MOTOR DAN GENERATOR INDUSTRI
I.
GENERATOR INDUSTRI
Generator Listrik adalah mesin yang dapat mengubah energi mekanis menjadi energi listrik, biasanya dengan menggunakan induksi elektromagnetik. Prinsip elektromagnetik. Prinsip generator dengan dengan sederhana dikatakan bahwa bahwa tegangan diinduksikan pada konduktor apabila konduktor digerakkan pada medan magnet sehingga memotong memotong garis gaya. gaya. Generator digerakkan oleh beberapa jenis mesin mekanisa (uap atau turbin air, mesin bensin, atau motor li strik).
A.
Generator Arus Bolak-Balik
Generator AC atau arus bolak-balik (juga disebut generator disebut generator sinkron atau alternator ) adalah sumber utama dari semua energi listrik yang kita pakai. Mesin tersebut adalah konverter energi terbesar di dunia. Generator AC memerlukan energi mekanis operasinya.
Gambar: Prinsip Kerja Generator AC Generator AC bekerja berdasarkan atas prinsip dasar induksi elektro magnetik. Tegangan bolak-balik akan dibangkitkan oleh putaran medan magnetik dalam kumparan jangkar yang diam. Dalam hal ini kumparan medan terletak pada bagian yang sama dengan rotor dari generator.
1
Nilai dari tegangan yang dibangkitkan (pada saat penghantar bergerak pada medan magnet) bergantung pada: pada:
Jumlah lilitan dalam kumparan.
Kuat medan magnetik (semakin kuat medan magnet, semak besar tegangan yang diinduksikan).
Kecepatan putar dari generator itu sendiri. (kecepatan pada penghantar yang memotong fluks. Bertambahnya kecepatan penghantar menambah besarnya tegangan tegangan yang diinduksikan.
Sudut pada tempat penghantar memotong fluks. Tegangan maksimum diinduksikan apabila konduktor memotong pada 90 0 dan tegangan yang lebih rendah diinduksikan apabila sudut itu < 90 0. Prinsip generator ini secara sederhana dapat dijelaskan bahwa tegangan
akan diinduksikan pada konduktor apabila konduktor tersebut bergerak pada medan magnet sehingga memotong garis-garis gaya. Hukum tangan kiri untuk generator
(Gambar 6-1) menunjukkan
hubungan antara arah penghantar bergerak, arah medan magnet, dan arah resultan dari aliran arus yang terinduksi. Apabila ibu jari ditunjukkan pada arah gerakan penghantar, dan telunjuk ditunjukkan ke arah fluk, jari tengah akan menunjuk ke arh aliran elektron yang terinduksi. Hukum ini juga dapat dipakai apabila magnet, sebagai pengganti penghantar, digerakkan. Meskipun demikian, dalam hal ini ibu jari harus ditunjukkan ke arah gerakan penghantar relatif . Hukum ini juga berlaku apabila magnet sebagai pengganti penghantar yang digerakkan.
2
Terdapat dua jenis konstruksi dari generator AC, jenis medan diam atau medan magnet diam dan diam dan medan magnet berputar .
Jenis generator AC medan diam biasanya kapasitas
kilovolt
amperenya
relatif kecil dan ukuran kerja tegangan-rendah. Jenis ini mirip dengan generator DC kecuali jenis ini mempunyai slips ring sebagai pengganti komutator (Gambar 6-2). Kutub menonjol (salient pole) membangkitkan medan DC, yang dipotong oleh jangkar yang berputar. Jangkar mempunyai lilitan yng mempunyai terminal yang dihugungkan dengan slips ring yang dipasang pada poros. Seperangkat sikat bergeser pada slip ring sehingga kita dapat menghubungkan jangkar dengan beban luar. Generator AC tidak dapat menyuplai arus medan sendiri. Penguat medan harus arus searah, dank arena itu harus disupali dari sumber luar. Jangkar diputar oleh sumber daya mekanis, misalnya mesin diesel.
Jenis generator AC medan berputar menyederhanakan masalah-masalh pengisolasian tegangan yang dibangkitkan, yang umumnya sebesar 18.000 sampai 24.000 V. Generator AC medan-berputar mempunyai jangkar diam yang disebut strator . Lilitan strator tiga-fase langsung dihubungkan pada beban tanpa melalui slip ring dan sikat. Hal ini memudahkan isolasi kumparan karena kumparan tidak dikenal gaya sentrifugal. Metode yang berbeda-beda dari penguatan medan telah dibuat dan digunakan. Generator AC
medan
berputar
seperti
yang
diperlihatkan
pada
Gambar
6-3
menggunakan sistem penguatan tanpa sikat pada generator AC kecil yang
3
dipasang pada poros yang sama seperti generator utama, digunakan sebagai penguat . Penguat AC mempunyai jangkar berputar. Output jangkar disesuaikan dengan diode solid state yang juga dipasang pada poros utama. Output yang disearahkan dari penguat AC dimasukkan langsung dengan menggunakan hubungan yang diisolasi sepanjang poros pada medan generator sinkron yang berputar. Medan penguat AC adalah tetap dan disuplai dari sumber DC terpisah. Akibatnya output penguat aca dan tegangan yang dibangkitkan dari generator sinkron dikontrol dengan mengubah kekuatan medan dari penguat AC melalui pengaturan rheostat medan.
Pada saat jangkar dari alternator sederhana dua kutub diputar pada satu putaran penuh, tegangan gelombang sinus dihasilkan pada terminal output. Tegangan generator gelombang sinus bervariasi baik pada nilai tegangan dan polarasinya (Gambar 6-4). Gelombang sinus adalah bentuk gelombang AC yang palingpenting dan paling banyak digunakan. Frekuensi Frekuensi gelombang sinus AC (dalam Hertz) adalah banyaknya siklus yang dihasilkan per detik. Standart frekuensi arus bolak-balik di United State adalah 60 Hz. Satu siklus adalah satu gelombang penuh dari tegangan atau arus bolak-balik. Harga puncak dari gelombang sinus menunjuk pada harga tegangan atau arus maksimum. Harga efektif atau harga rms dari gelombang sinus adalah yang paling banyak digunakan sehubungan dengan tegangan atau arus AC. Dalam praktik dianggap bahwa semua s emua pembacaan tegangan atau arus AC adalah harga efektif, kecuali jika ada penjelasannya. Apabila kumparan berputar satu kali pada generator dengan dua kutub, dibangkitkan satu siklus tegangan. Apabila kumparan berputar satu kali pada
4
generator pada empat kutub, dibangkitkan dua siklus tegangan, karena itu ada perbedaan antara derajat mekanis dan derajat listrik. (Gambar 6-5):
Derajat mekanis Apabila kumparan atau penghantar jangkar berputar satu
kali penuh, kumparan telah melewati 360 0. Pada Gambar 6-5 (a) derajat mekanis sama dengan derajat listrik.
Derajat listrik . Jika GGL atau arus bolak-balik melewati 360 0 listrik
waktu. Pada Gambar 6-5b jumlah derajat derajat listrik pada satu putaran penuh penuh sama dengan 720.
