Karakteristik Generator Eksitasi Terpisah dan Sendiri Tipe Shunt

Karakteristik Generator Eksitasi Terpisah dan Sendiri Tipe Shunt Hendi Winata [email protected] Dosen Pembimbin! D"odi #ntono$%.Tech.$ &.En.  Jurusan Teknik Teknik Elektro POLINES  Jln. Prof.Sudarto Tembalang Tembalang Semarang Semarang INDONESIA  —  Intisari 

Generator DC merupakan sebuah perangkat mesin listrik dinamis yang mengubah energi mekanis menjadi energi listrik. Generator DC menghasilkan arus DC atau arus searah. Generator DC dibedakan menjadi beberapa tipe berdasarkan dari rangkaian belitan magnet atau penguat eksitasinya terhadap jangkar (angker) yaitu: 1. Gene Generat rator or ber berpe peng ngua uata tan n terp terpis isah ah 2. Gene Generat rator or berp berpen engu guat atan an sen sendi diri ri

meny menyeb ebab abka kan n arus arus meda medan n '- turu turun$ n$ dan dan Ea "ua "ua akan akan mena,ami penurunan. Denan demikian$ per,u di,akukan penu"ian enerator D+  penuatan terpisah denan enerator D+ shunt berupa ana,isa data2d data2data ata yan yan diambi diambi,, dari dari ,abora ,aborator torium ium.. Penu Penu"ia "ian n ini di,akukan untuk membandinkan karakteristik berbeban dari kedua "enis enerator D+ tersebut. ''. ''. PE&%# PE&%#H# H#S# S#( (

 —  Kata kunci 

Generator DC, nduktansi !ilang, "arakteristik  #enguat #enguat !endiri, !endiri, "arakterist "arakteristik ik #enguat #enguat $erpisah $erpisah #engertian #engertian  A. Prinsip Kera !enerator D"  Generator DC, %enis&jenis Generator.

'. PE(D#H)*)#( Gener Generato atorr D+ merup merupaka akan n mesin mesin D+ yan yan diuna diunakan kan untuk menubah eneri mekanik men"adi eneri ,istrik. Secara umum enerator D+ ada,ah tidak berbeda denan motor D+ kecua,i pada arah a,iran daya. %erdasarkan cara memberikan -,uks pada kumparan medannya$ enerator arus searah D+/ dapa dapatt dike dike,o ,omp mpok okka kan n men" men"ad adii dua dua yaitu aitu ene enera rato tor  r   berpenuatan terpisah dan dan enerator berpenuatan berpenuatan sendiri. Generator D+ berpenuatan terpisah merupakan enerator  yan mana arus medannya di sup,ai dari sumber D+ eksterna,. Tean Teanan an searah searah yan dipasanka dipasankan n pada kumparan kumparan medan medan yan mempunyai tahanan 0- akan menhasi,kan arus '- dan menimbu,kan -,uks pada kedua kutub. Teanan induksi akan dibankitkan pada enerator. enerator. Pada Pada kara karakt kter eris isti tik k berb berbeb eban an sebu sebuah ah ene enera rato torr D+ menun"ukkan baaimana hubunan antara teanan termina, 1t dan arus medan '- ketika enerator dibebani. %i,a enerator  dibebani dibebani maka akan mena,ir mena,ir arus beban sebesar '*. Pada enerator D+ penuatan shunt penurunan teanan termina, akan semakin besar bi,a terus2men terus2menerus erus dibebani$ dibebani$ dan arus medan '- pada mesin ikut turun. 'ni menyebabkan -,uks pada mesin mesin turun turun sehin sehina a ni,ai ni,ai Ea turun turun yan yan meny menyeba ebabka bkan n  penurunan teanan termina, ,ebih besar. Sedankan pada enerator enerator D+ penuatan penuatan bebas bebas Teana Teanan n termina, termina, 1t akan  berkuran akibat )ni3ersitas )ni3ersitas Sumatera Sumatera )tara e-ek e-ek demanet demanetisasi isasi dari reaksi reaksi "ankar "ankar.. Penuran Penuranan an ini dapat di atasi denan peninkatan arus medan yan sesuai. Teanan termina, 1t akan ,ebih keci, daripada , E yan diban dibankitk kitkan$ an$ sebes sebesar ar 'a.0a 'a.0a$$ dimana dimana 0a ada,ah ada,ah resist resistans ansii rankaian "ankar. Penurunan teanan ini dapat denan suatu seitia yan disebut seitia portier$ yan sisinya sebandin 'a. karena 'a konstan maka seitia ini konstan da,am batas2  batas be,um "enuh. &enurunnya &enurunnya teanan termina, 1t ini akan

