Laboratorium Konversi Energi Elektrik Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Andalas
Mesin DC Modul 1
Generator DC
GENERATOR DC PRINSIP OPERASI DAN KARAKTERISTIK
I. TUJUAN PERCOBAAN
1.
Memahami perbedaan prinsip operasi generator dc
berpenguatan terpisah
dengan generator dc berpenguatan berpenguatan sendiri. sendiri. 2.
Memahami perbedaan karakteristik generator dc berpenguatan terpisah dengan generator dc berpenguatan sendiri.
II. DASAR TEORI
Gaya gerak listrik (ggl) yang diinduksikan pada rangkaian jangkar generator dc diberikan oleh persamaan berikut ini: E
=
C aφω m
(1)
dimana: E = ggl induksi (volt)
φ = fluks magnetik (Weber) = kecepatan sudut rotor (rad/det)
ωm
C a =
konstanta kumparan jangkar.
Jika persamaan (1) dinyatakan dalam rotasi rotas i per menit (rpm), nr , maka persamaan (1) dinyatakan oleh persamaan berikut: E
=
C aφ
2π n r
'
=
60
C aφ n r
dimana: C a
2π 60
=
(2) C a'
Rangkaian ekivalen dari generator dc dapat digambar oleh Gambar-1. Secara umum persamaan tegangan pada generator DC adalah: V t
=
E
−
I a r a
(3)
dimana : V t = tegangan tegangan terminal generator (Volt) r a = tahanan jangkar (Amper) I a = arus jangkar (Amper)
1
Laboratorium Konversi Energi Elektrik
Mesin DC
Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Andalas
Modul 1
Generator DC
Vf
Ia
Ia
Il
If R a
R a
If
Vt
R f
Vt
φ
G φ
E
G E
RangkaianEkivalen KumparanMedan
RangkaianEkivalen Kumparan jangkar
a
b
Gambar:1 Rangkaian ekivalen generator. a. penguatan terpisah.b. Penguatan sendiri.
Pada generator berpenguatan sendiri, arus medan tidak dipasok dari sumber luar (bebas) namun dari tegangan terminal sendiri V t sehingga berlaku persamaan berikut ini: I f
=
V t r f
dan
I a
=
I l
+
I f
(4)
dimana: I l = arus saluran (A) Pada generator penguatan terpisah arus line ( I L) sama dengan arus armatur ( I a)
Karakteristik Beban Nol
Karakteristik beban nol menunjukkan hubungan kerja antara ggl induksi ( E ) dengan arus medan ( I f) generator arus searah pada keadaan arus jangkar adalah nol, putaran konstan dan letak sikat tertentu. Secara skematik kurva beban nol untuk generator dc berpenguatan bebas dan berpenguatan sendiri diperlihatkan oleh Gbr. 2. Perbedaan mendasar dari kedua kurva ini, pembangkitan tegangan oleh I f untuk generator dc berpenguatan bebas tidak dimulai dari nol, namun harus ada tegangan residu ( E R)
yang dibangkitkan oleh
magnit sisa.
2
Laboratorium Konversi Energi Elektrik Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Andalas
Mesin DC
Generator DC
E
Modul 1
E
Daerah Saturasi
E R= tegangan residu I f
a
b
I f
Gambar 2:Kurva beban nol generator DC. a. Penguatan bebas. b. Penguatan sendiri
Karakteristik Putaran
Karakteristik putaran menunjukkan hubungan kerja antara ggl induksi ( E ) dengan putaran rotor ( nr ) pada keadaan arus jangkar adalah nol, arus medan konstan. E
I f = konstan nr
Gambar 3:Kurva putaran
Dari kurva Gbr. 3 dan persamaan (2) akan dapat nilai C a' φ dari mesin.
Karakteristik berbeban
Karakteristik berbeban menunjukkan hubungan kerja antara ggl induksi ( E ) dengan arus medan ( I f) generator arus searah pada keadaan arus jangkar, putaran konstan dan letak sikat tertentu.
3
Laboratorium Konversi Energi Elektrik
Mesin DC
Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Andalas
Generator DC
Modul 1
Kurva berbeban dapat dinyatakan sebagai kurva be ban nol yang memperhitungkan pengaruh arus beban dan reaksi ja ngkar. E
Kurva Beban Nol
Kurva Berbeban
I f
Gambar 4:Kurva Beban Nol & Berbeban
Karakteristik Luar Tegangan jatuh pada jangkar
V t
V t
E
Reaksi jangkar
Tegangan jatuh pada jangkar
Reaksi jangkar
I l
I l
a
b
Gambar 5: Kurva karakteristik luar generator DC a.penguatan bebas
b. penguatan sendir i
Karakteristik berbeban menunjukkan hubungan kerja antara tegangan terminal (V t) dengan arus saluran( I l) generator arus searah pada putaran konstan.
Gbr. 5
menunjukkan karakteristik luar dari generator arus.
