LAPORAN PRAKTIK MESIN LISTRIK
1. Praktik Mesin Arus Searah 2. Praktik Mesin Arus Bolak-Balik 3. Praktik Transformator
Disusun Oleh Roni Setiawan
(08518241014) (08518241014)
Dosen/Instruktur: Drs. Sunyoto, MPd.
PENDIDIKAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS NEGERI YOGYAKARTA 2010
LAPORAN PRAKTIK MESIN ARUS SEARAH
PERCOBAAN GENERATOR PENGUAT TERPISAH, GENERATOR SHUNT DAN GENERATOR SERI
A. Tujuan
Tujuan diadakanya praktek ini adalah agar mahasiwa: 1. Dapat mengidentifikasi peralatan yang digunakan untuk pengoperasian dan pegujian mesin-mesin searah. 2. Dapat mengatasi jika dalam mesin searah terdapat troble 3. Dapat menghitung daya masuk generator dan motor secara teori maupun mengukurnya mengukurnya dalam prkatek 4. Dapat menghitung daya keluar generator dan motor secara teori maupun mengukurnya mengukurnya dalam prkatek 5. generator 6. jenis sambungan motor
B. Dasar Teori
1. Generator Generator penguat penguat terpisah Ciri utama dari generator penguat terpisah adalah bahwa lilitan penguat medan magnet terpisah dengan rangkaian kelistrian generator, dan lilitan penguat tersebut disuplai dengan sumber tegangan sendiri. 2. Generator Generator Penguat Penguat Sendiri Generator penguat sendiri adalah generator yang lilitan penguat medan magnetnya disambung dengan rangkaian kelistrikan generator, sehingga tegangan yang mensuplai lilitan penguat tersebut t ersebut adalah tegangan keluaran generator generator itu sendiri. a. Generator Shunt Generator shunt adalah generator yang penguat medan magnetya disambung parallel dengan lilitan jangkar. Lilita shunt ini (Rsh) memiliki resistansi yang besar.
b. Generator Seri Generator seri adalah generator yang penguat medan magnetya disambung seri dengan lilitan jangkar. Lilitan seri ini (Rs) memiliki resistansi yan kecil. kecil. 3. Polaritas Tegangan Pada Generator Arus Searah Polaritas tegangan yang dihasilkan oleh lilitan jangkar dipengaruh oleh arah garis gaya magnet dan arah putaran. Jadi jika polaritasnya terbaik, maka: a. Pada generator penguat terpisah t erpisah Tidak mempengaruhi besar tegangan yang di hasilkan, hanya saja polaritas tegangan pada generator tebalik. t ebalik. b. Pada generator penguat sendiri Walaupun generator diputar dengan kecepatan nominal, tegangan yang dihasilkan tiak sesuai yang diharapkan. Hal ini dikarenakan arus yang mengalir pada lilitan penguat medan magnet menghasilkan garis gaya magnet yang meawan magnet sisa. 4. Daya dan efisiensi Besarnya daya-daya pada generator dapat dicari dengan rumus: Pin = Pa + Pint+ges
/60
Pa = E a . I a Pout = V. iL = Pa gen
PCU
= Pout/Pin
5. GGL Induksi Besarnya GGL induksi pada lilitan jankar data ditentukan dengan rumus: Ea
/A).(n/60)
6. Karakteristik Generator a. Karakteristik tanpa beban, Ea = f(Im), n = konstan ko nstan Pada Generator penguat terpisah magnetnya magnetnya (Ea = C 1 Pada Generator shunt (Ea = C1 Pada generator seri
lengkung. pada generator seri I L = IS = Ia, sehingga hal ini tidak
mungkin dilakukan karena arusnya sangat besar dan memungkinkan dapat terbakarnya lilitan jangkar.
b. Karakteristik luar generator, V = f(IL), n = konstan Pada generator generato r penguat terpisah
besarnya tegangan V (V out) berkurang,
karena disebabkan adanya kerugian tegangan pada jangkar Pada generator shunt
bila dibandingkan dengan generator penguat penguat terpisah,
kerugian yang disebabkan oleh tegangan jangkar lebih besar. Hal ini disebabkan karena tegangan V (Vout) turun, sehingga arus beban (I L) akan turun dan mengakibatkan arus penguat (Ish) akan turun juga. Pada generator seri
dengan mengatur arus beban I L berarti mengatur arus
penguatnya (Is). Sehingga karakterstiknya akan sama dengan karakteristik tanpa beban pada generator shunt.
C. Hasil Percobaan
1. Pengujian pada generator penguat terpisah Gambar rangkaian
Table hasil pengamatan karakterisrik tanpa beban, E = f(Im) n = 1400 rpm Kenaikan Kenaikan
n = 1300 rpm
Penurunan
Kenaikan
Penurunan
Im (A)
Ea (V)
Im (A)
Ea (V)
Im (A)
Ea (V)
Im (A)
Ea (V)
0
22
0
23.5
0
22
0
22.5
0.05
82
0.05
86
0.05
76
0.05
85
0.1
150
0.1
155
0.1
145
0.1
150
0.15
182.5
0.15
190
0.15
180
0.15
185
0.2
210.5
0.2
210.25
0.2
202.5
0.2
205
0.25
222.5
0.25
222.5
0.25
215
0.25
220
0.3
230
0.3
230
0.3
230
0.3
230
Table hasil pengamatan Karakterisrik luar, V = f (I L), n = 1400 rpm konstan, V NL = 220 V Data pengamatan pengamatan IL (A)
V (volt)
Data Perhitungan Perhitungan T (Nm)
1 205 2.1 1.5 200 2.8 2 192.5 3.5 2.5 180 4.1 3 165 5 3.5 160 5.6 4 155 6.3 Contoh Data perhitungan (data 1) Pin
Pin (W)
Pout (W)
308 410.667 513.333 601.333 733.333 821.333 924
205 300 385 450 495 560 620
,1. 2. 3,14 . 1400/60 = 308W
PO = V . I L = 205 . 1 = 205W in
= 205/308 = 0,666
gen
0.666 0.73 0.75 0.75 0.675 0.682 0.671
2. Karakterisrik luar, V = f(I L) pada generator shunt Gambar rangkaian
Table hasil pengamatan, data V = f (I L), n = 1400 rpm konstan, V NL = 210 V Data pengamatan pengamatan
Data Perhitungan Perhitungan
IL (A)
V (volt)
T (Nm)
Pin (W)
Pout (W)
1
205
4.4
645.333
205
0.318
1.5
197.5
5
733.333
296.25
0.404
2
190
5.6
821.333
380
0.463
2.5
185
6.2
909.333
462.5
0.509
3
177.5
6.8
997.333
532.5
0.534
3.5
170
7.4
1085.33
595
0.548
4
160
7.8
1144
640
0.559
Contoh Data perhitungan (data 1) Pin PO = V . I L = 205 . 1 = 205W in
= 205/645,333 = 0,318
gen
3. Karakterisrik luar, V = f(I L) pada generator seri Gambar rangkaian
Table hasil pengamatan, data V = f (I L), n = 1400 rpm konstan Data pengamatan pengamatan
Data Perhitungan Perhitungan
IL (A)
V (volt)
T (Nm)
Pin (W)
Pout (W)
1
80
1.2
176
80 80
0.455
1.5
100
1.6
234.667
150
0.639
2
130
2.4
352
260
0.739
2.5
142
3.2
469.333
355
0.756
3
151
4.2
616
453
0.735
3.5
160
5
733.333
560
0.764
4
165
6
880
660
0.75
Contoh Data perhitungan (data 1) Pin PO = V . I L = 80 . 1 = 80W in
= 80/176 = 0,455
gen
D. Jawaban Bahan Diskusi
1. Dalam generator penguat terpisah, meskipun Im = 0, generator tetap mengahasilkan tegangan. Hal ini disebabkan karena adanya magnet tinggal/remanensi magnet pada kutub-kutubnya 2. Pada generator penguat terpisah tanpa beban, saat Im berubah tegangan yang diha berubah. Berdasarkan persamaan Ea = C1
juga turun sehingga Ea akan turun. 3. Gambar Gambar karakteristik generator penguat penguat terpisah Ea = f(I m) Ea 230
Proses turun Proses naik 23 IL
0,3
4. GGL induksi Ea untuk n = 1300 dan n = 1400 berbeda, karena Ea berbanding lurus dengan putaran (Ea = C 1n lebih tinggi juga. 5. Pada generator penguat sendiri jika sambungan lilitan penguat magnet terbalik, generator tidak menghasilkan tegangan sesuai yang diharapkan karena sambungan terbalik berarti arah arus dan arah garis gaya magnet terbalik juga. Sehingga garis gaya magnet yang dihasilkan lilitan penguat akan melawan garis gaya magnet pada magnet pada magnet sisa. 6. Gambar Gambar karakteristik karakteristik luar V = f(I L) pada generator penguat penguat terpisah t erpisah,, shunt dan seri
V
Generator Penguat Terpisah
Generator Seri
Generator Shunt
IL
7. 1,0 Generator Seri
Generator Penguat Terpisah 0,5 Generator Shunt 0,3
1,0
IL 4,0
8. Kesimpulan -
Pada generator penguat terpisah semakin besar arus beban (I L) tegangan (V) yang dihasilkan generator semakin kecil. Hal ini disebabkan karena semakin besar I
L
berarti semakin besar juga arus jangkar (Ia). Dengan arus jangkar yang semakin besar, berarti rugi tegangan yang diakibatkan lilitan jangkar semakin besar (IaRa semakin besar). Sehingga V yang dihasilkan dihasilk an semakin kecil -
(V = Ea
IaRa).