5
Kecepatan dan junmlah kutub derajat AC menentukan frekuensi tegangan yang dibangkitkan. Jika generator mempunyai dua kutub (utara dan selatan) dan kumparan berputar pada kecepatan satu putaran per detik. Rumus untuk menentukan frekuensi generator AC adalah: f = pn/120 di mana: f = frekuensi tegangan yang diinduksikan (Hz) p = jumlah kutub pada rotor n = kecepatan rotor (r/menit) Besarnya tegangan yang dibangkitkan tergantung pada kecepatan pada garis medan magnet yang dipotong atau dalam hal generator AC, besarnya tegangan tergantung pada kuat medan dan kecepatan rotor. Karena sebagian besar dioperasikan pada kecepatan konstan, jumlah gaya elektromotif (GGL) yang dibangkitkan menjadi tergantung pada penguatan medan. Kalau beban ditambah pada pengoperasian generator AC dengan kecepatan konstan dan penguatan medan konstan, tegangan terminal berubah. Besarnya perubahan tergantung pada desain mesin dan pada faktor daya beban. Rumus untuk menentukan persentase regulasi tegangan adalah:
% regulasi (pada faktor daya tertentu) = tegangan tanpa beban- tegangan beban-penuh / tegangan beban-penuh x 100%
Tegangan terminal dari generator AC berubah dengan perubahan beban; karena itu, biasanya ada beberapa cara untuk mempertahankan tegangan konstan yang diperlukan untuk operasi sebagian besar peralatan listrik. Cara umum untuk melakukannya adalah dengan menggunakan pengatur tegangan untuk mengontrol besarnya penguat medan DC yang diberikan pada generator. Apabila tegangan terminal generator turun karena perubahan beban, regulator tegangan secara otomatis menambah penguatan medan, yang memulihkan tegangan kerja normal. Demikian juga, apabila tegangan terminal naik karena perubahan beban, regulator memulihkannya menjadi tegangan kerja normal dengan menurunkan penguatan medan.
6
Gambar 6-6 menunjukkan penyusunan dasar yang digunakan untuk membangkitkan tegangan AC satu fase (1ɸ (1 ɸ) dan tiga-fase (3ɸ (3ɸ). Sistem satu fase digunakan untuk tuntutan daya kecil. Hampir semua sistem pembangkitan dan distribusi yang digunakan oleh utiliti daya adalah tiga-fase.
Tiga
perangkat
kumparan
stator
dari
alternator
tiga-fase
dapat
dihubungkan dalam wye (juga disebut bintang ) atau bentuk delta. delta. Gambar 6-7 menunjukkan alternator hubungan wye. Sistem bintang tiga-fase empat-kawat sangat umum dan merupakan sistem standar yang diberikan oleh banyak utility daya pada pelanggan komersial dan industri. Sistem ini sangat fleksibel sebab utiliti daya dapat memberikan daya satu fase dan tiga-fase pada sistem empat kawat tersebut. Pada alternator tiga-fase yang dihubungkan bintang, tegangan fase ke netral sama dengan tegangan yang dibangkitkan pada tiap kumparan. Tegangan fase ke fase diperoleh dengan mengalikan tegangan fase ke netral dengan 1,73 karena kumparan-kumparan disusun letaknya 120 0 listrik satu sama lain.
7
B.
Generator Arus Searah
Kita dapat mengingat bahwa tegangan yang dihasilkan setiap generator sifatnya adalah bolak-balik. Tegangan hanya menjadi searah setelah disearahkan. Generator arus searah tidak banyak dipakai seperti dulu sebab arus searah, pada pokoknya dihasilkan dihasil kan oleh dioda penyearah solid-state. Dulu pabrik industri kadang-kadang menggunakan perangkat motor-generator untuk mengubah arus bolak-balik menjadi arus searah. Pada aplikasi ini motor AC digunakan untuk menggerakkan generator DC. Arus bolak-balik yang diberikan pada motor dan tegangan DC diperoleh dari generator (Gambar 6-10).
Gambar 6-11 menunjukkan generator DC yang sederhana. Bentuk tegangan yang dibangkitkan pada loop masih bentuk tegangan gelombang sinus
8
AC. Meskipun demikian, perhatikan bahwa dua slip-ring (cincin geser) dari generator AC telah diganti dengan kontak tunggal yang berputar yang tersegmen yang disebut komutator . Komutator bertindak seperti saklar mekanis atau penyearah untuk secara otomatis mengubah tegangan AC yang dibangkitkan menjadi tegangan DC.
Pada saat jangkar mulai menimbulkan alternasi negatif, alternator mengganti
polaritas
terminal
output
melalui
sikat-sikat.
Hal
ini
akan
mempertahankan semua alternasi positif pada satu terminal dan semua alternasi negatif pada terminal yang lain. Satu-satunya perbedaan penting antara generator AC dan generator DC adalah penggunaan cincin geser pada generator AC satu dan komutator pada generator DC.
9
Generator loop tunggal menghasilkan output DC yang berpulsa. Sebagian besar aplikasi memerlukan tegangan generator DC yang harganya tetap dengan ripple atau variasi minimum. Hal ini dicapai dengan menambah lebih banyak kumparan dan segmen komutator pada jangkar (Gambar 6-12). Semua kumparan dihubungkan seri antara dua sikat. Tegangan yang kelihatan pada sikatsikat adalah jumlah tegangan pada kumparan-kumparan yang terpisah. Akibatnya adalah output DC itu hamper tetap. Generator DC lebih banyak menggunakan kumparan electromagnet dibandingkan magnet permanen. Arus searah yang dihasilkan untuk memberikan energi pada kumparan medan disebut arus penguat. Generator arus searah diklasifikasikan menurut metode di mana arus diberikan pada kumparan medan. Dua klasifikasi utama adalah jenis yang diberi penguatan secara terpisah biasa diberi penguatan sendiri.
10
Generator DC yang mempunyai arus medan sendiri yang disuplai oleh sumber luar disebut generator dengan penguat secara terpisah (Gambar 6-13). Sumber luar kemungkinan baterai atau jenis suplai DC yang lain dengan kecepatan yang dipertahankan konstan, output generator ini dapat diubah dengan pengontrolan arus pada kumparan medan. Hal ini dicapai dengan memberikan rheostat secara seri dengan sumber DC dan kumparan medan. Tegangan output dari generator kemudian akan berubah sebanding dengan aliran arus pada medan. Ketidaknyamanan generator dengan penguatan medan terpisah mendorong usaha penyempurnaan, yaitu generator penguat-sendiri. Generator dengan penguat-sendiri
menggunakan
sebagian
arus
yang
dibangkitkan
untuk
memperkuat medan. Generator yang diberi penguat sendiri diklasifikasikan menurut metode di mana kumparan medan dihubungkan. Generator dengan penguat sendiri kemungkinan dihubungkan seri, dihubungkan parallel atau dihubungkan gabungan. Pada generator Pada generator shunt, kumparan medan shunt dihubungkan paralel dengan jangkar (Gambar 6-14). Kumparan medan shunt terdiri dari banyak lilitan dengan
11
kawat yang relative kecil dan sesungguhnya hanya menggunakan sebagian kecil dari arus yang dibangkitkan.
