Tugas TTL Kelompok Purwanto, Ghozali

Teknik Tenaga Listrik

Oleh :

Muhammad purwanto (13051305997)

Muhammad gozhali (130513605979)

Sistem Pembangkit Tenaga Listrik

Energi Listrik Energi yang mudah dikonversikan, dibangkitkan,

didistribusikan dengan proses yang efisien, efektik, ekonomis dibandingkan dengan energi yang lain.

Energi listrik yang dibangkitkan pada pembangkit tenaga listrik, dapat berupa pusat listrik tenaga uap (PLTU), air (PLTA), gas (PLTG), diesel (PLTD), nuklir (PLTN), panas bumi

Pada sistem tenaga listrik yang besar pembangkit tenaga listrik biasanya jauh dari pemakaian, oleh karena itu energi listrik harus diangkut/disalurkan dengan saluran transmisi.

Pengertian Teknik Tenaga Listrik

Teknik Tenaga Listrik adalah ilmu yang mempelajari teknik-teknik yang berhubungan dengan tenaga listrik dan permasalahannya sehingga tenaga listrik dapat disalurkan dengan baik

Saluran system TTL

Keterangan :PTL = Pembangkit Tenaga Listrik GI = Gardu IndukGD = Gardu Distribusi TET = Tegangan Ekstra TinggiTT = Tegangan Tinggi TM = Tegangan MenengahTR = Tegangan Rendah

Sistem Teknik Tenaga Listrik

Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA)

Penggunaan tenaga air mungkin merupakan bentuk konversi energi tertua yang pernah dikenal manusia. Perbedaan vertical antara batas atas dengan batas bawah bendungan di mana terletak turbin air, dikenal sebagai tinggi terjun. Tinggi terjun ini mengakibatkan air yang mengalir akan memperoleh energi kinetic yang kemudian mendesak sudu-sudu turbin. Bergantung kepada tinggi terjun dan debit air, dikenal tiga macam turbin yaitu: Pelton, Francis dan Kaplan.

Lanjutan...

Keterangan :

B = Bendungan air, menghasikan energi potensial (penampung air)

K = Katup air; governor (automatic speed regulator) katup yang bekerja secara otomatik karena adanya perubahan beban

TA = Turbin air

Pt = Daya meknik yang dihasilkan TA

G = Generator arus putar

Pb = Daya periaksi (beban)

Gambar : Skema PLTA

Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU)Pembangkit listrik jenis ini memanfaatkan bahan bakar minyak, gas alam, atau batubara untuk membangkitkan panas dan uap pada BOILER. Uap ini kemudian dipergunakan untuk memutar turbin yang dikopelkan langsung dengan sebuah generator sinkron. Uap yang telah melalui turbin kemudian menjadi uap bertekanan dan bersuhu rendah. Uap ini kemudian dilewatkan melalui kondenser yang menyerap panas uap tersebut sehingga uap tersebut berubah menjadi air yang kemudian dipompakan kembali menuju boiler.

Gambar : Skema PLTU

Pembangkit Listrik Tenaga Gas dan Uap (PLTGU)

Ketel uap PLTU yang memanfaatkan gas buang PLTG dikenal dengan sebutan Heat Recovery Steam Generator (HRSG). Umumnya 1 blok PLTGU terdiri dari 3 unit PLTG, 3 unit HRSG dan 1 unit PLTU. Daya listrik yang dihasilkan unit PLTU sebesar 50% dari daya unit PLTG, karena daya turbin uap unit PLTU tergantung dari banyaknya gas buang unit PLTG. Dalam pengoperasian PLTGU, daya PLTG yang diatur dan daya PLTU akan mengikuti saja. PLTGU merupakan pembangkit yang paling efisien dalam penggunaan bahan bakarnya.Secara umum HRSG tersebut adalah pengganti boiler pada PLTU, yang bekerja untuk menghasilkan uap. Setelah uap dalam ketel cukup banyak, uap tersebut akan dialirkan ke turbin uap dan memutar generator untuk menghasilkan daya listrik. Dan efisiensi PLTGU lebih baik dari pusat listrik termal lainnya mengingat listrik yang dihasilkan merupakan penjumlahan yang dihasilkan PLTG ditambah PLTU tanpa bahan bakar.

