BAB 1 PENDAHULUAN
1.1 Latar Latar Belakan Belakang g Kebut ebutuh uhan an
akan akan
ener energi gi
pada pada
saat aat
ini ini
terus erus
menga engala lam mi
pening peningkat katan an di berbag berbagai ai wilayah wilayah.. Salah Salah satuny satunya a adalah adalah kebutuh kebutuhan an akan listrik. Karena hal itulah pembangunan pusat pembangkit listrik dilaku dil akukan kan dan dikemba dikembangk ngkan an sehing sehingga ga kebutu kebutuhan han listri listrik k di wilaya wilayah h yang jauh jauh bisa terpenuh terpenuhii atau tersalurkan tersalurkan..
Pada pusat pusat pembangkit pembangkit
listrik , menggunakan sumber energi seperti bahan baker fosil (minyak, gas alam, dan batubara), hidro, panas bumi, nuklir, angin, air yang diubah menjadi energi listrik. Dala Dalam m
memb memban angu gun n
pusa pusatt
pemb pemban angk gkit it
list listri rik k
dipe diperl rluk ukan an
bebera beberapa pa kompon komponen en seperti seperti : genera generator tor,, motor, motor, tranfo tranforma rmator, tor, dan pane panell
listr listrik ik..
Energ Energii
list listrik rik diki dikirim rimka kan n
melal melalui ui salur saluran an tran transm smis isii
bertegangan tinggi menuju pusat-pusat beban. Agar energi listrik tidak banyak banyak yang yang menghi menghilan lang g maka maka diguna digunakan kan transf transform ormato atorr penaik penaik tegangan (step-up (step-up transformer ), ), Peningkatan tegangan dimaksudkan untuk mengurangi jumlah arus yang mengalir pada saluran transmisi yang yang dengan dengan demikia demikian n berart berartii rugi-ru rugi-rugi gi panas panas (heat-loss) heat-loss) I2R dapat dikurangi. Ketika saluran transmisi mencapai pusat beban, tegangan terseb tersebut ut kembali kembali dituru diturunka nkan n menjad menjadii tegang tegangan an meneng menengah, ah, dengan dengan mengg enggun unak akan an
tra trans nsfforma ormattor
penur enurun un
tegan eganga gan n
(step-down
transformer ). ). Di pusat-pusat beban yang terhubung dengan saluran distribusi, energi listrik ini diubah menjadi bentuk-bentuk bentuk-bentuk energi terpakai terpakai lainnya lainnya sepert sepertii energi energi mekanis mekanis (motor (motor), ), peneran penerangan gan,, pemana pemanas, s, pendin pendingin, gin, seperti yang digunakan dikehidupan sehari-hari Sumber tenaga listrik saat ini merupakan kebutuhan yang cukup mendasar baik di bidang industri maupun di rumah tangga . Kebutuhan listrik
semakin
perk perkem emba bang ngan an
lama tekno teknolog logi. i.
semakin Dala Dalam m
meningkat
sejalan
pend pendis istr trib ibus usia ian n
tena tenaga ga
dengan listr listrik ik
1
meng menggu guna naka kan n
jari jaring ngan an
list listri rik k
yang yang
cuku cukup p
panj panjan ang, g,
mula mulaii
dari dari
pemban pembangkit gkit listri listrik, k, gardugardu-gar gardu du listri listrik k sampa sampaii ke indust industri ri atau atau ke perumahan.
1.2 1.2 Tu Tuju juan an
1
Pembac Pembacaa dapat dapat menge mengerti rti tenta tentang ng gene generat rator or AC maupun maupun DC
2
Pembac Pembacaa dapat dapat mengerti mengerti prins prinsip ip kerja kerja generat generator or arus arus bolakbolak-bal balik ik
3
Pembac Pembacaa mampu mampu menget mengetahu ahuii kontru kontruksi ksi gene generato ratorr AC maupun maupun DC DC
4
Pembac Pembacaa mampu mampu menget mengetahu ahuii jenis-je jenis-jenis nis gene generato ratorr AC maupun maupun DC DC
5
Pembac Pembacaa dapat dapat meng mengerti erti tentan tentang g motor motor AC AC maupu maupun n DC
6
Pembac Pembacaa dapat dapat mengerti mengerti prin prinsip sip kerj kerjaa motor motor arus bola bolak-b k-bali alik k
7
Pembac Pembacaa mampu mampu menge mengetah tahui ui kontr kontruks uksii motor motor AC maup maupun un DC
8
Pembac Pembacaa mampu mampu menge mengetah tahui ui jenis-j jenis-jeni eniss motor motor AC AC maupun maupun DC
9
Pembac Pembacaa dapa dapatt meng mengerti erti tentan tentang g tran transfo sforma rmator tor
10 Pembaca Pembaca dapat mengert mengertii prinsip prinsip kerja transfo transformator rmator 11 Pembaca Pembaca mampu mengeta mengetahui hui kontruksi kontruksi transfo transformator rmator 12 Pembaca Pembaca mampu mengeta mengetahui hui jenis-jenis jenis-jenis transfor transformator mator 13 Pembaca dapat mengerti tentang lampu indikator
14 Pembaca Pembaca dapat dapat mengerti mengerti tentang tentang phus phus buttom buttom 15 Pembaca Pembaca dapat mengert mengertii tentang tentang magnet magnet contraktor contraktor 16 Pembaca Pembaca dapat dapat mengert mengertii tentang tentang timer 17 Pembaca Pembaca dapat dapat mengerti mengerti tentan tentang g relay relay 18 Pembaca Pembaca dapat dapat mengerti mengerti tentang tentang tegangan tegangan jala-jala jala-jala
1.3 Rumusan Masalah
Permasalahan yang saya bahas sebagai berikut 1 Apa yang yang dimak dimaksud sud dengan dengan Gene Generato rator? r? 2 Sebutk Sebutkan an apa apa saja saja macam-m macam-maca acam m Generat Generator? or? 3 Apa yang dimaksud dimaksud Generator Generator AC AC maupun maupun Generator Generator DC? DC? 4 Bagaimana Bagaimana prinsip prinsip kerja Generat Generator or AC maupun maupun Generato Generatorr DC? 5 Bagaimana Bagaimana kontru kontruksi ksi Generator Generator AC maupun maupun Generato Generatorr DC?
2
6 Apa yang yang dima dimaksu ksud d denga dengan n Moto Motor? r? 7 Sebutk Sebutkan an apa apa saja saja macam-m macam-maca acam m Motor Motor?? 8 Apa yang yang dima dimaksu ksud d Motor Motor AC maupun maupun Moto Motorr DC? 9 Bagaimana Bagaimana prinsip prinsip kerja Motor AC maupu maupun n Motor Motor DC? DC? 10 Bagaimana kontruksi Motor AC maupun Motor DC? 11 Apa yang dimaksud dengan dengan Transformator? 12 Sebutkan apa saja macam-macam Transformator? 13 Apa yang dimaksud dimaksud Transformator? Transformator? 14 Bagaimana prinsip prinsip kerja Transformator? Transformator? 15 Bagaimana kontruksi Transformator? 16 Apa yang dimaksud dengan phus buttom? 17 Apa yang dimaksud dengan magnet contraktor? 18 Apa yang dimaksud dengan timer? 19 Apa yang dimaksud dengan relay? 20 Apa yang dimaksud dengan lampu indicator? 21 Apa yang dimaksud dengan tegangan jala-jala?
3
BAB 2 PEMBAHASAN
2.1. Generator
Generator Generator adalah salah satu komponen komponen yang dapat dapat mengubaha mengubaha energi gerak menjadi menjadi energy energy listrik. listrik.Prin Prinsip sip kerjany kerjanyaa dapat dapat dipelaj dipelajari ari dengan dengan teori teori medan medan elekroni elekronik k .Poros .Poros pada pada generator generator dipasangdengan dipasangdengan material ferromagnetic ferromagnetic permanen.Set permanen.Setelah elah itu disekeliling disekeliling poros terdapat stator yang bentuk fisisnya adalah kumparan-kumparan kawat yang membentuk loop. Ketika poros generator mulai berputar maka akan terjadi perubahan fluks pada stator yang akhirnya karena terjadi terja di perubahan perubaha n tegangan teganga n dan arus list listri rik k tert terten entu tu.. Teg Tegan anga gan n dan arus listrik yang dihasilkan ini disalurkan melalui kabel jaringan listrik. Berdasarkan Berdasarkan arus yang yang disalur disalurkan kan generato generator r menj menjad adii 2 jeni jeniss yait yaitu u gene genera rato torr AC (bol (bolak ak bali balik) k) dangen dangenerat erator or DC (searah (searah).Ge ).Genera nerator tor AC merupaka merupakan n komp kompon onen en yang yang dapa dapatt
meng mengu ubah bah
ener energy gy gera gerak k
menjadienergi listrik.Penggunaan generator saat ini dapat dimanfaakan sebagai pembangkit listrik Gene Genera rato torr
AC atau atau alte altena nato torr beke bekerj rjaa pada pada prin prinsi sip p yang yang sama sama dari dari indu induks ksii
elektromagnetik elektromagnetik sebagai generator generator DC.Arus DC.Arus bolak balik dapat dihasilkan dihasilkan dari perputaran lilitan pada medan medan magnet magnet atau perputar perputaran an medan medan magnet magnet pada pada lilitan lilitan stasion stasioner(s er(seimb eimbang/ ang/tid tidak ak berubah).Nilai dari tegangan tergantung pada: •
Jumlah perputaran pada lilitan
•
Kekuatan medan
4
•
Kecepatan rotasi lilitan/medan lilitan/medan magnet magnet
•
Stat Stator or adal adalah ah bagi bagian an gene genera rato torr yang yang diam diam (bek (beker erja ja seba sebaga gaii magn magnet et)) yang yang
membangkitkan tegangan AC •
Brush sebagai penghubung kemotor listrik
•
Medan magnet
2.1.1. Generator Arus Bolak-Balik (AC)
Gene Genera rato torr arus arus bola bolak-b k-bal alik ik yait yaitu u gene generat rator or dima dimana na tegan teganga gan n yang yang dihasilkan (tegangan out put ) berupa tegangan bolak-balik. Generator arus bolak balik berfungsi mengubah tenaga mekanis menjadi tenaga listrik arus bolak-balik. Generator Arus Bolak-balik sering disebut juga seabagai alternator, generator AC (alternating current), atau generator sinkron. Dikatakan generator sinkron karena jumlah putaran rotornya sama dengan jumlah putaran medan magnet pada stator. Kecepatan sinkron ini dihasilkan dari kecepatan putar rotor dengan kutub-kutub magnet yang berputar dengan kecepatan yang sama dengan medan putar pada stator. Berdasarkan sistem pembangkitannya generator AC dapat dibagi menjadi 2 yaitu : 1. Gene Genera rato torr 1 fas fasaa 2. Gene Genera rato torr 3 fas fasee
2.1.1.1.Konstruksi Generator Arus Bolak-balik Bolak-balik
Konstruksi generator arus bolak-balik ini terdiri dari dua bagian utama, yaitu : stator, yakni bagian diam yang mengeluarkan tegangan bolakbalik, dan roto rotor, r, yakn yaknii
bagi bagian an berg berger erak ak yang yang meng mengha hasi silk lkan an meda medan n
magn magnit it
yang
menginduksikan ke stator. Stator terdiri dari badan generator yang terbuat dari baja yang berfungsi melindungi bagian dalam generator, kotak terminal kotak terminal dan name plate plate pada pada genera generator tor.. Inti Inti Stator Stator yang yang terbuat terbuat dari dari bahan bahan ferromagneti ferromagnetik k yang berlapis-lapis dan terdapat alur-alur tempat meletakkan lilitan stator. Lilitan stator yang yang meru merupa paka kan n temp tempat at untu untuk k meng mengha hasi silk lkan an tegang tegangan. an. Sedang Sedangkan kan,, rotor rotor berbentuk kutub sepatu (salient) atau kutub dengan celah udara sama rata (rotor silinder). 5
2.1.1.2.Prinsip Kerja Generator Arus Bolak-balik Bolak-balik
Prinsip Prinsip dasar generator arus bolak-balik menggunakan menggunakan hukum hukum Faraday Faraday yang yang menyat menyataka akan n jika jika sebatan sebatang g pengha penghanta ntarr berada berada pada pada medan medan magnet magnet yang yang berubah-ubah, maka pada penghantar tersebut akan terbentuk gaya gerak listrik. Prinsip kerja generator arus bolak-balik tiga fasa (alternator) pada dasarnya sama dengan generator arus bolak-balik satu fasa, akan tetapi pada generator tiga fasa memiliki tiga lilitan yang sama dan tiga tegangan outputnya berbeda fasa 120 0 pada masing-masing fasa seperti ditunjukkan pada Gambar dibawah ini
2.1.1.3.
Generator Tanpa Beban (Beban Nol)
Jika poros generator diputar dengan kecepatan sinkron dan rotor diberi arus medan If , maka tegangan tegangan E0 akan terinduksi terinduksi pada kumparan kumparan jangkar stator sebesar : E0 = cn ɸ dimana : c = konstanta mesin
n = putaran sinkron
ɸ = fluks yang dihasilkan oleh I f
Generator arus bolak-balik yang dioperasikan tanpa beban, arus jangkarnya akan nol (Ia = 0) sehingga tegangan terminal Vt = Va = Vo. Karena besar ggl induksi merupakan fungsi dari flux magnet, maka ggl induksi dapat dirumuskan: Ea = f
6
(ɸ), yan yang berar erarti ti penga engatu tura ran n arus arus med medan samp ampai kond kondis isii tert terten entu tu akan akan meng mengak akib ibat atka kan n ggl ggl indu induks ksii tanp tanpaa beba beban n dala dalam m kead keadaa aan n satu satura rasi si sepe sepert rtii ditunjukkan pada Gambar di bawah 2.1.1.4.
Generator Berbeban
Tiga macam sifat beban jika dihubungkan dengan generator, yaitu : beban resi resist stif if,, beba beban n indu indukt ktif, if, dan dan beba beban n kapa kapasi siti tif. f. Akib Akibat at pemb pembeb eban an ini ini akan akan ber berpe peng ngar aruh uh terh terhad adap ap tega tegang ngan an beba beban n
dan dan
fakt faktor or daya dayany nya. a. Gamb Gambar ar 4
menunjukk menunjukkan an jika beban generator bersifat bersifat resistif resistif mengakibatk mengakibatkan an penurunan penurunan tegangan relatif kecil dengan faktor daya sama dengan satu. Jika beban generator bersifat induktif terjadi penurunan tegangan yang cukup besar dengan faktor daya terbelakang (lagging). Sebaliknya, Jika beban generator bersifat kapasitif akan terjad terjadii kenaik kenaikan an tegang tegangan an yang yang cukup cukup besar besar dengan dengan faktor faktor daya daya mendah mendahulu uluii (leading).
Hubungan antara tegangan tanpa beban (Eo) dengan tegangan berbeban (V) disebut regulasi tegangan, yang dinyatakan sebagai berikut :
2.1.1.5.
