27
MATERI GENERATOR DAN TRANSFORMATOR MATERI GENERATOR DAN TRANSFORMATOR Transformator Prinsip kerja trafo Generator Prinsip kerja generator Prev<< Back next menu exit

Materi Generator Dan Transform at Or

Embed Size (px)

Citation preview

MATERI GENERATOR DAN TRANSFORMATORMATERI GENERATOR DAN TRANSFORMATOR

• Transformator• Prinsip kerja trafo• Generator• Prinsip kerja generator

Prev<<Back next menu exit

A. Tranformator / Trafo

TRANSFORMATOR dan GENERATOR

BAB II

Back next menu exit

disebut juga trafo adalah alat untuk mengubah besarnya tegangan listrik.

bekerja berdasarkan induksi magnetik pada sebuah kumparan oleh kumparan lain

kumparan yang dihubungkan dengan tegangan input / masukan disebut kumparan primer dan kumparan yang dihubungkan dengan tegangan keluaran disebut kumparan sekunder.

Kedua kumparan dililitkan pada inti besi lunak.

dibedakan menjadi dua : trafo step up dan trafo step down

trafo step up memiliki jumlah lilitan primer (Np) < jumlah lilitan sekunder (Ns).

trafo step down memiliki Np > Ns.

Back next menu exit

Prinsip Kerja Tranformator

Sebuah trafo terbuat dari kumparan primer dan sekunder yang dililitkan pada inti besi lunak yang disusun berlapis-lapis, agar tidak terjadi arus pusar yang besar.

Gb. 1. diagram trafo

Back next menu exit

Trafo dapat bekerja pada tegangan masukan adalah tegangan bolak-balik (AC), dan tidak dapat bekerja pada tegangan masukan DC.

Gb. 2. prinsip kerja trafo

Klik untuk animasi

Back next menu exit

s

Perhatikan lagi gb berikut!

Gb. 3. prinsip kerja trafo

Klik untuk animasi

Back next menu exit

Gb.i inti besi lunak yang dililiti kumparan tampak dari samping, dengan inti besi berlapis-lapis maka arus pusar sangat kecil.

Gb. ii , inti besi yang utuh, maka akan timbul arus pusar yang besar, sehingga akan merugikan. Banyak energi listrik yang berubah menjadi kalor.

Gb. i Gb. ii

Klik untuk animasi

Back next menu exit

Karena kumparan primer dialiri arus bolak-balik, maka akan terjadi perubahan fluks. Hal ini menimbulkan ggl induksi pada kumparan sekunder.

Beda potensial pada ujung-ujung kumparan sebanding dengan jumlah lilitan.

untuk trafo step up, Ns > Np sehingga Vs > Vp.

untuk trafo step down, Ns < Np sehingga Vs< Vp.

Hubungan Np,Ns,Vp dan Vs :

Untuk trafo ideal berlaku :

Np : Ns = Vp : Vs

Pp = Ps atau Vp.ip = Vs.is atau Vp : Vs = is : ip

Back next menu exit

Pada kenyataannya tidak ada trafo yang ideal, selalu terjadi kehilangan energi dari primer ke sekunder. Hal ini disebabkan karena adanya arus pusar dan pemanasan joule.

Untuk memperkecil kehilangan energi tersebut maka pada susunan kumparan primer dan sekunder dibuat dalam susunan tertutup dengan teras inti besi lunak. Inti besi lunak dibuat berlapis-lapis dan dilekatkan satu sama lain untuk memperkecil arus pusar yang terjadi.