Pembangkit Listrik Tenaga Panas bumi (PLTP)

Panas Bumi Panas bumi merupakan sumber tenaga listrik untuk pembangkit Pusat Listrik Tenaga Panas (PLTP). Sesungguhnya, prinsip kerja PLTP sama saja dengan PLTU. Hanya saja uap yang digunakan adalah uap panas bumi yang berasal langsung dari perut bumi. Karena itu, PLTP biasanya dibangun di daerah pegunungan dekat gunung berapi. Biaya operasional PLTP juga lebih murah daripada PLTU, karena tidak perlu membeli bahan bakar, namun memerlukan biaya investasi yang besar terutama untuk biaya eksplorasi dan pengeboran perut bumi.Ilustrasi siklus perubahan energi pada PLTP :Uap panas bumi didapatkan dari suatu kantong uap di perut bumi.

Tepatnya di atas lapisan batuan yang keras di atas magma dan mendapat air dari lapisan humus di bawah hutan penahan air hujan. Pengeboran dilakukan di atas permukaan bumi menuju kantong uap tersebut, hingga uap dalam kantong akan menyembur keluar. Semburan uap dialirkan ke turbin uap penggerak generator. Setelah menggerakkan turbin, uap akan diembunkan dalam kondensor menjadi air dan disuntikkan kembali ke dalam perut bumi menuju kantong uap. Jumlah kandungan uap dalam kantong uap ini terbatas, karenanya daya PLTP yang sudah maupun yang akan dibangun harus disesuaikan dengan perkiraan jumlah kandungan tersebut. Melihat siklus dari PLTP ini maka PLTP termasuk pada pusat pembangkit yang menggunakan energi terbarukan.

Lanjutan..

Gambar : Pembangkit Listrik Tenaga Panas bumi (PLTP)

Pembangkit Listrik Tenaga Diesel (PLTD)

Diesel Pusat Listrik Tenaga Diesel (PLTD) berbahan bakar BBM (solar), biasanya digunakan untuk memenuhi kebutuhan listrik dalam jumlah beban kecil, terutama untuk daerah baru yang terpencil atau untuk listrik pedesaan. Di dalam perkembangannya PLTD dapat juga menggunakan bahan bakar gas (BBG).Mesin diesel ini menggunakan ruang bakar dimana ledakan pada ruang bakar tersebut menggerak torak/piston yang kemudian pada poros engkol dirubah menjadi energi putar. Energi putar ini digunakan untuk memutar generator yang merubahnya menjadi energi listrik. Untuk meningkatkan efisiensi udara yang dicampur dengan bahan bakar dinaikkan tekanan dan temperaturnya dahulu pada turbo charger. turbo charger ini digerakkan oleh gas buang hasil pembakaran dari ruang bakar.

Mesin diesel terdiri dari 2 macam mesin, yaitu mesin diesel 2 langkah dan 4 langkah. Perbedaannya terletak pada langkah penghasil tenaga dalam putaran toraknya. Pada mesin 2 langkah, tenaga akan dihasilkan pada tiap 2 langkah atau 1 kali putaran. Sedang pada mesin 4 langkah, tenaga akan dihasilkan pada tiap 4 langkah atau 2 putaran. Seharusnya mesin 2 langkah dapat menghasilkan daya 2 kali lebih besar dari mesin 4 langkah, namun karena proses pembilasan ruang bakar silindernya tidak sesempurna mesin 4 langkah, tenaga yang dihasilkan hanya sampai 1,8 kalinya saja. Ilustrasi siklus perubahan energi pada PLTD :Selain kedua jenis mesin di atas, mesin diesel yang digunakan di PLTD ada yang berputaran tinggi (high speed) dengan bentuk yang lebih kompak atau berputaran rendah (low speed) dengan bentuk yang lebih besar.

Lanjutan..