Sistem Penguat (Exciter)
Saat generator dihubungkan dengan beban akan menyebabkan tegangan keluaran generator akan turun, karena medan magnet yang dihasilkan dari arus pengu penguat at relati relatiff konsta konstan. n. Agar Agar tegang tegangan an generat generator or konsta konstan, n, maka maka harus harus ada 7
pen penin ingk gkata atan n arus arus peng pengua uata tan n seba seband ndin ing g deng dengan an kena kenaik ikan an beba beban. n. Gamb Gambar ar 5 menunjukkan sistem arus penguatan pada generator dan karakteristik tegangan keluarannya.
Keterangan : Garis lengkung 1 : Karakteristik tegangan keluar tanpa beban yang diperoleh dari medan magnet minimum. Garis lengkung 2 : Karakteristik tegangan dengan penambahan arus penguatan maksimum. Garis lengkung 3 : Karakteristik yang bervariasi dengan mengatur arus penguatan sesuai kebutuhan beban.
2.Generator3fasa Generator yang dimana dalam sistem melilitnya terdiri dari tiga kumpulan kumparan yang manakumparan tersebut masing-masing dinamakan lilitan fasa. Jadi pada statornya ada lilitan fasayang ke satu ujungnya diberi tanda U ± X; lilitan fasa yang ke dua ujungnya diberi tanda denganhuruf V ± Y dan akhirnya ujung lilitan fasa yang ke tiga diberi tanda dengan huruf W ± Z.Jenis generator yang yang digu diguna naka kan n dala dalam m pemb pembua uata tan n tuga tugass akhi akhirr ini ini yait yaitu u gene genera rato torr AC 1 fasa.Lilitan stator Lilitan stator terdiri atas beberapa kumparan, yang dipasang dalam aluralur inti stator. stator. Pada kumparan kumparan stator terdapat sisi kumparan kumparan yang terletak dalam 8
alur-alur, dan kepala-kepala kumparan yang menghubungkan sisi-sisi kumparan diluar alur-alur satu sama lain. Tiap-tiap kumparan terdiri atas satu atau lebih lilitan menurut besar tegangan. Dalam gambar 2.2adilukiskan sebuah kumparan yang terdiri atas empat lilitan. Jumlah kawat tiap sisi kumparansama banyaknya dengan jumlah lilitan pada tiap-tiap kumparan.
2.1.2. Generator DC
Generator arus searah yaitu generator dimana tegangan yang dihasilkan (tegangan (tegangan out put)berupa put)berupa tegangan searah, karena karena didalamnya didalamnya terdapat sistem sistem penyearahan yang dilakukan bisaberupa oleh komutator atau menggunakan diode. Generator DC merupakan sebuah perangkat mesin listrik dinamis yang mengubah energi mekanis menjadi energi listrik. Generator DC menghasilkan arus arus DC / arus arus sear searah ah.. Gene Genera rato torr DC dibe dibeda daka kan n menj menjad adii bebe bebera rapa pa jeni jeniss berda berdasark sarkan an dari dari rangka rangkaian ian belitan belitan magnet magnet atau atau pengua penguatt eksita eksitasin sinya ya terhad terhadap ap jangkar (anker), jenis generator generator DC yaitu: 1. Generator penguat terpisah 2. Generator shunt 3. Generator kompon
2.1.2.1.Konstruksi Generator DC
Pada Pada umum umumny nyaa gene genera rato torr DC dibu dibuat at deng dengan an meng menggu guna naka kan n magn magnet et permanent permanent dengan dengan 4-kutub 4-kutub rotor, rotor, regulator regulator tegangan tegangan digital, digital, proteksi proteksi terhadap terhadap beban lebih, starter eksitasi, penyearah, bearing dan rumah generator atau casis, serta bagian rotor. rotor. Gambar di bawa menunjuk-ka menunjuk-kan n gambar potongan potongan melintang konstruksi generator DC. Generator DC terdiri dua bagian, yaitu stator, yaitu 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
termi rminal
box.
Sedangkan bagian rotor terdiri dari: komutator, belitan 9
2.1.2.2.Prinsip kerja Generator DC
Prinsip kerja suatu generator arus searah berdasarkan hukum Faraday : e = - N d ɸ/dt Dimana : N = Jumlah Lilitan
ɸ = Fluksi Magnet e = Tegangan Imbas, GGL (Gaya Gerak Listrik) Dengan Dengan lain perkataan, apabila suatu konduktor konduktor memotong memotong garis-garis fluk fluksi si magn magnet etik ik yang yang beru beruba bah-u h-uba bah, h, maka maka GGL GGL akan akan diba dibang ngki kitk tkan an dalam dalam konduktor itu. Jadi syarat untuk dapat dibangkitkan GGL adalah : • harus harus ada konduk konduktor tor ( hanta hantaran ran kawat kawat ) • haru haruss ada ada meda medan n magn magnet etik ik • haru haruss ada ada gerak gerak atau atau perp perput utara aran n dari dari kond konduk ukto torr dala dalam m meda medan, n, atau ada fluksi yang berubah yang memotong konduktor itu Untuk menentukan arah arus pada setiap saat, berlaku pada kaidah tangan kanan : • ibu ibu jari jari : gera gerak k perp perput utara aran n • jari jari telunju telunjuk k : medan medan magnet magnetik ik kutub kutub utara utara dan dan selat selatan an • jari jari tengah tengah : besa besaran ran galv galvani aniss tegang tegangan an U dan dan arus arus I
Untuk perolehan arus searah dari tegangan bolak-balik, meskipun tujuan utam utaman anya ya adala adalah h pemb pemban angk gkit itan an tegan teganga gan n seara searah, h, tamp tampak ak bahw bahwaa tegan teganga gan n kecepatan yang dibangkitkan pada kumparan jangkar merupakan tegangan bolak bal balik ik..
Bent Bentuk uk gelo gelomb mban ang g
yang yang beru beruba bahh-ub ubah ah ters terseb ebut ut kare karena nany nyaa
haru haruss
diseara disearahka hkan. n. Untuk Untuk mendap mendapatk atkan an arus arus searah searah dari dari arus arus bolak bolak balik balik dengan dengan menggunakan • Saklar • Komutator • Dioda
2.1.2.3.Generator Kumparan Tunggal 10
Generat Generator or kumpar kumparan an tungga tunggall merupa merupakan kan suatu suatu kutub kutub dua sederh sederhana ana dengan dengan inti inti jangka jangkarr dan komuta komutator tor yang yang di hilang hilangkan kan agar agar lebih lebih sederh sederhana ana.. Kumparan Kumparan jangkar tunggal dapat diputas pada sumbu sumbu O-O dalam medan magnet seragam yang dihasilkan oleh kedua kutub. Bila kumparan diputar melalui medan magnet magnet oleh oleh alat mekani mekanis, s, banyak banyak garis garis gaya gaya yang yang melalui melalui kumpar kumparan an beruba berubah h secara kontinue. Besarnya ggl yang diinduksikan tergantung pada laju perubahan fluksi fluksi yang melalui kumparan dan arahnya arahnya ditentukan ditentukan oleh aturan tangan kanan. Dalam generator kumparan tunggal. Dengan kuat medan yang konstan maka ggl yang yang diindu diinduksi ksi pada pada setiap setiap saat saat tergan tergantun tung g pada pada kecepa kecepatan tan kumpar kumparan an yang yang memoto memotong ng medan medan pada pada saat saat itu. itu. Ggl yang yang dihasi dihasilka lkan n oleh oleh geraka gerakan n kumpar kumparan an melalui medan magnet seperti dalam generator, disebut ggl yang dibangkitkan. Jika kumparan pada posisi posisi vertikal, vertikal, tetapi kumparan bergerak paralel, terhadap garis gaya sehingga fluksi yang di lingkupi kumparan tidak berubah. Berarti tidak ada ggl yang dibangkitkan ketika kumparan dalam posisi ini. Jika kumparan dalam posisi ini, ia dikatakan bidang netral. Ketika kumparan diputar dalam arah jarum jam pada kecepatan konstan, tetapi kumparan mulai memotong medan, pada mulanya perlahan tetapi dengan laju yang semakin bertambah secara perlahan-lahan. Maka besarnya ggl yang posisi seperti ini yang dibangkitkan ketika kumparan bergerak melalui posisi 90 0 adalah dari b ke a dan dari d ke c, pada pada posisi ini kumparan kumparan bergerak pada sudut yang tegak lurus pada medan dan oleh sebab itu memotong medan pada laju maksim maksimum, um, dan konsek konsekuen uensi si ggl yang dibangki dibangkitka tkan n pada pada titik titik
ini berharga berharga
maksimum.
2.1.2.4.Generator Ekstansi Terpisah
Generat Generator or yang yang eksita eksitasi si medann medannya ya dicatu dicatu dari dari sumber sumber dc yang yang berdir berdirii seperti baterai penyimpanan atau generator dc terpisah. Tahanan geser medan dihubungkan seeri pada medan agar dapat mengubah ekstasi medan. Jika beben bertambah maka tegangan terminal berkurang, ada dua alasan akibat penurunan tegangan terminal yaitu: 1.
Bany Banyak akny nyaa fluk fluksi si meda medan n efek efekti tif. f. 11
2.
Adanya Adanya penu penurun runan an tegang tegangan an akibat akibat tahan tahanan an rangka rangkaian ian jangka jangkar. r. Generator ini mempunyai keuntungan dan kerugian, keuntungannya adalah
bahwa ia akan bekerja dalam kondisi stabil dengan setiap penguatan medan. Jadi tegangan keluaran dalam daerah yang luas dapat diperoleh.. kerugiannya adalah generator ini terletak pada kesulitan dan mahalnya menyediakan sumber penguat terpisah. 2.1.2.4.1. Karakteristik Karakteristik Generator Generator Penguat Terpisah
Gambar 9. Karakteristik Generator Penguat Terpisah •
karakteristik generator penguat terpisah saat eksitasi penuh (Ie 100%) dan
saat eksitasi setengah penuh (Ie 50%). Ie adalah arus eksitasi, I adalah arus beban.Tegangan output generator akan sedikit turun jika arus beban semakin besar. •
Kerugian tegangan akibat reaksi jangkar.
•
Peru Peruru runa nan n tega tegang ngan an akib akibat at resi resist stan ansi si jang jangka karr dan dan reaks reaksii jang jangka kar, r,
selanjutnya mengakibatkan turunnya pasokan arus penguat ke medan magnet, sehingga tegangan induksi menjadi kecil.
2.1.2.5.Generator Shunt
Gene Genera rato torr ini ini berg bergan antu tung ng pada pada magn magneti etism smee sisa sisa dari dari kutu kutub-k b-kut utub ub medannya. Biasanya pada magnetis sisa dalam kutub-kutub medan jika kutup pada waktu sebelumnya telah dimgnetkan. Jika generator shunt diberi kepesatan , konduktor jangkar aka memotong fluksi yang sedikit dan akan mengakibatkan ggl
12
kecil. Karena medan shunt dihubungkan dihubungkan langsung pada sikat-sikat, sikat-sikat, arus akan mengalir dalam lilitan ini.
2.1.2.5.1. Karakteristik Karakteristik Generator Shunt
Gene Genera rato torr shun shuntt memp mempun unya yaii karak karakter teris isti tik k sepe seperti rti ditu ditunj njuk ukka kan n pada pada Gambar dibawah ini. Tegangan output akan turun lebih banyak untuk kenaikan arus arus beban beban yang yang sama, sama, diband dibanding ingkan kan dengan dengan tegang tegangan an output output pada pada generat generator or penguat penguat terpisah. terpisah. Sebagai Sebagai sumber sumber tegangan, tegangan, karakteristi karakteristik k dari generator generator penguat penguat terp terpis isah ah dan dan gene generat rator or shun shuntt tent tentu u kuran kurang g baik baik,, karen karenaa seha seharu rusn snya ya sebu sebuah ah gene generat rator or memp mempun unya yaii tega tegang ngan an outp output ut yang yang kons konsta tan, n, namu namun n hal hal ini ini dapa dapatt diperbaiki pada generator kompon.
Karakteristik Generator Shunt.
2.1.2.6.Generator Seri
Generator seri merupakan generator eksitasi sendiri dengan jangkar, lilitan medan dan beban semuanya dihubungkan seri, jadi arus medan dan fluksi medan berbanding lurus dengan arus beban.jika genarator melaju tanpa beban maka ada ggl kecil kecil yang yang dibang dibangkit kitkan kan karea karea adanya adanyamag magneti netisme sme sisia sisia.. Jika Jika beban beban luar luar dipa dipasa sang ng dan dan arus arus mula mulaii meng mengali alirr dala dalam m lili lilitan tan meda medan, n, tega tegang ngan an term termin inal al generator bertambah. Tegangan terminl terus bertambah sampai rangkaian magnet menjadi jenuh.
2.1.2.7.Generator Kompon 13
Generator yang dilengkapi lilitan medan seri maupun medan shunt disebut generator kompon. Jika medan seri dihubungkan sedemikian sehingga ampare lili lilitan tanny nyaa beke bekerj rjaa deng dengan an arah arah yang yang sama sama deng dengan an meda medan n shun shunt, t, gene generat rator or merupakan generator kompon komutatif. Jika tegangan terminal beban pnuh sama dengan tegangan tanpa beban maka generator dikatan menjadi kompon datar. Jika amparelilitan seri pada keadaan berbeban penuh adalah lebih dari cukup untuk mengkomp mengkompensasi ensasi reaksi jangkar jangkar tanpa beban dan generator ini dikatakn dikatakn menjadi menjadi kompon plebih. Generator kompon digunakan lebih luas daripada generator jenis lainnya karen karenaa ia dapa dapatt diran dirancan cang g agar agar memp mempun unya yaiv ivari arias asii karak karakte teris ristik tik yang yang luas luas.. Generator kompon lebih digunakan bila generator tempat dalam jarak yang cukup jauh dari beban. Kenaikan tegangan terminal generator mengkompensasi tegangan jhatuh pada rangkaian pencatu beban. 2.1.2.7.1. Karakteristik Karakteristik Generator Kompon
Karakteristik Generator Kompon Pada Pada gamb gambar ar diat diatas as menu menunj njuk ukka kan n kara karakt kter eris isti tik k gene genera rato torr komp kompon on.. Tegangan output generator terlihat konstan dengan pertambahan arus beban, baik pada arus eksitasi penuh maupun eksitasi 50%. Hal ini disebabkan oleh adanya pen pengu guat atan an lili lilita tan n seri seri,, yang yang cende cenderu rung ng naik naik tega tegang ngan anny nyaa jika jika arus arus beba beban n bertam bertambah bah besar. besar. Jadi Jadi ini merupa merupakan kan kompe kompensa nsasi si dari dari genera generator tor shunt, shunt, yang yang cenderung tegangannya akan turun jika arus ar us bebannya naik.
