet

IL = arus litrik pada pemakai

Ia.Ra = Rugi tegangan kumparan anker

Vsi = (rugi tegangan setiap sikat)

Ea=Φ . zn60

.Pa

( volt )→( weber )dimana ᶲ dalam weber.

Ea=Φ . zn60

.Pa

.10−8( volt )→( max well) dimana ᶲ dalam Maxwell.

Apabila

z60

.Pa=k

maka Ea=k . Φn→(volt )

z = jumlah penghantar seluruh slot dalam jangkar

n = putaran jangkar permenit (rpm)

P = jumlah kutup magnet

ᶲ = Jumlah garis gaya magnit (fluks) tiap kutub magnit.

a = Jumlah kelompok kumparan armature yang tersambung parallel (jumlah parallel

cabang angker)

k = konstanta.

60 artinya 1 menit = 60 sekon.

Sedangkan pada generator DC dengan penguat sendiri, 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. Yang termasuk dalam generator DC penguat sendiri adalah geberator

DC seri, generator DC shunt, dan generator DC kompon.

8

Page 9: Rangkuman Teknik Tenaga Listrik

c. Generator DC Seri

Diagram Arus listrik.

Ea = k.ɸ.n → volt

Ea = (ɸ.z.n/60).(p/a) → volt

Ia = Is = IL

VL = IL . RL (tegangan beban)

VS = IS.RS ( Rugi tegangan pd belitan

penguatan kutub magnit seri ).

Diagram Tegangan Listrik

V = Tegangan terminal generator DC

V = VL + Vs

V = Ea - Ia.Ra

VL + Vs.= Ea - Ia.Ra

Ea = VL + Vs + Ia.Ra

Ea = VL + Is.Rs. + IaRa

Bila rugi tegangan setiap sikat (Vsi) diperhitungkan maka

Ea = VL + IsR s+ IaRa + 2Vsi

Ea = ggl yang dibangkitkan generator

IaRa = rugi tegangan dalam jangkar

IsRs = rugi tegangan dalam belitan penguat kutub magnet seri.

d. Generator DC Shunt

Pada generator shunt, penguat eksitasi E1-E2 terhubung

paralel dengan rotor (A1-A2). Tegangan awal generator

diperoleh dari magnet sisa yang terdapat pada medan

magnet stator. Rotor berputar dalam medan magnet yang

lemah, dihasilkan tegangan yang akan memperkuat

medan magnet stator, sampai dicapai tegangan

nominalnya. Pengaturan arus eksitasi yang melewati

belitan shunt E1-E2 diatur oleh tahanan geser. Makin

besar arus eksitasi shunt, makin besar medan penguat

9

Page 10: Rangkuman Teknik Tenaga Listrik

shunt yang dihasilkan, dan tegangan terminal meningkat sampai mencapai tegangan

nominalnya.

Jika generator shunt tidak mendapatkan arus eksitasi, maka sisa megnetisasi tidak

akan ada, atau jika belitan eksitasi salah sambung atau jika arah putaran terbalik, atau rotor

terhubung-singkat, maka tidak akan ada tegangan atau energi listrik yang dihasilkan oleh

generator tersebut.

Generator shunt mempunyai karakteristik tegangan output akan turun lebih banyak

untuk kenaikan arus beban yang sama, dibandingkan dengan tegangan output pada generator

penguat terpisah. Sebagai sumber tegangan, karakteristik dari generator penguat terpisah dan

generator shunt tentu kurang baik, karena seharusnya sebuah generator mempunyai tegangan

output yang konstan, namun hal ini dapat diperbaiki pada generator kompon.

Ia= Il + If

Vl = Il.Rl

Vf = If.Rf

V = Ea-Ia.Ra

Vl = Vf = V

Ea = V+Ia.Ra

Ea = Vl+Ia.Ra

Ea = Vf+Ia.Ra

Bila Vsi diperhitungkan

Ea = Vl+Ia.Ra+ 2Vsi

Rf = Tahanan penguat kutub magnet shunt

Vf = Rugi tegangan dalam belitan penguat kutub magnet shunt

e. Generator DC Kompon

Generator kompon mempunyai dua penguat eksitasi pada

inti kutub utama yang sama. Satu penguat eksitasi

merupakan penguat shunt, dan lainnya merupakan penguat

seri. Diagram rangkaian generator kompon ditunjukkan

pada Gambar 12. Pengatur medan magnet (D1-D2)

terletak di depan belitan shunt.

