View
18
Download
0
Category
Preview:
DESCRIPTION
Mesin Listrik
Citation preview
MESIN ARUS SEARAH
Generator Motor
KONSTRUKSI :
STATOR Rangka (gandar) Kutub utama serta belitannya Kutub Bantu serta belitannya Bantalan poros Sikat
ROTOR Poros Jangkar Inti Jangkar Komutator Kumparan Jangkar
S T A T O R
1
Rangka Mesin : Bahan besi cor Sebagai jalan balik fluks dari rangka magnetik
Belitan medan : Seri, dari konduktor dengan diameter cukup besar &
jumlah lilitan sedikit Shunt, dari konduktor dengan diameter kecil & jumlah
lilitan banyak
Kutub Utama : Bahan besi berlaminasi, tebal ± 1 mm pada ujungnya
terdapat sepatu kutub, agar fluks uniform & lebih lebar. Terpasang pada rangka mesin
Kutub Antara (kutub komutasi): Terdapat Belitan diantara kutub utama
dengan ukuran lebih kecil → besi pejal / berlaminasi Belitan sedikit, kawat besar Dihubungkan seri dengan kumpulan jangkar
Belitan Kompensasi : Terpasang secara akial (slot)
pada sepatu kutub
Sikat & Pemegang Sikat : Untuk mengambil
arus / memberikan arus Terbuat dari
campuran arang & tembaga Tekanan sikat pada
komutator (dengan pegas) (1,5 – 2,5) N/cm kira-kira 150-250 gram/cm
2
3
4
5
R O T O R
Poros Jangkar
Inti Jangkar : Terbuat dari bahan besi berlaminasi ± 0,5 mm
ketebalannya Rugi-rugi arus Eddy & histeris rendah
Komutator : Terdiri dari segmen-segmen tembaga yang
terisolasi satu dengan lainnya Setiap segmen terhubung dengan ujung
belitan jangkar Isolasi antar segmen → mika
MACAM-MACAM MESIN DC MENURUT PENGUATANNYA (Eksitasinya)
Mesin DC : Penguatan Terpisah
Penguatan sendiri Penguatan Shunt Penguatan seri Penguatan Kompon
Shunt Panjang (Kompon Komulatif & Differensial) Shunt Pendek
MEDAN JANGKAR & REAKSI JANGKAR
6
Medan Jangkar : Kumpulan jangkar dilalui arus → medan jangkar
Reaksi Jangkar :Pengaruh medan jangkar pada medan utama → reaksi jangkar
AKIBAT REAKSI JANGKAR
7
Terjadi DISTORSI MEDAN Terjadi loncatan bunga api, karena bertambah besarnya
tegangan antara lamel-lamel komutator Terjadi DEMAGNETISASI (pelemahan sifat magnet) Pada tiap perubahan beban, daerah netral megnetik
tergeser
Cara Mengatasi Pengaruh Reaksi Jangkar : Dengan Kutub Antara (c-c) (kutub komutasi)
Tujuan : Menempatkan daerah netral pada posisinya & menentang pengaruh induksi sendiriHubungan :Kumparan diseri dengan kumparan jangkar, kutub antara harus menimbulkan fluks yang sebanding dengan arus jangkarTempatnya :Antara dua kutub utama
Dengan Kumparan KOMPENSASI (k-k)Tujuan :Mencegah distorsi (perubahan bentuk) medan karena reaksi jangkar untuk mendapat kompensasi yang baik pada keadaan dibebani maka kumparan dihubungkan seri- Lebih baik dari kutub antara
8
9
PROSES KOMUTASI PADA MESIN DC
10
KOMUTATOR
Merubah arus bolak-balik menjadi arus searah
GENERATOR ARUS SEARAH
PRINSIP :
Tegangan pada generator dibangkitkan berdasarkan induksi bila suatu kumparan berputar pada medan magnet terjadi tegangan bolak balik pada kumparan tersebut.Arah tegangan induksi bergantung pada kedudukan dari kumparan terhadap arah medan magnet. Bila putaran tetap terjadi tegangan bolak balik pada kumparan yang berubah arah dan besarnya secara periodik.
Untuk memperoleh tegangan searah, cincin geser diganti dengan dua belahan ½ cincin , yang masing-masing belahan cincin diberi isolasi disebut KOMUTATOR belahan ½ cincin lamel-lamel komutator.