Effisiensi / daya Guna trafo :

η = Vs.IsVp.Ip X 100%

η = PsPp

X 100%

Pp = daya primer (watt)

Ps = daya sekunder (watt)

Dengan ;

Np = jumlah lilitan primer

Ns = jumlah lilitan sekunder

Vp = beda potensial pada ujung-ujung kumparan primer

Vs = beda potensial pada ujung-ujung kumparan sekunder

Ip = kuat arus primer

Is = kuat arus sekunder

Back next menu exit

Contoh Soal :

Penyelesaian 1 Penyelesaian 2 Penyelesaian 3

1. Sebuah trafo memiliki jumlah lilitan primer dan sekunder masing-masing 4000 lilitan dan 2000 lilitan. Kumparan primer dihubungkan dengan tegangan 220 V, berapa tegangan yang timbul pada ujung-ujung kumparan sekundernya ?

2. Sebuah trafo memiliki jumlah lilitan primer dan sekunder masing-masing 2000 lilitan dan 1000 lilitan memiliki effisiensi 80 %. Apabila daya yang diberikan pada kumparan primer 400 watt dengan kuat arus 2 A, hitung :

a. Daya sekundernya

b. Kuat arus sekundernya !

3. Sebuah trafo digunakan ntuk mengubah tegangan dari 12 volt menjadi 220 volt. Bila effisiensi trafo 75 % dan kumparan sekundernya dihubungkan dengan lampu 220V,20W berapa kuat arus pada kumparan primernya?

4. Sebuah trafo step down dengan effisiensi 75 % menurunkan tegangan dari 200 V menjadi 100 V. Kumparan sekunder dihubungkan dengan lampu 50 V, 20 W. Tentukan kuat arus pada lilitan primer!

Contoh Soal :1. Sebuah trafo memiliki jumlah lilitan primer dan sekunder masing-masing

4000 lilitan dan 2000 lilitan. Kumparan primer dihubungkan dengan tegangan 220 V, berapa tegangan yang timbul pada ujung-ujung kumparan sekundernya ?

Penyelesaian :

Diketahui :

Np = 4000

Ns = 2000

Vp = 220 V

Ditanya : Vs ……?

4000 Vs = 440000

Vs = 110 V

Jawab :Np : Ns = Vp : Vs4000 : 2000 = 220 : Vs4000 Vs = 2000 . 220

Back next menu exit

Contoh Soal :

2. Sebuah trafo memiliki jumlah lilitan primer dan sekunder masing-masing 2000 lilitan dan 1000 lilitan memiliki effisiensi 80 %. Apabila daya yang diberikan pada kumparan primer 400 watt dengan kuat arus 2 A, hitung :

a. Daya sekundernya

b. Kuat arus sekundernya !

Penyelesaian :

Diketahui :

Np = 2000

Ns = 1000

η = 80%

Pp = 400 W

Ip = 2 A

Ditanyakan :

a. Ps

b. Is

Jawab :

Back next menu exit

Dari Np : Ns = Vp : Vs, maka :

2000 : 1000 = 200 : Vs

2000 Vs = 1000 . 200

2000 Vs = 200000

Vs = 100 volt.

Sehingga Is = Ps / Vs

Is = 320 / 100

Is = 3,2 A

η = Ps

Pp

X 100% a.

X 100% 80 % = Ps

400

0,8 = Ps

400

Ps = 400 . 0,8

= 320 watt

b. Dari Pp = Vp.Ip, maka :Vp = Pp/IpVp = 400 / 2Vp = 200 volt

Back next menu exit

Contoh Soal :3. Sebuah trafo digunakan ntuk mengubah tegangan dari 12 volt

menjadi 220 volt. Bila effisiensi trafo 75 % dan kumparan sekundernya dihubngkan dengan lampu 220V,20W berapa kuat arus pada kumparan primernya?

Penyelesaian :

Diketahui :

Vp = 12 volt

Vs = 220 volt

η = 75 %

Ps = 20 W

Ditanya Ip ….?