14
2.2. Motor
Motor Motor adalah adalah yang yang mengub mengubah ah energi energi listrik listrik menjad menjadii energi energi mekani mekanisskonstr konstruks uksii motor motor sangat sangatlah lah mirip mirip dengan dengan generat generator. or. Motor Motor listri listrik k merupa merupakan kan sebuah perangkat elektromagnetis yang mengubah energi listrik menjadi energi mekani mekanik. k. Energi Energi mekani mekanik k ini diguna digunakan kan untuk, untuk, misaln misalnya, ya, memuta memutar r impeller pompa, fan atau blower, menggerakan kompresor, mengangkat bahan, dll. Motor listrik digunakan juga di rumah ( mixer , bor listrik, fan angin) dan di industri. Motor listrik kadangkala disebut “kuda kerja” nya industri sebab diperkirakan bahwa motor-motor menggunakan sekitar 70% beban listrik total di industri.
2.2.1. Bagaimana sebuah motor bekerja
Mekanisme kerja untuk seluruh jenis motor secara umum sama •
Arus listrik dalam medan magnet akan memberikan gaya
•
Jika ika
kawa kawatt
yan yang
memba embawa wa aru arus
diben ibeng gkokka okkan n
menja enjadi di sebu ebuah
lingkaran/loop, maka kedua sisi loop, yaitu pada sudut kanan medan magnet, akan mendapatkan gaya pada arah yang berlawanan. •
Pasa Pasang ngan an gaya gaya meng mengha hasi silk lkan an tena tenaga ga puta putar/ r/ torque untuk untuk memuta memutar r
kumparan. •
Motor-motor memiliki beberapa loop pada dinamonya untuk memberikan
tenaga putaran yang lebih seragam dan medan magnetnya dihasilkan oleh susunan elektromagnetik yang disebut kumparan medan. Dala Dalam m mema memaha hami mi sebu sebuah ah moto motor, r, pent pentin ing g untu untuk k meng mengert ertii apa apa yang yang dimaksud dengan beban motor. Beban mengacu kepada keluaran tenaga putar/ sesuai ai deng dengan an kecep kecepata atan n yang yang dipe diperlu rluka kan. n. Beba Beban n umum umumny nyaa dapa dapatt torque sesu dikategorikan kedalam tiga kelompok (BEE India, I ndia, 2004): •
adalah h beba beban n dima dimana na perm permin inta taan an kelu keluara aran n Beban Beban torqu torquee konsta konstan n adala
energinya energinya bervariasi bervariasi dengan dengan kecepatan kecepatan operasinya operasinya namun torque nya tidak bervariasi. bervariasi. Contoh beban dengan torque konstan konstan adalah conveyors, rotary
kilns , dan pompa displacement konstan. •
adalah h beba beban n deng dengan an torque yang Beban Beban dengan dengan varia variabel bel torque torque adala
bervariasi dengan kecepatan operasi. Contoh beban dengan variabel torque 15
adal adalah ah pomp pompaa sent sentri rifu fuga gall dan dan fan fan (torque berva bervarias riasii sebaga sebagaii kwadra kwadratt kecepatan). •
Beban dengan energi konstan adalah beban dengan permintaan torque
yang berubah dan berbanding terbalik dengan kecepatan. Contoh untuk beban dengan daya konstan adalah peralatan-peralatan mesin.
2.2. .2.2. Motor otor DC
Motor Motor DC memerlu memerlukan kan supla suplaii tegang tegangan an yang yang searah searah pada pada kumpar kumparan an medan untuk diubah menjadi energi mekanik. Kumparan medan pada motor dc disebut stator (bagian yang tidak berputar) dan kumparan jangkar disebut rotor (bagian yang berputar). Jika terjadi putaran pada kumparan jangkar dalam pada medan magnet, maka akan timbul tegangan (GGL) yang berubah-ubah arah pada setiap setengah putaran, sehingga merupakan tegangan bolak-balik. Prinsip kerja dari dari arus arus sear searah ah adal adalah ah memb membal alik ik phas phasaa tega tegang ngan an dari dari gelo gelomb mban ang g yang yang mempunyai nilai positif dengan menggunakan komutator, dengan demikian arus yang berbalik arah dengan kumparan jangkar yang berputar dalam medan magnet. Bentuk motor paling sederhana memiliki kumparan satu lilitan yang bisa berputar bebas di antara kutub-kutub magnet permanen.
16
Catu Catu tega tegang ngan an dc dari dari bate batera raii menu menuju ju ke lilit lilitan an mela melalu luii sika sikatt yang yang menyen menyentuh tuh komuta komutator tor,, dua segmen segmen yang yang terhubu terhubung ng dengan dengan dua ujung ujung lilitan lilitan.. Kumparan satu lilitan pada gambar di atas disebut angker dinamo. Angker dinamo adala adalah h sebu sebuta tan n untu untuk k komp kompon onen en yang yang berp berput utar ar di antar antaraa meda medan n magn magnet et.. memperlihatkan sebuah motor DC yang memiliki tiga komponen utama: •
digambarkan bahwa interaksi dua kutub Kutub Kutub medan. medan. Secara sederhada digambarkan magnet akan menyebabkan perputaran pada motor DC. Motor DC memiliki kutub medan yang stasioner dan dinamo yang menggerakan bearing pada ruang ruang dianta diantara ra kutub kutub medan. medan. Motor Motor DC sederh sederhana ana memili memiliki ki dua kutub medan: medan: kutub kutub utara utara dan kutub kutub selatan selatan.. Garis Garis magnet magnetik ik energi energi membes membesar ar melintasi bukaan diantara kutub-kutub dari utara ke selatan. Untuk motor yang lebih besar atau lebih komplek terdapat satu atau lebih elektromagnet. Elektromagnet menerima listrik dari sumber daya dari luar sebagai penyedia struktur medan.
•
Bila arus arus masuk masuk menuju menuju dinamo, dinamo, maka maka arus arus ini akan menjad menjadii Dinamo. Bila elek elektr trom omag agne net. t. Dina Dinamo mo yang yang berb berben entu tuk k sili silind nder er,, dihu dihubu bung ngka kan n ke as penggerak untuk menggerakan beban. Untuk kasus motor DC yang kecil, dinamo dinamo berput berputar ar dalam dalam medan medan magnet magnet yang yang dibent dibentuk uk oleh oleh kutubkutub-kut kutub, ub, sampai kutub utara dan selatan magnet berganti lokasi. Jika hal ini terjadi, arusnya berbalik untuk merubah kutub-kutub utara dan selatan dinamo.
•
Commutator.
Komp Kompon onen en ini ini teru teruta tama ma dite ditemu muka kan n dala dalam m moto motorr DC. DC.
Keguna Kegunaann annya ya adalah adalah untuk untuk membal membalika ikan n arah arus arus listri listrik k dalam dalam dinamo dinamo..
17
juga membantu dalam transmisi arus antara dinamo dan sumber Commutator juga daya.
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 •
Arus medan – menurunkan arus medan akan meningkatkan kecepatan. 2.2.2.1.Prinsip Dasar Cara Kerja
Jika arus lewat pada suatu konduktor, timbul medan magnet di sekitar konduktor. Arah medan magnet ditentukan oleh arah aliran arus pada konduktor. Aturan Genggaman Tangan Kanan bisa dipakai untuk menentukan arah garis fluks di sekitar konduktor. Genggam konduktor dengan tangan kanan dengan jempol mengarah pada arah aliran arus, maka jari-jari anda akan menunjukkan arah garis fluks. Jika konduktor berbentuk U (angker dinamo) diletakkan di antara kutub uatara dan selatan yang kuat medan magnet konduktor konduktor akan berinteraks berinteraksii dengan dengan medan magnet kutub.
Gambar Reaksi garis fluks.
18
Ling Lingka kara ran n bert bertan anda da A dan dan B meru merupa paka kan n ujun ujung g kond konduk ukto torr yang yang dilengkungkan ( looped conductor ). ). Arus mengalir masuk melalui ujung A dan keluar melalui ujung B. Medan konduktor A yang searah jarum jam akan menambah medan pada kutub dan menimbulkan medan yang kuat di bawah konduktor. Konduktor akan berusaha berusaha bergerak ke atas untuk keluar dari medan kuat ini. Medan konduktor konduktor B yang yang berla berlawa wana nan n arah arah jaru jarum m jam akan akan mena menamb mbah ah meda medan n pada pada kutu kutub b dan dan menimb menimbulk ulkan an medan medan yang yang kuat kuat di atas konduk konduktor tor.. Konduk Konduktor tor akan akan berusa berusaha ha untuk untuk berger bergerak ak turun turun agar agar keluar keluar dari dari medan medan yang yang kuat kuat tersebu tersebut. t. Gaya-g Gaya-gaya aya tersebut akan membuat angker dinamo berputar searah jarum jam. Mekanisme kerja untuk seluruh jenis motor secara umum :
Arus listrik dalam medan magnet akan memberikan gaya.
Jika kawat yang membawa arus dibengkokkan menjadi sebuah lingkaran /
loop, maka kedua sisi loop, yaitu pada sudut kanan medan magnet, akan mendapatkan gaya pada arah yang berlawanan.
Pasa Pasang ngan an gaya gaya meng mengha hasi silk lkan an tena tenaga ga puta putarr / torque untuk untuk memutar memutar
kumparan. Motor-motor memiliki beberapa loop pada dinamonya untuk memberikan
tenaga putaran yang lebih seragam dan medan magnetnya dihasilkan oleh susunan elektromagnetik yang disebut kumparan medan.
Pada Pada motor motor dc, daerah kumparan kumparan medan medan yang yang dialiri dialiri arus arus listri listrik k akan akan menghasilk menghasilkan an medan magnet yang melingkupi melingkupi kumparan kumparan jangkar jangkar dengan dengan arah tertentu. Konversi dari energi listrik menjadi energi mekanik (motor) maupun sebaliknya berlangsung melalui medan magnet, dengan demikian medan magnet disini selain berfungsi sebagai tempat untuk menyimpan energi, sekaligus sebagai tempat energ ergi,
berlangsungnya daerah
terseb rsebu ut
proses dapat
perubahan dilihat
pada
gambar di bawah ini :
19
Gambar Prinsip kerja motor motor dc
Agar Agar pros proses es peru peruba baha han n ener energi gi meka mekani nik k dapa dapatt berl berlan angs gsun ung g seca secara ra sempurna, maka tegangan sumber harus lebih besar daripada tegangan gerak yang diseba disebabka bkan n reaksi reaksi lawan. lawan. Dengan Dengan member memberii arus arus pada pada kumpar kumparan an jangka jangkarr yang yang dilindungi oleh medan maka menimbulkan perputaran pada motor. Dala Dalam m mema memaha hami mi sebu sebuah ah moto motor, r, pent pentin ing g untu untuk k meng mengert ertii apa apa yang yang dimaksud dengan beban motor. Beban dalam hal ini mengacu kepada keluaran tenaga tenaga putar / torque sesuai dengan kecepatan yang diperlukan. Beban umumnya dapat dikategorikan ke dalam tiga kelompok :
Beban Beb an torque torque konsta konstan n
adalah adalah beban beban dimana dimana permin permintaan taan keluar keluaran an
energinya energinya bervariasi bervariasi dengan dengan kecepatan kecepatan operasinya operasinya namun torquenya tidak tidak bervariasi. bervariasi. Contoh Contoh beban dengan torque konstan konstan adalah corveyors , rotary
kilns , dan pompa displacement konstan.
adalah beban beban dengan dengan torque yang Beban Beb an den dengan gan variab variabel el torque adalah
bervariasi bervariasi dengan kecepatn kecepatn operasi. operasi. Contoh Contoh beban dengan variabel torque adal adalah ah pomp pompaa sent sentri rifu fuga gall dan dan fan (torque bervar bervarias iasii sebaga sebagaii kuadra kuadratt kecepatan). Peralatan Energi Listrik : Motor Listrik.
Beban dengan energi konstan adalah beban dengan permintaan torque
yang berubah dan berbanding terbalik dengan kecepatan. Contoh untuk beban dengan daya konstan adalah peralatan-peralatan mesin.
20
2.2.2.2.Prinsip Arah Putaran Motor
Untuk Untuk menent menentuka ukan n arah putara putaran n motor motor diguna digunakan kan kaedah kaedah Flammi Flamming ng tangan kiri. Kutub-kutub magnet akan menghasilkan medan magnet dengan arah dari kutub utara ke kutub selatan. Jika medan magnet memotong sebuah kawat penghantar yang dialiri arus searah dengan empat jari, maka akan timbul gerak searah ibu jari. Gaya ini disebut gaya Lorentz, yang besarnya sama dengan F. Prinsip motor : aliran arus di dalam penghantar yang berada di dalam pen penga garu ruh h meda medan n magn magnet et akan akan meng mengha hasi silk lkan an gerak gerakan an.. Besa Besarn rnya ya gaya gaya pada pada penghantar akan bertambah besar jika arus yang melalui penghantar bertambah besar.
2.2.2.3.
Gaya Gerak Listrik/ Electromotive Force (EMF)
EMF induksi biasanya disebut EMF Counter. atau EMF kembali. EMF kembali artinya adalah EMF tersebut ditimbulkan oleh angker dinamo yang yang melawan tegangan yang diberikan padanya. Teori dasarnya adalah jika sebuah kond konduk ukto torr list listri rik k memo memoto tong ng gari gariss meda medan n magn magnet et maka maka timb timbul ul ggl ggl pada pada konduktor.
21
Gambar . E.M.F. Kembali.
EMF induksi terjadi pada motor listrik, generator serta rangkaian listrik dengan arah berlawanan terhadap gaya yang menimbulkannya. HF. Emil Lenz mencatat mencatat pada tahun 1834 1834 bahwa “arus induksi induksi selalu berlawanan berlawanan arah dengan dengan gerakan atau perubahan yang menyebabkannya”. Hal ini disebut sebagai Hukum Lenz. Timbulnya EMF tergantung pada: •
•
kekuatan garis fluks magnet jumlah lilitan konduktor
•
sudut perpotongan fluks magnet dengan konduktor
•
kecepatan konduktor memotong garis fluks magnet
•
Tidak ada arus induksi yang terjadi jika angker dinamo diam.
2.2.2.4.Shunt motor under load
Mempertimbangkan sebuah motor dc berjalan tanpa beban. Jika beban mekani mekaniss tiba-ti tiba-tiba ba ditera diterapka pkan n pada pada poros, poros, arus arus yang yang kecil kecil tanpa tanpa beban beban tidak tidak menghasilk menghasilkan an torsi untuk untuk membawa beban dan motor mulai perlahan perlahan turun. Ini menyebabk menyebabkan an cemf berkurang, berkurang, menghasilk menghasilkan an arus yang lebih tinggi dan torsi lebih tinggi. Saat torsi dikembangkan oleh motor adalah sama dengan torsi yang dikena dikenakan kan beban beban mekani mekanik, k, kemudi kemudian, an, kecepa kecepatan tan akan akan tetap tetap konsta konstan. n. Untuk Untuk menyimpulkan, dengan meningkatnya beban mekanis, arus armature akan naik dan kecepatan akan turun. Kecepatan motor shunt akan tetap relatif konstan dari tidak ada beban ke beban penuh. Pada motor yang kecil, itu hanya turun sebesar 10-15 persen saat beban penuh ditambahkan. Pada mesin yang besar, dropnya bahkan berkurang, sebagian sebagian ke hambatan hambatan armature armature yang paling rendah. Dengan menyesuaik menyesuaikan an field rheo rheost stat at,, kece kecepa pata tan n haru haruss dija dijaga ga agar agar bena benar-b r-ben enar ar kons konsta tan n sesu sesuai ai deng dengan an perubahan beban.