Tegangan mula-mula dari generator yang diperlukan untuk build up dihasilkan oleh magnet sisa pada besi dari kutub medan. Magnet sisa adalah magnet yang bertahan pada kutub apabila tidak ada arus yang mengalir pada kumparan medan. Pada saat tegangan yang ditimbulkan naik, arus pada kumparan medan juga naik. Penambahan ini memperkuat medan magnet dan memungkinkan generator untuk build up up pada tegangan kerja output yang dirancang. Rheostat yang dihubungkan seri dengan kumparan medan digunakan untuk mengubah arus medan, yang pada gilirannya mengontrol tegangan output generator. Pada waktu beban ditambahkan pada generator, tegangan output akan turun kecuali beberapa ketentuan dibuat untuk mempertahankan tegangan konstan. Compound-generator (Gambar 6-15) sama dengan generator shunt, kecuali bahwa generator compound mempunyai tambahan kumparan medan yang dihubungkan seri dengan jangkar. Kumparan medan seri s eri tersebut dipasang atau ditempatkan pada kutub yang sama dengan kumparan medan shunt, dibuat dengan sedikit lilitan dari kawat yang besar, cukup besar untuk mengalirkan arus jangkar. Generator itu dikembangkan untuk mencegah tegangan terminal generator DC dari penurunan dengan penambahan beban. Apabila generator bekerja dalam keadaan tanpa beban, arus pada kumparan seri adalah nol.
12
Apabila generator terbebani, tegangan terminal cenderung turun tetapi arus beban mengalir pada kumpara medan seri. s eri. Magnet pengisian dibangkitkan oleh kumparan seri yang bekerja memperkuat medan magnet dan memperkecil penurunan tegangan. Tegangan T egangan overcompound generator lebih bertambah apabila diberikan beban penuh, bahkan tegangan flat-compound generator cepat konstan dan tegangan pada undercompound generator agak turun sehingga mirip dengan generator shunt. Garis netral adalah tempat-tempat pada permukaan jangkar di man kerapatan fluks adalah nol. Apabila generator beroperasi dengan tanpa beban, garis netral terletak tepat antara kutub-kutub, seperti diperlihatkan pada Gambar 6-16 (a). Tidak ada tegangan yang diinduksikan pada kumparan yang memotong pada garis netral. Umumnya sikat-sikat dipasang sehingga sikat-sikat tersebut berhubungan sebentar dengan dengan kumparan pada garis netral.
13
Komutasi Komutasi adalah proses pembalikan arah arus pada kumparang jangkar pada saat segmen komutator pada kumparan terhubung melewati mele wati di bawah sikat. Sikat-sikat diletakkan sehingga menghubung-singkat kumparan jangkar ketika kumparan tidak memotong pada medan magnet. Pada saat itu tidak ada aliran arus dan tidak b ada bunga api pada sikat-sikat. Bunga api pada sikat-sikat apabila dibiarkan terjadi akan menyebabkan kerusakan-kerusakan sikat dan komutator. Arus yang mengalir pada kumparan jangkar menimbulkan gaya gerak magnet yang kuat yang memotong dan melemahkan fluks yang datang dari kutubkutub. Efek distorsi dan pelemahan medan disebut reaksi jangkar. Gambar jangkar. Gambar 6-16 (b) menunjukkan bagaimana medan jangkar memotong kutub utama yang mengakibatkan garis netral tergeser searah dengan arah putaran. putaran. Jika sikat dibiarkan tetap berada pada garis netral lama, jika sikat akan menghubung singkat kumparan yang mempunyai tegangan induksi di dalamnya. Untuk mencegah hal itu, sikat-sikat harus digeserkan pada garis sikat yang baru. Apabila beban pada generator berfluktuasi, garis netral mondar-mandir antara posisi tanpa beban dan beban penuh. Untuk generator DC kecil, sikat-sikat dipasang pada posisi tengah untuk menghasilkan komutasi yang dapat diterima pada semua beban. Pada generator yang lebih besar, dipasang interpole (juga disebut commutating poles) poles ) antara kutub medan utama untuk mengurangi pengaruh reaksi jangkar (Gambar 6-17). Kutub yang sempit mempunyai sedikit lilitan dari kawat besar yang dihubungkan seri dengan jangkar. Medan magnet
14
yang dibangkitkan oleh kutub bantu dirancang sama dan berlawanan arah dengan medan magnet yang dihasilkan oleh reaksi jangkar pada semua nilai arus beban dan memperbaiki komutasi.
Plat nama generator DC biasanya berisi spesifikasi pabrik yang penting, misalnya: Daya
- 120 kW
Tegangan
- 240 V
Arus penguat
- 20 A
Kenaikan suhu
- 500C
Kecepatan
- 1200 rpm
Jenis
- compound
Klas
-B Spesifikasi-spesifikasi tersebut menunjukkan kepada kita bahwa mesin
dapat memberikan daya 120 kW terus-menerus pada tegangan 240 V, tanpa kenaikan suhu yang melampaui 50 0C. Oleh karena itu, generator dapat menyuplai beban 500A (120.000/240). Generator mempunyai lilitan seri, dan arus pada kumparan shunt adalah 20 A. Dalam praktik, tegangan terminal diatur pada harga ayang mendekati tegangan kerjanya, yaitu 240 V. Kita dapat menarik daya dari generator asalkan tidak melampaui 120 kW. Tanda klas B menunjukkan pada klas isolasi yang digunakan oleh mesin.
15
Dua bagian utama generator arus searah yakni : 1.
Rotor adalah bagian generator yang berputar, terdiri dari : Poros jangkar Inti jangkar Komutator Kumparan jangkar
2.
Motor adalah bagian generator yang yang tidak berputar, terdiri dari dari : Kerangka generator Kutub utama dengan belitannya Kutub pembantu dengan belitannya Bantalan poros Sikat
16
II.
MOTOR INDUSTRI
Motor Listrik adalah mesin yang dapat mengubah energy listrik menjadi energy mekanis. Lebih dari 50% listrik yang diproduksi digunakan untuk member daya motor. Motor digunakan untuk memutar roda-roda industry.
Motor listrik menggunakan energy listrik dan energi magnet untuk menghasilkan energy mekanis. Operasi motor tergantung pada Interaksi dua medan magnet. Secara sederhana dikatakan bahwa motor listrik bekerja dengan prinsip bahwa dua medan magnet dapat dibuat berinteraksi untuk menghasilkan gerakan. Tujuan motor adalah untuk menghasilkan gaya yang menggerakkan (torsi). A.
Motor Arus Searah
Motor arus searah jarang digunakan pada aplikasi industri umum karena semua sistem utility listrik diperlengkapi dengan perkakas arus bolak-balik. Meskipun demikian, untuk aplikasi khusus, adalah menguntungkan jika
17
mengubah arus bolak-balik menjadi arus searah dengan menggunakan motor DC. Motor arus searah digunakan di mana control torsi dan kecepatan dengan rentang yang lebar diperlukan untuk memenuhi kebutuhan aplikasi. Meskipun demikian, susunan sikat-komutator menimbulkan masalah pada pemeliharaan sikat dan bunga api listrik.