10

Page 11: Rangkuman Teknik Tenaga Listrik

Karakteristik generator kompon, tegangan output generator terlihat konstan dengan

pertambahan arus beban, baik pada arus eksitasi penuh maupun eksitasi 50%. Hal ini

disebabkan oleh adanya penguatan lilitan seri, yang cenderung naik tegangannya jika arus

beban bertambah besar. Jadi ini merupakan kompensasi dari generator shunt, yang cenderung

tegangannya akan turun jika arus bebannya naik.

Generator DC Kompon Panjang :

Ia = If + Il

Ia = Is

VL = IL.RL

Vf = If.Rf

VL = Vf

V = VL + Vs

V = Ea - Ia.Ra

VL + Vs = Ea - Ia.Ra

Ea = VL + Vs + Ia.Ra

Ea = VL + Is .Rs + Ia.Ra

Ea = Vf + Is .Rs + Ia.Ra

Bila rugi tegangan Vsi diperhitungkan

Maka

Generator DC Kompon Pendek

11

Ea = VL+Is .Rs +Ia.Ra+2Vsi

Page 12: Rangkuman Teknik Tenaga Listrik

Ia = If + IL

IL = Is

Vf = If.Rf

Vf = VL.+ IsRs

V = Ea - Ia.Ra …….Ea = V + Ia.Ra

V = Vf = VL.+ IsRs

Ea = VL + Is .Rs + Ia.Ra

Ea = Vf + Ia.Ra

VL = IL.RL

VL = Ea - (Is .Rs + Ia.Ra )

Bila dilengkapi dengan Vsi

Maka

f. Diagram Daya dan Efisiensi

A = Rugi-rugi putaran tanpa beban

B = Rugi-rugi beban

C = Rugi-rugi daya kump. angker (Ia2.Ra)

D = Rugi-rugi daya kontak sikat (Ia.2Vsi)

E = Rugi-rugi daya kumparan seri (Is2.Rs)

F = Rugi-rugi daya kumparan shunt (If2.Rf)

Pin = Daya input ( Daya mekanik ).

Pem = Daya elektro magnet ((Ea.Ia)

Pb = Rugi besi dan gesekan ( A + B )

Pcu = Rugi tembaga ( C+D+E+F )

Pn = Daya out put (VL.IL )

V.Ia = Pem – ( C + D ).

Pin = Pem+Pb

Pem = Pn+Pcu

Pb = Pin-Pem

Pcu = Pem-Pn

ηgen=PnPin

×100 %

ηlistrik=Pn

Pem×100 %

12

Ea = VL+IsRs +IaRa+2Vsi

Page 13: Rangkuman Teknik Tenaga Listrik

ηbruto=PemPin

×100 %

g. Torsi pada Generator DC

Penampang lintang jangkar generator DC dengan jari-jari = r, terdapat gaya keliling F

kerja (W) = F x jarak. Untuk 1x putaran jangkar = 2πr, sehingga W = F x 2πr. Untuk

1 secon dengan

n60 (rps), sehingga W = Fx2πr

n60 .

W = F x 2r

πn60

F x r = Ta ( torsi anker )

2 πn60

=πn30

=ωm(kecepatan putar mekanik) ( Rps )

W =Ta. ω. m→ F (newton )

W =Ta x2π n60

→r (m )

Ta=Fxr→(Nm)

Kerja yang dilakukan oleh putaran jangkar perdetik (W) sebanding dengan daya

armature (Pem )

W =Pem=Ea . Ia

2 π n60

=Ea . Ia

Ta= Ea. Ian

X602

Ta=9 , 55× Ea . Ian

→( Nm )

Ta=9 , 55× Pemn

→( Nm )

Ea = volt

Ia = ampere

13

Page 14: Rangkuman Teknik Tenaga Listrik

N = rpm

Konversi satuan

1 Nm = 0,737(lbft)-------- 1 Kg = 2,205 lb--------- 1 lb = 4,448 N

1N =0,102 (kg)------------- 1 Kg = 9,80784 N--------1 N = 0,102 Kg.