2.2.2.5.Series motor
22
Motor seri identik dalam kosntruksi untuk motor shunt kecuali untuk field. Field dihubungkan secara seri dengan armature, oleh karena itu, membawa arus armatu armature re seluru seluruhny hnya. a. Field Field seri seri ini terdir terdirii dari dari bebera beberapa pa putaran putaran kawat yang yang mempunyai penampang cukup besar untuk membawa arus. Meskipun kosntruksi serupa, properti dari motor seri benar-benar berbeda dari motor shunt/ Dalam notor shunt, flux Φ per pole adalah konstan pada semua muatan karena field shunt dihubungkan ke rangkaian. Tetapi motor seri, flux per pole tergantung dari arus armature dan beban. Saat arusnya besar, fluxnya besar dan sebalikny sebaliknya. a. Meskipun Meskipun berbeda, berbeda, prinsip prinsip dasarnya dasarnya dan perhitung perhitungannya annya tetap sama. Pada motor yang mempunyai hubungan seri jumlah arus yang melewati angker angker dinamo dinamo sama besar dengan dengan yang melewati melewati kumparan. kumparan. Lihat gambar gambar 9. Jika beban naik motor berputar makin pelan. Jika kecepatan motor berkurang maka medan magnet yang terpotong juga makin kecil, sehingga terjadi penurunan EMF. kembali dan peningkatan arus catu daya pada kumparan dan angker dinamo selama ada beban. Arus lebih ini mengakibatkan peningkatan torsi yang sangat besar. Contoh keadaa keadaan n adalah adalah pada pada motor motor starter starter yang yang mengal mengalami ami Catatan : Contoh poling poling ( angker dinamo dinamo menyentuh menyentuh kutub karena karena kurang lurus lurus atau ring yang aus). Arus yang tinggi akan mengalir melalui kumparan dan anker dinamo karena kecepatan angker dinamo menurun dan menyebabkan turunnya EMF kembali.
23
Gambar . Motor dengan kumparan seri . EMF EMF kemb kembali ali menc mencap apai ai maks maksim imum um jika jika kece kecepa pata tan n angk angker er dina dinamo mo maksimum. Arus yang disedot dari catu daya menurun saat motor makin cepat, karena EMF kembali yang terjadi melawan arus catu daya. EMF kembali tidak bisa sama besar dengan arus EMF. yang diberikan pada motor d.c., sehingga akan mengalir searah dengan EMF yang diberikan. Karena ada dua EMF. yang saling berlawanan EMF kembali menghapuskan EMF. yang diberikan, maka arus yang mengalir pada angker dinamo menjadi jauh lebih kecil kecil jika jika ada EMF kembali. kembali. Karena Karena EMF kembali kembali melawa melawan n tegang tegangan an yang yang diberikan diberikan maka resistansi resistansi angker dinamo akan tetap kecil sementara sementara arus angker dinamo dibatasi pada nilai yang aman.
2.2.2.6.Karakteristik 2.2.2.6.Karakteristik motor kompon
Motor Motor Kompon Kompon DC merupa merupakan kan gabung gabungan an motor motor seri seri dan shunt. Pada motor kompon, gulungan medan (medan shunt ) dihubungkan secara paralel dan seri dengan gulungan dynamo (A) seperti seperti yang ditunjukkan ditunjukkan dalam gambar gambar 6. Sehing Sehingga, ga, motor motor kompon kompon memili memiliki ki torque peny penyala alaan an awal awal yang yang bagu baguss dan dan kecepatan yang stabil. Makin tinggi persentase penggabungan (yakni persentase gulung gulungan an medan medan yang yang dihubu dihubungk ngkan an secara secara seri), seri), makin makin tinggi tinggi pula pula torque penyalaan awal yang dapat ditangani oleh motor ini.
24
Gambar Karakteristik Motor Kompon DC
Pengereman pada motor Pengereman secara elektrik dapat dilaksanakan dengan dua cara yaitu secara:
– Dinamis – Plugging 2.2.2.7.Pengereman 2.2.2.7.Pengereman secara Dinamis
Pengereman yang dilakukan dengan melepaskan jangkar yang berputar dari dari sumber sumber tegang tegangan an dan memasa memasangk ngkan an tahana tahanan n pada pada terminal terminal jangka jangkar. r. Oleh Oleh karena itu kita dapat berbicara tentang waktu mekanis T konstan dalam banyak cara yang sama kita berbicara tentang konstanta waktu listrik sebuah kapasitor yang yang dibuan dibuang g ke dalam dalam sebuah sebuah resist resistor. or. Pada Pada dasarn dasarnya, ya, T adalah waktu yang diperl diperluka ukan n untuk untuk kecepa kecepatan tan motor motor jatuh jatuh ke 36,8 36,8 persen persen dari dari nilai nilai awalny awalnya. a. Namun, Namun, jauh lebih mudah untuk menggambar menggambar kurva kecepatan-wak kecepatan-waktu tu dengan dengan mendefinisikan konstanta waktu baru T o yang merupakan waktu untuk kecepatan dapat berkurang berkurang menjadi menjadi 50 persen dari nilai aslinya. aslinya. Ada hubungan hubungan matematis matematis langsung antara konvensional konstanta waktu T dan setengah konstanta waktu T O Buku
ini diberikan oleh
T o = 0,693 T Kita dapat membuktikan bahwa waktu mekanis ini konstan diberikan oleh
25
di mana To
= wakt waktu u untu untuk k kece kecepa pata tan n moto motorr jatu jatuh h ke satu satu-s -sete eteng ngah ah dari dari nila nilaii
sebelumnya [s]
J
= momen inersia dari bagian yang berputar, yang disebut poros motor
[kg × m]
n1 P 1
=
awal
laju
pengereman
motor
saat
mulai
[r
/
min]
= awal daya yang dikirim oleh motor ke pengereman resistor [W]
131,5 = konstan [exact value = (30 / p) 2 log e 2] 0,693 = konstan [exact value = log e 2] Pers Persam amaa aan n
ini ini
dida didasa sark rkan an pada pada asum asumsi si bahw bahwaa
efek efek peng penger erem eman an
sepenuhnya karena energi pengereman pengereman didisipasi di resistor. Secara umum, motor dikenakan dikenakan tambahan tambahan akibat akibat torsi pengereman windage dan gesekan, gesekan, sehingga sehingga waktu pengereman akan lebih kecil dari yang diberikan diberikan oleh Persamaan. 5.9.
2.2.2.8.Pengereman 2.2.2.8.Pengereman secara Plugging
Kita bisa menghentikan motor bahkan lebih cepat dengan menggunakan metode yang disebut plugging. Ini terdiri dari tiba-tiba membalikkan arus angker dengan membalik terminal sumber
Gambar 5.18 Kecepatan kurva terhadap waktu untuk berbagai metode pengereman. 26
Di bawah kondisi motor normal, angker arus / 1 diberikan oleh
I 1 = (E s - E o) IR di mana R
o
adalah resistans resistansii armature. armature. Jika kita tiba-tiba tiba-tiba membalik membalik terminal terminal
sumber tegangan netto yang bekerja pada sirkuit angker menjadi (E o + E s). Yang disebut counter-ggl E o dari angker tidak lagi bertentangan dengan apa-apa tetapi sebenarnya menambah tegang tegangan an suplai suplai E
s.
Bers Bersih ih ini ini tega tegang ngan an akan akan
menghasilkan arus balik yang sangat besar, mungkin 50 kali lebih besar daripada beban penuh arus armature. Arus ini akan memulai memulai suatu busur sekitar sekitar komutator, menghancurkan segmen, kuas, dan mendukung, bahkan sebelum baris pemutus sirkuit bisa terbuka.
Gambar A Amature terhubung ke sumber dc E
s.
Gambar B Menghubungkan.
Untuk mencegah suatu hal yang tidak diinginkan, kita harus membatasi arus balik dengan memperkenalkan sebuah resistor R R dalam seri dengan rangkaian 27
pemba pembalik likan an (Gamba (Gambarr 5.19b) 5.19b)..
Seperti Seperti dalam pengerem pengereman an dinami dinamis, s, resist resistor or
dirancang untuk membatasi pengereman awal arus I 2 sampai sekitar dua kali arus beban penuh. Dengan Dengan memasu memasukka kkan n rangka rangkaian ian,, torsi torsi revers reversee dikemb dikembang angkan kan bahkan bahkan ketika angker telah datang berhenti. Akibatnya, pada kecepatan nol, E o = 0, tapi
aku 2 = E s / R, yaitu sekitar satu setengah nilai awalnya. Begitu motor berhenti, kita harus segera membuka sirkuit angker, selain itu akan mulai berjalan secara terbal terbalik. ik.
Sirkui Sirkuitt ganggu gangguan an biasan biasanya ya dikont dikontrol rol oleh sebuah sebuah null-kec null-kecepa epatan tan
otomatis perangkat terpasang pada poros motor. Leku Lekuk k Gamb Gambar ar..
5,18 5,18 memu memung ngki kink nkan an kita kita untu untuk k memb memban andi ding ngka kan n
pengereman plugging dan dinamis untuk pengereman awal yang sama saat ini. Perhatikan bahwa memasukkan motor benar-benar berhenti setelah selang waktu 2 T o. Di sisi lain, jika pengereman dinamis digunakan, kecepatan masih 25 persen dari nilai aslinya aslinya pada saat ini. Meskipun Meskipun demikian, demikian, kesederhanaa kesederhanaan n komparatif komparatif pengereman dinamis menjadikan lebih populer di sebagian besar aplikasi.
2.2.2.9.Reaksi Jangkar
Terjadinya gaya torsi pada jangkar disebabkan oleh hasil interaksi dua garis medan magnet. Kutub magnet menghasilkan garis medan magnet dari utaraselata selatan n melewa melewati ti jangka jangkar. r. Intera Interaksi ksi kedua kedua magnet magnet berasa berasall dari dari stator stator dengan dengan magnet magnet yang dihasilkan dihasilkan jangkar jangkar mengakibark mengakibarkan an jangkar jangkar mendapatkan mendapatkan gaya torsi putar berlawanan arah jarus jam. Karena medan utama dan medan jangkar terjadi bersama sama hal ini akan menyebabkan perubahan arah medan utama dan akan mempengaru mempengaruhi hi berpindahn berpindahnya ya garis netral yang mengakibat mengakibatkan kan kecenderung kecenderungan an timbul bunga api pada saat komutasi. Untuk itu biasanya pada motor DC dilengkapi dengan kutub bantu yang terlihat seperti gambar dibawah ini
28
Gambar kutub bantu (interpole) pada motor DC Kutub bantu ini terletak tepat pada pertengahan antara kutub utara dan kutub selatan dan berada pada garis tengah teoritis. Lilitan penguat kutub ini dihubu dihubungk ngkan an seri seri dengan dengan lilitan lilitan jangka jangkar, r, hal ini diseba disebabka bkan n medan medan lintan lintang g tergantung pada arus jangkarnya. Untuk mengatasi reaksi jangkar pada mesin – mesin yang besar dilengkapi dengan lilitan kompensasi. Lilitan kompensasi itu dipasang pada alur – alur yang dibuat pada sepatu kutub dari kutub utama. Lilitan ini sepertijuga halnya dengan lilitan kutub bantu dihubungkan seri dengan lilitan jangkar. Arah arusnya berlawanan dengan arah arus kawat jangkar yang berada dibawahnya.
2.2. .2.3. Motor otor AC
Motor Motor arus arus bolakbolak-bal balik ik menggu menggunak nakan an arus arus listri listrik k yang yang membali membalikka kkan n arahnya secara teratur pada rentang waktu tertentu. Motor listrik memiliki dua buah bagian dasar listrik: "stator" dan "rotor" seperti ditunjukkan daalam Gambar 7. Stator merupakan komponen listrik statis. Rotor merupakan komponen listrik berputar berputar untuk memutar as motor. Keuntungan Keuntungan utama motor DC terhadap terhadap motor motor AC adalah bahwa kecepatan motor AC lebih sulit dikendalikan. Untuk mengatasi kerugian ini, motor AC dapat dilengkapi dengan penggerak frekwensi variabel untuk untuk meningkatk meningkatkan an kendali kendali kecepatan kecepatan sekaligus sekaligus menurunka menurunkan n dayanya. dayanya. Motor induksi induksi merupakan merupakan motor motor yang paling populer populer di industri industri karena karena kehandalann kehandalannya ya dan lebih lebih mudah mudah perawa perawatan tannya nya.. Motor Motor induks induksii AC cukup cukup murah murah (harga (harganya nya setengah atau kurang dari harga sebuah motor DC) dan juga memberikan rasio daya terhadap berat yang cukup tinggi (sekitar dua kali motor DC).
29
2.2.3.1.Motor sinkron
Motor sinkron adalah motor AC, bekerja pada kecepatan tetap pada sistim frekwensi tertentu. Motor ini memerlukan arus searah (DC) untuk pembangkitan daya dan memiliki torque awal yang rendah, dan oleh karena itu motor sinkron cocok untuk penggunaan awal dengan beban rendah, seperti kompresor udara, peru peruba baha han n frek frekwen wensi si dan dan gene generat rator or moto motor. r. Moto Motorr sink sinkro ron n mamp mampu u untu untuk k memperbaiki faktor daya sistim, sehingga sering digunakan pada sistim yang menggunakan banyak listrik.
Komponen utama motor sinkron adalah •
Rotor. Perbedaan utama antara motor sinkron dengan motor induksi adalah
bah bahwa wa roto rotorr mesi mesin n sink sinkro ron n berj berjal alan an pada pada kecep kecepata atan n yang yang sama sama deng dengan an perputaran medan magnet. Hal ini memungkinkan sebab medan magnit rotor tidak lagi terinduksi. Rotor memiliki magnet permanen atau arus DC- excited , yang dipaksa untuk mengunci mengunci pada posisi posisi tertentu tertentu bila dihadapkan dihadapkan dengan dengan medan magnet lainnya. •
Stator . Stator menghasilkan medan magnet berputar yang sebanding dengan
frekwensi yang dipasok. Motor Motor ini berput berputar ar pada pada kecepa kecepatan tan sinkro sinkron, n, yang yang diberik diberikan an oleh oleh persam persamaan aan berikut Ns = 120 f / P Dimana: f = frekwensi dari pasokan frekwensi P= jumlah kutub
2.2.3.2.Motor induksi
30
Motor Motor induks induksii merupa merupakan kan motor motor yang yang paling paling umum umum diguna digunakan kan pada pada berbagai peralatan industri. Popularitasnya karena rancangannya yang sederhana, murah dan mudah didapat, dan dapat langsung disambungkan ke sumber daya AC Generator 1 fase Komponen Motor induksi memiliki dua komponen listrik utama Rotor. Motor induksi menggunakan dua jenis rotor:
•
– Rotor kandang tupai terdiri dari batang penghantar tebal yang dilekatkan dalam petak-petak petak-petak slots paralel. paralel. Batang-batang Batang-batang tersebut diberi diberi hubungan hubungan pendek pada kedua ujungnya dengan alat cincin hubungan pendek.