Gambar : Pembangkit Listrik Tenaga Diesel (PLTD)

Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS)

Pada prisipnya panel surya Solar Cell mengubah sinar matahari menjadi energi listrik yang kemudia disimpan dalam batterei atau aki untuk digunakan setiap saat.  Digunakan secara besar-besaran, untuk lingkungan tertentu atau satu unit rumah atau bangunan.

Gambar :Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS)

Pembangkit Listrik Tenaga Ombak (PLTO)

Salah satu energi di laut tersebut adalah energi ombak yang merupakan sumber energi yang cukup besar. Ombak merupakan gerakan air laut yang turun-naik atau bergulung-gulung, merupakan energi alternatif yang dibangkitkan melalui efek gerakan tekanan udara akibat fluktuasi pergerakan gelombang.

Gambar : Pembangkit Listrik Tenaga Ombak (PLTO)

Pembangkit Listrik Tenaga Gas (PLTG)

Gas yang dihasilkan dalam ruang bakar pada pusat listrik tenaga gas (PLTG) akan menggerakkan turbin dan kemudian generator, yang akan mengubahnya menjadi energi listrik. Sama halnya dengan PLTU, bahan bakar PLTG bisa berwujud cair (BBM) maupun gas (gas alam). Penggunaan bahan bakar menentukan tingkat efisiensi pembakaran dan prosesnya.Prinsip kerja PLTG adalah sebagai berikut, mulamula udara dimasukkan dalam kompresor dengan melalui air filter/penyaring udara agar partikel debu tidak ikut masuk dalam kompresor tersebut. Pada kompresor tekanan udara dinaikkan lalu dialirkan ke ruang bakar untuk dibakar bersama bahan bakar.

Di sini, penggunaan bahan bakar menentukan apakah bisa langsung dibakar dengan udara atau tidak. Jika menggunakan BBG, gas bisa langsung dicampur dengan udara untuk dibakar. Tapi jika menggunakan BBM, harus dilakukan proses pengabutan dahulu pada burner baru dicampur udara dan dibakar. Pembakaran bahan bakar dan udara ini akan menghasilkan gas bersuhu dan bertekanan tinggi yang berenergi (enthalpy). Gas ini lalu disemprotkan ke turbin, hingga enthalpy gas diubah oleh turbin menjadi energi gerak yang memutar generator untuk menghasilkan listrik. Setelah melalui turbin sisa gas panas tersebut dibuang melalui cerobong/stack. Karena gas yang disemprotkan ke turbin bersuhu tinggi, maka pada saat yang sama dilakukan pendinginan turbin dengan udara pendingin dari lubang pada turbin. Untuk mencegah korosi turbin akibat gas bersuhu tinggi ini, maka bahan bakar yang digunakan tidak boleh mengandung logam Potasium, Vanadium dan Sodium yang melampaui 1 part per mill (ppm).

Lanjutan..

Gambar : Pembangkit Listrik Tenaga Gas (PLTG)

Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir (PLTN)

Prinsip kerja PLTN, pada dasarnya sama dengan pembangkit listrik konvensional, yaitu ; air diuapkan di dalam suatu ketel melalui pembakaran. Uap yang dihasilkan dialirkan ke turbin yang akan bergerak apabila ada tekanan uap. Perputaran turbin digunakan untuk menggerakkan generator, sehingga menghasilkan tenaga listrik. Perbedaannya pada pembangkit listrik konvensional bahan bakar untuk menghasilkan panas menggunakan bahan bakar fosil seperti ; batubara, minyak dan gas. Dampak dari pembakaran bahan bakar fosil ini, akan mengeluarkan karbon dioksida (CO2), sulfur dioksida (SO2) dan nitrogen oksida (Nox), serta debu yang mengandung logam berat. Sisa pembakaran tersebut akan ter-emisikan ke udara dan berpotensi mencemari lingkungan hidup, yang bisa menimbulkan hujan asam dan peningkatan suhu global. Sedangkan pada PLTN panas yang digunakan untuk menghasilkan uap yang sama, dihasilkan dari reaksi pembelahan inti bahan fisil (uranium) dalam reactor nuklir. Sebagai pemindah panas biasa digunakan air yang disirkulasikan secara terus menerus selama PLTN beroperasi. Proses pembangkit yang menggunakan bahan bakar uranium ini tidak melepaskan partikel seperti CO2, SO2, atau NOx, juga tidak mengeluarkan asap atau debu yang mengandung logam berat yang dilepas ke lingkungan. Oleh karena itu PLTN merupakan pembangkit listrik yang ramah lingkungan. Limbah radioaktif yang dihasilkan dari pengoperasian PLTN, adalah berupa elemen bakar bekas dalam bentuk padat. Elemen bakar bekas ini untuk sementara bisa disimpan di lokasi PLTN, sebelum dilakukan penyimpanan secara lestari.

