LAPORAN PRAKTIKUM MESIN LISTRIK “
G E N E R A T OR OR D C P E N G U AT AT A N TE TE R P I S A H ”
OLEH: AIDIL SYAPUTRA 15063026
DOSEN PEMBINA Hansi Effendi, ST, M.Kom.
PROGRAM STUDI PENDIDIKAN TEKNIK ELEKTRO JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS NEGERI PADANG 2018
Jobsheet 2. Generator DC Penguatan Terpisah A. TUJUAN Mampu merangkai, menjalankan dan menganalisa beberapa karakteristik generator dc penguatan terpisah. B. TEORI
Generator DC penguat terpisah yaitu sustu generator arus searah yang sumber arus kumparan medannya diambil dari sumber tersendiri di luar generator. Pada generator DC penguatan terpisah berlaku:
=.∅. = . = . = = .
Dimana:
=Tegangan jangkar (V); =Tegangan terminal (V); =Tegangan Medan (V); = Arus jangkar (Ampere); = Arus medan (Ampere); = Arus beban (Ampere); = Tahanan jangkar (Ohm); = Tahanan beban (Ohm); = Tahanan medan (Ohm) C= konstanta Φ= fluks/kutub
n=putaran (rpm)
Bila tegangan sumber yang dihubungkan dengan kumparan medan generator mempunyai harga yang tetap, maka arus medan yang mengalir akan tetap besarnya. Demikian pula dengan besarnya nilai fluks yang dihasilkan oleh kutub. Jadi tidak ada pengaruh penurunan tegangan terhadap besarnya fluks yang dihasilkan. Bila kumparan jangkar dihubungkan dengan beban sebsar
,
maka pada jangkar
akan mengalir arus sebesar . Arus jangkar ( ) akan mengakibatkan jatuh tegangan sebesar . (volt). Juga pada sikat akan jatuh tegangan sebesar .2.ℎ (volt). Namun demikian tegangan pada sikat sering diabaikan karena relatif kecil .
jatuh
Berdasarkan keterangan di atas, maka dapat ditulis persamaan sebagai berikut: Daya masukan pada generator adalah : Efisiensi generator = Dimana:
=
.. .
− 100 %; Voltage regulation ( = 100 %
= Tegangan tanpa beban ; = Tegangan beban penuh
C. PERALATAN
1. M
= Torsi meter listrik MV 100
2. G
= Mesin DC MV 120
3. TG
= Tachometer generator MV 153
4.
R my
= Shunt rheostat TS 500/440
5.
= Resistor beban TB 40
6. 7.
= Ammeter 12 A = Ammeter 1 A
8. V
= Voltmeter 300 V
9. S
= Switch TO 30
D. PROSEDUR
1. Merangkai dan menjalankan mesin a. Hubungkan torsi meter MV 100 sebagai motor dan mesin DC MV 120 sebagai generator sesuai dengan diagram rangkaian. b. Catat spesifikassi generator DC seperti ditunjukka pada rating plate. Rating ini tidak boleh dilampaui selama percobaan berlangsung. c. Dosen atau teknisi mencek rangkaian percobaan. d. Hidupkan switch dengan DC konstan atur shunt rheostat torsi meter sehingga dicapau arus penguatan maksimum. e. Set teganagn DC control variable menjadi no dan hidupkan switch tegangan DC variable. Setelah itu naikkan tegangan rotor 230 V. mesin lalu akan hidup dan berputar sampai mencapai 1500 rpm. Mesin seharusnya berputar sesuai dengan arah panah.
