Sekilas Teori Generator dan Motor

SEKILAS TEORI GENERATOR DAN MOTOR

 
1. PENGERTIAN

      A. Generator (G )

· Mengkonversi energi mekanis (putaran) ke energi elektris.

· Adanya penggerak mula (prime mover) memutar poros generator

  B. Motor (M)

· Mengkonversi energi elektris ke energi mekanis (putaran).

· Adanya torsi Tm akibat interaksi antara arus jangkar Ia dan fluks f pada belitan medan.

Mesin listrik dapat berupa :

· Mesin arus searah

· Mesin induksi

· Mesin sinkron

MESIN ARUS SEARAH

2. KONSTRUKSI

A. Konstruksi Generator  dan motor hampir sama:

1) Stator (bagian yang diam), terdapat : belitan medan.

2) Rotor (bagian berputar), padanya terdapat belitan jangkar.

3) Celah udara antara stator dan rotor

3. PRINSIP KERJA MESIN ARUS SEARAH

A. DASAR KEMAGNETAN

1) Medan magnet permanen

2) Medan magnet elektromagnetik

3) Medan magnet pada celah udara

B. PENGERTIAN INDUKSI

1) Interaksi Kawat berarus dan medan magnet

2) Aplikasi kaidah tangan kanan/kiri Fleming

3) Aplikasi aturan sekrup/ pencabut gabus

C.GENERATOR dan MOTOR ARUS SEARAH

· Belitan medan dicatu arus searah  intinya menjadi kutub magnetik

· Generator: Belitan jangkar pada rotor diputar dalam medan magnet  pada belitan timbul ggl induksi.

· Motor : Belitan jangkar pada rotor dialiri arus searah  Interaksi arus jangkar pada rotor dan medan pada stator  menghasilkan torsi putar pada poros.

Sekarang generator arus searah kurang produktif.

Pada G (poros diputar penggerak mula) dan pada M (poros berputar),  pada belitan jangkar terjadi tegangan induksi sebesar :

Ea = c . n . f   volt 

dengan   :  Ea   = ggl pada jangkar

c   = konstanta mesin

n   = putaran (rpm)

f  = fluks (weber).
 
\

Pada G ggl tersebut mendorong arus ke rangkaian luar
Pada M ggl tersebut melawan arus masuk motor

4. KALSIFIKASI MESIN ARUS SEARAH

D. Menurut sumber arus eksitasi :

· Mesin arus searah eksitasi sendiri

· Mesin arus searah eksitasi luar (terpisah)

E. Mesin arus searah eksitasi sendiri, menurut posisi belitan medan terhadap jangkar :

· Mesin arus searah shunt

· Mesin arus searah  seri

· Mesin arus searah  kompon

F. Mesin arus searah kompon, posisi belitan medan :

· Mesin arus searah  kompon panjang

· Mesin arus searah  kompon pendek

G. Mesin arus searah kompon, menurut arah fluks pada belitan medan :

· Mesin arus searah  kompon kumulatif

· Mesin arus searah  kompon diferensial

5. UNTAI EKIVALEN ENERGI BALANS 

Ea=Eb = ggl pada jangkar

Ia  = arus jangkar

Ra   = resistans jangkar

U   = tegangan terminal

Rf   = resistans medan

If  = arus medan  (arus eksitasi)

U = Ea - Ia.Ra U = Ea + Ia.Ra

Ea - U Ea - U

Ia =  --------- Ia =  ---------

    Ra    Ra

Selanjutnya rumus di atas dikalikan Ia diperoleh :

Pada G  berlaku  : U.Ia = Ea.Ia - Ia2.Ra	Pada M  berlaku  : U.Ia = Ea.Ia + Ia2.Ra
U.Ia = Po = Daya keluaran G Ea.Ia = Daya elektromagnetis = Pem Ia2.Ra = Rugi tembaga = Pcu menjadi panas	U.Ia = Po = Daya keluaran M  Ea.Ia = Daya elektromagnetis = Pem Ia2.Ra = Rugi tembaga = Pcu menjadi panas
Pem pada G : Energi mekanis diubah menjadi energi listrik	Pem pada M : Energi listrik diubah menjadi energi mekanis
Pi = Pem + Protasi Pi = Daya masuk G	Po = Pem - Protasi Pi = Daya masuk M
Pada G : U.Ia  =  Po daya yang dikeluarkan	Pada M : U.Ia = Pi daya masukan

Bentuk umum :        Po = Pi - Prugi-rugi  Prugi-rugi = Protasi + Ptembaga

Rugi-rugi :

Rugirotasi= besarnya tergantung kecepatan n, tetapi biasanya dianggap tetap

Rugi tembaga  = Ia2.Ra = besarnya tergantung pada arus beban.

Rugi-rugi berupa panas - suhu naik - membahayakan isolasi. Mesin dianjurkan untuk dibebani tidak melampaui  beban nominalnya.