– Lingka Lingkaran ran rotor rotor yang yang memili memiliki ki gulung gulungan an tiga tiga fase, fase, lapisa lapisan n ganda ganda dan terdistribusi. Dibuat melingkar sebanyak kutub stator. Tiga fase digulungi kawat pada bagian Prinsip kerja Motor AC Satu Fasadalamnya dan ujung yang lainnya lainnya dihubung dihubungkan kan ke cincin kecil yang dipasang dipasang pada batang batang as dengan sikat yang menempel padanya. •
Stato Stator. r. Stat Stator or dibu dibuat at dari dari seju sejuml mlah ah stampings dengan slots untuk
membawa membawa gulungan gulungan tiga fase. Gulungan ini dilingkark dilingkarkan an untuk untuk sejumlah sejumlah kutub yang tertentu. Gulungan diberi spasi geometri sebesar 120 derajat
2.2.3.2.1 2.2.3.2.1.. Klasifi Klasifikasi kasi motor induksi induksi
Motor Motor induks induksii dapat dapat diklas diklasifik ifikasi asikan kan menjad menjadii dua kelomp kelompok ok utama utama (Parekh (Parekh,, 2003): •
Motor induksi satu fase. Motor ini hanya memiliki satu gulungan stator ,
beroperasi dengan pasokan daya satu fase, memiliki sebuah rotor kandang tupai, dan memerlukan sebuah alat untuk menghidupkan motornya. Sejauh ini moto motorr ini ini meru merupa paka kan n jeni jeniss moto motorr yang yang pali paling ng umum umum digu diguna naka kan n dala dalam m peralatan rumah tangga, seperti fan angin, mesin cuci dan pengering pakaian, dan untuk penggunaan hingga 3 sampai 4 Hp. •
Motor Motor induks induksii tiga tiga fase. fase. Medan Medan magnet magnet yang yang berput berputar ar dihasi dihasilka lkan n oleh oleh
pasokan tiga fase yang seimbang. Motor tersebut memiliki kemampuan daya yang tinggi, dapat memiliki kandang tupai atau gulungan rotor (walaupun 31
90% memili memiliki ki rotor rotor kandan kandang g tupai) tupai);; dan penyal penyalaan aan sendir sendiri. i. Diperk Diperkirak irakan an bahwa sekitar 70% motor di industri menggunakan jenis ini, sebagai contoh, pompa, pompa, kompresor, kompresor, belt conveyor , jaringan listrik , dan grinder . Tersedia dalam ukuran 1/3 hingga ratusan Hp. 2.2.3.2.2 2.2.3.2.2.. Kec Kecepat epatan an motor induksi induksi
Motor induksi bekerja sebagai berikut. Listrik dipasok ke stator yang akan mengha menghasil silkan kan medan medan magnet magnet.. Medan Medan magnet magnet ini berger bergerak ak dengan dengan kecepa kecepatan tan sinkro sinkron n diseki disekitar tar rotor. rotor. Arus Arus rotor rotor mengha menghasil silkan kan medan medan magnet magnet kedua, kedua, yang yang berusaha untuk melawan medan magnet stator, yang menyebabkan rotor berputar. Walaupun begitu, didalam prakteknya motor tidak pernah bekerja pada kecepatan kecepatan sinkron sinkron namun namun pada “kecepatan “kecepatan dasar” yang lebih rendah. Terjadinya Terjadinya perbedaan antara dua kecepatan tersebut disebabkan adanya “ slip/geseran” yang meningkat meningkat dengan dengan meningkatn meningkatnya ya beban. beban. Slip hanya terjadi pada motor induksi. Untuk menghindari slip dapat dipasang sebuah cincin. geser/ slip ring , dan motor tersebut tersebut dinamakan dinamakan “motor “motor cincin geser/ slip ring motor ”. ”. Persamaan berikut dapat digunakan untuk menghitung persentase slip/ geseran. geseran.
Dimana: Ns = kecepatan sinkron dalam RPM Nb = kecepatan dasar dalam RPM
2.2.3.2.3. Hubungan antara beban, beban, kecepatan kecepatan dan dan torque torque
Pada gambar dibawah ini menunjukan grafik torque -kecepatan motor induksi AC tiga fase dengan arus yang sudah ditetapkan. Bila motor •
Mulai menyala ternyata terdapat arus nyala awal yang tinggi dan torque
yang rendah (“ pull-up torque ”). •
Mencapai Mencapai 80% kecepatan penuh, penuh, torque berada berada pada tingkat tingkat tertinggi tertinggi
(“ pull-out torque”) dan arus mulai turun. •
Pada Pada kecepa kecepatan tan penuh, penuh, atau kecepa kecepatan tan sinkro sinkron, n, arus arus
torque dan stator turun ke nol. 32
Motor AC satu fasa berbeda cara kerjanya dengan motor AC tiga fasa, dimana pada motor AC tiga fasa untuk belitan statornya terdapat tiga belitan yang menghasilkan medan putar dan padarotor sangkar terjadi induksi dan interaksi torsi yang menghasilkan menghasilkan putaran. Sedangkan Sedangkan pada motor satu fasa memiliki dua belita belitan n stator stator,, yaitu yaitu belita belitan n fasa fasa utama utama (belit (belitan an U1-U2 U1-U2)) dan belita belitanfa nfasa sa bantu bantu (belitan Z1-Z2), lihat gambar disamping
Motor satu fasa Belita Belitan n bantu bantu Z1-Z2 Z1-Z2 pertam pertamaa dialiri dialiri arus arus (I) bantu bantu mengha menghasil silkan kan fluks fluks magnet φ tegak lurus, beberapa saat kemudian belitan utama U1-U2 dialiri arus utama Iutama. yang bernilai positip.Hasilnya adalah medan magnet yang bergeser sebesar 45° dengan arah berlawanan jarum jam.Kejadian ini berlangsung terus sampai satu siklus sinusoida, sehingga menghasilkan medanmagnet yang berputar pada belitan statornya. Rotor motor satu fasa sama dengan rotor motor tiga fasa yaitu berbentuk batang-batang kawatyang ujung-ujungnya dihubung singkatkan dan menyerupai bentuk sangkar tupai, maka seringdisebut rotor sangkar.
33
Beli Belita tan n roto rotorr yang yang dipo dipoto tong ng oleh oleh meda medan n puta putarr stato stator, r, meng mengha hasi silk lkan an tegangan induksi, interaksiantara medan putar stator dan medan magnet rotor akan menghasilkan torsi putar pada rotor. Motor Kapasitor Motor Motor kapasi kapasitor tor satu satu phasa phasa banyak banyak diguna digunakan kan dalam dalam perala peralatan tan rumah rumah tangga seperti motor pompa air, motor mesin cuci, motor lemari es, motor air condition conditioning. ing. Konstruksi Konstruksinya nya sederhanad sederhanadengan engan daya kecil dan bekerja bekerja dengan dengan tegang tegangan an suplai suplai PLN 220 V, oleh oleh karena karena itu menjad menjadikan ikanmot motor or kapasi kapasitor tor ini banyak dipakai pada peralatan rumah tangga.
Gambar .Motor kapasitor
Belitan stator terdiri atas belitan utama dengan notasi terminal U1-U2, dan belita belitan n bantu bantu dengan dengannot notasi asi termin terminal al Z1-Z2 Z1-Z2 Jala-ja Jala-jala la L1 terhub terhubung ung dengan dengan terminal U1, dan kawat netral N terhubungdengan terminal U2. Kondensator kerja berf berfun ungs gsii agar agar perb perbed edaa aan n sudu sudutt phas phasaa beli belita tan n utam utamad aden enga gan n beli belita tan n bant bantu u mendekati mendekati 90°.Pengat 90°.Pengaturan uran arah putaran putaran motor kapasitor dapat dilakukan dilakukan dengan (lihat gambar6): - Untuk menghasilkan menghasilkan putaran ke kiri (berlawanan jarum jam) kondensator kerja CB disa disamb mbun ungk gkan an ke term termin inal al U1 dan dan Z2 dan dan term termin inal al Z1 diko dikope pell deng dengan an terminal - Putaran Putaran ke kanan kanan (searah (searah jarum jam) jam) konden kondensat sator or kerja kerja disamb disambung ung kan ke terminal Z1 dan U1dan terminal Z2 dikopel dengan terminal U1. Motor kapasitor dengan daya diatas 1 KW di lengkapi dengan dua buah kondensator dan satubuah saklar sentrifugal.Belitan utama U1-U2 dihubungkan 34
dengan jala-jala L1 dan Netral N.Belitan bantu Z1-Z2 disambungkan seri dengan kondensator kerja CB, dan sebuah kondensator starting CA diseri dengan kontak normally close (NC) dari saklar sentrifugal, lihat gambar dibawah ini.
Pengawatan motor kapasitor dengan pembalik putaran.
Awalnya belitan utama dan belitan bantu mendapatkan tegangan dari jala jala jala L1 dan Netral Netral.Ke .Kemud mudian ian dua buah buah konden kondensat sator or CB dan CA, keduan keduanya ya memben membentuk tuk loop loop tertutu tertutup p sehing sehingga ga rotor rotor mulai mulai berput berputar, ar, dan ketika ketika putaran putaran mendekati 70% putaran nominalnya, saklar sentrifugal akanmembuka dan kontak normally close memutuskan kondensator bantu CA.
Pengawatan dengan Dua Kapasitor
Fungsi dari dua kondensator yang disambungkan parallel, CA+CB, adalah untuk untuk meningkatk meningkatkannil annilai ai torsi awal untuk mengangkat mengangkat beban. beban. Setelah Setelah putaran putaran 35
moto motorr menc mencap apai ai 70% 70% puta putaran ran,, sakl saklar ar sent sentri rifu fuga gall terp terput utus us sehi sehing ngga ga hany hanyaa kondensator kerja CB saja yang tetap bekerja. Jika keduakondensator rusak maka torsi motor akan menurun drastis, lihat gambar 8.
Karakteristik Torsi Motor kapasitor
Motor Shaded Pole Motor shaded pole atau motor phasa terbelah termasuk motor satu phasa daya kecil, dan banyak digunakan untuk peralatan rumah tangga sebagai motor pengg penggerak erak kipas kipas angin, angin, blende blender.K r.Kons onstru truksi ksinya nya sangat sangat sederh sederhana ana,, pada pada kedua kedua ujung stator ada dua kawat yang terpasang dandihubung singkatkan fungsinya sebagai pembelah phasa. Belitan stator dibelitkan sekeliling inti membentuk seperti belitan transfor mator. Rotornya berbentuk sangkar tupai dan porosnya ditempatkan pada rumah stator ditopang dua buah bearing Irisan penampang motor shaded pole memperlihatkan dua bagian, yaitu bagian stator denganbelitan stator dan dua kawat shaded pole. Bagian rotor sangkar ditempatkan di tengah-tengahstator, lihat gambar 10.
Penampang motor shaded pole.
36
Torsi putar dihasilkan oleh adanya pembelahan phasa oleh kawat shaded pole. Konstruksi yangsederhana, daya yang kecil, handal, mudah dioperasikan, bebas perawatan dan cukup di suplaidengan Tegangan AC 220 V, jenis motor shaded pole banyak digunakan untuk peralatan rumahtangga kecil.
Motor Universal Motor Universal termasuk motor satu phasa dengan menggunakan belitan stator stator dan belita belitanro nrotor tor.Mo .Motor tor unive universa rsall dipaka dipakaii pada pada mesin mesin jahit, jahit, motor motor bor tangan. Perawatan rutin dilakukandengan mengganti sikat arang yang memendek atau pegas sikat arang yang lembek.Kontruksinya yang sederhana, handal, mudah dioperasikan, daya yang kecil, torsinya yangcukup besar motor universal dipakai untuk peralatan rumah tangga. Bentuk stator dari motor universal terdiri dari dua kutub stator. Belitan rotor memiliki dua belasalur belitan dan dilengkapi komutator dan sikat arang arang yang yang menghu menghubun bungka gkan n secara secara seri seri antarab antarabelit elitan an stator stator dengan dengan belitan belitan rotornya. Motor universal memiliki kecepatan tinggi sekitar 3000rpm.
stator dan rotor motor universal
2.3. 2.3. Tr Tran anfo form rmat ator or
Tran Transf sfor orma mato torr atau atau bias biasaa dike dikena nall deng dengan an trafo trafo beras berasal al dari dari kata kata transf transform ormatie atie yang yang berarti berarti peruba perubahan han.. Transf Transform ormato atorr member memberika ikan n cara cara yang yang
37
berbeda untuk mengubah tegangan bolak balik dari satu harga ke harga lain. Transformator merupakan suatu alat listrik yang mengubah tegangan arus bolak balik dari satu tingkat ke tingkat yang lain melalui suatu gandengan magnet dan berdasarka berdasarkan n prinsip-prinsip prinsip-prinsip induksi-e induksi-elektro lektromagn magnet. et.
Transformat Transformator or terdiri atas
sebu sebuah ah inti inti,, yang yang terb terbua uatt dari dari besi besi berl berlap apis is dan dan dua dua buah buah kump kumpara aran, n, yait yaitu u kumparan primer dan kumparan sekunder. Penggunaan Penggunaan transformator transformator yang sederhana sederhana dan handal handal memungkink memungkinkan an dipilihnya tegangan yang sesuai dan ekonomis untuk tiap-tiap keperluan serta merupa merupakan kan salah salah satu satu sebab sebab pentin penting g bahwa bahwa arus arus bolak-b bolak-bali alik k sangat sangat banyak banyak dipergunakan untuk pembangkitan dan penyaluran tenaga listrik.
2.3.1. Hukum Hukum Dasar Transformator 2.3.1.1. Hukum Maxwell
Persamaan Maxwell apabila disedehanakan akan menjadi: Hl=I Hl=I N
Dimana:
H = kuat medan magnet l = panjang jalur I = arus listrik
N = jumlah lilitan Hl=I N N adalah Gaya Gerak Magnet (GGM) yang merupakan penghasil flux
2.3.1.2. Hukum induksi Faraday
Hukum Hukum utama utama yang yang diguna digunakan kan pada pada prinsi prinsip p kerja kerja trafo trafo adalah adalah Hukum Hukum Induksi Faraday. Menurut Hukum Induksi Faraday, maka integral garis suatu gaya listrik listrik melalu melaluii garis garis lengku lengkung ng yang yang tertut tertutup up adalah adalah berban berbandin ding g lurus lurus dengan dengan perubahan.
2.3.2. Prinsip Dasar Transformer Transformer
Prin Prinsi sip p
dasa dasarr
suat suatu u
tran transf sfor orma mato torr
adal adalah ah indu induks ksii
bers bersam ama(m a(mut utua uall
induction induction)) antara dua rangkaian rangkaian yang dihubungkan dihubungkan oleh fluks magnet. Dalam 38
bentuk yang sederhana, transformator terdiri dari dua buah kumparan induksi yang secara listrik terpisah tetapi secara magnet dihubungkan oleh suatu path yang mempunyai relaktansi yang rendah. Kedua kumparan tersebut mempunyai mutual mutual induction induction yang tinggi. tinggi. Jika salah satu kumparan dihubungkan dihubungkan dengan sumber tegangan bolak-balik, fluks bolak-balik timbul di dalam inti besi yang dihubungkan dengan kumparan yang lain menyebabkan atau menimbulkan ggl (gaya gerak listrik) induksi ( sesuai dengan induksi elektromagnet) dari hukum faraday, Bila arus bolak balik mengalir pada induktor, maka akan timbul gaya gerak listrik (ggl).