2. Pengukuran karakteristik tanpa beban E = f(I f ), sebagai contoh tegangan induksi tanpa beban sebagai fungsi dari arus penguatan. a. Atur torsi meter hingga kecepatannya 1400 rpm. Kecepatan ini harus dikontrol konstan selama percobaan dan harus dicek secara terus menerus. Switch S harus pada posisi off. Variasikan tegangan penguatan If dengan variasi 0.1 A mulai dari nol ke maksimum dan pada setiap variasi tegangan catat I f dan tegangan indusi yang terbaca pada voltmeter V. masukkan nilainnya pada table 1. b. Selanjutnya variasikan arus penguatan dari maksimum ke nol dan untuk setiap nilai catat If dan V. amati bahwa dengan perubahan arus penguatan dari minimum ke maksimum kemudian dari maksimum ke minimum akan terdapat perbedaan akibat dari histerisis magetik dalam bagian besi esin. Amati kecepatannya. c. Ulangi pengukuran a dan b diatas untuk kecepatan 1200 rpm. 3. Pengukuran karakteristik teganagan luar U=f(I L), sebagai contoh teganagan generator sebagai fungsi dari arus beban I L. a. Atur torsi meter hingga kecepatannya 1400 rpm. Kecepatan ini harus dikontrol konstan selama percobaan dan harus dicek dari waktu ke waktu. b. Atur shunt rheostat R my dari generator DC sehingga teganagan generator mencapai 220 V. Switch S harus masih pada posisi off. Catat seting arus penguatan If generator. Arus penguatan ini harus dijaga konstan selama percobaan berlangsung dan harus di cek dari waktu-ke waktu. c. Atur resisitor beban R L ke beban minimum. Gunakan hanya R L 1 fasa untuk beban terendah. Hidupkan switch S dan dengan resisitor beban R L variasikan arus beban IL dengan variasi 1A sampai arus rating. Untuk masing-masing nilai baca arus dan tegangan V. Cek kecepatan dan arus penguatan.
E. DIAGRAM RANGKAIAN
Catatan : IB = IL = Arus beban (Ampere); R a = R L = Tahanan Beban (Ohm); Im = If = Arus medan (Ampere); R my = R f = Tahanan medan (Ampere)
F. TABEL PERCOBAAN
Rating Generator DC MV153 (Catat informasi yang dibutuhkan yang ada pada name plate peralatan yang digunakan)
Tabel 1. Karakteristik tanpa beban (V = f (I f ), n = konstan)
n = 1200 rpm
n = 1400 rpm
Penambahan I f
Pengurangan I f
Penambahan I f
Pengurangan I f
I f (A)
V (V)
I f (A)
V (V)
I f (A)
V (V)
I f (A)
V (V)
0.0
20
0.5
220
0.0
25
0.5
250
0.1
80
0.4
210
0.1
85
0.4
240
0.2
138
0.3
190
0.2
160
0.3
220
0.3
180
0.2
150
0.3
205
0.2
180
0.4
205
0.1
90
0.4
235
0.1
105
0.5
220
0.0
20
0.5
250
0.0
25
Tabel 2. Karakteristik tanpa beban (V = . ,
= )
n = 1200 rpm Penambahann
n = 1400 rpm
Pengurangann
Penambahan n
Pengurangan n
n(rpm)
V (V)
n(rpm)
V (V)
n(rpm)
V (V)
n(rpm)
V (V)
0
0
1400
235
0
0,2
1400
215
100
30
1300
220
100
30
1300
238
200
48
1200
205
200
50
1200
220
300
65
1100
191
300
68
1100
205
400
85
1000
178
400
86
1000
190
500
96
900
160
500
100
900
172
600
112
800
145
600
120
800
158
700
130
700
130
700
140
700
140
800
145
600
112
800
158
600
120
900
160
500
98
900
170
500
100
1000
180
400
80
1000
190
400
75
1100
190
300
65
1100
205
300
70
1200
205
200
45
1200
220
200
50
1300
220
100
29
1300
238
100
30
1400
235
0
0
1400
215
0
10
Tabel 3. Karakteristik Berbeban atau karakteristik Tegangan Luar
( = , : 0.4 , = 1400 )
Pengukuran
Perhitungan
V (volt)
(VA)
T (Nm)
(watt)
η (%)
(%)
0
-
-
-
-
-
-
1
132
120
1,8
263,76
45,49
62,87
2
125
240
3
439,6
54,9
72
3
120
350
4,6
674,05
51,92
79,16
4
115
430
5,8
846.89
50,77
86,95
5
110
510
7,2
1055,04
48,33
95,45
G. ANALISA DATA