Pada generator shunt, semakin besar I L (arus beban) tegangan V akan semakin kecil. Hal ini disebabkan karena semakin besar I L maka Ish semakin kecil. Dengan
C1 berkurang. -
Pada generator seri, semakin besar I L tegangan V semakin besar juga. Hal ini dikarenakan dikarenakan I L = Is = Ia. Sehingga jika I L semakin besar berarti Is dan Ia semakin
semakin besar (Ea = C 1 besar.
LAPORAN PRAKTIK MESIN ARUS SEARAH
PERCOBAAN GENERATOR KOMPON
A. Dasar Teori
1. Generator Generator Kompon Kompon Generator kompon adalah suatu generator yang mempunyai dua mcam lilitan magne penguat yaitu lltan penguat shunt dan seri. Generator kompon terdiri dari 2 macam yaitu yaitu kompon panjan dan kompon pendek. D isebut generator kompon panjang apabila lilitan penguat magnet seri berada pada llitan jangkar. Disebut generator kompon pendek apabila lilitan penguat magnet seri berada ada lilitan beban. 2. Karakteristik generator kompon a. Karakteristik tanpa beban, Ea = f (Im) dengan n konstan Pada generator kompon panjang dan generator kompon pendek (sbg kompon sangat berpengaruh oleh sifat inti magnetnya, sehingga bentuk kurva
Ea = f (Im) merupakan kurva lengkung yang hampir sama dengan
karakteristik tanpa beban pada generator shunt dan penguat terpisah. b. Karakteristik luar V = f (I L) dengan n konstan Pada generator kompon panjang dan kompon pendek (sbg kompon bantu), semakin besar arus beban tegangan keluaran semakin besa. Pula. Hal ini disebabkan garis gaya magnet yang dihasilkan oleh liitan penguat magnet seri memperkuat garis gaya magnet yang diasilkan oleh lilitan penguat magnet shunt. Pada generator kompon lawan (kompon panjang maupun kompon pendek), semakin besar arus beban tegangan keluaran semakin besar penurunanya. Hal ini disebabkan garis gaya magnet yan dihasilkan oleh lilitan penguat seri memperlemah garis gaya magnet yang dihasilkan oleh lilitan penguat shunt.
B. Hasil Percobaan
1. Karakteristik V = f (I L), n = 1400 rpm konstan pada generator kompon panjang sebagai kompon bantu Gambar rangkaian
Table hasil pengamatan, V = f (I L), n = 1400 rpm konstan, V NL = 220 V Data pengamatan pengamatan IL (A)
V (volt)
Data Perhitungan Perhitungan T (Nm)
1 217.5 3.6 1.5 217.5 4.4 2 215 5.4 2.5 215 5.4 3 212.5 7.4 3.5 210 8.4 4 207.5 9.4 Contoh Data perhitungan (data 1) Pin PO = V . I L = 217,5 . 1 = 217,5W in
= 217,5/528 = 0,412
Pin (W)
Pout (W)
528 645.333 792 792 1085.33 1232 1378.67
217.5 326.25 430 537.5 637.5 735 830
gen
0.412 0.506 0.543 0.679 0.587 0.597 0.602
2. Karakteristik V = f (I L), n = 1400 rpm konstan pada generator kompon pendek sebagai kompon bantu Gambar rangkaian
Table hasil pengamatan, V = f (I L), n = 1400 rpm konstan, V NL = 220 V Data pengamatan IL (A)
V (volt)
Data Perhitungan T (Nm)
1 235 5 1.5 232 5.7 2 230 6.7 2.5 227 7.8 3 222 8.9 3.5 220 10 4 217 10.9 Contoh Data perhitungan (data 1) Pin PO = V . I L = 235 . 1 = 235 W in
= 235/733,333 = 0,32
Pin
Pout
733.333 836 982.667 1144 114 4 1305.33 1466.67 1598.67
235 348 460 567.5 666 770 868
gen
0.32 0.416 0.468 0.496 0.51 0.525 0.543
3. Karakteristik V = f (I L), n = 1400 rpm konstan pada generator kompon pendek sebagai kompon lawan Gambar rangkaian
Table hasil pengamatan, V = f (I L), n = 1400 rpm konstan, V NL = 220 V Data pengamatan
Data Perhitungan
IL (A)
V (volt)
T (Nm)
Pin (W)
Pout (W)
1 1.5 2 2.5 3
200 190 177 173 150
4 4.4 4.6 5.2 5.2
3.5
-
-
586.667 586. 667 645.333 674.667 762.667 762.667 -
200 285 354 432.5 450 -
0.341 0.442 0 .442 0.5256 0.5671 0.59 -
4
-
-
-
-
-
Contoh Data perhitungan (data 1) Pin
4 . 2. 3,14 . 1400/60 = 586,667 W
PO = V . I L = 200 . 1 = 200 W in
= 200/586,667 = 0,341
gen
C. Jawab pertanyaan
1. Gambar karakteristik luar V = f(I L) pada generator kompon panjang sebagai kompon bantu, dan generator kompon pendek sebagai kompon bantu dan kompon lawan. V
Gen. kompon pendek sbg kompon Bantu
Gen. kompon Panjng sbg kompon lawan Gen. kompon pendek sbg kompon lawan
IL
2. Pada kompon pendek kutub bantu semakin besar beban tegangan semakin besar, karena dengan semakain besar beban maka arus penguat seri semakin besar pula (Is = IL). sehingga garis gaya magnet yang dihasilkan penguat seri bertambah banyak dan memperkuat garis gaya magnet yang dihasilkan penguat shunt. Sehingga tegangan yang dhasilkan bertambah. 3. Efisiensi generator Misal : IL Po = V . I L = 217,5 . 1 = 217,5W
G
= Po/Pin = 217,5/528 = 0,412
Efisiensi pada masing-masing generator ditunjukan pada table berikut : a. Pada generator kompon panjang sebagai kompon bantu Data pengamatan pengamatan
Data Perhitungan Perhitungan
IL (A)
V (volt)
T (Nm)
Pin
Pout
1
217.5
3.6
528
217.5
0.412
1.5
217.5
4.4
645.333
326.25
0.506
2
215
5.4
792
430
0.543
2.5
215
5.4
792
537.5
0.679
3
212.5
7.4
1085.33
637.5
0.587
3.5
210
8.4
1232
735
0.597
4
207.5
9.4
1378.67 1378.67
830
0.602
gen
b. Pada generator kompon pendek sebagai kompon bantu Data pengamatan
Data Perhitungan
IL (A)
V (volt)
T (Nm)
Pin
Pout
1 1.5 2 2.5 3 3.5 4
235 232 230 227 222 220 217
5 5.7 6.7 7.8 8.9 10 10.9
733.333 836 982.667 1144 1305.33 1466.67 1598.67
235 348 460 567.5 666 770 868
gen
0.32 0.416 0.468 0.496 0.51 0.525 0.543
c. Pada generator kompon pendek sebagai kompon lawan Data pengamatan
Data Perhitungan
IL (A)
V (volt)
T (Nm)
Pin
Pout
1 1.5 2 2.5 3
200 190 177 173 150
4 4.4 4.6 5.2 5.2
586.667 645.333 674.667 762.667 762.667
200 285 354 432.5 450
4.
gen
0.341 0.442 0.5256 0.5671 0.59
pada masing-masing generator
1
Gen. kompon Panjang sbg kompon bantu
Gen. kompon pendek sbg kompon Lawan
0,5
Gen. kompon pendek sbg kompon Bantu
IL 1
3
5. Kesimpulan -
Pada generator kompon bantu penurunan tegangan sangat kecil. Hal ini disebabkan karena semakin besar I L berarti Ish semakin kecil, sedangkan IS semakin besar karena Is = I L. Lilitan penguat pe nguat seri menghasilkan garis gaya magnet yang memperkuat garis gaya magnet dari lilitan shunt. Sehingga garis gaya magnet penguat total semakin besar.