Ta=9 , 55×0 ,737× Ea . Ian

Ta=7 , 03835×Ea . Ian

Ta=7 , 04× Ea . Ian

→( lbft )

Ta=7 , 04×Pemn

→( lbft )

Ta=9 , 55×0 ,102×Ea . Ian

→(kgm)

Ta=0 , 9741× Ea . Ian

→( kgm)

Ta=0 , 97×Ea . Ian

→(kgm)

Ta=0 , 97×Pemn

→(kgm)

Ea=Φ zn60

× Pa

→(volt )

Ta=7 , 04× Ea. Ian

Ta=7 , 04×Φ zn60

×Pa

× Ian

→(lbft )

Ta=7 , 0460

× znPa

×1n×Φ Ia→( lbft )

Ta=0 , 117× zPa

×Φ Ia→( lbft )

Bila→0 ,117× zPa

=c

Ta=cΦ Ia→( lbft )

HUBUNGAN DAYA ARMATUR DENGAN TORSI JANGKAR.

Ta=0 , 117×60 . Ea . Ian

=7 , 04× Ea . Ian

Ea . Ia=Ta× n7 ,04

=2π .74633000

×Ta .n

17 ,04

Ta .n=2π .74633000

×Ta .n

Pem=Ta .2 π . n33000

×746→(watt )

Besaran =Ta . 2 π . n

33000 disebut daya armatur generator dalam Horse Power (HP)

Pem=Ta .2 πn33000

HP

Ta (lb.ft)

14

Page 15: Rangkuman Teknik Tenaga Listrik

n (rpm)

TORSI POROS

Akibat torsi jangkar (Ta), maka pada generator timbul daya out put (Pn). Dari daya

out put (Pn) akan timbul torsi poros atau torsi sumbu (Tsh) atau Ts. Ts = Tsh = torsi

poros.

Daya kuda yang dihasilkan torsi poros disebut Brake Horse Power (BHP) atau daya

kuda rem

BHP=Tsh . 2 πn /60746

=Tsh×ωn746

HUBUNGAN BHP dengan DAYA INPUT ( Pin )

BHP= Pin746 ..........................Pin = BHP . 746 ( watt )

Pin=Tsh×2 πn60

=Tsh×ωm

Tsh=602 π

× Pinn

=9 , 55Pinn

( Nm )

Analogi dengan pada Torsi angker ( Ta ) diatas, maka diperoleh Tsh sbb :

Tsh=9 ,55×0 ,737× Pinn

Tsh=7 ,03835×Pinn

Tsh=7 ,04× Pinn

(lbft )

Tsh=7 ,04× Pinn

(lbft )

Tsh=9 ,55×0 ,102×Pinn

(kgm )

Tsh=0 ,9741×Pinn

(kgm )

Tsh=0 ,97×Pinn

( kgm)

Tsh=0 ,97×Pinn

( kgm)

3. MOTOR DC

a. Prinsip Kerja Motor DC

Jika arus lewat pada suatu konduktor, timbul medan magnet di sekitar konduktor.

Arah medan magnet ditentukan oleh arah aliran arus pada konduktor. 

15

Page 16: Rangkuman Teknik Tenaga Listrik

Berdasarkan Hukum Induksi Faraday, jika suatu penghantar yang membawa arus

listrik diletakan dalam suatu medan magnet, maka akan timbul gaya mekanik yang besarnya :

F = B I L (newton). Adanya garis2 gaya medan magnet (fluks) antara kutub yang berada pada

stator. Penghantar yang dialiri arus ditemaptkan pada jangkar yang berada dalam medan

magnet Pada penghantar timbul gaya yang menghasilkan torsi. Gaya menimbulkan torsi dan

akan menghasilkan rotasi mekanik sehingga motor akan berputar. Jadi motor DC menerima

sumber arus DC dari jala-jala dirubah menjadi energi mekanik berupa putaran yang nantinya

akan dipakai oleh peralatan lain.

Tegangan V yang disupply ke jangkar motor berguna untuk mengatasi ggl balik Eb

menimbulkan jatuh tegangan jangkar IaRa , V = Eb + IaRa (1). Persamaan ini dikenal

sebagai persamaan tegangan dari motor.

Kecepatan Motor DC

Dengan mengalikan persaman (1) di atas dengan Ia,

diperoleh :

dimana : VIa = daya yang masuk ke jangkar

EbIa = ekivalen elektrik dari daya mekanik yang dibangkitkan dalam jangkar

Ia2Ra = rugi-rugi Cu dalam jangkar

Keuntungan utama motor DC adalah sebagai pengendali kecepatan, yang tidak

mempengaruhi kualitas pasokan daya. Motor ini dapat dikendalikan dengan mengatur

tegangan dinamo (meningkatkan tegangan dinamo akan meningkatkan kecepatan) dan

mengatur arus medan (menurunkan arus medan akan meningkatkan kecepatan).

b. Motor DC Seri

Dalam motor seri, gulungan medan (medan shunt) dihubungkan secara seri dengan

gulungan dinamo. Oleh karena itu, arus medan sama dengan arus dinamo. Kecepatan dibatasi

pada 5000 RPM serta harus dihindarkan menjalankan motor seri tanpa ada beban sebab

motor akan mempercepat tanpa terkendali. Motor-motor seri cocok untuk penggunaan yang

memerlukan torque penyalaan awal yang tinggi, seperti derek dan alat pengangkat hoist.