1. Karakteristik tanpa beban a. n = 1200 rpm dan n = 1400 rpm Pada karakteristik tanpa beban ini dapat dilihat bahwa setiap peningkatan nilai arus maka nilai tegangan yang dihasilkan meningkat. Seperti pada n = 1200 rpm, ketika arus dinaikkan dari 0,0 - 0,5 A, dari percobaan nilai tegangan terus meningkat yakni dari 20 – 220 V, begitu juga pada kecepatan n = 1400 rpm yakni dari 25 – 250 V. pada kondisi arus medan sama dengan nol pada voltmeter sudah terbaca nilai tegangan ini disebabkan adanya magnet sisa, sehingga ketika diputar tanpa ada arus pada medan yang mengalir, kumparan medan sudah menghasilkan fluks. Dan juga mengapa ketika kecepatan 1200 dan 1400 rpm memiliki nilai tegangan yang berbeda ini dapat dijelaskan dari rumus berikut : Ea = K’ Φ n
VT = Ea - IaR a
Dari rumus diatas dapat diliat antara tegangan induksi (E a) dan kecepatan (n) berbanding lurus, sehingga semakan naik kecepatan putaran generator maka nilai tegangan induksi menigkat yang dihasilkan semakin besar. Dengan naiknya
nilai tegangan induksi maka nilai teganagan total yang dihasilkan juga akan meningkat. Dan sebab mengapa dengan naiknya nilai arus medan maka nilai tegangan yang dihasilkan juga meningkat ini dikarenakan, jika nilai tahanan medan berkurang menyebabkan nilai arus medan menigkat, sehingga flux yang dihasilkan mesin juga menigkat akibatnya nilai tegangan induksi yang dihasilkan (Ea) juga menigkat. Dengan naiknya nilai E a maka nilai VT juga akan meningkat. Ini dapat dilihat dari rumus berikut : If
= Vf /R f
Ea
=KΦ
ω
, sehingga Vt
= Ea
- IaR a
b. If = 0.4 A dan I f = 0.5 A Sama halnya dengan penjelasan diatas, namun pada percobaan ini nilai arus medannya yang dijaga konstan yakni pada nilai 0.4 dan 0.5 A dan kecepatan putaran generator yang divariabelkan. Dari percobaan diketahui semakin meningkatnya kecepatan maka nilai tegangan akan meningkat, seperti pada nilai arus medan 0.4 A, dengan kecepatan putaran dari 0 – 1400 rpm nilai tegangan terus naik yakni dari 0.2 – 210 V, begitu juga dengan I f = 0.5 A, dari nilai tegangan 0.2 – 215 A. Ini dapat dibuktikan dari rumus berikut : Ea = K ’ Φ n
VT = Ea - IaR a
Dari rumus diatas dapat diketahui semakin tingginya nilai putaran (n) maka nilai tegangan induksi juga meningkat dan dengan naiknya nilai tegangan induksi maka nilai tegangan total (V t) juga akan meningkat. Dan juga dengan nilai arus medan yang dinaikkan maka nilai tegangan yang dihasilkan juga akan meningkat. Ini bisa dibukikan dengan rumus berikut If
= Vf /R f
Ea
=KΦ
ω
, sehingga Vt
= Ea
- IaR a.
Dengan naiknya nilai arus medan maka nilai tegangan yang dihasilkan juga meningkat ini dikarenakan, jika nilai tahanan medan berkurang menyebabkan nilai arus medan menigkat, sehingga flux yang dihasilkan mesin juga menigkat akibatnya nilai tegangan induksi yang dihasilkan (E a) juga menigkat. Dengan naiknya nilai Ea maka nilai VT juga akan meningkat 2.
Karakteristik dengan beban (If = 0.4 dan n = 1400 rpm Dengan semakin naiknya nilai
pada beban maka nilai tahanan juga akan
semakin naik, sehingga tegangan V t akan meurun. 3. Perhitungan Daya Input
= =
. ,
= =
.
= =
. ,
= 674,05
= =
. ,
= 849,89
= =
. ,
= 1055,01
= 263,76
= 439,6
4. Perhitungan Efisiensi Motor = 100 % = , 100 % = 45,49 %
= 100 % = , 100 % = 54,9 %
= 100 % = , 100 % = 51,92 %
= 100 % = , 100 % = 50,77 %
= 100 % = , 100 % = 48,33 %
5. Voltage Regulation ( )
=
−
100% = − 100% = 62,87 %
=
−
100% = − 100% = 72 %
=
−
100% = − 100% = 79,16 %
=
−
100% = − 100% = 86,95 %
=
−
100% = − 100% = 95,45 %
H. TUGAS
1. Gambar karakteristik tanpa beban untuk penaikan dan penurunan pada kecepatan 1400 dan 1200 rpm secara berurutan pada diagram yang sama dengan sebagai axis-nya.