-
Pada generator generato r kompon lawan
penurunan tegangan besar. Hal ini disebabkan disebabka n
karena semakin besar I L berarti Ish semakin kecil, sedangkan I S semakin besar karena Is = I L. Lilitan penguat seri menghasilkan garis gaya magnet yang memperemah garis gaya magnet dari lilitan shunt. Sehingga garis gaya magnet penguat total semakin kecil.
LAPORAN PRAKTIK MESIN LISTRIK ARUS SEARAH
PERCOBAAN MOTOR PENGUAT TERPISAH DAN MOTOR PENGUAT SENDIRI A. Dasar Teori
1. Motor penguat terpisah Adalah motor yang memiliki lilitan penguat medan magnet magnet terpisah dengan rangkaian kelistrian motor tsb, dan lilitan penguat tersebut disuplai dengan sumber tegangan sendiri. 2. Motor penguat sendiri Adalah motor yang lilitan penguat medan magnetnya disambung dengan rangkaian kelistrikan motor. Jenis motor penguat sendiri yaitu : a. Motor shunt
motor yang lilitan penguat medan magnetnya dismbung parallel
dengan lilitan jangkarnya. b. Motor seri
motor yang yang lilitan penguat medan magnetnya magnetnya disambung seri
dengan lilitan jangkarmya. 3. Daya dan Efisiensi motor Besarnya daya-daya pada motor dapat dicari dengan rumus: Pin = V . I Pa = E a . I a Pout = Pa - Pint+ges
/60
Pint+ges = Ea . Ia (saat beban kosong) mot
= Pout/Pin
4. Besarnya GGL induksi dan torsi motor Besarnya GGL induksi pada lilitan jankar data ditentukan dengan rumus: Ea
/A).(n/60) = C1.n.
5. Torsi Motor Besarnya torsi mot motor or adalah T = P / 6. Karakteristik Motor a. Karakteristik Ta = f(Ia), untuk V konstan Karakteristik motor penguat penguat terpisah shunt
sama dengan karakteristik pada motor
Karakteristik motor shunt
karena suplai motor tetap dan nilai hambatan
shunt juga tetap, maka besarnya arus penguat magnet shunt juga tetap, yang berarti jumlah garis gaya magnetnya tetap juga. Sehingga secara matematis, Ta = f(Ia) adalah merupakan garis lurus. Karakteristik motor seri
Jika beban naik maka I akan naik. Besarnya Ia = Is
= I, sehingga jumlah garis gaya magnet akan naik juga. Sebelum kondisi jenuh, besarnya garis gaya magnet sebanding dengan besarnya arus motor. Maka dapat dikatakan, sebelm kondisi jenuh Ta = f(Ia) merupakan garis lurus, sedangkan setelah kondisi jenuh Ta = f(Ia) merupakan garis lengkung. Karakteristik motor kompon -
Untuk motor kompon bantu
garis gaya magnet shunt akan diperkuat diperku at
garis gaya magnet seri. Berdasarkan persamaan Ta = C 2
1
dan Ea = V dari motor shunt dan torsi motor akan naik berada diatas karakteristik karakteristik Ta = f(Ia) pada motor shunt. -
Untk motor kompon lawan
gais gaya magnet shunt diperlemah garis
gaya magnet seri. Berdasarkan persamaan Ta = C 2
1
=V shunt dan torsi motor akan turun berada dibawah karakteristik Ta = f(Ia) pada motor shunt. b. Karakteristi n =f(Ia) untuk V konstan Karakteristik motor shunt
Jika terjadi kenaikan beban maka arus jangkar
akan naik, sehingga besar V putaran motor semakin kecil juga, karena n = V
/C1 . Pada motor
shunt, karena tegangan suplaynya konstan, maka putaran saat beban kosong dengan saat beban nominal relative konstan. Karakteristik motor seri
Berdasarkan persamaan n = (V-
motor seri tidak diberi beban, maka arus akan kecil sekali, yang berarti arus penguat magnet seri kecil juga. Jika hal ini terjadi, maka putaran motor akan tinggi sekali, sehingga motor seri tidak bolrh beroperasi tanpa beban. Jika terjadi kenaikan arus, maka arus jangkar dan arus penguat magnet seri akan naik juga . sebelum terjadi kejenuhan paa inti kutub magnet, putaran motor akan turun cepat sekali (fungsi kuadrat).
B. Hasil Percobaan
1. Karakteristik T = f(Ia), n = f(Ta), V = 220V konstan pada motor shunt Gambar rangkaian
Table hasil pengamatan, Ta = f(Ia), n = f(Ta),dan Data pengamatan pengamatan
V = 220V konstan Data Perhitungan Perhitungan
I (A)
T (Nm)
N (rpm)
Pin
Pout
1
-
-
-
-
-
1.5 2 2.5 3 3.5 4
0.25 0.45 1.2 2 2.8 3.5
1390 1370 1360 1350 1340 1330
330 440 550 660 770 880
36.405 64.586 170.97 282.86 393.07 487.67
0.11 0.147 0.311 0.429 0.511 0.554
Contoh Data perhitungan (data 2) Pin = V . I = 220 . 1,5 = 330 W PO
25 . 2. 3,14 . 1390/60 = 36,405 W in
= 36,405/330 = 0,11
2. Karakteristik T = f(Ia), n = f(Ta), V = 220V konstan pada motor shunt Gambar rangkaian
gen
Table hasil pengamatan, Ta = f(Ia), n =
konstan
Data pengamatan pengamatan
Data Perhitungan Perhitungan
I (A)
T (Nm)
N (rpm)
Pin
Pout
1
-
-
-
-
-
330 440 550 660 770 880
86.53 259.286 380.6 469.281 573.257 664.71
0.262 0.589 0.692 0.711 0.745 0.755
1.5 0.35 2360 2 1.25 1980 2.5 2.1 1730 3 2.89 1550 3.5 3.8 1440 4 4.7 1350 Contoh Data perhitungan (data 2) Pin = V . I = 220 . 1,5 = 330 W PO in
= 86,53/330 = 0,262
gen
LAPORAN PRAKTIK MESIN LISTRIK ARUS SEARAH
PERCOBAAN MOTOR KOMPON
A. Dasar Teori
1. Motor Kompon Motor kompon adalah suatu motor listrik yang mempunyai dua macam lilitan magnet penguat yaitu liltan penguat shunt dan seri. Motor kompon terdiri dari 2 macam yaitu kompon panjang dan kompon pendek. Disebut motor kompon panjang apabila lilitan penguat magnet seri berada pada lilitan jangkar. Disebut motor kompon pendek apabila lilitan penguat magnet seri berada ada lilitan beban. 2. Karakteristik motor kompon Ta = f(Ia) dangan V konstan Pada motor kompon, jika terjadi perubahan beban arus yang mengalir pada lilitan penguat seri dan lilitan jangkar berubah. Sedangkan arus yang mengalir pada lilitan shunt tetap, sehingga garis gaya magnet yang dihasikan oleh penguat shunt adalah konstan. a. Pada motor kompon bantu Garis gaya magnet shunt akan diperkuat garis gaya magnet seri. Berdasarkan persamaan Ta = C2
. Maka jumlah putaran
1
motor akan turun lebih kecil dari motor shunt dan torsi motor naik berada diatas karakteristik Ta = f(Ia) pada motor shunt. b. Pada motor kompon lawan Garis gaya pada pengut shunt diperlemah oleh garis gaya pada penguat seri. Sehingga berdasarkan persamaan Ta = C 2
1
-
jumlah putaran motor akan naik lebih besar dari motor shunt shunt dan torsi tor si motor turun berada dibawah karakteristik karakteristik Ta = f(Ia) pada motor shunt.