Sikat yang satu menjadi kutub negatip dan sikat yang lain menjadi kutub positip dari generator.
Lebih banyak kumparan dan lamel komutator tegangan yang dihasilkan oleh generator lebih baik.
Besarnya tegangan generator berbanding lurus dengan :- Konstanta konstruksinya ( C ) a.l : jumlah
kutub, jumlah kumparan, ukuran kumparan.
11
- Kuat medan magnet ~ fluks ( Φ ).- Jumlah putaran (n)
E = C n Φ atau E = B l v
Dari cara memberikan fluks pada kumparan medan, dikelompokkan menjadi :
Generator Penguatan Bebas/Terpisah If . Rf = Vf volt
Ea = Vt + Ia Ra volt
Daya : P = Vt . IL watt
Generator Penguatan Sendiri :
*Generator shunt ,
If . Rf = Vf volt
Ea = Vt + Ia Ra volt
Daya : P = Vt . IL watt
*Generator seri ,
IL . RL = Vt volt
Ea = Vt + Ia ( Ra + Rs ) volt
Daya : P = Vt . IL watt
*Generator kompon shunt panjang.
If . Rf = Vf voltEa = Vt + Ia Ra + IaRs Ea = Vt + Ia ( Ra + Rs ) volt
Ia = Is = IL + If
Daya : P = Vt . IL watt
*Generator kompon shunt pendek.
12
If . Rf = Vf volt
Ea = Vt + Ia Ra + IsRs volt
Ia = Is + IfIL = Is
Daya : P = Vt . IL watt
Proses Terbangkitnya Tegangan pada Generator penguatan sendiri ( shunt ).
Syarat : - Ada Tegangan sisa ( remanensi magnet ).
- Tahanan kumparan medan tidak melebihi R kritis.
Bagaimana bila Remanensi magnet ( Tegangan Sisa ) tidak ada !Cara membangkitkannya ?
KARAKTERISTIK GENERATOR ARUS SEARAH
Tujuan : Memberikan gambaran sifat2 Generator Arus Searah. Karakteristik yang perlu diketahui :
a. Karakteristik tanpa beban Eo = f ( If ), dengan n konstan Eo ~ Vo Ia = 0 letak sikat δ=0 konstan If diatur.
b. Karakteristik berbeban E = f ( If ), dengan n, δ , Ia
konstan E ~ Vt If diatur.
c. Karakteristik Luar E = f ( Ia ), dengan n, δ , If konstan E ~ Vt beban R diatur
d. Karakteristik Pengatur If = f ( Ia ), dengan n, δ , Vt
konstan beban R diatur.
e. Karakteristik Hubung Singkat Ihs = f ( If ), dengan n, δ , RL=0 konstan If diatur.
13
Karakteristik GENERATOR PENGUATAN BEBAS/TERPISAHa. Karakteristik tanpa beban Eo = f ( If )b. Karakteristik berbeban E = f ( If )c. Karakteristik Luar E = f ( Ia )d. Karakteristik Pengatur If = f ( Ia )e. Karakteristik Hubung Singkat Ihs = f ( If )
Karakteristik GENERATOR SHUNTa. Karakteristik tanpa beban Eo = f ( If )b. Karakteristik berbeban E = f ( If )c. Karakteristik Luar E = f ( Ia ) d. Karakteristik Pengatur If = f ( Ia )e. Karakteristik Hubung Singkat Ihs = f ( If )
Karakteristik GENERATOR SERIa. Karakteristik tanpa beban b. Karakteristik berbeban c. Karakteristik Luar , E = f ( Ia )d. Karakteristik Pengature. Karakteristik Hubung Singkat. a, b, d dan e , dapat dilaksanakan bila dirangkaikan spt
generator shunt
Karakteristik GENERATOR KOMPON SHUNT PANJANG
PERBANDINGAN Karakteristik Luar GENERATOR ARUS SEARAH.