2.3.3. Prinsip Kerja Transformator Transformator
Kerja Kerja tran transf sfor orma mato torr adal adalah ah berd berdas asar arka kan n huku hukum m Ampe Ampere re dan dan huku hukum m Faraday, yaitu: arus listrik dapat menimbulkan medan magnet dan sebaliknya medan magnet dapat menimbulkan arus listrik. Jika pada salah satu kumparan pada pada transfo transforma rmator tor diberi diberi arus arus bolakbolak-bal balik ik maka maka jumlah jumlah garis garis gaya gaya magnet magnet berubah-ubah. Akibatnya pada sisi primer terjadi induksi. Sisi sekunder menerima garis gaya magnet dari sisi primer yang jumlahnya berubah-ubah pula. Maka di
sisi sisi sekund sekunder er juga juga timbul timbul induks induksi, i, akibat akibatnya nya antara antara dua ujung ujung terdap terdapat at beda beda tegangan Deskripsi kerja transformator step down adalah transformator ini berfungsi untuk menaikkan tegangan misalnya dari 380 V pada sisi primer menjadi 20 KV pada sisi sekunder. Deskripsi kerja transformator step up adalah transformator ini berfungsi untuk menurunkan tegangan misalnya dari 20 KV pada sisi primer menjadi 380 V pada sisi sekunder.
39
2.3.4. Prinsip Kerja Trafo Trafo satu fasa
Apabila kumparan primer dihubungkan dengan tegangan (sumber), maka akan mengalir arus bolak balik I1 pada kumparan tersebut. Oleh karena kumparan menpunyai inti, arus I1, menimbulkan fluks magnet yang juga berubah – ubah, pada intinya.Akibat adanya fluks magnet yang berubah –ubah, pada kumparan primer akan timbul GGL induksi ep. Untuk mencari GGL yang dibangkitkan maka persamaan yang digunakan:
Flux maksimum dalam besaran maxwell dan flux maksimum dalam weber
2.3.5. Kegunaan Transformator Transformator
Untuk keperluan apa tegangan atau arus suatu trasformator diubah, ada beberapa alasan antara lain: 1. Digunakan untuk pengiriman tenaga listrik 2. Untuk menyesuaikan tegangan 3. Untuk mengadakan pengukuran dari besaran listrik 4. Untuk memisahkan rangkaian yang satu dengan yang lain 5. Untuk memberikan tenaga pada alat tertentu
Berd Berdas asar ark kan
huku hukum m
Fara Farada day y
yang ang
meny menyat atak akan an
magni agnitu tude de
dari ari
electromotiv electromotivee force (emf) proporsion proporsional al terhadap terhadap perubahan perubahan fluks terhubung terhubung dan hukum hukum Lenz Lenz yang yang menyat menyataka akan n arah arah dari dari emf berlaw berlawana anan n dengan dengan arah fluks sebagai reaksi perlawanan dari perubahan fluks tersebut didapatkan persaman :
e = emf sesaat (instantaneous emf ) Ψ = fluks terhubung ( linked flux )
2.3.6. Konstruksi Transformator
40
Ada dua perbedaan bentuk inti transformator yang biasa digunakan yang dinamakan tipe inti (core type) dan tipe slubung atau cangkang (shell type). Inti dari kedua tipe ini dibuat baja khusus berkerugian rendah dan dilaminasi untuk mengurangi kerugian inti. Kont Kontru ruks ksii tipe tipe inti inti meng mengeli elili ling ngii inti inti besi besi yang yang berl berlam amin inas asi. i. Undu Unduk k sederhananya, lilitan primer di transformator tipe inti ditunjukan dalam satu kaki inti dan sekunder sekunder pada kaki yang lain.transf lain.transformato ormatorr komersial komersial tidak dibentuk dibentuk secara demikian karean sebagaian besar fluksi yang dihasilkan lilitan primer tidak memoto memotong ng lilita lilitan n sekund sekunder, er, atau atau dikata dikatakan kan bahwa bahwa transf transform ormato atorr mempun mempunyai yai kebocoran fluksi yang besar. Untuk menjaga agar fluksi sminimum mungkin. Lilitan Lilitan dibagi dibagi dua ditempatkan ditempatkan pada masing-masingk masing-masingkakiny akinya. a. Rakitan Rakitan inti dan kumparan transformator tipe inti. Tran Transf sfor orma mato torr kont kontru ruks ksii tipe tipe selu selubu bung ng,, dala dalam m kont kontru ruks ksii inti inti besi besi mengelilingi lilitan. Rangkaian inti dan kumparan transformator bentuk selubung. Rangka Rangkaian ian inti inti dan ukuran ukuran dari dari transfo transforma rmator tor yang yang diranc dirancang ang untuk untuk dicuplikan dalam minyak isolasi didalam tangki baja. Sebagai tambah terhadap sifat ifat iso isolasi lasi ini, ini, miny inyak juga juga menya enyalu lurk rkan an pana panass
dari dari inti inti kumpa umpara ran n
transf transform ormato atorke rkeran rangka gkaian ian luar luar dibuat dibuat melalui melaluiban bantala talan n isolas isolasii yang yang biasan biasanya ya terbuat dari porselen. Kumparan transformator terbuat dari kawat atau lempeng tembaga atau almunium. Untuk lilitan arus besar, berapa serat konduktor diparalelkan untuk mengurangi kerugian arus pusar dalam konduktor. Bahan isolasi kumparan yang digunakan adalah pita katun, sulosa, kertas khusus, poliester, atau bahan sejenis lainny lainnya. a. Kumpar Kumparan an yang yang sudah sudah jadi, jadi, dikerin dikeringka gkan n dalam dalam udara udara bebasbebas-oks oksige igen n untuk, untuk, menghilang menghilangkan kan semua kelembapan. kelembapan. Kumparan Kumparan dari transformato transformatorr yang dicelupkan minyak kemudian diresapka seluhnya dengan minyak isolasi kering sambil divakumkan. Ada dua tipe dasar dari lilitan lilita n transformator yang bisa digunakan yaitu tipe konsentris konsentrisee (concentric) (concentric) dan tipe picak ( pancake). pancake). Lilitan Lilitan konsentris konsentrisee bentuk bentuk selindris dimana satu lilitan diletakkan didalam lilitan lainnya dan dengan isolasi seperlunya di antaranya. Umumnya lilitan tegangan rendah ditempatkan di bagian 41
dalam dekat inti terisolasi terisolasi dari inti. Lilitan picak dibentuk dibentuk dengan bagian primer primer dan sekund sekunder er saling saling bersis bersisipa ipan. n. Dalam Dalam kedua kedua tipe tipe ini, ini, diberik diberikan an ruang ruang antara antara kumpar kumparan an bertet bertetang angga ga agar agar memun memungki gkinka nkan n terjad terjadiny inyaa ventil ventilasi asi atau sirkul sirkulasi asi cairan pendingin. Konstruksi trafo secara umum terdiri dari: 1.
Inti yang yang terbuat terbuat dari lembaran-lem lembaran-lembaran baran plat plat besi lunak lunak atau baja silikon silikon yang diklem jadi satu.
2.
Belitan dibuat dibuat dari tembaga yang yang cara membelitkan pada inti dapat konsentris maupun spiral.
3.
Sistem pendingan pada trafo-trafo dengan dengan daya yang cukup besar.
2.3.7. Jenis trafo berdasarkan letak kumparan
1.
Core type (jenis inti) yakni kumparan mengelilingi inti.
2.
Shell type (jenis cangkang) yakni inti mengelilingi belitan
trafo jenis cangkang
trafo jenis inti
2.3.8 2.3.8 Polari Polarita tass
Sewaktu-waktu diinginkan mengoperasikan transformator secara paralel. Salah satu kebutuhan agar dapat beroperasikan adalah bahwa polaritas dari kedua transistor harus sama. Disamping polaritas yang sama, kedua transformator harus mempunyai mempunyai nilai teganagan, teganagan, perbandinga perbandingan n transformato transformator, r, dan impedansi impedansi yang sama atau hampir sama. Transf Transform ormer er juga juga dapat dapat diguna digunakan kan dalam dalam sistem sistem instru instrumen mentas tasii listri listrik. k. Karena transformer kemampuan untuk meningkatkan atau turun tegangan dan arus, dan listrik isolasi yang mereka berikan, mereka dapat berfungsi sebagai cara untuk menghubungkan peralatan listrik tegangan tinggi, sistem tenaga arus tinggi. 42
Misalk Misalkan an kita kita ingin ingin secara secara akurat akurat menguk mengukur ur tegang tegangan an 13,8 13,8 kV sebuah sebuah power power sistem.
Gambar 1-6 Aplikasi Instrumentasi: "Potensi transformator" skala tegangan tinggi ke nilai aman diterapkan pada voltmeter konvensional.
Sekarang voltmeter membaca fraksi yang tepat, atau rasio, dari sistem yang sebenarnya tegangan, mengatur skala untuk membaca seolah-olah mengukur tegang tegangan an secara secara langsu langsung. ng. Transf Transform ormato atorr instru instrumen men menjag menjagaa tegang tegangan an pada pada ting tingka katt yang yang aman aman dan dan meng mengis isol olas asii list listri rik k dari dari sist sistem em , sehi sehing ngga ga tida tidak k ada ada hubungan langsung antara saluran listrik dan instrumen atau kabel instrumen. Ketika digunakan dalam kapasitas ini, trafo disebut Potensi Transformer, atau hanya PT. Potens Potensial ial transf transform ormer er diranc dirancang ang untuk untuk member memberikan ikan seakur seakurat at tegang tegangan an rasio rasio stepdo stepdown. wn. Untuk Untuk memban membantu tu dalam dalam regula regulasi si tegang tegangan an yang yang tepat, tepat, beban beban seminimal mungkin: voltmeter dibuat untuk memiliki impedansi masukan yang tinggi sehingga menarik sedikit arus dari PT . Seperti yang anda lihat,pada gambar 6. sumb sumbu u telah telah terh terhub ubun ung g seca secara ra seri seri deng dengan an gulu gulung ngan an prim primer er PT,u PT,unt ntuk uk keselamatan dan kemudahan memutus tegangan dari PT. Standar tegangan sekunder untuk sebuah PT adalah 120 volt AC, untuk full-rated tegangan listrik. Rentang voltmeter standar untuk menemani PT adalah 150 volt, skala skala penuh. penuh. PTS dengan dengan rasio rasio berlik berliku u kustom kustom dapat dapat dibuat dibuat sesuai sesuai dengan aplikasi apapun. Ini cocok baik untuk standarisasi industri voltmeter yang
43
sebenarnya instrumen sendiri, karena PT akan menjadi ukuran untuk langkah sistem tegangan ke tingkat instrumen standar ini. 2.3.9. Rangkaian ekuivalen transformer
Untuk Untuk memper mempermud mudah ah analis analisis is dalam dalam penguj pengujian ian,, rangka rangkaian ian primer primer dan sekunder dibuat menjadi sebuah rangkaian yang disebut rangkaian equivalent. Pada Pada rangk rangkai aian an ini ini rugi rugi temb tembag agaa pada pada sisi sisi seku sekund nder er diub diubah ah menj menjad adii nila nilaii ekuivalennya dan dilihat dari arah primer.
Gambar Rangkaian ekuivalen transformer Loss 2 = I22.R 2 = I12(I22/I12).R 2 = I12(I2/I1)2.R 2 Loss 2 =I12. a2.R 2 Dima Dimana na a adal adalah ah rasio rasio perb perban andi ding ngan an lili lilita tan n kump kumpar aran an seku sekund nder er terh terhad adap ap kumparan primer sehingga resistansi sekunder didapatkan : R 2’ = a2.R 2 dan reaktansi sekunder didapatkan: X2’ = a2.X2 Dari persamaan sebelumnya dapat digambarkan rangkaian ekuivalen transformer menjadi
Gambar Rangkaian ekuivalen ekuivalen yang telah disederhanakan
44
2.3.10. Rugi –Rugi Transformator
Rugi rugi transformator terdiri dari: 1. Rugi tembaga 2. Rugi inti ,terdiri dari 2 macam yaitu: a. Rugi histeris b. Rugi arus pusar (Eddy current)
2.3.10.1. Rugi tembaga
Rugi tembaga adalah rugi yang dihasilkan oleh konduktor/tembaga yang digunakan sebagai bahan pembuat kumparan. Rugi ini diakibatkan oleh adanya resistansi bahan.
R = Tahanan (Ohm) ρ = Tahanan jenis (Ohm.m) l = Panjang (m) A = Luas penampang (m2) Seda Sedang ngka kan n untu untuk k meng menghi hitu tung ng keru kerugi gian an temb tembag agaa itu itu send sendir irii dapa dapatt mempergunakan Persamaan
Pcp = Rugi konduktor primer Pcs = Rugi konduktor sekunder Ip = Arus pada kumparan primer Is = Arus pada kumparan sekunder Rp = Tahanan kumparan primer Rs = Tahanan kumparan sekunder
2.3.10.2. Rugi Arus Pusar (eddy (eddy current )
45
Arus pusar adalah arus yang mengalir mengalir pada material inti karena karena tegangan tegangan yang diinduksi diinduksi oleh fluks. fluks. Arah pergerakan pergerakan arus pusar adalah 90o terhadap arah fluk flukss Deng Dengan an adan adanya ya resi resist stan ansi si dari dari mate materi rial al inti inti maka maka arus arus pusa pusarr dapa dapatt menimb menimbulk ulkan an panas panas sehing sehingga ga mempen mempengar garuhi uhi sifat sifat fisik fisik materia materiall inti inti tersebu tersebutt bahkan hingga membuat transformer terbakar. Untuk mengurangi efek arus pusar maka material inti harus dibuat tipis dan dilaminasi sehingga dapat disusun hingga sesuai tebal yang diperlukan Rugi arus pusar dapat dihitung dengan menggunakan persamaan
pe = Rugi arus pusar [w/kg] ke = Konstanta material inti f = frekuensi [Hz] t = ketebalan material [m] Bmax = Nilai puncak medan magnet [T]
2.3.10.3. Rugi Hysterisis
Rugi hysterisis terjadi karena respon yang lambat dari material inti. Hal ini terjadi karena masih adanya medan magnetik residu yang bekerja pada material, jadi saat arus eksitasi bernilai 0, fluks tidak serta merta berubah menjadi 0 namun perlah perlahan-l an-laha ahan n menuju menuju 0. Sebelu Sebelum m fluks fluks mencap mencapai ai nilai nilai 0 arus arus sudah sudah mulai mulai mengalir kembali atau dengan kata lain arus sudah bernilai tidak sama dengan 0 sehingga akan membangkitkan fluks kembali.