B. Hasil Percobaan
1. Karakteristik T = f(Ia), n = f(Ta), V = 220V konstan pada pada motor kompon kompon bantu lilitan seri penuh Gambar rangkaian
Table hasil pengamatan, Ta = f(Ia), n =
konstan
Data pengamatan pengamatan
Data Perhitungan Perhitungan
I (A)
T (Nm)
N (rpm)
Pin
Pout
1
-
-
-
-
-
330 440 550 660 770 880
14.248 132 226.286 311.876 397.57 502.438
0.043 0.3 0.411 0.473 0.516 0.571
1.5 0.1 1360 2 1 1260 2.5 1.8 1200 3 2.6 1145 3.5 3.3 1150 4 4.4 1090 Contoh Data perhitungan (data 2) Pin = V . I = 220 . 1,5 = 330 W PO
1360/60 = 14,248 W in
= 14,248/330 = 0,043
gen
2. Karakteristik T = f(Ia), n = f(Ta), V = 220V konstan konstan pada motor kompon bantu lilitan seri tidak penuh Gambar rangkaian
Table hasil pengamatan, Ta = f(Ia), n =
konstan
Data pengamatan pengamatan
Data Perhitungan Perhitungan
I (A)
T (Nm)
N (rpm)
Pin
Pout
1
-
-
-
-
-
330 440 550 660 770 880
82.97 135.141 259.705 346.133 429.943 527.686
0.251 0.307 0.472 0.524 0.558 0.6
1.5 0.6 1320 2 1 1290 2.5 1.85 1340 3 2.8 1180 3.5 3.6 1140 4 4.6 1095 Contoh Data perhitungan (data 2) Pin = V . I = 220 . 1,5 = 330 W PO
. 1320/60 = 82,97 W in
= 82,97/330 = 0,251
gen
C. Jawab pertanyaan
1. Menhitung daya keluaran dan daya masukan pada masing-masing motor pada tiap perubahan beban. Misal : I L = 1,5A, V = 220V, T = 0,25Nm. N = 1390rpm, maka: Pin = V.I = 220.1,5 = 330W Po =
0,25 .2.3,14 . 1390/60 = 36,405W
a. Pada motor penguat seri, dengan V = 220V konstan Data pengamatan pengamatan
Data Perhitungan Perhitungan
I (A)
T (Nm)
N (rpm)
Pin
Pout
1
-
-
-
-
-
330 440 550 660 770 880
36.405 64.586 170.97 282.86 393.07 487.67
0.11 0.147 0.311 0.429 0.511 0.554
1.5 0.25 1390 2 0.45 1370 2.5 1.2 1360 3 2 1350 3.5 2.8 1340 4 3.5 1330 b. Pada motor penguat shunt Data pengamatan pengamatan
gen
Data Perhitungan Perhitungan
I (A)
T (Nm)
N (rpm)
Pin
Pout
1
-
-
-
-
-
2360 1980 1730 1550 1440 1350
330 440 550 660 770 880
86.53 259.286 380.6 469.281 573.257 664.71
0.262 0.589 0.692 0.711 0.745 0.755
1.5 0.35 2 1.25 2.5 2.1 3 2.89 3.5 3.8 4 4.7 c. Pada motor kompon
Data pengamatan pengamatan I (A) T (Nm) N (rpm) 1 1.5 0.1 1360 2 1 1260 2.5 1.8 1200 3 2.6 1145 3.5 3.3 1150 4 4.4 1090
gen
Data Perhitungan Perhitungan Pin Pout gen 330 14.248 0.043 440 132 0.3 550 226.286 0.411 660 311.876 0.473 770 397.57 0.516 880 502.438 0.571
2.
-masing motor. a. Karakteristik T = f(Ia)
b. Karakteristik Karakteristik n = f(T), n = f(Ia)
Ta
n Kompon seri penuh/tidak
Kompon seri penuh/tidak
Seri Shunt
Shunt
Seri Ia
c.
Ta,Ia
Karakteristik Kompon seri penuh/tidak Shunt Seri
Ia
3. Dalam mengoperasikan motor arus searah tidak diijinkan disambung langsung dengan tegangan suplai secara penuh, karena pada saat start besar putaran n = 0, sehinga besar GGL lawan (Ea) = 0. Bila motor disambung langsung dengan tegangan suplai secara penuh, maka arus Ia (pada saat start) sangat besar sekali. Jika lilitan jangkar idak kuat, kuat , dikhawatirkan lilitan jangkar akan terbakar. 4. Motor seri tidak diijinkan beroperasi pada beban kosong, karena jika motor seri beroperasi pada beban kosong, I L sangat kecil. Karena I L=Is=Ia, maka kerugian tegangan IaRa juga kecil. Dengan berdasarkan persamaan n=(V-IaRa)/C 1 putaran motor akan tinggi sekali. 5. Kesimpulan -
Pada motor shunt, semakin besar arus beban torsi yang dihasilkan akan semakin besar. Hal ini disebabkan karena dengan semakin besar I L, motor akan menarik arus (I) yang semakin besar. Dengan I yang semakin besar dan Ish tetap (karena Rsh tetap), maka Ia semakin besar. Dengan Ia yang semakin besar, akan memperbesar rugi tembaga pada jangkar, sehingga (V-IaRa) semkain kecil. Karena fluk magnet shunt tetap maka putaran yang dihasilkan
motor akan turun. Sedangkan torsi motor sebanding dengan Ia. Dengan Ia yang semakin besar maka akan menghasilkan torsi yang besar. -
Pada motor seri, semakin besar arus beban torsi yang dihasilkan akan semakin besar. Hal ini disebabkan karena dengan semakin besar IL, motor akan menarik arus (I) yang semakin besar. Dengan I yang semakin berarti Is dan Ia semakin besar. Dengan Ia yang semakin besar, maka akan memperbesar rugi tembaga pada jangkar, sehingga (V-IaRa) semkain kecil. Sedangkan denngan Is yang semakian besar akan menambah fluks magnet. Sehingga dengan fluk magnet seri dan rugi tembaga yang bertambah (sebanding dengn I L) maka putaran yang dihasilkan motor akan turun. Sedangkan torsi motor sebanding dengan Ia. Dengan Ia yang semakin besar maka akan menghasilkan torsi yang besar.
-
Pada motor kompon bantu, garis gaya magnet shunt akan diperkuat garis gaya magnet seri. Semakin besar I L maka motor akan menarik arus (I) yang semakin besar juga. Dengan I yang semakin besar dan Ish tetap maka Ia akan semakin bertambah. Berdasarkan persamaan Ta = C 2 V
1
aka jumlah putaran motor akan turun bila Ia naik. Dan besar torsi
motor akan naik jika Ia naik. -
Pada motor kompon bantu, besar penurunan putaran tergantung pada penguat magnet seri, semakin banyak garis magnet yang dihasilkan penguat seri maka fluks total semakin banyak. Berdasarkan persamaan (V
IaRa)/C 1
semakin besar fluks total maka putaran akan semakin besar penurunanya.
LAPORAN PRAKTIK MESIN ARUS BOLAK-BALIK
PERCOBAAN MOTOR INDUKSI 3 FASA ROTOR SANKAR DAN ROTOR LILIT
A. Tujuan
Tujuan diadakanya praktek ini adalah agar mahasiswa : 1. Dapat merencanakan rangkaian dan merangkai percobaan serta dapat melakukan percobaan mesin arus bolak balik yaitu motor induksi tiga fasa. 2. Dapat menghitung daya masukan, daya keluaran, efisiensi motor pada pembebanan pembebanan yang berubah-ubah 3. Dapat memprediksi torsi maksimum pada suatu motor 4. Dapat menggambarakan menggambarakan karakteristik T = f(s) untuk untu k motor indiksi 3 fasa
B. Dasar Teori
1. Prinsip kerja motor induksi 3 fasa Jika lilitan stator pada motor induksi 3 fasa di hubungkan dengan tegangan, maka pada lilitan jangkat akan terjadi medan magnet putar dengan kecepatan n = (f . 60)/ p. p. Perputaran medan magnet stator akan memotong medan magnet lilitan jangkar, sehingga berdasarkan hokum faraday, pada lilitan jangkar akan menghasikan ggl listrik induksi. Dengan dihubungsingkatnya dihubungsingkatnya lilitan rotor, maka paa liltan rotor akan mengalir arus yang sangat besar.karena arus ini berada dalam meda magnet, maka sesuai dengan hokum Lorentz pada lilitan rotor dibangkitkan gaya memutar rotor, dan putaran rotor sesuai dengan arah putaran medan magnet stator.