4
Laboratorium Konversi Energi Elektrik
Mesin DC
Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Andalas
Generator DC
Modul 1
IV. PERALATAN PERCOBAAN
Jumlah
Peralatan
Kode
2
DC Voltage Regulator
2
On/off switch three poles
73142
1
Incremental Tacho
731092
2
Coupling
73106
2
Coupling guard
73108
2
Shaft end guard
73107
2
Shunt-wound machine
73191
1
Field Regulator Generator
73196
6
RMS meter
72710
1
Indikatorkecepatan – torka
72714
1
Dig. Tachometer Hand - Held
31320
1
Ohmic Load
73240
5
Laboratorium Konversi Energi Elektrik
Mesin DC
Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Andalas
Modul 1
Generator DC
V. RANGKAIAN PERCOBAAN
Percobaan Generator DC Penguatan Terpisah S1
A
A
Regulator RL
M M
G
Vt
V
DC
Rf
A
S2 Vf
Gambar 6
Percobaan Generator DC Penguatan Sendiri S1
A
A Rf
RL
Regulator M M
G
Vt
V
DC
A
Gambar 7
6
Laboratorium Konversi Energi Elektrik Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Andalas
Mesin DC
Generator DC
Modul 1
VI. PROSEDUR PERCOBAAN
Ukur tahanan jangkar (Ra) dan tahanan medan (R f ) Motor DC A. Percobaan Karakteristik Beban Nol
1. Susun rangkaian percobaan seperti Gbr.6. 2. Jalankan motor DC shunt dengan regulator DC. 3. Atur kecepatan motor 2000 rpm, buat putaran konstanselama pengukuran dengan menggunakan regulator DC. 4. Aturarusmedan (If )sesuaijurnal. Switch S1dalamkondisiterbuka. 5. CatatV tsesuaidenganjurnal. 6. Ulangilangkah 1 s.d. 5 untukrangkaianpercobaanseperti Gbr.7.
B. PercobaanKarakteristikPutaran
1. Susun rangkaian percobaan seperti Gbr. 6. 2. Atur arus medan I f = 0,26 A dan pertahankan besarnya arus medan ini selama percobaan. 3. Keadaan switch S 1 terbuka. Jalankan motor DC shunt dengan regulator DC. 4. Atur putaran motor 500 rpm, catat nilai V t . 5. Ulangi langkah 4 untuk putaran 650, 800 ………., 2000 rpm. 6. Ulangi langkah 1 s.d. 5 untuk rangkaian percobaan seperti Gbr.7
C. PercobaanKarakteristikBerbeban
1. SusunrangkaianpercobaansepertiGbr. 6. 2. Jalankan motor DC shunt dengan regulator tegangan. 3. Atur kecepatan motor 2000 rpm, buat putaran konstanselama pengukuran dengan menggunakan regulator DC. 4. Masukan switch S 1. Aturtahananbeban RL keposisi 40 %. 5. Atur arus medan sesuai jurnal, catat V t dan IL. 6. Ulangi langkah 1 s.d. 6 untuk rangkaian percobaan seperti Gbr. 7.
7
Laboratorium Konversi Energi Elektrik Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Andalas
Mesin DC
Generator DC
Modul 1
D. PercobaanKarakteristikLuar
1. Susun rangkaian percobaan seperti Gbr.6. 2. Aturarusmedan (If )untukmendapat I f = 0,26A. 3. Jalankan motor DC shunt dengan mengatur regulator tegangan dc. 4. Atur kecepatan motor 2000 rpm, buat putaran konstanselama pengukuran dengan menggunakan regulator DC. 5. Masukan switch S 1. 6. Atur tahanan beban RL ke posisi 100 %, catat V t dan IL seperti pada jurnal. 7. Ulangi langkah 6 untuk tahanan beban 90%, 80%,………, 30%. 8. Ulangi langkah 1 s.d. 7 untuk rangkaian percobaan seperti Gbr7.
VI. EVALUASI DAN PERTANYAAN
1. Hitunglah pengaruh reaksi jangkar berdasarkan karakteristik yang diperoleh. 2. Terangkan perbedaan prinsip operasi antara generator berpenguatan sendiri dengan generator berpenguatan bebas!. 3. Terangkan perbedaan karakteristik antara generator berpenguatan sendiri dengan generator berpenguatan bebas!. 4. Apa keuntungan dan kerugian dari kedua jenis generator ini dalam aplikasinya!
8
Laboratorium Konversi Energi Elektrik
Mesin DC
Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Andalas
Modul 1
Generator DC
JURNAL PRAKTIKUM GENERATOR DC
Nama Kelompok Hari/Tgl praktikum Asisten
: : : :
Ra = ……….. Rf = ………... GENERATOR DC EKSITASI TERPISAH Data percobaan karakteristik beban nol Nr = 2000 rpm (konstan) If ( mA )
0
100
125
150
175
200
225
250
275
Vt (Volt) E ( Volt) Data percobaan karakteristik putaran If = 0,26 A (konstan) Nr (rpm)
500
650 800
950 1100
1250 1400
1550 1700
1850 2000
Vt (Volt) E (Volt) Data percobaan karakteristik berbeban Nr = 2000 rpm (konstan) If ( mA )
0 25 50 75 100
125
150
175
200
225
250
275
Vt (Volt) E ( Volt) IL (mA) Data percobaan karakteristik luar If = 0,26 A ; Nr = 2000 rpm (konstan) RL (%)
100
90
80
70
60
50
40
30
IL (A) V (Volt)
9
Laboratorium Konversi Energi Elektrik
Mesin DC
Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Andalas
Modul 1
Generator DC
GENERATOR DC PENGUATAN SENDIRI
Data percobaan karakteristik beban nol Nr = 2000 rpm (konstan) If ( mA )
100
125
150
175
200
225
250
275
300
Vt (Volt) E ( Volt) Data percobaan karakteristik berbeban Nr = 2000 rpm (konstan) If ( mA )
0
25
50
75 100 125 150
175 200
Vt (Volt) IL (mA) E ( Volt) Data percobaan karakteristik luar If = 300mA ; Nr = 2000 rpm (konstan) RL (%)
100
90
80
70
60
50
40
IL (A) V (Volt)
Padang,……………………2015 Mengetahui Asisten LKEE
(
)
10