Gambar : Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir (PLTN)

Pembangkit Listrik Tenaga Angin

Pembangkit listrik tenaga angin adalah suatu pembangkit listrik yang menggunakan angin sebagai sumber energi untuk menghasilkan energi listrik. Pembangkit ini dapat mengkonversikan energi angin menjadi energi listrik dengan menggunakan turbin angin atau kincir angin. Sistem pembangkitan listrik menggunakan angin sebagai sumber energi merupakan sistem alternatif yang sangat berkembang pesat, mengingat angin merupakan salah satu energi yang tidak terbatas di alam.

Sistem pembangkit listrik tenaga angin ini merupakan pembangkit listrik yang menggunakan turbin angin (wind turbine) sebagai peralatan utamanya.

Gambar : Pembangkit Listrik Tenaga Angin

Generator DC

Generator DC

Pengertian Generator : Generator ialah suatu mesin yang mengubah

tenaga mekanis menjadi tenaga listrik. Tenaga mekanis : 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.

Bagian-bagian generator :Rangka stator JangkarTerminalKomutatorUjung pelindung komutatorBagian-Bagian Utama: Rotor : Bagian dari generator as yang berputar Stator : Bagian dari generator as yang diam

Ujung pelindung penggerakSepatu katupKumparan medanPemegang sikat dan sikat arang

Bagian-bagian Generator DC

Komutator Rotor

ROTOR (Bagian Generator DC yang berputar)

Poros

Inti

Komutator

Kumparan/Lilitan

STATOR (bagian Generator DC yang diam)

Komponen :

Rumah/Kerangka

Kutub Utama dan Belitan

Kutub Bantu dan Belitan

Bantalan

Sikat

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 pok ok 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.

Lanjutan..

Lanjutan...

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.

Jenis Belitan Jangkar Generator DC

1. Belitan jungkar (gelung) → a = p

2. Belitan gelumbang → a = 2

a = jumlah parallel jangkar

p = jumlah kutub magnet

Jenis generator DC :

Generator DC dengan penguat terpisah

(gambar 1)

Generator DC dengan penguat sendiri (gambar

2)

a.Generator DC Seri

b.Generator DC Shunt (parallel)

c.Generator DC Kompon (kombinasi)

1.Generator DC kompon panjang

2.Generator DC kompon pendek

Gambar. 1Gambar. 2

Generator DC dengan penguat terpisah Generator DC dengan penguat terpisah yaitu 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.

ada 2 jenis penguatan, yaitu :

a. Penguatan elektromagnetik

b. Magnet permanen

Generator DC Dengan Penguat Tersendiri

Ea =Vl+Ia.Ra (Rugi sikat diabaikan )

Vl = IL.Rl

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 = 0 volt (rugi tegangan setiap

sikat)

Gambar DAL

Lanjutan...

)()(.60

.weltervolt

a

PznEa

)(max)(10..60

. 8 wellvoltPazn

Ea

z = jumlah penghantarn = putaran permenit (rpm)p = jumlah kutup magnet

)(.60

.volt

a

PznEa

ka

Pz.

60

)(. voltnkEa

Lanjutan…

AIf 250

100

702050RshRf

AIf7

31

70

100

RtahananRsh

Gambar DTL

Vf = 100 volt

Rf = 5

If

Generator DC Seri

Gambar DTLGambar DAL

Lanjutan...