2. Slip motor Jumlah putaran rotor selalu lebih rendah dari putaran magnet stator, selisih kedua putaran tersebut disebut slip, dan besarnya dapat ditentukan dengan rumus : s = (ns-nr) /ns
3. Frekuensi tegangan dan arus rotor Pada saat rotor masih diam, frekuensi tegangan pada lilitan rotor sama dengan frekuensi tegangan suplai listrik. Jika rotor sudah berputar maka frekuensi dan arus rotor akan berubah, dimana fr = s.fs Pada saat motor berbeban, putaran motor berubah berarti slip motor berubah pula. Perubahan slip motor akan mempengaruhi besarnya frekuensi tegangan dan arus lilitan rotor. Dengan perubahan frekuensi, besarnya X L akan berubah juga. Besarnya Xrr = s .Xr 0 Besarnya arus pada lilitan rotor perfasa Besarnya GGL induksi lilitan rotor adalah Ero = 4,44 . fp . fd . fro . Nr Es = 4,44 . fp . fd . fro . Ns Err = s . Ero
4. Daya dan Efisiensi motor induksi 3 fasa Daya perfasa pada motor induksi 3 fasa ditentukan dengan persamaan : P 1 = VF . I F 2
P1Cu = IFs . R Fs Fs P2Cu = IFr 2 . R fr fr P12 = P2Cu/s P2 = P12 (1-s) P2 = P2Cu . ((1-s)/s) 2/P1
5. Torsi Motor Torsi pada motor ditentukan dengan rumus:
T = P/
Torsi motor maksimum terjadi pada saat besarnya reaktansi liltan rotor sama dengan hambatan lilitan motor. Maka : Xrr = Rr sm = Rr /Xro
6. Pengaruh perubahan tegangan tegangan terhadap torsi motor moto r T = (3/
/s)/((Rr/s)+Xro)
Rumus tersebut dapat dituliskan bahwa karena Eo sebanding dengan V, maka T sebanding dengan V. sehingga jika terjadi penurunan tegangan, maka torsi motor 2
akan berubah berubah pula. Maka akan dipeoleh perbandingan perbandin gan : Tm 1/Tm2 = (V1/V2)
7. Karateristik motor induksi 3 fasa Karakteristik yang penting didalam motor induksi 3 fasa adalah krakteristik T = f(nr) atau sering disebut dengan T = f(s). untuk motor induksi motor lilit yang dilengkapi dengan hambatan asut Rv yang dipasng seri dengan lilitan rotor, besarnya sm sangat dipengaruhi oleh harga Rv. Adapun besarnya harga Sm tesebut adalah Sm = (Rr+Rv) /Xro. Sehingga semakin besar harga Rv, nutk mencapai T yang sama, slip motor semakin besar.
8. Operasi mesin induksi 3 fasa a. Starting motor induksi 3 fasa Terdapat beberapa cara starting motorinduks 3 fasa : Starting secara langsung, kelemahanya arus start sangat tinggi bias mencapai 7x arus nominal. Starting menggunakan menggunakan sakelar YYStarting menggunakan auto trafo, keuntunganya arus yang mengalir ke motor dapat diatur dengan cara mengatur tegangan supplay b. Mengatur jumlah putaran motor Untuk mengatur jumlah putarn motor indusi dapat berpedoman pada rumus Ns = (60.f)/ p, Berdasarkan pada persamaan tersebut jumlah putaran motor dapat diatur dengan cara mengatur frekunsi tegangan atau mengatur jumlah kutub. c. Membalik Membalik putaran motor Putaran motor dapat terbalik jika arah putaran medan magnet stator juga terbalik. Untk membalik putaran medan magnet stator dapat dilakukan dengan menukar menukar dua dari tiga penghantar fasa pada motor tersebut.
C. Hasil Percobaan
1. Percobaan motor induksi 3 fasa rotor lilit Gambar Gambar rangkaian
Table hasil pengamatan, motor induksi 3 fasa
NL
=
1420rpm, V LN = 220V Data Pengamatan T
I
PPh
1
5,4
180
2
5,4
3
Data Perhitungan
N
Pin
Pout
1420
540
148.63
0.275
0.053
220
1410
660
295.16
0.447
0.06
5,5
280
1400
840
439.6
0.523
0.067
4
5,6
320
1400
960
586.13
0.611
0.067
5
5,7
380
1400
1140
732.67
0.643
0.067
6
5,9
440
1400
1320
879.2
0.666
0.067
7
6
480
1400
1440
1025.73
0.712
0.067
8
6,3
540
1400
1620
1172.27
0.724
0.067
Tegangan line = 100V, Tmaks = 5,8 Nm Contoh Data perhitungan (data 1) Pin = 3.PPh = 3.180 = 540W PO
1. 2. 3,14 . 1420/60 = 148,63W
S
in
= 148,63/540 = 0,275
S = (ns-nr)/ns = (1500-1420)/1500 = 0,053
Table hasil pengamatan, motor induksi 3 fasa rotor lilit sambungan Y, n NL = 1420rpm, V LN = 220V Data Pengamatan Pengamatan T
I
PPh
1
1,5
65
2
1,65
3
Data Perhitungan Perhitungan
N
Pin
Pout
S
1410
195
147.58
0.757
0.06
120
1400
360
293.07
0.814
0.067
2
165
1390
495
436.46
0.882
0.073
4
2,5
220
1370
660
573.57
0.869
0.087
5
2,8
280
1350
840
706.5
0.841
0.1
6
3,2
350
1340
1050
841.52
0.801
0.107
7
3,7
420
1320
1260
967.12
0.768
0.12
Tegangan line = 150V, Tmaks = 5,3 Nm Contoh Data perhitungan (data 1) Pin = 3.PPh = 3.65 = 195 W PO
1. 2. 3,14 . 1410/60 = 147,58 W in
= 147,58 /195 = 0,757
S = (ns-nr)/ns = (1500-1410)/1500 = 0,06
Table hasil pengamatan, motor induksi 3 fasa rotor lilit, Rv =50% sambungan NL =
1420rpm, V LN = 220V
Data Pengamatan Pengamatan T
I
PPh
1
5,15
140
2
5,2
3
Data Perhitungan Perhitungan
N
Pin
Pout
1390
420
145.49
0.346
0.073
135
1350
405
282.6
0.698
0.1
5,25
240
1320
720
414.48
0.576
0.12
4
5,3
295
1290
885
540.08
0.61
0.14
5
5,5
340
1250
1020
654.17
0.641
0.17
6
5,7
400
1200
1200
753.6
0.628
0.2
7
5,95
460
1150
1380
842.57
0.611
0.23
Contoh Data perhitungan (data 1)
S
Pin = 3.PPh = 3.140 = 420 W PO
390/60 = 145,49 W in
= 145,49 /420 = 0,346
S = (ns-nr)/ns = (1500-1390)/1500 = 0,073
2. Percobaan motor induksi 3 fasa rotor sangkar Gambar Gambar rangkaian
NL
= 1500rpm, V LN = 220V Data Pengamatan Pengamatan
Data Perhitungan Perhitungan
T
I
PPh
N
1
4
100
1480
2
4
150
1480
3
4,2
200
1470
4
4,4
250
1470
5
4,8
350
1460
Pin
Pout
S
300
154.91
0.516
0.013
450
309.81
0.688
0.013
600
461.58
0.769
0.02
750
615.44
0.821
0.02
1050
764.067 764.067
0.728
0.027
6
5
400
1460
7
5,4
450
1450
8
5,8
555
1450
1200
916.88
0.764
0.027
1350
1062.37 1062.37
0.787
0.033
1665 Tegangan line = 100V, Tmaks = 3,8 Nm
1214.13 1214.13
0.729
0.033
Contoh Data perhitungan (data 1) Pin = 3.PPh = 3.100 = 300 W PO
80/60 = 154,91 W in
= 154,91 /300 = 0,516
S = (ns-nr)/ns = (1500-1480)/1500 = 0,013
Table hasil pengamatan, motor induksi 3 fasa rotor sangkar sambungan Y, n NL = 1460rpm, V LN = 220V Data Pengamatan
Data Perhitungan
T
I
P
N
Pin
Pout
1
1,2
75
1470
2
1,55
125
1450
3
2
175
1440
4
2,52
200
1430
5
3,3
300
1350
6
4,19
425
1300
7
6,9
650
900
S
225
153.86
0.684
0.02
375
303.53
0.809
0.033
525
452.16
0.861
0.04
600
598.69
0.998
0.047
900
706.5
0.785
0.1
1275
816.4
0.64
0.133
1950 Tegangan line = 150V, Tmaks = 3,2 Nm
659.4
0.338
0.4
Contoh Data perhitungan (data 1) Pin = 3.PPh = 3.75 = 225 W PO in
= 154,91 /300 = 0,684
S = (ns-nr)/ns = (1500-1480)/1500 = 0,02
D. Jawab pertanyaan
1. Menghitung daya masukan, daya keluaran, efisiensi dan slip motor pada setiap perubahan beban dan pada hambatan asut Rv yang berbeda pada motor induksi 3 fasa rotor lilit. a.