Prinsi Prinsip p ker"a ker"a suatu suatu ener enerato atorr arus arus searah searah berdas berdasar arkan kan hukum 4araday ! Dimana !  ( 5 6um,ah *i,itan ɸ 5 4,uksi &anet e 5 Teanan Teanan 'mbas$ GG* Gaya Gerak *istrik/ Denan ,ain perkataan$ apabi,a suatu konduktor memoton aris2ar aris2aris is -,uksi -,uksi manetik manetik yan yan berubah2u berubah2ubah$ bah$ maka GG* akan diban dibankitka kitkan n da,am da,am konduktor konduktor itu. 6adi 6adi syarat syarat untuk  untuk  dapat dibankitkan GG* ada,ah ! 7 harus ada konduktor  hantaran kawat / 7 harus ada medan manetik  7harus 7harus ada erak atau perputaran perputaran dari konduktor konduktor da,am medan$ medan$ atau atau ada -,uksi -,uksi yan yan beruba berubah h yan yan memot memoton on konduktor itu.

Gbr.8 Prinsip Ker"a Generator D+

Keteranan ambar !

Dioda ada,ah komponen pasi- yan mempunyai si-at2si-at Pada ambar Generator D+ Sederhana denan sebuah penhantar kutub tersebut$denan memutar  sebaai berikut! %i,a diberi prasikap ma"u -orward bias/ bisa dia,iri rotor  penhantar / maka pada penhantar akan timbu, E&4. arus. Kumparan #%+D ter,etak da,am medan manet %i,a diberi prasikap ba,ik re3erse bias/ dioda tidak  sedemikian rupa sehina sisi #%dan +2D ter,etak  akan dia,iri arus. teak ,urus pada arah -,uks manet. %erdasarkan bentuk e,omban yan dihasi,kan$ dioda dibai da,am! Kumparan #%+D diputar denan kecepatan sudut Ha,Wa3e 0ecti-ier penyearah setenah yan tetap terhadap sumbuputarnya yan se"a"ar  denan sisi #2% dan +2D. e,omban/ GG* induksi yan terbentuk pada sisi #2% dan sisi 4u,, Wa3e 0ecti-ier penyearah satu e,omban +2D besarnya sesuai denan  penuh )ntuk menentukan arah arus pada setiap saat$ ber,aku pada kaidah tanan kanan ! ibu "ari ! erak perputaran "ari te,un"uk ! medan manetik kutub utara dan se,atan  "ari tenah ! besaran a,3anis teanan ) dan arus ' •