KARAKTERISTIK PENAIKAN I F PADA KECEPATAN 1200 RPM Tegangan ) 250 T L O200 V ( R 150 O T O100 M N 50 A G N 0 A G 0 E T
0.1
0.2
0.3 NILAI IF (AMPERE)
0.4
0.5
0.6
KARAKTERISTIK PENURUNAN IF PADA KECEPATAN 1200 RPM Tegangan ) 250 T L O200 V ( R 150 O T O100 M N 50 A G N 0 A G 0 E T
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
NILAI IF (AMPERE)
KARAKTERISTIK PEN AIKAN IF PA DA KECEPATAN 1400 RPM Tegangan ) 300 T L 250 O V ( 200 R O150 T O M100 N A 50 G N 0 A G 0 E T
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
NILAI IF (AMPERE)
KARAKTERISTIK PENURUNAN IF PADA KECEPATAN 1400 RPM Tegangan ) 300 T L 250 O V ( 200 R O150 T O M100 N A 50 G N 0 A G 0 E T
0.1
0.2
0.3 NILAI IF (AMPERE)
0.4
0.5
0.6
2. Gambar karakteristik tanpa beban untuk penaikan dan penurunan kecepatan hingga 1400 secara berurutan pada diagram yang sama dengan sebagai axis-nya. a. Tegangan (V) 130
128
128
125
123
) 120 V ( N115 A G N110 A G E 105 T
118 115 108
100 95 0
1
2
3
4
5
IL (A) V (volt)
b. Torka
T (Nm) 8 ) M6 N ( A4 K R O2 T 0
7 5.8 4.4 2.8 1.6
1.6
0
1
2
3
4
5
IL (A) T (Nm)
c. Daya output ) 600 T T 500 A W400 ( T U300 P T U200 O A 100 Y A D 0
0
1
2
3 IL (A)
Pout
4
5
3. Gambar karakteristik tegangan luar untuk penguatan terpisah dengan sebagai axis-nya.
KARAKTERISTIK T EGANGAN LUAR Tegangan ) 135 T L 130 O V 125 ( R O120 T O115 M N110 A 105 G N 0 A G E T
1
2
3
4
5
6
NILAI IB (AMPERE)
6. Karakteristik tanpa beban berbeda untuk penaikan dan penurunan arus penguatan Sebab penguatan medan terhadap rotor yang telah berputar jauh lebih kecil jika dibandingkan dengan penguatan medan jika rotor dalam keadaan diam. Dalam keadaan motor diam maka diperlukan gaya lebih untuk memutar rotor. Sedang jika rotor telah dalam keadaan berputar maka gaya yang diperlukan lebih kecil. 7. Tegangan menurun dengan kenaikan
dengan
penguatan yang terpisah (lihat
karakteristik tegangan luar) Sebab dengan bertambahnya beban maka arus akan naik yang menyebabkan tegangan suplai pun akan turun hal ini berdasarkan rumus dasar yang diungkapkan dalam hokum Ohm yakni semakin besar arus maka tegangan akan menurun atau dapat dituliskan dengan rumus sebagai berikut:
=
I. KESIMPULAN
Dari hasil percobaan di atas dapat ditarik kesimpulan bahwa, dengan putaran motor akan bertambah cepat jika tegangan dinaikkan. Semakin besar tegangan yang disuplai ke motor maka putara motor pun akan semakin cepat. Tegangan yang dibutuhkan saat menaikkan kecepatan motor berbeda dengan tegangan yang diperlukan saat menurunkan kecepatan motor. Besaran beban yang dihubungkan ke motor mengakibatkan tegangan motor akan berkurang sesuai dengan besarnya beban yang dihubungkan ke motor tersebut. Besaran penurunan sesuai dengan hukum ohm, dimana apabila arus naik maka tegangan akan turun.
J. DAFTAR PUSTAKA
Tim Labor Mesin Listrik. (2012). Jobsheet Praktikum Mesin Listrik Program Studi S1 Pendidikan Teknik Elektro.Padang: Jurusan Teknik Elektro FT-UNP
Stephen, J. Chapman. 2005. Electric Machinery Fundamental. American : Mc Graw Hils