N NL = 1420rpm, V LN = 220V Pada data pertama diketahui diketahui : T = 1Nm, I = 5,4A, P/pase = 180W, n = 1420rpm Vperpase = 220V, maka : Pin = 3.P Pase = 3. 180 = 540W
M=
Pout/Pin = 148,63/540 = 0,275
S = (ns-nr)/ns = (1500- 1420)/1500 = 0,053 Data Pengamatan Pengamatan
Data Perhitungan Perhitungan
T
I
P pase
NR
1
5,4
180
1420
2
5,4
220
1410
3
5,5
280
1400
4
5,6
320
1400
5
5,7
380
1400
6
5,9
440
1400
7
6
480
1400
8
6,3
540
1400
Pin
Pout
S
540
148.63
0.275
0.053
660
295.16
0.447
0.06
840
439.6
0.523
0.067
960
586.13
0.611 0.611
0.067 0.067
1140
732.67
0.643
0.067
1320
879.2
0.666
0.067
1440
1025.73
0.712
0.067
1620
1172.27
0.724
0.067
b. Table hasil perhitungan, motor induksi 3 fasa rotor lilit, Rv =50% NL =
1420rpm, V LN = 220V
Pada data pertama diketahui : T = 1Nm, I = 5,15A, P/pase = 140W, n = 1390rpm Vperpase = 220V, maka : Pin = 3.P Pase = 3. 140 = 420W 390/60 = 145,49W M
= Pout/Pin = 145,49/420 = 0,346
S = (ns-nr)/ns = (1500- 1390)/1500 = 0,073 Data Pengamatan Pengamatan
Data Perhitungan Perhitungan
T
I
PPase
NR
Pin
Pout
S
1
5,15
140
1390
420
145.49
0.346
0.073
2
5,2
135
1350
405
282.6
0.698
0.1
3
5,25
240
1320
720
414.48
0.576
0.12
4
5,3
295
1290
885
540.08
0.61
0.14
5
5,5
340
1250
1020
654.17
0.641
0.17
6
5,7
400
1200
1200
753.6
0.628
0.2
7
5,95
460
1150
1380
842.57
0.611
0.23
2. Pengaruh hambatan asut Rv terhadap daya keluaran, efisiensi dan slip motor pada motor induksi 3 fasa rotor lilit. Hambatan asut Rv adalah hambatan yang dipasang seri dengan rotor. Sehingga dengan mengatur Rv berarti mengatur besar hambatan rotor. Bila hambatan rotor naik berarti impedansi rotor juga naik, sehingga besar arus rotor akan turun. Rv hanya menambah besar resistansi pada rotor, sedangkan reaktansi Xr tetap. Sehingga semakin besar resistansi rotor (Rr+Rv) berarti daya yang terbuang semakin kecil. Maka efisiensi
motor
menjadi
daya input moto motorr semakin besar, sehingga
lebih
besar.
Berdasarkan
persamaan
Sm
=
(Rr+Rv)/Xro, maka slip motor untuk mencapai torsi maksimum lebih tinggi jika ditambah dengan Rv. Karena slip motor lebih tinggi maka putaran motor menjadi lebih lambat, dan torsi yang dihaslkan lebih besar. 3. Pengaruh sambungan motor induksi 3 fasa rotor sangkar terhadap daya keluaran, keluaran, efisiensi dan slip motor. Jika motor induksi 3 fasa rotor sangkar disambung bintang dan segitiga dan juga dipasang pada tegangan V LN = 220v pada tiap masing-masing sambungan, akan didapatkan daya keluaran, efisiensi serta slip motor yang berbeda. Hal ini disebabkan karena dengan V LN yang sama berarti V Pase pada sambungan bintang lebih kecil. Dengan tegangan rotor (ER ) yang lebih kecil akan didapatkan arus rotor (Ir) yang lebih kecil juga (Ir = Er/Zr). Karena Ir kecil maka daya keluaran turun sehingga efisiensi motor lebih rendah. Berdasakan persamaan P12 = P2Cu/s, semakin kecil P 12 maka s akan semakin besar. Selain berpengaruh terhadap Ir, berdasarkan persamaan (V 1/V2)2 = T1/T2, maka jika tegangan rotor kecil maka torsi yang dihasilkan juga kecil. 4. Perkiraan torsi maksimum motor pada tegangan V LN 220V -
Pada motor lilit sambungan (V1/V2)2 = (T1/T2)
-
didapat didapat
V LN = 100V, Tmaks = 5,8 Nm
T2 = T1V22/V12 = 5,8.2202/1002 = 28,1 Nm
Pada motor lilit sambungan Y didapat
V LN = 150V, Tmaks = 5,3 Nm
2
2
T2 = T1V2 /V1 = 5,3.(220/ -
2
) /(150/
Pada motor sangkar sambungan
2
) = 11,4 Nm V LN = 100V, Tmaks = 3,8 Nm
T2 = T1V22/V12 = 3,8.220 2/1002 = 18,39 Nm -
Pada motor sangkar sambungan Y 2
2
T2 = T1V2 /V1 = 3,2.(220/
V LN = 150V, Tmaks = 3,2 Nm
2
) /(150/
2
) = 6,88 Nm
5. Gambar Gambar karakteristik T = f(s) motor lilit dan motor sangkar. sangkar. T Xrr R T MAx
Fs
6. Kesimpulan Motor induksi 3 fasa rotor lilit adalah motor induksi yang lilitan rotornya disambung diluar motor. Sedangkan motor induksi 3 fasa rotor sangkar adalah motor induksi yang lilitan rotornya disambung didalam bodi motor. Motor rotor sangkar memiliki putaran yang lebih tinggi dibandingkan motor induksi rotor lilit. Dengan putaran yang lebih tinggi, berarti motor sangkar memiliki torsi yang lebih rendah dibandingkan motor lilit.
ada stator terbukti memiliki torsi yang lebih tinggi, karena pada sambungan
menghasilkan menghasilkan tegangan stator perfasa (Vs p) lebih besar
dari pada sambungan Y. Dengan Vs yang lebih besar akan menghasilkan arus dan flux yang lebih besar juga. Sehingga dengan fluks yang lebih tinggi, putaran akan lebih kecil dan torsi yang dihasilkan akan lebih besar. Berdasarkan persamaan : Sm = (Rr+Rv)/Xro, untuk menambah besar torsi motor, dapat dilakukan dengan cara menambah nilai resistansi pada lilitan stator (stator disambung dg Rv). Dengan resistansi yang lebih besar, akan menghasilkan slip yang lebih tinggi sehingga putaran yang dihasilkan lebih kecil. Dengan putaran motor yang lebih rendah, motor akan menghasilkan torsi yang lebih tinggi.
LAPORAN PRAKTIK MESIN ARUS BOLAK-BALIK
MESIN SEREMPAK (ALTERNATOR)
A. Dasar Teori
1. Prinsip dasar Mesin serempak adalah mesin yang besar putaran rotor sama dengan putaran medan magnet stator (ns = nr). Alternator adalah mesin yang berfungsi untuk mengubah daya mekanik menjadi daya listrik. Prinsip dasar alternator adalah hokum faraday. 2. Rumus dan persamaan pada mesin serempak Jumlah kutub (P), frekuensi (f) dan putaran alternator (n) f = np/60 = 2nP/60 Besar GGL induksi pada lilitan stator E = 4,44.fp.fd.f.N 4,44.fp.fd.f.N f E = GGL induksi stator perfasa perfasa (V) Fp = factor langkah langkah Fd = factor distribusi F = frekuensi yang dihasilkan dihasilk an N = jumlah penghantar penghant ar perfasa = jumlah garis gaya magnet (wb) Daya alternator Po = 3.V f .I .If. Regulasi tegangan Adalah perbandingan antara tegangan tanpa beban dengan tegangan beban penuh. VR = (EO
V)/V
3. Reaksi jangkar Jika alternator telah memikul beban, maka pada lilitan jangkar akan mengalirkan arus dan akan m
. Terdapat 3 sifat beban listrik, dengan sifat beban yang berbeda akan
R )
yang berbeda juga, sehingga akan mempengaruhi
GGL induksi yang dibangkitkan oleh lilitan jangkar. Sifat beban listrik sebagai berikut : Sifat beban resistif, mengakibatkan arus jangkar sefase dengan GGL
Sifat beban kapsitif, mengakibatkan arus jangkar mendahului GGL induksi sebes
-
Sifat induktif murni, mengakibatkan arus jangkar ketinggalan terhadap GGL induksi sebesar 90 o
4. Pengujian (tes) pada alternator a. Tes hubung terbuka (OCT) Pada tes ini akan dilihat karakteristik E = f(Im) untuk putaran dan frekuensi konstan. Dalam daerah tertentu hubungan antara arus penguat magnet (Im) dengan GGL induksi (E) merupakan garis lurus, tetapi mulai suatu harga tertentu penambahan E tidak sebanding. Kemudian pada saat tertentu harga GGL induksi E tidak mengalami perubahan walaupun terjadi perubahan arus magnet (Im). Hal ini terjadi setelah kemagnetanya mengalami kejenuhan. b. Tes hubung singkat (SCT) Dalam tes ini akan diketahui pengaruh perubahan arus penguat magnet (Im) terhadap arus hubung sinkat (Isc). Hubungan kedua komponen tersebut merupakan bentuk garis lurus. Dengan OCT dan SCT aka diperoleh : Impedansi serempak
Zs = Eoc/Isc
Reaktansi serempak
Xs =
Besarnya tegangan tanpa beban Eo dapat ditentukan : Untuk beban induktif Untuk beban kapsitif
5. Karakteristik luar alternator Karakteristik lur generator merupakan penggambaran hubungan antara tegangan terminal alternator dengan arus beban I L atau V = f(I L). Beban pada alternator memiliki beberapa sifat, yaitu resistif induktif dan kapasitif.