•

•

•

•

•

•

•

• •

•

)ntuk pero,ehan arus searah dari teanan bo,ak2ba,ik$ meskipun tu"uan utamanya ada,ah pembankitan teanan searah$ tampak bahwa teanan kecepatan yan dibankitkan  pada kumparan "ankar merupakan teanan bo,ak2ba,ik. %entuk e,omban yan berubah2ubah tersebut karenanya harus disearahkan. )ntuk mendapatkan arus searah dari arus bo,ak ba,ik  denan menunakan Sak,ar   Komutator  Dioda Sistem Sak,ar  Sak,ar ber-unsi untuk menhubunsinkatkan u"un2 u"un kumparan. Prinsip ker"anya ada,ah sebaai berikut ! %i,a kumparan "ankar berputar$ maka pada kedua u"un kumparan akan timbu, teanan yan sinusoida. %i,a setenah  periode teanan positi- sak,ar di hubunkan$ maka teanan men"adi no,. Dan bi,a sak,ar dibuka ,ai akan timbu, ,ai teanan. %eitu seterusnya setiap setenah periode teanan sak,ar  dihubunkan$ maka akan dihasi,kan teanan searah e,omban penuh. Sistem Komutator  Komutator ber-unsi sebaai sak,ar$ yaitu untuk  menhubunsinkatkan kumparan "ankar. Komutator berupa cincin be,ah yan dipasan pada u"un kumparan "ankar. %i,a kumparan "ankar berputar$ maka cincin be,ah ikut  berputar. Karena kumparan berada da,am medan manet$ akan timbu, teanan bo,ak ba,ik sinusoida,. %i,a kumparan te,ah berputar setenah putaran$ sikat akan menutup ce,ah cincin sehina teanan men"adi no,. Karena cincin berputar terus$ maka ce,ah akan terbuka ,ai dan timbu, teanan ,ai. %i,a perioda teanan sama denan perioda  perputaran cincin$ teanan yan timbu, ada,ah teanan arus searah e,omban penuh. Sistem Dioda

Gbr.9 E-ek komutasi

• • •

 #. Kontruksi !enerator D" 

Pada umumnya enerator D+ dibuat denan menunakan manet permanent denan :2kutub rotor$ reu,ator teanan diita,$ proteksi terhadap beban ,ebih$ starter eksitasi$  penyearah$ bearin dan rumah enerator atau casis$ serta  baian rotor. Gambar 8 menun"uk2kan ambar potonan me,intan konstruksi enerator D+.

Gbr.; Konstruksi enerator D+

Generator D+ terdiri dua baian$ yaitu stator$ yaitu baian mesin D+ yan diam$ dan baian rotor$ yaitu baian mesin D+ yan berputar. %aian stator terdiri dari! ranka motor$  be,itan stator$ sikat aran$ bearin dan termina, bo<. Sedankan baian rotor terdiri dari! komutator$ be,itan rotor$ kipas rotor dan poros rotor. %aian yan harus men"adi perhatian untuk perawatan secara rutin ada,ah sikat aran yan akan memendek dan harus dianti secara periodic = berka,a. Komutator harus dibersihkan dari kotoran sisa sikat aran yan menempe, dan serbuk aran yan menisi ce,ah2ce,ah komutator$ unakan amp,as ha,us untuk membersihkan noda bekas sikat aran. ". Karakteristik !enerator D" 

&edan manet pada enerator dapat dibankitkan denan dua cara yaitu ! denan manet permanen denan manet remanen Generator ,istrik denan manet permanen serin "ua disebut maneto dynamo. Karena banyak kekuranannya$ maka sekaran "aran diunakan. Sedankan enerator  denan manet remanen menunakan medan manet ,istrik$ mempunyai ke,ebihan2ke,ebihan yaitu ! &edan manet yan dibankitkan dapat diatur • •

•

Gbr:. Generator Penuat Terpisah

Eneri ,istrik yan dihasi,kan o,eh penuat e,ektromanet dapat diatur me,a,ui penaturan teanan eksitasi. Penaturan dapat di,akukan secara e,ektronik atau manetik. Generator ini  beker"a denan catu daya D+ dari ,uar yan dimasukkan me,a,ui be,itan 48249. Penuat denan manet permanen menhasi,kan teanan output enerator yan konstan dari termina, rotor #82#9. Karakteristik teanan 1 re,ati- konstan dan teanan akan menurun sedikit ketika arus beban ' dinaikkan mendekati hara nomina,nya. Karakteristik enerator penuat terpisah dapat diambarkan seperti pada ra-ik dibawah ini.