1. Generator arus searah kompon lebih.2. Generator arus searah kompon datar3. Generator arus searah kompon kurang4. Generator arus searah penguat bebas5. Generator arus searah shunt6. Generator arus searah kompon lawan7. Generator arus searah seri
Yang berbeda adalah karakteristik Generator seri : Arus beban dinaikan tegangan akan naik,
MOTOR ARUS SEARAH
Motor Listrik :Mesin yang merubah tenaga listrik → tenaga mekanik
Prinsip : Bila suatu penghantar dialiri arus listrik
14
Diletakan pada (didalam) suatu medan magnet, maka akan timbul gaya mekanik yang mempunyai arah sesuai hukum tangan kiri dengan besar gaya
F = Bil, Newton
Konstruksi motor arus searah = generator arus searah
15
16
17
PERSAMAAN-PERSAMAAN TEGANGAN MOTOR
Tegangan V berlawan arah dengan EMF Eb
Pada jangkar terjadi drop tegangan Ia Ra
Jadi,
MACAM-MACAM MOTOR ARUS SEARAH
1. Motor arus searah penguatan bebas / terpisah2. Motor arus searah penguatan sendiri
Motor arus searah penguatan shunt Motor arus searah penguatan seri Motor arus searah penguatan kompon
o Shunt panjango Shunt pendek
Motor a.s penguatan bebas / terpisah
18
MOTOR ARUS SEARAH PENGUATAN SENDIRI
a. Motor Shunt
19
b. Motor Seri
c. Motor Kompon
20
KECEPATAN MOTOR DC (N)
Kecepatan N berbanding lurus terhadap Eb (ggl lawan) & berbanding terbalik dengan fluksi Ø
MOTOR SERI
Kondisi awal Kondisi kedua
N1 kecepatan N2
Ia1 Arus Jangkar Ia2
Ø1 Fluks / kutub Ø2
21
MOTOR SHUNT
TORSI
Karakteristik Motor Arus searah
- Menunjukan performance dari motor pada kondisi torsi
Karaktersitik yang penting adalah :1. Karakteristik Torsi - Arus2. Karaktersitik Kecepatan - Arus3. Karakterstik Kecepatan - Torsi
22
Ad.1. Karaktersitik Torsi - Arus
Hubungan antara torsi dan arus pada motor arus berdasarkan :
Pada motor shunt,fluks lampiran konstan
Maka kurva torsi sv arus berujung garis lurus
Pada motor seri,fluks sebanding dengan Ia
Maka kurva torsi vs arus proposal terhadap
Pada motor kompon, bila medan seri membantu medan shunt diubah motor kompon komulatif, bila medan ini menentang medan shunt disebut motor kompon deferensial tdk banyak Karakteristik torsi-arus & motor kompon tergantung dari arah & karakter medan seri di banding medan shunt, seperti terlihat pada gambar
23
2. Karakteristik kecepatan vs arus
Pada motor arus searah, emf lama, Eb adalah
Eb = V - IaR
Pada motor shunt, fluks pada prakteknya konstan, drop karena IaRa kecil sekitar 3-6% dengan E tegangan, karena itu kecepatan bisa dianggap motor dengan kecepatan konstan, kecepatan turun sedikit dengan bertambahnya beban.