16

VI a=Eb I a+ I a2 Ra

Page 17: Rangkuman Teknik Tenaga Listrik

Pin = VL.IL

Ea = VL-Is.Rs-Ia.Ra-2Vsi

Ea.Ia = VL.Ia - Is2Rs- Ia2.Ra - Ia.2Vsi

Pcu = Ia2.Ra+Is2.Rs+Ia.2Vsi

c. Motor DC Shunt

Pada motor shunt, gulungan medan (medan shunt) disambungkan secara paralel

dengan gulungan dinamo. Oleh karena itu total arus dalam jalur merupakan penjumlahan arus

medan dan arus dinamo. Kecepatan pada prakteknya konstan tidak tergantung pada beban

(hingga torque tertentu setelah kecepatannya berkurang) dan oleh karena itu cocok untuk

penggunaan komersial dengan beban awal yang rendah, seperti peralatan mesin. Kecepatan

dapat dikendalikan dengan cara memasang tahanan dalam susunan seri dengan dinamo

(kecepatan berkurang) atau dengan memasang tahanan pada arus medan (kecepatan

bertambah).

Ea.Ia =.VL.IL - If2.Rf - Ia2Ra - Ia.2Vsi

Pcu = If2.Rf + Ia2Ra + Ia.2Vsi

IL = Ia+If

Pin = VL.IL

Vf = If.Rf

Ea = VL.- Ia.Ra - 2Vsi

VL = Vf = Ea + Ia.Ra + 2Vsi

d. Motor DC Kompon

17

Page 18: Rangkuman Teknik Tenaga Listrik

Motor Kompon DC merupakan gabungan motor seri dan shunt. Pada motor kompon,

gulungan medan (medan shunt) dihubungkan secara paralel dan seri dengan gulungan

dinamo. Sehingga, motor kompon memiliki torque penyalaan awal yang bagus dan kecepatan

yang stabil. Makin tinggi persentase penggabungan (yakni persentase gulungan medan yang

dihubungkan secara seri), makin tinggi pula torque penyalaan awal yang dapat ditangani oleh

motor ini. Contoh, penggabungan 40-50% menjadikan motor ini cocok untuk alat pengangkat

hoist dan derek, sedangkan motor kompon yang standar (12%) tidak cocok (myElectrical,

2005).

Motor DC Kompon Panjang

Il = Is+If

Is = Ia

Pin = VL..IL

Pm = Ea.Ia

Pm = Pin - Pcu

Ea.Ia =VL IL - Ia2.Ra - Is2.Rs - If2.Rf - 2Vsi.Ia

Pm = Pin - Pcu

Pcu = Ia2.Ra + Is2.Rs + If2.Rf + 2Vsi.Ia

VL = Ea+Ia.Ra+2Vsi+Is.Rs

Vf = If.Rf

Vf = VL

Ea = VL - Ia.Ra - Is.Rs - 2Vsi

Motor DC Kompon Pendek

18

Page 19: Rangkuman Teknik Tenaga Listrik

Ea.Ia = Pm

VL.IL = Pin

Pcu = (Ia2Ra+2Vsi.Ia+Is2Rs+If2.Rf)

IL = Is = Ia+If

Ia = IL - If

Vf = If.Rf

VL = Vf+Vs = Vf+Is.Rs

Is.Rs = VL - Vf

VL =Ea+Ia.Ra+2Vsi+Is.Rs

Ea = VL - Ia.Ra - 2Vsi - Is.Rs

Ea=V l−Ia . Ra−2Vsi−Is . Rs

Ea . Ia−V l . I l . V l . I f−Ia2 Ra−2Vsi . Ia−Is2 Rs+ Is2 . If . Rs×Ia

e. Diagram Daya dan Efisiensi pada Motor DC

A =rugi daya pada kumparan jangkar (Ia2.Ra)

B = Rugi daya pada kontak sikat ((2Vsi.Ia)

C = Rugi daya pada kumparan medan seri (Is2.Rs)