Penghantar mengalirkan arus ditempatkan tegak lurus pada medan magnet, cenderung bergerak tegak lurus terhadap medan. Besarnya gaya yang didesakkan untuk menggerakkan berubah sebanding dengan kekuatan medan magnet, digunakan hukum tangan kanan motor (Gambar 6-18). Ibu jari dan dua jari yang pertama dari tangan kanan disusun sehingga saling tegak-lurus satu sama lain dengan menunjukkan arah garis gaya magnet dari medan, dan jari tengah menunjukkan arah arus yang mengalir (min ke plus) pada penghantar. Ibu jari akan menunjukkan arah gerakan penghantar, seperti diperlihatkan pada Gambar 618 (b). Gambar tersebut menggambarkan bagaimana torsi motor dihasilka oleh kumparan yang membawa arus atau loop pada kawat yang ditempatkan pada medan magnet. Interaksi pada medan magnet menyebabkan pembengkokan garis gaya. Apabila garis cenderung lurus keluar, pembengkokan tersebut menyebabkan loop mengalami gerak putaran. Penghantar sebelah kiri ditekan ke bawah dan penghantar sebelah kanan ditekan ke atas, menyebabkan putaran jangkar berlawanan dengan arah putaran jarum jam.
18
Motor dan generator searah dibuat dengan cara yang sama sehingga mesim DC dapat bekerja sebagai motor maupun sebagai generator. Motor DC magnet permanen adalah motor yang fluks magnet utamanya dihasilkan oleh magnet permanen. Elektromagnetik digunakan untuk medan sekunder s ekunder atau at au fluks jangkar. Gambr 6-19 menggambarkan operasi motor magnet permanen. Arus mengalir melalui kumparan jangkar dari sumber tegangan DC, menyebabkan jangkar beraksi sebagai magnet. Kutub jangkar ditarik kutub medan dari polaritas yang berbeda, menyebabkan jangkar berputar. Pada Gambar 6-19 (a), jangkar berputar searah dengan putaran jarum jam. Apabila kutub jangkar segaris dengan kutub medan, sikat-sikat ada pada celah di komutator dan tidak ada arus mengalir pada jangkar. Jadi, gaya tarik atau gaya tolak megnet berhenti, seperti digambar pad Gambar 6-19 (b). Kemudian kelembaman membawa jangkar melewati titik netral. Komutator membalik arus jangkar ketika kutub yang tidak sama dari jangkar dan medan berhadapan satu sama lain, sehingga membalik polaritas medan jangkar. Kutub-kutub yang sama dari jangkar dan medan kemudian saling menolak, menyebabkan jangkar berputar terus-menerus seperti diperlihatkan pada Gambar 6-19 (c). Arah putaran motor DC magnet permanen ditentukan oleh arah arus yang mengalir pada jangkar. Pembalikan ujung-ujung jangkar tidak membalik arah putaran. Salah satu keistimewaan motor DC ini adalah kecepatannya dapat dikontrol dengan mudah. Kecepatan motor magnet-permanen berbanding langsung dengan harga tegangan yang diberikan pada jangkar. Semakin besar tegangan jangkar, semakin tinggi kecepatan motor. Servomotor magnet-permanen (Gambar 6-20) digunakan pada mesin yang menghendaki posisi yang tepat dari objek atau komponen, di mana diperlukan torsi start dan pengoperasian yang tinggi, dan diperlukan torsi konstan. Pemakaian lain meliputi pengoperasian kran yang bertekanan, penempatan yang cermat dari damper (alat pengatur api kompor), dan operasi khusus yang lain di berbagai sistem control.
19
Motor DC jenis seri (Gambar 6-21) terdiri dari medan seri (diidentifikasi dengan S1 dan S2) dibuat dari sedikit lilitan kawat besar yang dihubungkan seri dengan jangkar (diidentifikasi dengan S 1 dan S2). Jenis motor DC ini mempunyai karakteristik torsi start dan kecepatan variable yang tinggi. Ini berarti bahwa motor dapat start atau menggerakkan beban yang sangat berat, tetapi kecepatan akan bertambah kalau beban turu. Motor DC seri dapat membangkit torsi starting yang besar karena arus yang sama yang melewati jangkar juga melewati medan. Jadi, jika jangkar memerlukan arus lebih banyak (membangkitkan torsi lebih besar), arus ini juga melewati medan, menambah kekuatan medan. Oleh karena itu, motor seri berputar cepat engan beban ringan dan berputar lambat pada saat beban ditambahkan. Sifat istimewa terpenting dari motor DC seri adalah kemampuannya untuk start atau menjalankan beban yang sangat berat. Karena alasan itu, motor sering digunakan pada gerekan dan elevator. Untuk membalik arah putaran motor DC seri, balik arah arus pada kumparan seri atau kumparan jangkar.
20
Jenis motor ini juga disebut motor universal karena dapat dioperasikan baik dengan arus searah maupun dengan arus bolak-balik (Gambar 6-22). Alasan untuk ini adalah bahwa motor DC akan terus berputar pada arah yang sama jika arus yang mengalir pada jangkar dan arus yang mengalir pada medan dibalik pada waktu yang bersamaan. Penggerak sabuk (belt) tidak pernah digunakan pada motor seri. Motor tersbut selalu dirangkai langsung dengan beban karena motor seri tidak dapat dioperasikan dalam keadaan tanpa beban. Fluks magnet yang ada pada keadaan tanpa beban disebabkan oleh magnet sisa, karena itu medan tersebut sangat lemah. le mah. Pengoperasian motor tanpa beban akan memungkinkan rotor mencapai kecepatan yang sedemkian tinggi sehingga gaya sentrifugal akan menyebabkan lilitan menjadi rusak. Pada motor DC seri kecil gesekan sikat, gesekan bantalan dan kerugian kumparan dapat menimbulkan beban yang cukup untuk menahan
21
turunnya kecepatan sampai level yang aman. Ketika digunakan pada alat daya yang mudah dibawa, “train gear” pada unit atau alat yang dipasangkan akan memberikan beban yang cukup.
Pada motor DC jenis shunt , (Gambar 6-23) kumparan medan shunt (diidentifikasi dengan F1 dan F2) dibuat dengan banyak lilitan kawat kecil, karena itu mempunyai tahanan yang tinggi. Motor shunt digunakan jika diperlukan pengaturan kecepatan yang bagus pada mesin yang digerakkan. Dengan menambah rheostat yang dipasang seri dengan rangkaian medan shunt, kecepatan motor dapat dikontrol di atas kecepatan dasar. Kecepatan motor akan menjadi berbanding terbalik dengan arua medan. Ini berarti motor shunt berputar cepat dengan arus medan rendah, dan berputar lambat pada saat arus ditambah. Motor shunt dapat melaju pada kecepatan tinggi yang berbahaya jika arus kumparan medan hilang. Untuk membalik motor DC shunt, adalah dengan membalik aliran arus pada medan shunt atau jangkar.
22
Motor DC jenis compound menggunakan lilitan seri dan lilitan shunt (Gambar 6-24), yang umumnya dihubungkan sehingga medan-magnetnya bertambah secara kumulatif. Hubungan dua lilitan ini menghasilkan karakteristik pada motor medan shunt dan motor seri. Kecepatan motor tersebut bervariasi lebih sedikit dibandingkan motor shunt, tetapi tidak sebanyak motor seri. Motor DC jenis compound juga mempunyai torsi starting yang agak besar – jauh jauh lebih besar dibandingkan dengan motor shunt, tetapi sedikit lebih kecil dibandingkan motor seri. Keistimewaan gabungan ini membuat motor compound memberikan variasi pengguna yang luas.