Ea = ф . k . nIa = Is = IlV= tegangan terminal

V= Vl + Is . RsV= Ea – Ia . Ra

Vl + Is . Rs = Ea – Ia . Ra

Ea = Vl + Ia . Ra + Is . Rs

Vl = Ea - (Ia . Ra + Is . Rs)Vs = Is . Rs

Vl = Il . Rl

Lanjutan….

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.

Generator DC Seri dengan tahanan divertor

Gambar DAL

Gambar DTL

Lanjutan….

Ia = Il = Is + IdVl = Il . Rl

V = Ea – Ia . Ra

Ea = Vl + Ia . Ra + Is . Rs

V = Vl + Is . Rs

Vs = Is . Rs

Vd = Id . Rd

Vs = Vd

Ea = Vl + Ia . Ra + Is . Rs

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

Vsi= Kalau tidak ada nilai dianggap nol (0) = Rugi tegangan tiap sikat

Isd= Is + Id

Ia = Il = Isd

Rsd =

Vsd = Isd . Rsd= Isd.

Ea= Vl + Ia . Ra + Isd . Rsd

Ea= Vl + Ia . Ra + Isd . Rsd + 2Vsi

Is=

Generator DC Shunt

Pada generator shunt, penguat eksitasi terhubung paralel dengan rotor. 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 diatur oleh tahanan geser. Makin besar arus eksitasi shunt, makin besar medan penguat shunt yang dihasilkan, dan tegangan terminal meningkat sampai mencapai tegangan nominalnya.

Lanjutan….

Gambar D A L

Ia = Il + If

Vl = Il . Rl

Vf = If . Rf

V = Ea – Ia . Ra

V = Vl = Vf

Ea= Vf + I . Ra

Ea = V + Ia . Ra 2Vsi

Ea = Vl + Ia . Ra

Il= Arus penguat

kutubmagnet shunt

Gambar D T L

Lanjutan….

Generator DC Shunt dgn Tahanan Rheostart

Gambar D A L Gambar D T L

Lanjutan...

Ih= If

Ia= Il + If

Ia= Il + Ih

Jadi :

Vl = Ih (Rh + Rf)

Vl = If (Rf + Rh)

Vl = If . Rf + Ih . Rh

Vf = If . Rf

Vh = Ih . Rh

V= Vl = Vf + Vh

Ea= V + Ia . Ra

Ea= Vf + Vh + Ia . Ra

Ea= Vl + Ia . Ra

Rsh = Tahanan Rheostat Ω

IfRf = Rugi tegangan pada kumparan magnet shunt

Generator DC Kompon Panjang

Gambar D A L GambarD T L

Ia = Is

Ia = IL + If

Is = IL + If

Jadi:

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

Vl = IL . Rl

Vf = If . Rf

Vl = Vf

V= Vl + Vf

V= Ea – Ia . Ra

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

Ea = Vl + Vf + Ia . Ra

Ea = Vl + Ia . Ra + Is . Rs

Ea = V + Ia . Ra

Lanjutan...

Generator DC Kompon pendek

Gambar D A L Gambar D T L

Lanjutan….

Ia = Il + If

Il = Is

Vl = Il . Rl

Vf = If . Rf

Vf = Vl + Vs

Vf = Vl + Is . Rs

V = Ea – Ia . Ra

V = Vl + Vs = Vf

Ea = V + Ia . Ra

Jadi:

Ea = Vl + Vs + Ia . Ra

Ea = Vl + Ia . Ra + Is . Rs

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

Diagram Daya dan Efisiensi

Diagram Daya dan Efisiensi

A = Rugi putaran tanpa bebanB = Rugi beban tersebarC = Rugi kumparan angker (Ia2 .Ra)D = Rugi kontak sikat ... (2Vsi . Ia)E = Rugi daya pada kumparan seri (Is2 . Rs)F = Rugi daya pada kumparan shunt (If2 . Rf)Pin = Daya input (Daya mekanik)Pb = Rugi besi dan gesekan (A+B)Pn = Daya Output … (Vl . Il)Pcu = Rugi tembagaPem = Daya elektromagnetik … (Ea . Ia)V.Ia = Pem – ( C + D ).