D = Rugi daya pada kumparan medan shunt (If2.Rf)

E = Rugi daya hysterisis

F = Rugi daya arus pusar

G = Rugi daya angin

H = Rugi daya sumbu motor

Pm = Pin – Pcu

19

Page 20: Rangkuman Teknik Tenaga Listrik

Pn = Pm – Pb

Efisiensi :

f. Torsi pada Motor DC

Torsi Jangkar Motor DC

Anologi dengan pada generator DC

T = torsi jangkar motor DC

Ea = ggl lawan motor DC

Ia = arus jangkar motor DC

n = putaran motor DC

Ta=9 , 55× Pmn

→( Nm )

Ta=0 , 974×Pmn

→(kgm)

Ta=7 , 04×Pmn

→( lbft )

Ta=0 , 159 Φ× Pa×z×Ia→( Nm )

Ta=0 , 0162Φ×Pa×z×Ia→(kgm)

Ta=0 , 117×Φ×Pa×z×Ia→( lbft )

20

Ta=9 , 55×. Ea . Ian

→( Nm )

Ta=0 , 974×. Ea . Ian

→(kgm)

Ta=7 , 04×. Ea . Ian

→(lbft )

ηekonomi=ηmotor=PnPin

×100%

ηmekanik=PnPm

×100 %

ηlistrik=PmPin

×100%

Page 21: Rangkuman Teknik Tenaga Listrik

Torsi Poros Motor DC

Tsh=9 , 55×BHP×746n

→( Nm)

Tsh=0 ,974×BHP×746n

→(kgm)

Tsh=7 , 04×BHP×746n

→( lbft )

MotorDC→BHP×746=Pn

GeneratorDC→BHP×746=Pin

Ta - Tsh = Torsi hilang

Torsi hilang = 9 , 55× Pb

n→( Nm)

Torsi hilang = 0 ,974× Pb

n→( kgm)

Torsi hilang = 7 , 04×Pb

n→( lbft )

DAFTAR RUJUKAN

Alexandra, D. 2013. Materi Perkuliahan Teknik Tenaga Listrik. (Online). (http://deboralexandra2.blogspot.com/2013/05/materi-perkuliahan-teknik-tenaga-listrik.html). Diakses 23 Januari 2014.

Gunawan, A, dkk. 2010. Makalah Teknik Tenaga Listrik DC Generator. Jakarta : Universitas Indonesia.

Guntoro, H. 2009. Generator DC. (Online). (http://dunia-listrik.blogspot.com/2009/01/generator-dc.html). Diakses 23 Januari 2014.

Hasbullah. 2010. Motor Arus Searah. Jakarta : Universitas Pendidikan Indonesia.Rakhman, A. 2013. Fungsi dan Prinsip Kerja PLTU. (Online).

(http://rakhman.net/2013/04/fungsi-dan-prinsip-kerja-pltu.html). Diakses 23 Januari 2014.

Tanpa nama. 2009. Motor DC. (Online). (http://rubingan.blogspot.com). Diakses 23 Januari 2014.

Wakidi. Tanpa tahun. Makalah TTL. Malang : Universitas Negeri Malang.Wikarsa, M.T. 2010. Sistem Tenaga Listrik. Jakarta : Fakultas Teknik Universitas Indonesia.Wikipedia. 2013. Motor DC Seri. (Online). (http://id.wikipedia.org). Diakses 23 Januari

2014.

4. GENERATOR AC 1 PHASA

21

Page 22: Rangkuman Teknik Tenaga Listrik

a. Pengertian Umum Generator AC

b. Arus dan Tegangan ABB

c. Faktor Distribusi Kumparan

d. Pitch Faktor

e. Menentukan Tegangan Jepit

f. Reaktansi Sinkron

g. Diagram Vektor Tegangan

5. GENERATOR AC 3 PHASA

a. Hubungan Segita dan Bintang

b. Arus dan Tegangan Generator dengan Hubungan Segita dan Bintang

c. Tenaga Listrik Generator AC

6. MOTOR SINKRON

a. Pengertian Umum Motor Sinkron

b. Daya pada Motor Sinkron

7. MOTOR INDUKSI

a. Pengertian Umum Motor Induksi

b. Prinsip Kerja Motor Induksi

8. TRANSFORMATOR

a. Pengertian Umum Transformator

9. PEMBANGKIT TENAGA LISTRIK PENERAPAN LISTRIK

10. INSTALASI TENAGA LISTRIK

22