23
Biasa motor dipasang untuk mengerjakan pekerjaan tertentu yang memerlukan arah putaran yang tepat, mungkin pada suatu waktu Anda ingin mengubah arah putaran. Arah putaran. Arah putaran motor DC tergantung pada arah medan dan arah aliran arus pada jangkar. Jikan medan atau arah aliran arus pada jangkar dibalik, putaran motor akan terbalik. Jika kedua faktor tersebut dibalik pada saat yang sama, motor akan terus berputar pada arah putaran yang sama. Untuk membalik arah putaran motor compound, baliklah ujung-ujung jangkar atau pada medan seri dan shunt. Standar industri adalah dengan membalik arus pada jangkar. Motor DC seperti sepert i pada generator DC mempunyai reaksi jangkar. Karena jangkar. Karena jangkar motor mempunyai arus yang mengalir padanya, medan magnet akan dibangkitkan di sekitar kumparan jangkar sebagai akibat dari arus tersebut. Medan
24
jangkar menyebabkan distorsi medan utama pada motor, yang menyebabkan garis netral tergeser. Arah distorsi pada motor berlawanan dengana arah distorsi pada generator. Pada motor, reaksi menggeser garis netral berlawanan dengan arah putaran. Kutub bantu (interpole) digunakan sama pada motor DC untuk mencegah bunga api pada sikat-sikat. Pada saat jangkar berputar, kumparan jangkar motor DC memotong medan magnet dan menginduksikan tegangan atau GGL pada kumparan tersebut. Hal ini kadang-kadang disebut aksi generator pada motor. Karena tegangan yang diinduksikan bertentangan dengan tegangan terminal yang diberikan, tegangan ini disebut GGL lawan (counter electromotive force = cemf). Tegangan efektif yang bekerja pada rangkaian jangkar dari motor diberikan, atau tegangan terminal dikurangi GGL lawan (Gambar 6-25). Arus jangkar dengan hukum Ohm adalah: IA = VMT – E E / R A Di mana:
IA
= Arus jangkar
VMT
= Tegangan terminal motor
E
= GGL Lawan
R A
= Tahanan rangkaian jangkar
Kekuatan GGL lawan pada motor ditentukan dengan kekuatan medan, yaitu jumlah penghantar jangkar yang diseri antara sikat-sikat, dan kecepatan jangkar Pada saat motor start, jangkar tidak berputar, sehingga tidak ada GGL lawan. Akibatnya tegangan lin penuh diberikan pada motor, dan akan mnarik arus pada rangkaian jangkar sesuai dengan hukum Ohm. Salah satu faktor yang
25
membatasi arus adalah tahanan lilitan motor. Ketika kecepatan jangkar bertambah atau beertambah atau bertambah cepat, ketika GGL lawan akan timbul dan membatasi aliran arus pada motor. Kecepatan motor. Kecepatan bertambah, GGL lawan bertambah, bertambah, dan arus yang ditarik oleh motor berkurang. Ketika motor mencapai kecepatan penuh pada keadaan tanpa beban, aka nada pembangkitan GGL yang hampir sama dengan tegangan lin. Jika diberikan beban pada motor, maka kecepatan akan berkurang dan mengurangi GGL lawan, sehingga arus yang lebih banyak akan ditarik untuk menggerakkan beban. Output beban motor mengatur kecepatan dengan mempengaruhi GGL lawan dan aliran arus. Kecepatan motor DC tergantung pada kekuatan medan magnet dan tegangan yang diberikan pada jangkar dan juga pada beban. Oleh karena itu, kecepatan dapaat diatur baik dengan mengatur arus medan atau dengan mengatur tegangan yang diberikan pada jangkar. Apabila beban bertambah, maka kecepatan dan GGL lawan bertambah dan arus menurun. Motor dirancang untuk menghasilkan horse power (hp) kerja pada kecepatan beban penuh. Kecepatan normalnya (beban penuh) disebut kecepatan basis dari motor. Kecepatan basis ini diperoleh ketika tegangan kerja jangkaar dan arus beban penuh diberikan (Gambaar 6-26).
Kecepatan motor DC sebanding dengan GGL lawan. Pelemahan fluks medan utama mengurangi GGL lawan. Semakin rendah GGL lawan, semakin banyak arus yang mengalir pada rangkaian jangkar. Penambahan arus jangkar ini menyebabkan medan magnet yang lebih kuat pada jangkar, sehingga kecepatan jangakar bertambah. Kecepatan bertambah sampai GGL lawan dapat membatasi arus jangkar pada harga yang baru. Harga tersebut ditentukan oleh kekuatan medan utama. Pada titik tersebut motor menggerakkan beban pada kecepatan
26
konstan. Pada motor shunt pengaturan kecepatan dapt dilakukan dengan menghubungkan rheostat seri dengan lilitan medan shunt. Penambahan tahanan seri pada medan mengurangi arus medan sehingga memperlemah medan magnet. Penurunan kekuatan medan berarti motor harus berputar lebih cepat (Gambaar 627). Metode pengaturan motor ini sering digunakan karena sederhan dan murah. Kecepatan yang lebih besar daripada kecepatan basis hanya ada pada torsi yang dikurangi. Pelemahan medan mengurangi kemampuan torsi motor.
Apabila fluks medan utama dipertahankan kekuatan
konstan,
medan
tegangan
jangkar
mempengaruhi
pada
penuh,
hanya
yang
akan
kecepatan.
Dengan
menambah atau mengurangi tegangan jangkar, kecepatan akan naik atau turun secara sebanding (Gambar 628). Pada Gambar 6-28 (a) kecepatan jangkar diatur dengan menggunakan rheostat. Rheostat kecepatan nominalnya.
di
mengurangi bawah
Penggunaan
kecepatan rheostat
dianjurkan hanya untuk motor-motor kecil. Cara pengaturan kecepatan
27
motor ini biasanya tidak efisien, karena jangkar adalah rangkaian arus tinggi. Jadi, banyak daya dan panas yang dihilangkan pada rheostat dan regulasi kecepatan adalah jelek. Pengaturan kecepatan jangkar sistem Ward-Leonard diperlihatkan pada gambar 6-28 (b). Jangkar motor (M) dihubungkan dengan generator DC penguat terpisah (G). Tegangan output generator dapat diatur dari nol sampai maksimum. Akibatnya kecepatan motor dapat diubah dari nol sampai maksimum. Dengan pengatur kecepatan elektronik, seperti digambarkan pada Gambar 6-28 (c), konduksi dari SCR dikontrol dengan penyetelan potensiometer referensi kecepatan, yang mengubah waktu ON dari SCR per masing-masing setengah siklus positif sehingga mengubah tegangan yang diberikan kepada jangkar.
2. Motor Listrik Bolak-Balik
Lebih dari 90% motor bekerja dengan arus bolak-balik. Baik motor AC maupun DC mempunyai karakteristik yang mengatur penggunaannya. Karakteristik motor AC -
Harga lebih murah.
-
Pemeliharaannya lebih mudah.
-
Ada berbagai bentuk display untuk berbagai lingkungan lin gkungan pengoperasian.