Rugi Rugi hyster hysterisi isiss ini memper memperbes besar ar arus arus eksita eksitasi si karena karena medan medan magnet magnetik ik residu mempunyai arah yang berlawanan dengan medan magnet yang dihasilkan oleh arus eksitasi. Untuk mengurangi rugi ini, material inti dibuat dari besi lunak 46
yang umum digunakan adalah besi silikon. Besarnya rugi hysterisis dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan
ph = Rugi arus pusar [w/kg] kh = Konstanta material inti f = frekuensi [Hz] Bmax = Nilai puncak medan magnet [T] n = Nilai eksponensial, tergantung material dan Bmax Rugi hysteris maupun rugi arus pusar bernilai tetap, tidak bergantung pada besarnya beban.
2.3.11. Tipe Pendinginan
Macam-macam tipe pendinginan pada transformator antara lain : 1. AN (Air (Air Natura Naturall Coolin Cooling) g) Pendingin alam oleh sirkulasi udara sekitarnya, tanpa alat khusus. 2. AB (Air (Air Blast Blast Coll Colling ing)) Pendinginan oleh udara langsung yang dihasilkan oleh fan (kipas). 3. ON (Oil (Oil Immerset Immerset Natural Cooling). Cooling). Pendinginan dengan menggunakan minyak yang disertai dengan pendinginan alam. 4. OB (Oil (Oil Blast Blast Cool Cooling ing)) Pendinginan ini sistemnya adalah sama dengan ON, yang dilengkapi dengan hembusan udar dari kipas yang dipasang pada dinding trafo. 5. OFN( Oil Oil Foreced Foreced Circulation Circulation of of Air Nautal Nautal Cooling) Cooling) Pendin Pendingin ginan an ini sama sama dengan dengan sitem sitem ON untuk untuk sirkul sirkulasi asi minyak minyak melalu melaluii radiator dengan menggunakan suatu pompa, tetapi tidak memaki kipas. 6. OFB(Oil OFB(Oil Forced Forced and and Air Blast Cooling) Cooling) Sistem pendinginannya sama dengan OFN yang dilengkapi dengan hembusan udara dari kipas. 7. OW (oil (oil and and Water Water Cooli Cooling) ng)
47
Adalah gabungan dari pendinginan air sirkulasi pada dinding luar radiator tanpa memakai kipas 8. OFW (Forced (Forced Oil and and Water Water Cooling) Cooling).. Sistem pendinginannya sama dengan OFB, tetapi tidak memakai kipas. 9. Sist Sistem em cam campu puran ran Adal Adalah ah
gabu gabun ngan gan
dari dari
beb beberap erapaa
sys system tem
pend ending inginan inan,,
misal isalny nyaa
:
AN/OFN/ON/OFB/ dan lain-lain
2.4. Panel 2.4.1. Push Button
Berbagai macam saklar (zakelar, switch) listrik dan elektronik yang umum digunakan berikut simbolnya ditampilkan dalam daftar berikut. Secara mendasar semua semua saklar saklar melakukan melakukan kontak kontak nyala nyala / padam padam (on / off) off) dalam dalam berbag berbagai ai cara berbeda, tapi tiap saklar melakukan tugas sama, yakni membuka dan menutup sirkuit listrik.
Saklar tekan, tombol atau kancing-tekan (push button) adalah saklar yang beroperasi dengan cara ditekan, dan jenis berbeda melakukan dua fungsi berbeda, dimana, PTM (push to make) switch / NOPB (normaly-open push-button) adalah tombol tombol menutup menutup sirkuit bila ditekan, ditekan, dan PTB (push to-break) switch) / NCPB (normaly-close push-button) adalah tombol yang membuka sirkuit bila ditekan. Jika tekanan dilepaskan atau terjadi tekanan berikutnya, maka akan menormalkan kembali tombol ke posisi semula dan sirkuit kembali ke status semula. Contoh tombol tombol PTM | NOPB NOPB adalah adalah sepert sepertii yang yang diguna digunakan kan sebaga sebagaii tombol tombol klakso klakson n sepe sepeda damo moto torr dan dan mobi mobil. l. Cont Contoh oh tomb tombol ol PTB PTB / NCPB NCPB adal adalah ah sepe sepert rtii yang yang digunakan sebagai tombol penyala lampu penerangan-dalam pada pintu kulkas dan pintu mobil, dimana lampu padam bila pintu ditutup dan sebaliknya menyala bila pintu dibuka. 48
2.4.2. Magnetik Kontaktor Kontaktor
Kontaktor adalah jenis saklar yang bekerja secara magnetik yaitu kontak bekerja apabila kumparan diberi energi. The National Manufacture Assosiation (NEMA) mendefinisikan kontaktor magnetis sebagai alat yang digerakan secara magnetis untuk menyambung dan membuka rangkaian daya listrik. Tidak seperti relay, kontaktor kontaktor dirancang dirancang untuk untuk menyambun menyambung g dan membuka membuka rangkaian rangkaian daya list listri rik k
tanp tanpaa
meru merusa sak. k. Beba Bebann-be beba ban n
ters terseb ebut ut meli melipu puti ti lamp lampu, u, pema pemana nas, s,
transformator, kapasitor, dan motor listrik
2.4.2.1.Prinsip Kerja
Sebuah kontaktor terdiri dari koil, beberapa kontak Normally Open ( NO ) dan beberapa Normally Close ( NC ). Pada saat satu kontaktor normal, NO akan membuka dan pada saat kontaktor bekerja, NO akan menutup. Sedangkan kontak NC sebaliknya yaitu ketika dalam keadaan normal kontak NC akan menutup dan dalam dalam keadaa keadaan n bekerj bekerjaa kontak kontak NC akan akan membuk membuka. a. Koil Koil adalah adalah lilitan lilitan yang yang apabila diberi tegangan akan terjadi magnetisasi dan menarik kontak-kontaknya sehingga terjadi perubahan atau bekerja. Kontak Kontaktor tor termasu termasuk k jenis jenis saklar saklar motor motor yang yang digerak digerakkan kan oleh oleh magnet magnet seperti yang telah dijelaskan di atas. Bila pada jepitan a dan b kumparan magnet diberi diberi tegang tegangan, an, maka maka magnet magnet akan akan menari menarik k jangka jangkarr sehing sehingga ga kontak kontak-ko -konta ntak k bergerak yang berhubungan dengan jangkar tersebut ikut tertarik. Tegangan yang harus dipasangkan dapat tegangan bolak balik ( AC ) maupun tegangan searah ( DC ), tergantung dari bagaimana magnet tersebut dirancangkan. Untuk beberapa keperluan digunakan juga kumparan arus ( bukan tegangan ), akan tetapi dari segi produksi lebih disukai kumparan tegangan karena besarnya tegangan umumnya sudah dinormalisasi dan tidak tergantung dari keperluan alat pemakai tertentu. Karakteristik Spesifikasi kontaktor magnet yang harus diperhatikan adalah kemampuan daya kontaktor ditulis dalam ukuran Watt / KW, yang disesuaikan dengan beban yang dipikul, kemampuan menghantarkan arus dari kontak – kontaknya, ditulis 49
dalam satuan ampere, kemampuan tegangan dari kumparan magnet, apakah untuk tega tegang ngan an 127 127 Volt Volt atau atau 220 220 Volt Volt,, begi begitu tupu pun n frek frekue uens nsin inya ya,, kema kemamp mpua uan n melindungi terhadap tegangan rendah, misalnya ditulis ± 20 % dari tegangan kerja kerja.. Deng Dengan an demi demiki kian an dari dari segi segi keam keaman anan an dan dan kepr keprak akti tisa san, n, peng penggu guna naan an kontaktor magnet jauh lebih baik dari pada saklar biasa.
2.4.2.2.Jenis-jenis 2.4.2.2.Jenis-jenis Magnet Kontraktor 2.4.2.2.1. Kontaktor Magnet Arus Searah Searah (DC)
Kontaktor magnet arus searah (DC) terdiri dari sebuah kumparan yang intinya terbuat dari besi. Jadi bila arus listrik mengalir melalui kumparan, maka inti besi akan menjadi magnet. Gaya magnet inilah yang digunakan untuk menarik angker yang sekaligus menutup/ membuka kontak. Bila arus listrik terputus ke kumpar kumparan, an, maka maka gaya gaya magnet magnet akan akan hilang hilang dan pegas pegas akan akan menarik menarik/men /menola olak k angker angker sehing sehingga ga kontak kontak kembal kembalii membuk membukaa atau menutu menutup. p. Untuk Untuk meranc merancang ang kontaktor arus searah yang besar dibutuhkan tegangan kerja yang besar pula, namun hal ini akan mengakibatkan arus yang melalui kumparan akan besar dan kontaktor kontaktor akan cepat panas. Jadi kontaktor kontaktor magnet arus searah akan efisien pada tegangan kerja kecil seperti 6 V, 12 V dan 24 V. Bentuk fisik relay dikemas dengan wadah plastik transparan, memiliki dua kontak SPDT (Single Pole Double Throgh) Gambar 2.1, satu kontak utama dan dua kontak cabang). Relay jenis ini menggunakan tegangan DC 6V, 12 V, 24 V, dan dan 48 V. Juga Juga ters tersed edia ia deng dengan an tegan teganga gan n AC 220 220 V. Kema Kemamp mpua uan n kont kontak ak mengal mengalirk irkan an arus arus listri listrik k sangat sangat terbatas terbatas kurang kurang dari dari 5 ampere ampere.. Untuk Untuk dapat dapat mengalirkan mengalirkan arus daya yang besar untuk mengendalikan mengendalikan motor induksi, induksi, relay dihubungkan dengan kontaktor untuk arus searah digunakan pada arus AC maka kemagnetannya akan timbul dan hilang setiap saat mengikuti gelombang arus AC.
2.4.2.2.2. Kontaktor Magnet Arus Bolak Bolak balik balik (AC)
Kontruksi kontaktor magnet arus bolak-balik pada dasarnya sama dengan kontak kontaktor tor magnet magnet arus arus searah searah.. Namun Namun karena karena sifat sifat arus arus bolakbolak-bal balik ik bentuk bentuk gelombang sinusoida, maka pada satu periode terdapat dua kali besar tegangan 50
sama dengan nol. Jika frekuensi arus AC 50 Herz berarti dalam 1 detik akan terdapat 50 gelombang. Dan 1 periode akan memakan waktu 1/50 = 0,02 detik yang menempuh dua kali titik nol. Dengan demikian dalam 1 detik terjadi 100 kali titik nol atau dalam 1 detik kumparan magnet kehilangan magnetnya 100 kali. Karena Karena itu untuk untuk mengis mengisii kehila kehilanga ngan n magnet magnet pada pada kumpar kumparan an magnet magnet akibat kehilangan arus maka dibuat belitan hubung singkat yang berfungsi sebagai pembangkit induksi magnet ketika arus magnet pada kumparan magnet hilang. Dengan demikian maka arus magnet pada kontaktor akan dapat dipertahankan secara terus menerus (kontinu). Bila kontaktor yang dirancang untuk arus AC digunakan pada arus DC maka pada kumparan itu tidak timbul induksi listrik sehingga kumparan menjadi panas. Sebaliknnya, bila kontaktor magnet untuk arus DC yang tidak mempunyai belitan hubung singkat diberikan arus AC maka pada kontaktor itu akan bergetar yang disebabkan oleh kemagnetan pada kumparan magnetnya timbul dan hilang setiap 100 kali. Kontak Kontaktor tor akan akan bekerj bekerjaa normal normal bila bila tegang tegangann annya ya mencap mencapai ai 85 % dari dari tega tegang ngan an kerj kerja, a, bila bila tega tegang ngan an turu turun n kont kontak akto torr akan akan berg berget etar. ar. Ukur Ukuran an dari dari kontaktor ditentukan oleh batas kemampuan arusnya. Biasanya pada kontaktor terdapat beberapa kontak, yaitu kontak normal membuka (Normally Open = NO) dan kontak normal menutup (Normally Close = NC). Kontak No berarti saat kontak kontaktor tor magnet magnet belum belum bekerj bekerjaa kedudu kedudukan kannya nya membuk membukaa dan bila bila kontak kontaktor tor bekerja bekerja kontak kontak itu menutup/ menutup/ menghubung. menghubung. Sedangkan kontak NC berarti saat kontak kontaktor tor belum belum bekerja bekerja kedud keduduka ukan n kontak kontaknya nya menutu menutup p dan bila bila kontak kontaktor tor bekerja kontak itu membuka. Jadi fungsi kerja kontak NO dan NC berlawanan. Kontak NO dan NC bekerja membuka sesaat lebih cepat sebelum kontak NO menutup. Fungsi dari kontak-kontak dibuat untuk kontak utama dan kontak bantu. Kontak utama terdiri dari kontak NO dan kontak bantu terdiri dari kontak NO dan NC. Kontak utama digunakan untuk mengalirkan arus utama, yaitu arus yang diperlukan untuk pesawat pemakai listrik misalnya motor listrik, pesawat pemanas dan sebagainya. Sedangkan kontak bantu digunakan untuk mengalirkan arus bantu yaitu arus yang diperlukan diperlukan untuk kumparan kumparan magnet, magnet, alt bantu rangkaian, rangkaian, lampu51
lamp lampu u indi indika kato tor, r, dan dan lain lain-la -lain in.. Dari Dari info inform rmas asii diata diatass dapa dapatt dili diliha hatt bahw bahwaa keuntunga keuntungan n penggunaan penggunaan kontaktor kontaktor magnet magnet daripada daripada saklar togel dan saklar saklar Cam adal adalah ah,, Arus Arus list listri rik k yang yang meng mengal alir ir pada pada sakl saklar ar peng pengon ontr trol ol sang sangat at keci kecill dibandingkan arus beban. Dapat mengontrol beban listrik dari tempat jauh dengan kerugian tegangan yang relatif kecil.
2.4.3. 2.4.3. Timer Timer
Timer adalah suatu alat kecil pengatur waktu yang dapat menyambung dan mematik mematikan an arus arus listrik listrik pada pada saat saat yang yang telah telah ditent ditentuka ukan n oleh oleh pengat pengatur ur timer. timer. Dengan mekanisme ini, timer bisa dipakai untuk menghidupkan dan mematikan berbagai alat listrik secara otomatis, seperti lampu taman, lampu rumah, AC, mesin cuci, pompa air, kulkas, dan peralatan listrik lainnya. Bahkan bila timer ini dikombinasikan dengan Video Cassette Recorder, Anda dapat merekam acara TV favorit bila Anda tidak sempat melihatnya.