Pin = Pem + Pb

Pem = Pin – Pb

Pem = Pn + Pcu

Pcu = Pem - Pn

Lanjutan...

Efisiensi Generator DC

%100Pin

Pngen

%100Pen

Pnlistrik

%100Pin

Penbruto

Torsi Jangkar

Torsi Jangkarn

F

Jangkar

Poros

r

Keterangan gambar:

r = Jari-jari jangkar

F = Gaya keliling jangkar

Kerja (W) yang dilakukan jangkar 1

putaran

W = F x jarak

1 Putaran W = F x 2 π r

Ta = F x r ( torsi jangkar)

ω = (Kecepatan putar jangkar)

Jadi,

W = Ta x Wm

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

N = rpm

Konversi satuan

1 Nm = 0,737(lbft)

1N =0,102(kg)

IaEaPem .IaEa

na .

60

2

An

IaEaa

2

60.

)(.

55,9 Nmn

IaEaa

)(55,9 Nmn

Pema

Lanjutan...

Ea = volt

Ia = ampere

n

IaEaa

.737,055,9

n

IaEaa

.03835,7

)(.

04,7 lbftn

IaEaa

)(.

102,055,9 kgmn

IaEaa

)(.

9741,0 kgmn

IaEaa

)(.

97,0 kgmn

IaEaa

)(97,0 kgmn

Pema

)(60

voltn

PznEa

Lanjutan...

n

IaEaa

.04,7

)(60

04,7 lbftn

Ia

n

Pzna

)(60

04,7lbftIa

n

Ea

n

zPa

)(117,0 lbftIan

zPa

cn

zPBila 117,0

)(lbftIaca

Hub : daya rmatur dengan torsi jangkar

n

IaEa

n

IaEaa

.04,7

..60117,0

nan

aIaEa .33000

746.2

04,7.

na.33000

746.2

04,7

1

)(74633000

.2.watt

naPem

33000

.2. na

33000

2. naHP

Besaran disebut armatur generator dalam Horse Power (HP)

τa (lb.ft)n (rpm)

Torsi Poros

Torsi Poros Akibat torsi jangkar (σa), maka pada generator timbul daya out put (Pn)Dari daya out put (Pn) akan timbul torsi poros atau torsi sumbu (Tsh) atau TsTs = Tsh = torsi poros Daya kuda yang dihasilkan torsi poros disebut Brake Horse Powe (BHP) atau daya kuda rem746746

60/2. nTshnTshBHP

Hubungan BHP dengan daya input

746

PinBHP

mTshn

TshPin 60

2

)(55,92

60Nm

n

Pin

n

PinTsh

)(waatPin

)(lbftTsh

)(kgmTsh

33000

.2. naHP

)(lbfta

)(rpmn

;

MOTOR DC

MOTOR DC

Penggertian motor DC arus searah :

Mesin yang merubah energi listrik arus searah menjadi energi mekanis yang berupa putaran. Pada prinsip pengoperasiannya, motor arus searah sangat identik dengan generator arus searah. Kenyataannya mesin yang bekerja sebagai generator arus searah akan dapat bekerja sebagai motor arus searah. Oleh sebab itu sebuah mesin arus searah dapat digunakn baik sebagai motor arus searah maupun generator arus searah.

Ditinjau dari segi sumber arus penguat magnetnya, motor arus searah dapat dibedakan atas :

a. Motor arus searah penguatan terpisah, bila arus penguat medan rotor dan medan stator diperoleh dari luar motor.

b. Motor arus searah penguatan sendiri, bila arus penguat magnet berasal dari motor itu sendiri.

Lanjutan...

Klasifikasi motor DC, yakni :

Motor DC Seri

Motor DC Shunt

Motor DC kompon panjang

Motor Dc kompon pendek

Lanjutan...

Bagian-bagian/Struktur Motor DC

• ROTOR (bagian Motor DC yang berputar)

1. Poros2. Inti3. Komutator4. Kumparan/Lilitan

Lanjutan...