-
Kemampuan untuk bertahan pada lingkungan pengoperasian yang keras.
-
Secara fisik lebih kecil dibandingkan dengan motor DC dari HP yang sama.
-
Biaya perbaikan lebih murah.
-
Kemampuan untuk berputar pada kecepatan di atas ukuran kecepatan kerja yang tertera di nameplate.
Karakteristik motor DC -
Torsi tinggi pada kecepatan rendah.
-
Pengaturan kecepatan bagus pada seluruh rentang (tidak ada low-end cogging).
-
Kemampuan mengatasi beban lebih baik.
-
Lebih mahal dibandingkan dengan motor AC.
28
-
Secara fisik lebih besar dibandingkan dengan motor AC untuk HP yang sama.
-
Pemeliharaan dan perbaikan yang diperlukan lebih rutin. Keistimewaan umum dari semua motor AC adalah medan magnet putar
yang diatur dengan lilitan stator. Konsep ini dapat diilustrasikan pada motor tiga fase dengan mempertimbangkan tiga kumparan yang diletakkkan bergeser 120 o listrik satu sama lain. Masing-masing kumparan dihubungkan dengan satu fase sumber daya tiga fase (Gambar 6-29). Apabila arus tiga fase melalui lilitan tersebut, terjadi pengaruh medan magnet berputar melalui bagian dalam isi stator. Kecepatan medan magnet putar tergantung pada jumlah j umlah kutub stator dan frekuensi sumber daya. Kecepatan itu disebut kecepatan sinkron, sinkron, yang ditentukan dengan rumus
Dimana
S = Kecepatan sinkron dalam rpm
f = Frekuensi sumber daya dalam Hertz P= Jumlah lilitan kutub pada tiap lilitan satu fase
Motor arus bolak-balik diklarifikasikan dengan dasar prinsip pengopersian sebagai motor induksi atau motor sinkron. Motor induksi AC adalah motor yang paling sering diguakan sebab motor ini relatif sederhana dan dapat dibuat dengan
29
lebih murah dibandingkan dengan yang lain. Motor induksi dapat dibuat baik untuk jenis tiga fase maupun satu fase, karena pada motor induksi tidak ada tegangan eksternal yang diberikan pada rotornya. Sebagai penggantinya, arus AC pada stator menginduksikan arus rotor dan medan magnet. Medan magnet stator dan rotor kemudian berinteraksi dan menyebabkan rotor berputar (Gambar 6-30).
Aplikasi induksi yang umum biasanya menggunakan motor induksi tiga fase rotor jangkar (Gambar 6-31). Karakteristik motor rotor sangkar adalah sebagai berikut : -
Rotor terdiri dari penghantar
tembaga yang dipasangkan pada inti yang
solid
dengan
ujung-ujung
dihubung singkat mirip dengan sangkar tupai. -
Kecepatan konstan.
-
Arus start yang besar yang diperlukan oleh motor menyebabkan tegangan berfluktuasi.
-
Arah putaran dapat dibalik dengan menukarkan dua dari tiga lin daya utama pada motor.
-
Faktor daya cenderung buruk untuk beban yang dikurangi.
-
Apabila tegangan diberikan pada lilitan stator, dihasilkan medan magnet putar yang menginduksikan tegangan pada rotor. Arus tersebut menimbulkan medan magnet. Medan rotor dan medan stator cenderung saling menarik satu sama lain. Situasi tersebut membangkitkan torsi, yang memutar rotor dengan arah yang sama dengan putaran medan magnet yang dihasilkan oleh stator. -
Pada saat start, motor akan terus berjalan dengan rugi fase sebagai
motor satu fase. Arus yag ditarik dari dua lin sisa hampir dua kali,d an motor akan mengalami panas lebih.
30
Motor rotor sangkar biasanya dipilih dari jenis-jenis motor yang lain karena kesederhanaan, kekuatan, dan keandalan. Karena keistimewaan yang unik tersebut, motor sangkar tupai diterima sebagai standar aplikasi motor AC untuk semua
keperluan
kecepatan-
konstan. Rotor
motor
induksi
tidak
berputar pada kecepatan sinkron, tetapi agak
ketinggalan.
Misalnya
motor
induksi yang mempunyai kecepatan sinkron
1800
rpm
akan
sering
mempunyai kecepatan kerja 1750 rpm pada horse power kerja. Ketinggalan tersebut biasanya dinyatakan sebagai presentase kecepatan sinkron yang disebut slip disebut slip..
% slip =
x 100
Kecepatan rotor motor induksi tregantung pada kecepatan sinkron dan beban yang harus digerakkan. Rotor tidak menarik pada kecepatan kecepata n sinkron si nkron tetapi cenderung untuk slip di belakang. Jika rotor diputar pada kecepatan yang sama dengan medan putar, tidak ada gerakan relatif antara rotor dan medan, dan tidak ada tegangan yang diinduksikan. Karena motor slip sehubungan dengan medan magnet berputar dari stator, maka tegangan t egangan dan arus diinduksikan pada rotor. Jadi, motor normal, katakanlah dengan slip 2,8 % dan kecepatan sinkron 1800 rpm, akan mempunyai slip 50 rpm dan kecepatan beban penuh 1750 rpm (180050=1750 rpm). Inilah kecepatan beban penuh yang akan dijumpai pada plat nama motor. Motor induksi pada dasarnya adalah transformator dimana stator adalah primer dan rotor yang dihubung di hubung singkat adalah skunder. Arus tanpa beban sama
31
dengan arus penguat pada transformator. Jadi, motor induksi tersusun atas komponen kemagnetan yang menimbulkan aya tolak dan sedikit komponen aktif yang mensuplai kerugian angin dan gesekan pada motor., ditambah kerugian besi pada stator. Apabila
motor
induksi
dalam
keadaan
berbeban,
arus
motor
membangkitkan fluks yang berlawanan arah dan karena itu memperlemah fluks stator. Hal ini mengakibatkan lebih banyak arus yang mengalir pada lilitan stator, sama seperti kenaikan arus skunder dari transformator mengakibatkan kenaikan pada arus primernya. Arus penguatan dan daya reaksi dalam keadaan terbeban bertahan hampir sama dengan pada saat tanpa beban. Tetapi daya aktif (kW) yang diserap oleh motor meningkat sebanding dengan beban mekanis. Hal ini mengikuti faktor daya motor yang bertambah besar secara dramatis pada saat beban mekanis bertambah. Pada keadaan beban penuh, faktor daya tersebut berkisar 0,7 untuk mesin kecil dan sampai dengan 0,9 untu mesin mes in besar. Efisiensi pada beban penuh adalah tinggi, dapat mencapai 90% untuk mesin yang sangat besar. Arus rotor ditahan sampai arus starting dari motor induksi adalah 5 sampai dengan 6 kali arus beban penuh. Secara setelah rotor dilepas, rotor mempercepat putaran dengan sangat cepat searah putaran medan. Pada saat rotor mengambil kecepatan, kecepatan relatif medan terhadap rotor makin berkurang. Hal ini menyebabkan kedua nilai dan frekuensi tegangan yang diinduksikan turun karena batang-batang rotor memotong lebih lambat. Arus rotor pertama kali sangat besar, turun sangat ceepat pada saat motor mengambil kecepatan. Oleh karena ittu, motor harus tidak pernah dibiarkan tertahan untuk waktu sebentar saja. Oleh karena motor induksi tiga fase membuat medan putar yang dapat menstart motor, motor satu fase memerlukan alat pembantu starting. Pada saat motor induksi satu fase berputar, motor membangkitkan medan magnet putar. Motor induksi satu fase lebih besar ukurannya untuk HP yang sama untuk dibandingkan dengan motor tiga fase, motor satu fase mengalami pembatasan pemakaian dimana daya tiga fase tidak ada. Apabila berputar, torsi yang dihasilkan oleh motor satu fase adalah berpulsa dan tidak teratur., yang
32
mengakibatkan faktor daya dan efisiensi yang lebih rendah dibandingkan dengan motor banyak fase. Arah putaran medan stator dari motor induksi tiga fase tergantung pada urutan fase. Medan rotor ditarik oleh medan stator dan karena itu berputar searah dengan medan stator. Penukaran setiap dua kali dari ujung-ujung beda fase yang mensuplai arus pada stator akan membalik urutan fase dan menyebabkan rotor berbalik arahnya. Perlu diingat bagaimana kecepatan motor induksi ditimbulkan, yaitu dengan jumlah kutub dan frekuensi suplai daya (bukan suplai tegangan). Kecepatan standar motor induksi sangkar tupai pada dasarnya konstan. Meskipun demikian, motor sangkar suplai dengan multispeed khusus diproduksi dengan lilitan stator pada jumlah kutub yang dapat diubah dengan mengubah hubungan eksternal.