6. Paralel dua alternator atau lebih Pada kondisi beban puncak alternator yang telah beroperasi kadang-kadang tidak mampu melayaninya. Untuk itu, agar pelayanan terhadap konsumen tidak terganggu, maka dilakukan pemaralelan dua atau lebih alternator. Syarat Syarat alternator untuk diparalel : -
Tegangan efektif alternator harus sama, dapat diukur menggunakan voltmeter
-
Frekunsi harus sama, dapat diukur menggunakan frekuensi meter
-
Urutan fasa harus sama, dapat diketahui menggunakan tes fasa meter
-
Fasa harus sama
B. Hasil Percobaan
1. Pengujian Alternator Rangkaian pengujian alternator
U2 V2 W2
U1 V1W1
U
A
V W
s
Data tes beban kosong (OCT), n : 1500 rpm Im 1
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.72
V
0
40
74
110
130
175
200
220
Data tes hubung singkat singkat (SCT), n : 1500 rpm Im 1
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.72
Isc
0
0.6
1.1
1.5
1.9
3
6
7.2
Data tes pembebanan alternator beban resistif n : 1500 rpm V L : 220 V Harga Pengukuran
Harga perhitungan
IL(A)
V
Po (W)
T (Nm)
VP
PIn (W)
Cos
0.5
240
180
2
240
314
0.67
57.32
1
220
360
3
220
471
0.61
76.43
1.5
190
525
4,1
190
643.7
0.54
81.56
2
185
660
5
185
785
0.56
84.08
2.5
170
735
5.4
170
847.8
0.58
86.7
3
120
690
5.3
120
832.1
0.53
82.9
3.5
80
480
4
80
628
0.58
76.43
Contoh data perhitungan (data1) : VP = V perpasa pada pengukuran PIn Co
L/PO in
= 240. 0,5/180 = 0,67
. 100% = 180/314 = 57,32 %
Data tes pembebanan alternator beban induktif n : 1500 rpm VL : 220 V Harga Pengukuran Step
IL (A)
V (volt)
P (Watt)
T (Nm)
1
0.55
195
0
0,8
2
1
175
0
0 ,8
3
1.35
150
0
0 .8
4
1.5
140
0
0 .8
5
1.7
130
0
0 .8
6
1.85
120
0
0 .8
7
2
110
0
0 .8
8
2.1
100
0
0 .8
9
2.25
95
0
0 .8
10
2.3
85
0
0 .8
11
2.4
80
0
0 .8
Data tes pembebanan alternator alternator beban kapasitif n : 1500 rpm VL : 220 V Harga Pengukuran Step
IL (A)
V (Volt)
P (Watt)
1
0.5
235
0
2
0,55
250
0
3
1.05
270
0
4
1.5
300
0
5
2
310
0
Hambatan Hambatan lilitan stator per fasa fasa = 30,5 ohm, diperoleh diperoleh dari OCT dan SCT, SCT, yaitu V/I SC
missal pada data 8 OCT dan SCT
Z = V/ISC = 220/7,2 = 30,5
2. Pemaralelan alternator
U2
V2 W2
U1 V 1 W 1
UG 1 0
0V UN
IA
Gb. Pemaralelan alternator
0
R
S
3 X 220 V ~
T
C. Jawab Pertanyaan
1. Gambar
dan Isc = f(Im) V V = f(Im)
Voc
Isc Isc = f(Im)
Im
I
2. Perkiraan harga impedansi serempak alternator Berdasarkan data pada OCT dan SCT, diperoleh (data 2) : Voc = 220A, Isc = 7,2A
3. Gambar Gambar karakteristik luar alternator beban R, L, C V Beban Kapasitif Vo
Beban Resistif Beban Induktif
I Nom
IL
4. Pada pembebanan kapasitif, semakin besar arus beban semakin besar tegangan terminal generator. Karena sifat dari beban kapasitif yaitu arus mendahuui tegangan. Sehingga jika alternator dibebani kapasitif, maka arus jangkar akan mendahului GGL induksi yang dibangkitkan. Dengan arus jangkar yang
R )
semkin besar. Dengan fluks total yang semakin besar
maka GGL induksi yang dihasilkan generator semakin besar juga. 5. Pada pembebanan induktif, semakin besar arus beban semakin kecil tegangan terminal generator. Karena sifat dari beban induktif yaitu arus tertinggal
terhadap tegangan. Sehingga jika alternator dibebani induktif, maka arus jangkar ketinggalan terhadap GGL induksi yang dibangkitkan. Dengan arus
R )
semakin kecil. Dengan fluks
total yang semakin kecil maka GGL induksi yang dihasilkan generator semakin kecil juga. 6. Efisiensi alternator pada setiap perubahan beban : n : 1500 rpm V L : 220 V (data1) : VP = V perpasa pada pengukuran PIn L/PO in
= 240. 0,5/180 = 0,67
. 100% = 180/314 = 57,32 %
untuk selanjutnya perhitungan perhitungan seperti data1, dan hasilnya seperti dalam table: Harga Pengukuran
Harga perhitungan
IL(A)
V
Po (W)
T (Nm)
VP
PIn (W)
0.5
240
180
2
240
314
0.67
57.32
1
220
360
3
220
471
0.61
76.43
1.5
190
525
4,1
190
643.7
0.54
81.56
2
185
660
5
185
785
0.56
84.08
2.5
170
735
5.4
170
847.8
0.58
86.7
3
120
690
5.3
120
832.1
0.53
82.9
3.5
80
480
4
80
628
0.58
76.43
7. Proses pemaralelan alternator -
Memastikan apakah kedua atau lebih alternator yang akan diparalelkan memiliki besar tegangan efektif yang sama. Caranya yaitu mengukur tegangan pada setiap alternator menggunakan voltmeter.
-
Memastikan apakah besar frekuensi yang dihasilkan alternator besarnya sama. Caranya megukur frekuensi yang dihasikan masing-masing alternator menggunakan frekunsi meter.
-
Memastikan urutan fase pada tiap alternator apakah sudah sama, untuk mengetahui urutan fasa meggunakan tes urutan fasa.
-
Untuk mengetahui kapan kedua alternator diparalelkan (tegangan kedua alternator sefasa) dapat menggunakan menggunakan sinkronoskop.