• STATOR(bagian Motor DC yang diam)

1. Poros2. Inti3. Komutator4. Kumparan/Lilitan

Kontruksi motor arus searah bagian stator

Kontruksi motor arus searah bagian rotor

Prinsip kerja motor dc

Kumparan medan dihubungkan dengan sumber tegangan, mengalir arus medan (If) pada kumparan medan karena rangkaian tertutup sehingga menghasilkan fluksi magnet yang arahnya dari kutub utara menuju kutub selatan. Selanjutnya ketika kumparan jangkar dihubungkan ke sumber tegangan, pada kumparan jangkar mengalir arus jangkar (Ia) . Arus yang mengalir pada konduktor - konduktor kumparan jangkar menimbulkan fluksi magnet yang melingkar. Fluksi jangkar ini memotong fluksi dari kedua kutub medan, sehingga menyebabkan perubahan kerapatan fluksi dari medan utama. Hal ini menyebabkan jangkar mengalami gaya sehingga menimbulkan torsi.

Lanjutan...

Motor dc tanpa penguat medan

D.A.LD.T.L

Vl = tegangan luar

Ea = ggl lawan (back EMF) arah berlawanan dengan Vl

C = Konstanta

)(60

voltn

za

PEa )(weber

)(1060

8 voltn

za

PEa )(max well

cz

a

p

60

Lanjutan...

Persamaan arus motor DC

Persamaan Tegangan Motor DCTeg. VL Berlawanan arah dengan EaDi dalam jangkar terdapat rugi tegangan ( Ia . Ra )

Persamaan Tegangan : VL = Ea + Ia . Ra

Ia = 𝑉𝑙−𝐸𝑎𝑅𝑎

Ia . Ra = Vl – Ea VL = Ea + Ia . Ra Vl . Ra = Ea . Ia + Ia . Ra . Ia Vl . Ia = Ea . Ia + Ia2 . Ra Pm = Vl . IL - Ia2 . Ra Pm = Pin - Pcu Pin = Pm + Pcu

x Ia

Lanjutan...

Pm akan mencapai harga maksimum apabila : 𝑑𝑃𝑚𝑑𝐼𝑎 = 0

Ea . Ia = Vl . Ia - Ia2 . Ra Pm = Vl . Ia - Ia2 . Ra Vl = Ea + Ia . Ra Ea = vl – Ia . Ra

Ea = Vl - 𝑉𝑙2 =

𝑉𝑙2

Ea = 𝑉𝑙2 𝑑𝑃𝑚𝑑𝐼𝑎 =

d ( Vl .Ia – Ia2 .Ra) 𝑑𝐼𝑎 = 0

d ( Vl . Ia – Ia2 . Ra) = 0 Vl – 2 Ia . Ra = 0 Vl = 2 Ia . Ra

Ia. Ra = 𝑉𝑙2

Motor dc seri

D.A.L

D.T.L

Ia = Il = Is Vs = Rugi tegangan pada belitan seri … (Is . Rs )

Pin = Vl . Il….(watt)

Pm = Ea . Ia

Jadi:

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

Ea . Ia = Vl . Ia - Ia2 . Ra - Is . Rs . Ia - 2Vsi . Ia

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

Ea . Ia = Vl . Il - Ia2 . Ra - Is2 . Rs - 2Vsi . Ia

Pm = Pin - Pcu

Lanjutan...

Motor dc shuntD.A.L D.T.L

Vl = Ea + Ia . Ra + Is . Rs

Ea = (Vl - Ia . Ra - 2Vsi) . Ia

Ea . Ia = Vl . Il - Ia2 . Ra – If2 . Rf - 2Vsi . Ia

Pcu =Ia2 . Ra - If2 . Rf - 2Vsi . Ia

Vl = Ea + Ia . Ra + Is . Rs

Ea . Ia = Vl (Il – If) - Ia2 . Ra – 2Vsi . Ia

Ea . Ia = Vl . Il - Vl . If - Ia2 . Ra – 2Vsi . Ia

Ea . Ia = Vl . Il - Vf . If - Ia2 . Ra – 2Vsi . Ia

Ea . Ia = Vl . Il - If2 . Rf - Ia2 . Ra – 2Vsi . Ia

Pm = Ea – Ia

Pin = Vl – Il

Pm = Pin - Pcu

Lanjutan...