Motor kecepatan banyak banyak (multispeed) ada ada pada dua atau lebih
kecepatan yang terhitung, yang ditentukan dengan hubungan yang dibuat pada motor. Motor dua kecepatan biasanya mempunyai satu lilitan yang dapat dihubungkan sehingga memiliki dua kecepatan, salah satunya separuh dari yang lain (Gambar 6-32). Motor induksi rotor lilit adalah motor induksi dengan rotor dililitkan kawat yang digunakan untuk aplikasi kecepatan yang variabel (Gambar 6-33). Stator terdiri dari tiga lilitan satu fase yang diletakkan berjarak 120o listrik yang sama lain, dan dihubungkan ke sumber daya tiga fase. Rotor tiga fase mempunyai ujung-ujung luar ke slip ring. Kecepatan rotor lilit dapat diubah dengan menempatkan tahanan pada rangkaian rotor melalui slip ring. Semakin besar tahanan ditempatkan pada rangkaian motor, semakin lambat motor berputar, apabila semua tahanan dihilangkan, dari rangkaina motor, motor akan berputar pada kecepatan penuh. Dengan menempatkan tahanan para rangkaian rotor, mengurangi arus start dan menyediakan start torsi yang tinggi. Faktor daya motor jenis ini adalah rendah pada keadaan tanpa beban, dan penuh pada keadaan beban. Untuk membalik putaran motor jenis ini, tukarlah dua ujung-ujung ujung-ujung sumber tegangan.
33
Motor sinkron tidak dapat distart dengan medan DC yang diberi tenaga. Pada keadaan ini, torsi bolak-balik dihasilkan pada rotor. Pada saat medan stator menyapu pada rotor, cenderung menyebabkan rotor mencoba berputar-pertama kali pada arah yang berlawanan dengan arah putaran medan berputar, dan kemudian dengan arah yang sama. Aksi ini terjadi sedemikian cepat sehingga rotor tetap diam. Untuk menjalakan (start) motor sinkron, rotor dihilangkan tenaganya. Motor dijalankan dengan cara yang sama seperti motor sangkar tupai atau rotor lilit tergantung pada konstruksi rotor. Apabila rotor mencapai hampir 95% kecepatan sinkron, arus searah diberikan pada lilotan penguat. Arus searah menghasilkan kutub utara selatan yang pasti para rotor, yang mengunci medan magnet putar dari stator dan memutar rotor pada kecepatan s inkron. Motor sinkron tiga fase dapat digunakan untuk perbaikan faktor daya. Motor yang dioperasikan dengan cara itu disebut kapasitor sinkron. sinkron. Motor sangkar tupai dan motor rotor lilit adalah jenis motor induksi yang menyebabkan faktor daya ketinggalan. Faktor daya yng ketinggalan itu dapat dikoreksi dengan pemberian penguat lebih dari rotor motor sinkron. sinkron. Hal ini akan membuat faktor daya yang mendahului membatalkan faktor daya ketinggalan dari motor induksi. Medan DC yang diberi penguatan kurang akan menghasilkan faktor daya ketinggalan (jarang digunakan). Apabila medan yang umumnya diberi penguatan, motor sinkron akan berputar pada faktor daya satu. Motor sinkron biasanya digunakan untuk menggerakkan beban yang menghendaki putaran konstan dan jarang starting dan stopping. Jenis beban yang umum adalah generator DC, blower dan kompresor.
34
PEMELIHARAAN MOTOR
Motor listrik adalah kuda kerja industri, dan apabila dipakai dengan betul akan memberikan layanan bertahun-tahun dengan pemeliharaan yang minimum. Beberapa saran yang menjadi bagian dari program pemeliharaan motor : -
Jadwal inspeksi secara periodik. Sekurang-kurangnya sekali setahun setiap motor listrik harus diinspeksi untuk sesuatu misalnya pelurusan (pendadaran) poros motor, pengencangan dasar motor dan kondisi sabuk vee dan kekencangan. Jika itu adalah motor DC, buka tutup dan lakukan pengecekan pada perangkat sikat, ke tegangan pegas, komutator dan jika mungkin kondisi lilitan.
-
Jagalah motor anda agar selalu bersih. Jika saringan tersumbat, aliran udara akan berkurang dan motor akan mengalami pemanasan lebih, sehingga lambat laun akan merusak isolasi.
-
Jagalah motor anda agar selalu kering. Motor yang digunakan terus-menerus cenderung tidak mengalami masalah kelengkapan. Motor yang digunakan sebentar-sebentar atau motor cadangan yang mempunyai masalah seperti itu. Cobalah menjalankan motor selama paling tidak beberapa jam tiap minggu untuk menghilangkan kelembaban. Hati-hati supaya uap dan air tidak ditujukan pada motor terbuka tahan tetesan.
-
Periksa pelumasan. Periksalah penggunaan jumlah pelumas yang tepat. Terlalu banyak atau terlalu sedikit pelumas dapat menyebabkan kerusakan bantalan. Pastikan untuk tidak menggunakan pelumas yang tercemar atau tidak tepat.
-
Pergunakan analisis getaran. Peningkatan getaran motor yang menyolok adalah suatu idikasi masalah.
-
Starting yang berlebihan adalah kasus utama dalam kegagalan motor. Arus yang tinggi yang mengalir selama start menimbulkan jumlah panas yang besar pada motor. Untuk motor 200 hp dan di bawahnya, waktu akselerasi motor maksimum yang dihubungkan pada beban kelembaman tinggi dapat mentolerir sekitar 20 s. Motor harus tidak melampaui lebih dari sekitar 150 “detik start” per hari.