8. Pada pembebanan induktif dan kapasitif murni daya beban = 0 karena sifat alami dari beban kapasitif dan induktif sendiri, yaitu beda fase antara tegangan dan arus adalah 90
o
9. Kesimpulan Mesin serempak adalah mesin yang memiliki besar putaran rotor sama dengan besar putaran stator (n r = ns). Alternator akan menghasilkan reaksi yang berbeda pada tiap jenis beban, yaitu resistif, kapasitif dan induktif. Jenis beban tersebut mempengaruhi fluks total pada alternator. Jika alternator dibebani induktif, semakin besar induktansi berarti semakin besar arus yang mengalir pada beban. Dengan arus beban yang semakin besar, maka akan semakin besar juga pengurangan flux total pada motor. Karena fluks total semakin kecil, tegangan yang dihasilkan generator akan semakin kecil. Jika alternator dibebani kapasitif, semakin besar induktansi berarti semakin besar arus yang mengalir pada beban. Dengan arus beban yang semakin besar, maka akan semakin besar juga penambahan flux total pada motor. Karena fluks total semakin besar, tegangan yang dihasilkan generator akan semakin besar. Jika alternator dibebani resistif, fluk motor tidak akan terpengaruh. Sehingga tegangan yang dihasilkan generator relative tetap. Pada pembebanan induktif dan kapasitif murni daya beban = 0 karena sifat alami dari beban kapasitif dan induktif sendiri, yaitu beda fase antara tegangan dan arus adalah 90 o
LAPORAN PRAKTIK MESIN LISTRIK TRANSFOMATOR PERCOBAAN PADA TRANSFORMATOR I FASA
A. Tujuan
Tujuan diadakanya praktek ini adalah agar mahasiswa : 1. Dapat
mengidentifikasi
peralatan
yang
digunakan
dalam
percobaan
dan
menyebutkan menyebutkan fungsi dari masing-masing peralatan 2. Dapat menentukan perbandingan tranformasi 3. Dapat menentukan jenis polaritas t ransformator ransformator 4. Dapat menentukan menentukan besarnya rugi inti transformator transformator 5. Dapt menentukan besarnya rugi tembaga te mbaga transformator transformator 6. Dapat menentukan besarnya efisiensi dan regulasi t egangan egangan transforma t ransformator tor
B. Dasar Teori
1. Prinsip dasar transformator 1 fasa Trafo adalah alat yang berfungsi untuk memindahkan daya listrik dari untaian primer ke untaian sekunder secara induksi electromagnet. Prinsip dasar trafo adalah berdasarkan percobaan faraday. Apabila ilitan pimer dihubungkan dengan tegangan Ac maka akan menimbulkan gars gaya magnet/fluks magnet. Karena yang mengaliradala arus Ac maka fluks magnet yang timbul adalah Ac (bolak balik). Berdasarkan hukum faraday perbandingan GGl yang dibangkitkan antara lilitan primer (N1) dan liltan liltan sekunder (N2) adalah adalah : E1 = 4,44.f.N1
2
= 4,44.f.N2
Perbandingan Perbandingan antara E 1 dan E2 disebut perbandingan tranformasi yang besarnya : a = E1/E2 = N1/N2 Inti trafo dibuat berlapis-lapos dengan tujun untuk mengurangi kerugian yang disebakan arus eddy. Sedagkan untuk mengurngi kerugian histerisis dipilih bahan sedemikian rupa (bahan dari besi lunak). Trafo terbagi menjadi dua macam berasarkan polaritasnya, yaitu polaritas pengurangan dan polaritas penjumlahan, yang dapat diketaui dengan tes polaritas.
2. Rugi dan Efisiensi Trafo Didalam trafo terdapat dua macam kerugian yaitu rugi inti yang besarnya selalu tetap dan rugi tembaga yang besarnya berubah-ubah. Untuk menentukan rugi-rugi tersebut, secara pendekatan dilakukan pengujian, yaitu : a. Tes hubung terbuka/open tes cicuit (OCT) Digunakan untuk menentukan rugi inti trafo, dalam OCT diperoleh harga:
2
Po = Io .Rm V = Io.Z
Xm =
b. Tes hubung singkat/short circuit tes (SCT) ( SCT) Digunakan untuk menentukan rugi tembaga trafo. Dalam SCT diperoleh harga: Impeansi ekivalen : Zo 1 = Vsc/I Pcu = I12.Ro12
Xo1 =
Besarnya Besarnya efisiensi trafo adalah
= Po/(Po+Pint+Pcu)
Efisiensi trafo maksimum pada saat Pcu = Pint. Daya trafo saat efisiensi maksimum dapat ditentukan dengan rumus : X = KVA beban penuh.
KVA
3. Regulasi Tegangan Regulasi tegangan atau voltage regulation adalah perbandingan regangan dari tegangan beban kosong menjadi tegangan pada beban penuh pada factor daya tertentu. tert entu. Rumus regulasi regulas i tegangan
V R = (V NL
VL)/V NL
Untuk menentukan tegangan tanpa beban, dilakukan dengan pengujian hubung singkat. Dengan pengujian tersebut diperoleh harga Zo 1, Ro1, dan Xo 1 atau Zo 2, Ro2, dan Xo 2. Harga tegangan tanpa beban ditinjau dari sisi sekunder adalah: V2NL = (V2
2.Ro2)
+ j(V2
2Xo 2)
C. Hasil Percobaan
a. Percobaan mengetahui polaritas trafo 1 fasa Gambar rangkaian:
0-220 V V1 = 100V, kemudian ukur V 2 dan V 3 V2 = 52V
V3 = 48V
Ulangi langkah 4 untuk lilitan sekunder yang lain V2 = 52V
V3 = 48V
b. Percobaan menentukan perbandingan tranformasi (a) Gambar rangkaian:
Tabel hasil pengamatan: V1
15V
20V
25V
50V
75V
100V
V2
7,6V
10V
13V
24,5V
39V
52V
a = V1/V2
1,97
2
1,92
2,04
1,92
1,92
c. Percobaan menentukan rugi inti trafo Gambar rangkaian:
0-220 V Tabel hasil pengamatan: V (V)
Io (A)
W (watt)
55V
0,8
14
110V
0,39
13,5
d. Percobaan trafo untuk menentukan rugi tembaga Gambar rangkaian:
0-220 V
Tabel hasil pengamatan: I2
1A
1,5A
2,0A
2,5A
3,0A
3,5A
4,0A
4,5A
2,9A
I1
0,7A
0,9A
1,0A
1,2A
1,5A
1,8A
2,1A
2,4A
1,2A
V
5V
5,2V
6V
8V
10V
12V
13V
13,5V
8V
P
1,5W
2,5W
5W
9W
14W
20,5W
25W
30,5W 13,5W
e. Percobaan trafo jika disambung beban Gambar rangkaian:
Variac 0-220 V
Tabel hasil pengamatan: I2 (A)
I1 (A)
W1 (W)
W2 (W)
V2 (V)
1
0,85
185
160
110
1,5
1
220
200
110
2
1,2
245
240
110
2,5
1,35
310
280
110
3
1,6
380
350
110
3,5
1,9
440
420
110
4
2,2
510
470
110
4,5
2,5
570
530
107,5
D. Jawab Pertanyaan
1. Jenis polaritas trafo yang kami uji adalah trafo polaritas pengurangan. Karena V3 merupakan selisih antara V 1 dan V 2. 2. Perbandingan tranformasi pada trafo yag kami uji adalah : a = VP/VS = V1/V2 = 15/7,6 = 2 3. Rugi inti
berdasarkan berdasarka n OCT adalah 14W
Rugi tembaga
berdasarkan berdasarka n SCT
Trafo 1000VA 220V/4x55V, berdasarkan spesifikasi tersebut maka untaian primer memiliki spesifikasi 250VA 55V. Maka arus nominal (I S) = 250/55V = 4,5A, berdasarkan percobaan diatas, ketika I S = 4,5 A, rugi tembaga (P CU) = 30,5W
4. Efisiensi trafo
in
W1 (Pin)
W2 (PO)
185
160
0.86
220
200
0.91
255
240
0.94
310
280
0.9
380
350
0.92
440
420
0.95
510
470
0.92
570
530
0.93
5. Efisiensi maksimum maksimu m
in
ketika P CU = Pint
X = KVA beban penuh x Berdasarkan data (beban penuh)
1000 .
677,5 VA
V 1.I1/W1= 220. 2,5/570 = 0,96
PO = 677,5 . 0,96 = 653,73 W Pin = Po + 2 .P int = 653,73 + 2 . 14 = 681,73W In
= 653,73/681,73 = 0,96
6. Kesimpulan Trafo adalah alat yang berfungsi untuk memindahkan daya dari untaian primer ke untaian sekunder secara induksi electromagnet. Perbandingan tranformasi trafo adalah perbandingan antara V P dengan VS. Besarnya perbandingan tranformasi tersebut adalah : V P/VS = N p/NS = IS/IP Trafo memiliki dua macam jenis polaritas. Yaitu : Polaritas pengurangan, jika besar tegangan antara untaian primer dan sekunder merupakan selisih kedua tegangan tersebut. Plaritas penjumlahan, jika besar tegangan antara untaian primer dan sekunder merupakan penjumlahan besar kedua tegangan tersebut. Untuk mengetahui besar rugi inti trafo dapat menggunakan tes OCT, sedangkan untuk mengetahui rugi tembaga menggunakan tes SCT. Efisiensi maksimum trafo terjadi ketika besar rugi tembaga pada trafo sama dengan rugi inti trafo tersebut. t ersebut.