Motor DC Kompon Panjang

D.A.L D.T.L

Il = Is + If

Is = Ia

Ia = If – Is

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

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

Vl= Vf

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

Ea = (Vl - Ia . Ra - Is . Rs - 2Vsi) . Ia

Ea . Ia= Vl . Ia - Ia . Ra - Is . Rs . Ia – 2Vsi . Ia

Ea . Ia= Vl (Il - If) - Ia2 . Ra - Is2 . Rs – 2Vsi . Ia

Ea . Ia= Vl . Il - Vl . If - Ia2 . Ra - Is2 . Rs – 2Vsi . Ia

Ea . Ia= Vl . Il - Vf . If - Ia2 . Ra - Is2 . Rs – 2Vsi . Ia

Ea . Ia= Vl . Il - If2 . Rf - Ia2 . Ra - Is2 . Rs – 2Vsi . Ia

Pm = Pin - Pcu

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

Lanjutan...

Motor DC Kompon Pendek

D.A.L D.T.L

Il = Is = Ia + If

Ia= Il - If

Ia= Is - If

Vs= Is . Rs

Vl= Ea + Ia . Ra + Vs + 2Vsi

Vl= Vf + Vs

Vf= Ea + Ia . Ra + 2Vsi

Vf= If . Rf

Vl = (Ea + Ia . Ra + Is . Rs + 2Vsi) . Ia

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

Vl (Il - If) = Ea . Ia + Ia2 . Ra + Is . Rs (Is - If) +

2Vsi . Ia

Vl . Il - Vl . If = Ea . Ia + Ia2 . Ra + Is2 . Rs - Is . Rs . If +

2Vsi . Ia

Vl . Il – (Vf . Vs) . If = Ea . Ia + Ia2 . Ra + Is2 . Rs - Vs . If +

2Vsi . Ia

Vl . Il – Vf . If - Vs . If = Ea . Ia + Ia2 . Ra + Is2 . Rs - Vs . If +

2Vsi . Ia

Vl . Il = Ea . Ia + Ia2 . Ra + Is2 . Rs - Vs . If + Vf . If + Vs . If +

2Vsi . Ia

Vl . Il = Ea . Ia + Ia2 . Ra + Is2 . Rs + If2 . Rf + 2Vsi . Ia

Pm = Pin - Pcu

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

Lanjutan...

Diagram Daya dan Efisiiensi

Diagram Daya dan Efisiiensi

1. 𝜂𝑚 = 𝑃𝑛𝑃𝑖𝑛 𝑥 100 %

2. 𝜂𝑚𝑒𝑘 = 𝑃𝑛𝑃𝑚 𝑥 100 %

3. 𝜂𝑙𝑖𝑠𝑡 = 𝑃𝑚𝑃𝑖𝑛 𝑥 100 %

Torsi Jangkar

Torsi Jangkar

Lanjutan... 𝑇𝑎 = 602𝜋 𝑥 𝑃𝑚𝑛 ( …𝑁𝑚 )

𝑇𝑎 = 9,55 𝑥 𝐸𝑎.𝐼𝑎𝑛 ( …𝑁𝑚 )

𝑇𝑎 = 7,04 𝑥 𝐸𝑎.𝐼𝑎𝑛 ( …𝑙𝑏𝑓𝑡 )

1 Nm = 0,737……….( lbft )

𝑇𝑎 = 0,974 𝑥 𝐸𝑎.𝐼𝑎𝑛 ( …𝑘𝑔𝑚 )

a. Nm = 0,102……….( kg )

Torsi Poros

Torsi Poros

)(746

55,9 Nmn

BHPTsh

)(746

974,0 kgmn

BHPTsh

)(746

04,7 lbftn

BHPTsh

PnBHPMotorDC 746

PinBHPCGeneratorD 746

Ta-Tsh = Torsi hilang

)(55,9 Nmn

Pb

)(974,0 kgmn

Pb

)(04,7 lbftn

Pb

Torsi hilang =

Torsi hilang =

Torsi hilang =

Matur Nuhun