35
KESIMPULAN
Genertor adalah mesin yang menggunakan megnetisme untuk mengubah energy mekanis menjadi energy listrik. Besarnya tegangan yang diinduksikan pada penghantar jangkar generator tergantung pada kuat medan magnet, kecepatan dan panjang penghantar, serta sudut pada mana penghantar memotong fluks. Generator AC menyerupai generator DC kecuali bahwa generator AC mempunyai slips ring sebagai pengganti komutator. Generator AC medan diam tidak begitu umum dibandingkan generator medan berputar dan terbatas ukuran kerja untuk kilovolt-ampere dan tegangan rendah. Generator AC medan berputar menyederhanakan masalah pengisolasian tegangan tinggi yang dihasilkan sebab lilitan tidak dikenai gaya sentrifugal. Generator arus bolak-balik menghasilkan tegangan dengan bentuk gelombag sinus. Rumus untuk menentukan frekuensi generator AC adalah: f = pn/120 Rumus untuk menentukan persentase pengaturan tegangan dari generator adalah: % pengaturan = Teg tanpa beban – Teg beban penuh/ Tegangan beban penuh Pengaturan tegangan digunakan untuk mempertahankan tegangan terminal generator konstan dengan mengatur penguatan medan sesuai dengn kondisi beban tertentu. Kumparan strator alternative tiga-fase dapat dihubungkan dalam bintang atau delta. Pada alternator tiga-fase yang dihubungkan bintang, tegangan fase-kenetral sama dengan tegangan yang dibangkitkan pada masing-masing kumparan, dan tegangan fase-ke-fase sama dengan tegangan fase-ke-netral kali 1,73. Pada alternator tiga-fase dihubungkan-delta, tegangan terukur antara dual in, sama dengan tegangan yang dibangkitkan pada lilitan kumparan. Sumber energy mekanis yang diberikanke generator disebut penggerak utama (prime mover). Sebelum dua buah generator AC tiga-fase dapat diparalel, urutan fase harus sama, tegangannya harus sefase, dan frekuensi serta tegangan terminal harus sama.
36
Kogenerasi adalah produksi listrik yang serentak dan energy panas dari bahan bakar tunggal. Tegangan yang dibangkitkan pada generator mula-mula bolak-balik; dapat menjadi arus searah sesudah disearahkan. Komutator generator DC bertindak seperti mekanis penyearah untuk mengubah tegangan AC menjadi tegangan DC. Arus searah yang digunakan untuk memberi energy lilitan medan dari generator disebut arus eksitasi. Generator DC penguat terpisah mempunyai arus medan yang disuplaikan oleh sumber dari luar. Generator penguat sendiri kemungkinan dihubungkan seri, parallel atau kompon. Generator compound mencegah penurunan tegangan terminal generator DC dengan adanya penambahan beban. Tegangan yang diinduksikan pada kumparan yang memotong pada garis lebar adalah nol. Sikat diset sedemikian sehingga berhubungan (kontak) dengan kumparan pada saat berada pada garis netral. Komutas iadalah proses pembalikan ara harus pad kumparan jangkar. Pada generator DC, reaksi jangkar membangkitkan gaya megnetomotife yang memotong fluks medan utama dan membelokkan garis netral pada arah putaran dari jangkar. Interpole (kutub utara) diletakkan antara kutub medan utama untuk memperkecil efek reaksi jangkar. Motor listrik bekerja dengan prinsip bahwa dua medan magnet dapat dibuat untuk berinteraksi mengasilkan gerakan. Motor arus searah digunakan di mana diperlukan rentang torsi dan control kecepatan yang lebar. Mesin DC dapat bekerja sebagai motor atau sebagai generator. Servonomotor magnet permanen arus searah digunakan pada mesin yang memerlukan posisi objek yang pasti. Motor DC jenis seri dapat mensrtart beban yang sangat bera ttetapi kecepatan akan bertambah apabila beban dikurangi. dikurangi. Motor searah seri tidak boleh dioperasikan tanpa beban. Motor DC jenis shunt digunakan apabila dikehendaki kecepatan konstan pada mesin yang digerakkan. Motor arus searah shunt dapat berputar cepat pada kecepatan tinggi yang berbahaya jika arus pada kumparan medan hilang. Motor DC jenis kompon menggunakan lilitan medan seri dan shunt dan menghasilkan karakteristik intermediate motor seridan shunt.
37
Pada motor DC reaksi jangkar menggeser garis komutasi netral berlawanan dengan arah putaran. Aksi generator pada motor menghasilkan GGL lawan yang berlawanan arah dengan tegangan terminal yang diberikan. Apabila kecepatan motor DC bertambah, GGL lawan meningkat dan arus yang dicari oleh motor menurun. Kecepatan motor DC dikontrol dengan mengubah arus medan atau dengan mengatur tegangan yang diberikan pada jangkar. Penurunan kekuatan medan dari motor DC akan menyebabkan motor berputar lebih cepat. Penambahan dan penurunan tegangan jangkar dari motor DC akan menyebabkan kecepatan motor naik dan turun secara sebanding. Dibandingkan dengan motor DC, motor AC lebih murah dan memerlukan perawatan yang lebih sedikit, lebih kuat dan secara fisik lebih kecil dibandingkan dengan motor DC dari hp yang sama. Keistimewaan umum dari semua motor AC adalah perputaran medan megnet. Rumus untuk menentukan kecepatan kincir motor AC adalah: S = 120f/P Pada motor industri, arus bolak-balik pada strator yang menginduksikan tegangan pada lilitan rotor menghasilkan arus rotor dan medan magnet. Rumus untuk menentukan persentase slip motor induksi adalah: %slip = [kecepatansinkron] – [kecepatanputar] [kecepatanputar] / kecepatansinkron
Dibandingkan dengan motor fase banyak, motor satu-fase yang memerlukan alat starting pembantu baterai, adalah lebih besar ukurannya untuk tegangan yang sama, memberikan torsi tidak beraturan, dan bekerja pada factor daya dan efisiensi yang lebih rendah. Arah putaran motor induksi tiga-fase dapat dibalik dengan menukarkan dua dari ujung-ujung tiga fase yang menyuplai arus pada stator. Kecepatan motor induksi ditentukan oleh jumlah kutub dan frekuensi suplai daya bukan suplai tegangan. Motor induksi rotor-lilitadalah motor induksi dengan rotor dililit yang digunakan untuk aplikasi kecepatan yang variable. Semakin besar tahanan pada rangkaian motor induksi rotor lilit, semakin lambat motor akan bergetar. Motor sinkron AC berputar pada kecepatan konstan dari keadaan tanpa beban sampai kebeban penuh. Motor sinkron tiga fase memerlukan alat pembantu untuk starting.
38
Motor sinkron tiga-fase menghasilkan factor daya mendahului apabila dioperasikan dengan rotor yang diberi penguatan lebih. Program pemeliharaan motor termasuk jadwal inspeksi secara periodic membuat motor selalu bersih dan kering serta analisis getaran.
39
DAFTAR PUSTAKA
Bueche, Frederick J.2006.Teori J.2006. Teori dan Soal-soal Fisika.Jakarta: Fisika .Jakarta: PenerbitErlangga Petruzella, Frank D.2001. Elektronika Elektronika Industri. Industri. Yogyakarta: PenerbitAndi www.wikipedia.com
40
41