Pada enerator arus searah ber,aku hubunan2hubunan sebaai berikut ! Ea5 ɸ.>.n.P=?a1o,t Dimana ! Ea 5 GG* yan dibankitkan pada "ankar enerator  ɸ 5 4,uks per kutub > 5 6um,ah penhantar tota, n 5 Kecepatan putar   e 5 6um,ah hubunan para,e, >.P=?a 5 c %i,akonstanta/$ maka Ea5 cnɸ 3o,t %erdasarkan cara memberikan -,uks pada kumparan medannya$ enerator arus searah dapat dike,ompokkan men"adi 9 yaitu! 8. Generator berpenuatan terpisah Pada enerator penuat terpisah$ be,itan eksitasi penuat eksitasi/ tidak terhubun men"adi satu denan rotor. Terdapat dua "enis enerator penuat terpisah$ yaitu! 8. Penuat e,ektromanetik Gambar A.a/ 9. &anet permanent = manet tetap Gambar A.b/

Gbr.B Gra-ik Karakteristik Generator Penuat Terpisah •

• •

9.

karakteristik enerator penuat terpisah saat eksitasi  penuh 'e 8C/ dan saat eksitasi setenah penuh 'e BC/. 'e ada,ah arus eksitasi$ ' ada,ah arus  beban.Teanan output enerator akan sedikit turun  "ika arus beban semakin besar.  Keruian teanan akibat reaksi "ankar. Perurunan teanan akibat resistansi "ankar dan reaksi "ankar$ se,an"utnya menakibatkan turunnya  pasokan arus penuat ke medan manet$ sehina teanan induksi men"adi keci,. Generator berpenuatan sendiri tipe shunt

Pada enerator shunt$ penuat eksitasi E82E9 terhubun  para,e, denan rotor #82#9/. Teanan awa, enerator  dipero,eh dari manet sisa yan terdapat pada medan manet stator. 0otor berputar da,am medan manet yan ,emah$ dihasi,kan teanan yan akan memperkuat medan manet stator$ sampai dicapai teanan nomina,nya. Penaturan arus eksitasi yan me,ewati be,itan shunt E82E9 diatur o,eh tahanan eser. &akin besar arus eksitasi shunt$ makin besar  medan penuat shunt yan dihasi,kan$ dan teanan termina, meninkat sampai mencapai teanan nomina,nya. Diaram rankaian enerator shunt dapat di,ihat pada Gambar 8.

 D. Kera Paralel !enerator D" 

)ntuk memberi tenaa pada suatu beban kadan2kadan diper,ukan ker"a parare, dari dua atau ,ebih enerator. Pada  penunaan beberapa buah mesin per,u dihindari ter"adinya  beban ,ebih pada sa,ah satu mesin. Ker"a parare, enerator   "ua diper,ukan untuk meninkatkan e-isiensi yan besar pada  perusahaan ,istrik umum yan senantiasa memer,ukan teanan yan konstan. )ntuk ha,2ha, yan khusus serin dynamo dikerr"akan parare, denan aki$ sehina secara teratur dapat menisi aki tesebut. Tu"uan ker"a parare, dari enerator ada,ah ! )ntuk membantu menatasi beban untuk man"aa  "anan sampai mesin dibebani ,ebih. 6ika satu mesin dihentikan akan diperbaiki karena ada kerusakan$ maka harus ada mesin ,ain yan meueruskan peker"aan. 6adi untuk men"amin kontinuitas dari penyediaan tenaa ,istrik. •

•

Syarat2syarat penoperasian para,e, enerator ! Termina,2termina, enerator harus dihubunkan denan kutub2kutub yan sama po,aritasnya. Teanan ker"a enerator sama. 6ika 9 enerator = ,ebih dipara,e, maka arusnya men"adi  '8 F '9 5 'tota, •

•

Gbr.? Diaram 0ankaian Generator Shunt

6ika enerator shunt tidak mendapatkan arus eksitasi$ maka sisa menetisasi tidak akan ada$ atau "ika be,itan eksitasi sa,ah sambun atau "ika arah putaran terba,ik$ atau rotor terhubun sinkat$ maka tidak akan ada teanan atau eneri ,istrik yan dihasi,kan o,eh enerator tersebut. Karakteristik enerator penuat sendiri tipe shunt dapat diambarkan seperti pada ra-ik dibawah ini.