Pada motor seri, kecepatan :
24
Dimana Ø dan Ia bervariasi terhadap beban, dengan bertambahnya juga Ø kecepatan turun. Kecepatan invers proposional terhadap fluks Ø karakteristik motor komponen adalah kombinasi dan karakteristik motor shunt & motor seri pada motor komponen komulatif, kecepatan menurun sedikit lebih besar dari pada motor dc shunt pada keadaan berbelah seperti pada gbr dibawah ini :
Ad.3. Karakteristik kecepatan – torsiKaraktersitik-karakteristik kecepatan arus dan torsi vs arus dikembangkan /digabung antara kecepatan & torsi akan diperoleh
- Pada motor shunt, bahwa kecepatannya mendekat konstan- Pada motor seri kurva kecepatan – torsi mirip dengan kurva
kecepatan arus- Pada motor komponen kurva kecepatan – torsi adalah
continue & karakteristik arus shunt & motor seri seperti pada gambar
25
PENGATURAN KECEPATAN MOTOR DC
26
Kecepatan Motor DC dapat diatur dengan merubah Variabel-Variabel dari Persamaan Kecepatan
Ada 4 metode pengaturan :
1. Metode pangaturan fluks ► merubah fluks medan
2. Metode pengaturan tahanan jangkar ► merubah tegangan Va dengan mempergunakan tahanan variable yang diseri dengan jangkar
3. Metode pengaturan tahanan jangkar seri & parallel ► merubah tegangan Va (jangkar) & arus Ia (jangkar) dengan kombinasi dua buah tahanan variabel seri & parallel
4. Metode pengaturan tegangan jangkar ► mempergunakan suatu tegangan dengan variabel untuk merubah tegangan Va (jangkar) pada motor penguatan bebas
Ad1. Pengatuaran FLUKS
a. Menambah tahanan medan ► arus medan ► kecepatanb. Menghasilkan kecepatan diatas kecepatan dasar
27
Keuntungan :- sederhana,tidak mahal (rel) - relative effisien ► rugi2 rangkaian medan 3-5%- smooth- tanpa batas, tetapi harus diperhatikan hubungan
T= KØ Ia dan kecepatan maksimal yang diijinkan 1,5 x kecapatn nominal
Kerugian :- kurang stabil untuk kecepatan tinggi (karena reaksi
jangkar)- komutator sulit & kemungkinan komutator rusak pada
kecepatan tinggi- tidak mungkin kecepatan dibawah kecepatan nominal
Ad2. Pengaturan Tahanan Jangkar (lih. Gbr diatas)
a. Menambah tahanan jangkar dengan tahanan seri ► tegangan jangkar turun ► kecepatan akan turun
b. Menghasilkan kecepatan dibawah kecepatan dasarc. Arus jangkar adalah fungsi beban
Keuntungan :- sederhana & mudah menghubungkannya- dapat dikombinasikan dengan starting motor
Kerugian :
28
- biaya relatif tinggi (untuk motor dengan rating HP tinggi)
- pengaturan kecepatan kurang baik - effisiensi rendah- sulit pengaturannya untuk motor daya besar
Ad3. Metode pengaturan tahanan jangkar seri & parallel
Merubah Va & Ia
Keuntungan :- lebih baik dari pengaturan tahanan jangkar- tahanan Rsh dapat untuk pengereman
Kerugian :- torsi operasi berkurang karena pemisahaan arus
jangkar- effisiensi turun karena rugi2 pada Rsh & Rs
Contoh : dengan pengoperasian kontraktor
Ad4. Metode Pengaturan Tegangan Jangkar
29
Mengeliminasi kebutuhan tahanan starting yang diseri dengan jangkar
a. Dengan tegangan DC variabel, pada motor DC penguatan bebas
b. Tegangan DC variabel = 0 ► T motor = 0
c. Tegangan DC ditambah ► sesuai
d. Tegangan DC dikurangi hingga nol & polaritas terbalik ► motor berhenti & putaran berubah arah ► sesuai hokum tangan kiri
e. Motor kecil,bisa memakai SCR (converter) dari AC 1φ atau 3φ
f. Motor besar diatas 100HP umumnya mempergunakan system Ward Leonard
- Motor ac 3φ memutar Gen.dc utama & Ge.dc Exciter (shunt)- Dapat untuk menghentikan & membalik putaran
30
Keuntungan :- range pengaturan lebar dari berhenti hingga
kecepatan tinggi 2 arah- responnya cukup cepat untuk setiap perubahan
kecepatan - baik untuk pengaturan kecepatan kerugian : biaya
awal tinggi
Kerugian : Biaya awal tinggi
Exc. 2 : Exciter utama, disediakan untuk control medan Exciter 1Exc. 1 : Untuk medan generator utama
MEMBALIK ARAH PUTARAN MOTOR DC
1. Merubah arah fluks medan atau arus jangkar2. Merubah arah keduanya atau membalik hubungan
tegangan + / - ► arah putaran tidak berubah
31
3. Yang popular dalah membalik hubungan jangkar4. Bila membalik hubungan medan ada 2 masalah
(kerugian) :a. Berbahaya,putaran tinggi ► tidak stabil & arus
jangkar tinggib. Medan menjadi sangat induktif dari pada
jangkar, perubahan rangkaian dengan induktif tinggi ► timbul bunga api & breakdown tegangan
Dasar-Dasar Rangkaian Untuk Merubah Arah Putaran Motor DC
32
33
34
Recommended