A. KAPASITAS DAN EFISIENSI

Untuk generator = kW - rating atau kVA rating.  Motor = HP - rating

Po

Efisiensi  h = -------------------- X  100%

Pi – Prugi-rugi

6. KARAKTERISTIK GENERATOR

Generator direncanakan beroperasi pada putaran n tetap

Motor direncanakan beroperasi pada sumber tegangan terminal U tetap

A. Karakteristik tanpa beban

· Menggambarkan tegangan E atau U sebagai fungsi arus eksitasi If pada kondisi kecepatan n konstan dan arus jangkar Ia = 0.

· Karakteristik ini dapat dikembangkan untuk berbagai nilai kecepatan n.

B. Karakteristik berbeban

· Menggambarkan tegangan E atau U sebagai fungsi arus eksitasi If pada kondisi kecepatan n konstan dan arus jangkar Ia konstan

· Karakteristik ini dapat dikembangkan untuk berbagai nilai arus beban Ia.

· Pada karakteristik ini ada pengertian reaksi jangkar.

1. Karakteristik luar

2. Menggambarkan tegangan U sebagai fungsi arus beban Ia pada kondisi kecepatan n konstan dan arus eksitasi If konstan

3. Karakteristik ini dapat bersifat drooping atau rising

7. PEMBENTUKAN TEGANGAN

Pembangkitan tegangan pada genertor DC mengikuti rumus :

E  = c . n . f volt ;  f = fungsi arus medan If.

A. Kegagalan tegangan dapat terjadi karena :

1. Tak ada remanensi

2. Arah putaran terbalik

3. Sambungan kumparan medan terbalik

4. Kecepatan terlalu rendah

5. Resistans belitan medan terlalu besar

Ada pengertian 

1. Kecepatan kritis

2. Resistans kritis

8. REAKSI JANGKAR

A. Arus beban yang megalir pada belitan jangkar, dapat :

1. Memperlemah fluks utama dari belitan medan

2. Membelokkan / menyebabkan distorsi fluks utama

B. Akibatnya :

1. Berpengaruh terhadap komutasi

· Berkaitan dengan pengertian :    MNA = Magnetic Neutral Axis GMA = Geometric Neutral Axis

2. Berpengaruh terhadap regulasi tegangan

3. Memperbesar rugi-rugi tembaga

C. Timbul usaha mengatasi akibat reaksi jangkar :

1. Belitan komutasi

2. Belitan kompensasi

3. Resistans komutasi

4. Interpole

9. KERJA PARALEL 2 GENERATOR arus searah

   A. Persyaratan 

1. Rated tegangan sama

2. Rated putaran sama

3. Tipe generator sama (shunt, seri dsb)  sifatnya anjuran

B. Kerja paralel atas pertimbangan :

1. Kontinyuitas pelayanan

2. Kepentingan perawatan

3. Penambahan kapasitas daya

4. Meningkatan efisiensi 

c. Langkah kerja paralel

1. Mengoperasikan generator pertama (G1) pada rated tegangan dan putaran, boleh berbeban atau tidak.

2. Mengoperasikan generator kedua (G2) pada rated putaran

3. Mengatur arus eksitasi generator G2 sampai tegangannya sama (floating) dengan tegangan generator G1

4. Memasukkan saklar kopling pada busbar G1 dan G2

5. Menaikkan arus eksitasi G1 sampai G1 mengambil bagian sesuai prosen pembebanan yang diinginkan

ASPEK OPERASI MOTOR ARUS SEARAH

  

1. PENGASUTAN

A. Metode pengasutan :

1. Starter tiga titik

2. Starter empat titik

3. Starter dengan kendali kecepatan

2. PENGENDALIAN KECEPATAN

A. Faktor pengendalian kecepatan :

   U - Ia.Ra

n = ----------------    rpm

       c. f

B. Metode pengendalian putaran :

1. Pengendalian fluks : Pelemahan arus eksitasi (field weakening)

· Pengaturan resistans medan

2. Pengendalian arus jangkar

· Pengaturan resistans jangkar

3. Pengendalian tegangan jangkar

· Regulator tegangan / Multiple Voltage Control

· Metode Ward Leonard

· Dengan piranti elektronis (statis) : phase control, PWM, Chopper.

3. Karakteristik motor

A. Macam karakteristik :

1. Karakteristik torsi

· Hubungan torsi dan arus pembebanan

2. Karakteristik kecepatan

· Hubungan kecepatan dan pembebanan

3. Karakteristik torsi dan kecepatan

· Diturunkan dari karakteristik torsi dan kecepatan

Contoh

1. Motor seri mempunyai watak torsi kuadratis terhadap arus beban, dianjurkan selalu terkopel dengan beban. Cocok untuk beban dengan torsi asut tinggi.

2. Motor shut mempunyai torsi linear terhadap perubahan beban.

3. Yang produktif : Motor penguatan terpisah, memungkinkan untuk dilakukan pengendalian medan maupun tegangan jangkar, baik secara elektronis maupun konvensional.

Salam Penulis

Penulis

TERIMA KASIH ATAS KUNJUNGAN SAUDARA

Ditulis oleh Hafez Fahrizal

Semoga artikel ini bermanfaat bagi saudara. Jika ingin mengutip, baik itu sebagian atau keseluruhan dari isi artikel ini harap menyertakan link dofollow ke http://ilmuhafez.blogspot.com. 

Terima kasih sudah singgah membaca artikel ini.