2.4.3.1.Jenis Timer
Pada Pada dasa dasarn rnya ya hany hanyaa dua dua jeni jeniss time timerr yakn yaknii tipe tipe Meka Mekani nik k dan dan tipe tipe elektr elektroni onik. k. Timer Timer tipe tipe mekani mekanik k mempun mempunyai yai semacam semacam piring piringan an bundar bundar yang yang memuat angka-angka secara melingkar. Untuk mengatur saat hidup (on) dan mati (off ), tipe mekanik mempunyai dua cara. Ada yang dengan menekan salah satu bagia bagian n dari dari piring piringan an itu (diseb (disebut ut metode metode segmen segmen). ). Yang Yang lain lain adalah adalah dengan dengan menusukkan jarum-jarum sepanjang lingkaran itu (disebut metode pin). Cara yang terakhir terakhir ini sering sering ada keluhan keluhan kehilangan kehilangan jarum, walaupun dari pabriknya pabriknya tentu juga telah disediakan jarum cadangan. Timer Timer tipe tipe elektro elektronik nik lebih lebih mudah mudah diguna digunakan kan karena karena tingga tinggall meneka menekan n tombol dan angkanya disajikan pada layar digital, seperti pada jam tangan digital. Tipe ini jelas lebih mahal. Masing-masing jenis timer ini tersedia dalam dua model. Pertama, model 24-jam, yang menghidup-matikan arus listrik pada waktu yang sama, setiap hari. Kedua, model model 7-hari, 7-hari, yang dapat mengatur mengatur waktu hiduphidupmati arus listrik yang berbeda untuk tiap-tiap hari dalam satu minggu.
52
Menentukan waktu pada timer, pada dasarnya adalah mengatur periode hiduphidup-mat mati, i, yaitu yaitu jarak jarak waktu waktu dari dari saat saat hidup hidup dan mati. mati. Jumlah Jumlah period periodee ini berva bervarias riasi, i, tergant tergantung ung pada pada jenis jenis dan model model timer. timer. Misaln Misalnya ya model model 24-jam 24-jam mempunyai jumlah periode maksimum 4 kali. Artinya dalam 24 jam alat ini hanya hanya mampu mampu menghidup menghidup-matik -matikan an listrik listrik paling banyak 4 kali. Kelengkapan Kelengkapan Timer Ada beberapa kelengkapan atau feature yang membuat timer mudah dan nyaman digunakan, misalnya :
2.4.3.1.1 2.4.3.1.1.. Program Program review review
Berfun Berfungsi gsi untuk untuk meliha melihatt lagi lagi progra program m yang yang telah telah terpas terpasang ang.. Pada Pada tipe tipe mekanik, hal ini mudah dilakukan karena tinggal memeriksa angka-angka pada piringan bundar itu. Tetapi pada layar digital pemeriksaan ini agak sulit karena angka yang ditunjukkan adalah waktu yang sedang berjalan (current time). Untuk mengecek lagi, masih harus menekan tombol program review, baru kemudian dapat melihat waktu hidup-mati yang telah terpasang.
2.4.3.1.2 2.4.3.1.2.. Saklar Saklar acak (random (random))
Ketika rumah ditinggal kosong, fungsi ini akan menghidup-matikan lampu rumah secara acak. Ini untuk menciptakan kesan seolah-olah ada orang di dalam rumah. rumah. Tujuannya Tujuannya,, tidak lain, adalah untuk mengecoh maling yang berniat berniat jahat akan menggerayangi rumah.
2.4.3.1.3 2.4.3.1.3.. Advance Advance switch switch
Fungsi Fungsi ini akan menghidupk menghidupkan an aliran listrik pada stop kontak (socket) beberapa waktu sebelum periode “on” yang sebenarnya tiba. Gunanya misalnya, untuk menghidupkan AC lebih dulu, sehingga ketika Anda sampai di rumah, ruangan sudah cukup sejuk.
2.4.3.1.4. Cadangan tenaga (power back up)
Bila aliran listrik di rumah sedang “byar-pet”, maka Anda harus lebih sering memprogram ulang timer. Tapi bila timer mempunyai tenaga cadangan 53
maka program timer bisa selamat. Cadangan tenaga ini berupa baterai yang biasa terdap terdapat at pada pada timer timer elektro elektronik nik.. Sedang Sedangkan kan pada pada timer timer mekani mekanik, k, Anda Anda harus harus cocokkan waktu pada timer dengan waktu pada jam, seperti mencocokkan jam yang mati. Sedangkan program hidup-matinya sendiri tidak terpengaruh listrik mati. 2.4.4.Lampu Indikator
Lampu Lampu tanda/ tanda/ind indika ikator tor berfun berfungsi gsi untuk untuk member memberii tanda tanda bagi bagi operato operator r bahwa panel dalam keadaan kerja/bertegangan atau tidak. Warna merah sebagai tanda panel dalam keadaan kerja, maka harus hati-hati. Sedangkan warna hijau bahwa panel dalam keadaan ON arus mengalir kerangkaian beban listrik. Lampu indikator indikator ini juga berfungsi berfungsi sebagai tanda tegangan tegangan kerja 3 phase, phase, dengan dengan warna lampu merah, kuning, hijau. 2.4.5.Relay
Relay Relay adalah adalah saklar saklar (switc (switch) h) elektri elektrik k yang yang bekerj bekerjaa berdas berdasark arkan an medan medan magnet. Relay terdiri dari suatu lilitan dan switch mekanik. Switch mekanik akan bergerak jika ada listrik yang mengalir melalui lilitan. Relay berfungsi sebagai penggerak pada kontak. Susunan kontak pada relay adalah: Normally Normally Open : Relay akan akan menutup menutup bila dialiri dialiri arus listrik. listrik. Normally Normally Close Close : Relay akan membuka membuka bila dialiri dialiri arus listrik. listrik. Chan Change geov over er
: Relay Relay ini ini memil memilik ikii kont kontak ak teng tengah ah yang yang akan akan mele melepa pask skan an diri diri dan membuat kontak lainnya berhubungan.
Sebuah Sebuah relay relay tersusu tersusun n atas kumpar kumparan, an, pegas, pegas, saklar saklar (terhu (terhubun bung g pada pada pegas) dan 2 kontak elektronik (normally close dan normally open) Relay akan bekerja dengan cara memberi tegangan pada kumparannya, sehingga akan menggerakkan kontak untuk posisi membuka (normally closed NO) NO) maupun maupun untuk posisi posisi menutu menutup p (norma (normally lly opened opened - NC). NC). Relay Relay ada dua macam, macam, yaitu yaitu relay relay biasa biasa dan relay dengan dengan timer. timer. Kedua Kedua jenis jenis relay relay terseb tersebut ut digunakan sesuai dengan fungsi dan keperluannya. Relay biasa digunakan untuk menghubungkan lampu-lampu indikator tanpa penundaan waktu, sedangkan relay deng dengan an penu penund ndaa aan n wakt waktu u digu diguna naka kan n 54
pad padaa saat saat start start dies diesel el.. Hal Hal ini ini dipe diperl rluk ukan an kare karena na bila bila star startt pert pertam amaa maka maka dibutuhkan selang waktu tertentu untuk start berikutnya sampai mesin diesel dapat beroperasi.
2.5. Tegangan Tegangan jala-jal jala-jala a
Tegangan jala-jala atau tegangan line merupakan tegangan dari PLN yang masuk ke rumah-rumah atau konsumen yang tidak membutuhkan tegangan terlalu besar. besar. Mempelajari Mempelajari jaringan jaringan listrik listrik pada pronsipny pronsipnyaa mempelajari mempelajari suatu proses penyaluran energi listrik dari pusat pembangkit listrik sampai pada konsumen. Tegangan listrik yang biasa digunakan dalam sistem jaringan listrik sistem satu fasa fasa dan dan tiga tiga fasa fasa.. Untu Untuk k peny penyal alur uran an tega tegang ngan an dari dari pemb pemban angk gkit it bias biasan anya ya menggunakan sistem tegangan tiga fasa, sedangkan untuk tegangan listrik satu fasa kebanyakan digunakan pada jaringan listrik pada konsumen. Jaringan listrik merupakan proses penyaluran energi listrik yang dilakukan dengan menggunakan penghantar baik menggunakan saluran udara atau dengan menggunakan saluran bawah bawah tanah. tanah. Konstr Konstruks uksii jaring jaringan an dibeda dibedakan kan menjad menjadii sistem sistem radial, radial, sistem sistem lingkaran, dan sistem jala-jala.
55
BAB 3 PENUTUP
3.1 Kesimpulan
Generat Generator or merupa merupakan kan salah salah satu satu energy energy gerak gerak menjad menjadii energy energy listri listrik, k, generator generator juga dibagi menjadi dua jenis yaitu generator generator AC dan generator DC. Generator Generator ac merupakan merupakan generator dimana tegangan tegangan yang dihasilkan dihasilkan (tegangan (tegangan out put ) berupa berupa tegangan tegangan bolak-balik. bolak-balik. Generator Generator arus bolak-balik bolak-balik berfungsi mengubah tenaga mekanis menjadi tenaga listrik arus bolak-balik. Generator Arus Bolak-balik Bolak-balik sering disebut disebut juga seabagai alternator, alternator, generator generator AC (alternating (alternating current), atau generator sinkron. Konstruksi generator arus bolak-balik ini terdiri dari dua bagian utama, yaitu : stator, rotor. Generat Generator or dc merupa merupakan kan sebuah sebuah perang perangkat kat mesin mesin listri listrik k dinami dinamiss yang yang mengubah energi mekanis menjadi energi listrik. Generator DC menghasilkan arus arus DC / arus arus sear searah ah.. gene genera rato torr DC dibu dibuat at deng dengan an meng menggu guna naka kan n magn magnet et permanent permanent dengan dengan 4-kutub 4-kutub rotor, rotor, regulator regulator tegangan tegangan digital, digital, proteksi proteksi terhadap terhadap beban lebih, starter eksitasi, penyearah, bearing dan rumah generator atau casis, serta bagian rotor. Prinsip kerja sama dengan prinsip kerja generator ac. Generator DC dibedakan menjadi beberapa jenis yaitu Generator penguat terpisah, Generator shunt, Generator kompon. Motor Motor adalah adalah yang yang mengub mengubah ah energi energi listrik listrik menjad menjadii energi energi mekani mekanisskonstr konstruks uksii motor motor sangat sangatlah lah mirip mirip dengan dengan generat generator. or. Motor Motor listri listrik k merupa merupakan kan sebuah perangkat elektromagnetis yang mengubah energi listrik menjadi energi mekanik. Motor juga dibagi menjadi dua jenis yaitu motor AC dan motor DC. Motor Motor DC memerlu memerlukan kan suplai suplai tegang tegangan an yang yang searah searah pada pada kumpar kumparan an meda medan n untu untuk k diub diubah ah menj menjad adii
ener energi gi meka mekani nik. k. Moto Motorr arus arus bola bolakk-ba bali lik k
menggunakan arus listrik yang membalikkan arahnya secara teratur pada rentang waktu tertentu. Motor listrik memiliki dua buah bagian dasar listrik: stator dan rotor. 56
Tran Transf sfor orma mato torr atau atau bias biasaa dike dikena nall deng dengan an traf trafo o bera berasa sall dari dari kata kata transf transform ormatie atie yang yang berarti berarti peruba perubahan han.. Transf Transform ormato atorr member memberika ikan n cara cara yang yang berbeda untuk mengubah tegangan bolak balik dari satu harga ke harga lain. Ada dua perbedaan bentuk inti transformator yang biasa digunakan yang dinamakan tipe inti (core type) dan tipe slubung atau cangkang (shell type). Kontaktor adalah jenis saklar yang bekerja secara magnetik yaitu kontak bekerja apabila kumparan diberi energi. Magnet kontraktor dibagi menjadi dua yaitu Magnet kontraktor arus bolak-balik dan Magnet kontraktor arus searah. Timer adalah suatu alat kecil pengatur waktu yang dapat menyambung dan mematikan arus listrik pada saat yang telah ditentukan oleh pengatur timer. Rela Relay y adal adalah ah sebu sebuah ah sakl saklar ar elek elekro roni niss yang yang dapa dapatt dike dikend ndal alik ikan an dari dari rangkaian rangkaian elektronik elektronik lainnya. Relay berfungsi sebagai penggerak penggerak pada kontak. kontak. Relay akan bekerja bekerja dengan dengan cara memberi tegangan tegangan pada kumparanny kumparannya, a, sehingga sehingga akan akan mengge menggerak rakkan kan kontak kontak untuk untuk posisi posisi membuk membukaa (norma (normally lly closed closed - NO) maupun untuk posisi menutup (normally opened - NC). Lampu Lampu tanda/ tanda/ind indika ikator tor berfun berfungsi gsi untuk untuk member memberii tanda tanda bagi bagi operato operator r bahwa panel dalam keadaan kerja/bertegangan atau tidak. Tegangan jala-jala atau tegangan line merupakan tegangan dari PLN yang masuk ke rumah-rumah atau konsumen yang tidak membutuhkan tegangan terlalu besar.
3.2 Saran
Makala ini dari sumber yang benar-benar ada, dan apa bila ada yang kurang jelas dan tidak mengerti. mengerti. Saya harap masuk kesumber kesumber data yang saya buat di daftar isi sehingga sehingga tidak tidak ada keraguan keraguan
melaku melakukan kan praktek praktek maupun maupun untuk untuk
sebagai refrensi.
57
DAFTAR PUSTAKA
http://etd.eprints.ums.ac.id/9020/1/D400050074.pdf http://pksm.mercubuana.ac.id/new/elearning/files_modul/13020-9843492745104.pdf http://eprints.undip.ac.id/25484/1/ML2F004473.pdf http://www.energyefficiencyasia.org/docs/ee_modules/indo/Chapter%20%20Electric%20motors%20(Bahasa%20Indonesia).pdf http://staff.ui.ac.id/internal/040603019/material/DCMotorPaperandQA.pdf http://pksm.mercubuana.ac.id/new/elearning/files_modul/14072-1471168335087.doc http://staff.ui.ac.id/internal/040603019/material/makalahMotorDC.doc http://staff.ui.ac.id/internal/040603019/material/paperinductionmotor.pdf http://pksm.mercubuana.ac.id/new/elearning/files_modul/13020-6405268025079.pdf http://bos.fkip.uns.ac.id/pub/ono/pendidikan/materi-kejuruan/elektro/jaringanakses-pelanggan/teknik_dasar_generator.pdf http://psm.fke.utm.my/libraryfke/files/578_ALIFFFARONIBINRAZMI2010.pdf Gunawan, Gunawan, hanafpi,199 hanafpi,1993, 3, Mesin dan Rangkaian Rangkaian Listrik Edisi Edisi Keenam, Keenam, Jakarta: Jakarta: Erlangga http://erick-son1.blogspot.com/2009/10/jenis-dan-kegunaan-kontaktormagnet.html http://sulasminvillage.blogspot.com/2009/03/magnetik-kontaktor.html http://purnawan.web.id/2004/12/tips-konsumen-timer-listrik-bila-anda-tak-ada-dirumah/ http://www.google.co.id/url? sa=t&source=web&cd=2&ved=0CBsQFjAB&url=http%3A%2F %2Fp_musa.staff.gunadarma.ac.id%2FDownloads%2Ffiles
58
%2F8048%2FKomponen.pdf&ei=k6qCTYX6EcerrAf59eDECA&usg=AFQj CNFgz6TlAjPHm41MxCjYUPByujgxdw http://yosmedia.blogspot.com/2008/12/cara-kerja-relay-dc.html http://lionjogja.20m.com/relay.html
59