'''. PE()T)P

Dari pembahasan diatas dapat disimpu,kan bahwa Generator arus searah D+/ ada,ah mesin yan mampu membankitkan teanandan arus searah D+/ dimana inputnya ada,ah eneri mekanis dari  putaran penerak mu,a prime mo3er/. Generator  D+ menhasi,kan arus D+ atau arussearah. Generator D+ dibedakan men"adi beberapa "enis  berdasarkan darirankaian be,itan manet atau  penuat eksitasinya terhadap "ankar anker/. Demikian yan dapat kami paparkan menenai materi mutua, induktansi yan men"adi pokok   bahasan da,am maka,ah ini$ tentunya masih banyak  kekuranan dan ke,emahannya$ kerena terbatasnya  penetahuan dan kurannya ru"ukan atau re-erensi yan ada hubunannya denan "udu, maka,ah ini. Gbr. Gra-ik Karakteristik Generator Penuat Sendiri Tipe Shunt Penu,is banyak berharap para pembaca untuk  Generator shunt mempunyai karakteristik seperti ditun"ukkan memberikan kritik dan saran yan membanun  pada Gambar . Teanan output akan turun ,ebih banyak kepada penu,is demi sempurnanya maka,ah ini dan untuk kenaikan arus beban yan sama$ dibandinkan denan  penu,isan maka,ah di kesempatan  kesempatan teanan output pada enerator penuat terpisah. Sebaai sumber teanan$ karakteristik dari enerator penuat  berikutnya.Semoa maka,ah ini beruna bai terpisah dan enerator shunt tentu kuran baik$ karena  penu,is pada khususnya "ua para pembaca yan seharusnya sebuah enerator mempunyait eanan output  budiman pada umumnya. yan konstan$ namun ha, ini dapat diperbaiki pada enerator kompon.

)+#P#( TE0'&# K #S'H

Denan se,esainya penu,isan maka,ah ini$  penu,is menucapkan terima kasih kepada D"odi #ntono$ %.Tech.$ &.En. sebaai pembimbin yan te,ah memberikan bimbinan se,ama pembuatan maka,ah ini. Penu,is "ua menucapkan terima kasih kepada teman2teman yan sudah bersedia me,uankan waktunya untuk membantu pembuatan maka,ah ini. 0 E4E0E(S' 8I 9I

Jukhri$ Jainudin. 9. !enerator Listrik. oyakarta! Graha ',mu (ah3i$ mahmood. 9:.  $angkaian Listrik %edisi keempat&. 6akarta ! Er,ana

[3]

Tipler, Fisika Untuk sains dan Teknik (terjemah oleh Bambang Soegijono), Jakarta,enerbit !rlangga, "##"

:I

Sutrisno$ Seri 4isika Dasar 4isika &odern/$ 8LAL$ %andun$ Penerbit 'T% 4rederick 6. %ueche$ Seri %uku Schaum 4isika$ 8LAL$ 6akarta$ Penerbit Er,ana https:'''google:'generator&d.html.htm https:'''google:'*"*+*-2G/0/*$-2DC-23  -2lana4ierdie56.htm https:'''google:'/ksitasi&Dan&#engaturan&$egangan&Generator& !inkron.htm http:''777.sribd.om'do'8988;19'Generator&D&#enguat& $erpisah&$anpa&
BI ?I I AI LI 8I 88I 89I