η = Ps

Pp

X 100%

75 % = 20

PpX 100%

0,75 = 20

Pp

Pp = 20 / 0,75

= 26,67 W

Sehingga :

Pp = Vp . Ip

26,67 = 12 . Ip

Ip = 26,67/12

Ip = 2,2 A

Back next menu exit

1. Sebuah trafo menghasilkan tegangan sekunder 220 volt dengan kuat arus 2 A. apabila jumlah lilitan kumparan primer 400 lilitan dan tegangan primernya 110 volt, hitung :

a. Jumlah lilitan sekundernya

b. Kuat arus pada kumparan primernya!

2. Trafo step up mengubah tegangan 25 V menjadi 250 V. Bila kumparan sekunder dihubungkan dengan lampu 40 W, 250V dan effisiensi trafo 80 %, tentukan kuat arus pada kumparan primernya!

3. Sebuah trafo step up mengubah tegangan 40 volt menjadi 220 volt. Bila effisiensi trafo 75 % dan kumpraan sekunder dihubungkan lampu 60W,220V, tentukan kuat arus yang mengalir pada lampu tersebut

4. Sebuah trafo step down digunakanuntuk menurunkan tegangan dari 220 V menjadi 110 V. Kumparan sekundernya dihubungkan dengan seterika 300 W,220V. Bila effisiensi trafo 80 %, tentukan kuat arus pada kumparan primernya!

SOAL LATIHAN :

Back next menu exit

B. Generator AC

Gb. 4 . Generator

Back next menu exit

Prinsip Kerja generator :

Generator AC adalah sebuah alat yang digunakan untukmembangkitkan tegangan Ac, yang bekerja berdasarkan prinsip atau hukum Faraday. Dengan memutar kumparan pada medan magnet atau memutar magnet dalam kumparan maka akan terjadi perubahan fluks magnetik yang melalui kumparan, sehingga pada ujung-ujung kumparan akan timbul tegangan induksi / ggl induksi. Generatorr terdiri dari 2 bagian utama yaitu rotor dan stator.

Gb. 5. Rotor Gb.6. Stator

Back next menu exit

Bagian-bagian generator AC

komutator

SikatSikat

Loop kumparan

magnet

Back next menu exit

Back next menu exit

Back next menu exit

A

B

C

D F

F

D

C

B

A F

F

sesuai kaidah tangan kanan lorentz, ketika kumparan diputar dari posisi mendatar, maka sisi AB mendapat gaya keatas dan sisi CD mendapat gaya ke bawah. Karena arah medan magnet ke kanan maka pada kumparan timbul ggl induksi sehingga mengalir arus induksi, pada sisi AB mengalir dari B ke A, sedang pada sisi CD dari D ke C. Hal ini terjadi selama ½ putaran. Setelah ½ putaran maka arah arus akan berbalik arah, pada sisi AB yg tadinya dari B ke A berbalik dari A ke B, demikian juga pada sisi Cd akan berbalik menjadi dari C ke D.

Back next menu exit

A

A cos

Fluks magnet adalah hasil kali antara kuat medan magnet dan luasan yang di tembus secara tegak lurus oleh garis gaya magnet.

= B.A cos = B.A cos ωt

Dari hukum Faraday :

ε = - NdФ

dt

ε = - Nd (BA cos ωt)

dt

Klik untuk animasi

Back next menu exit

Dari persamaan di atas diketahui bahwa ggl induksi yang dihasilkan generator merupakan fungsi sinus, sehingga disebut juga tegangan sinusiodal.

•Untuk memperbesar ggl induksi yang dihasilkan generator, dapat dilakukan beberapa cara :

• memperbanyak lilitan (N)

• memperbesar medan magnet (B)

• memperluas permukaan kumparan (A)

• mempercepat putaran rotor (ω)

ε = - Nd (BA cos ωt)

dt

ε = - NBAd cos ωt

dt

ε = - NBA (- ω sin ωt)

ε = NBA ω sin ωt

εm = NBA ω

Ggl mencapai maksimum bila ωt = 90o

Back next menu exit

ε (volt)

εm

εm

ωtπ/2 3π/2 2ππ

A BA

B

B A

A

BA B

ε = εm sin ωt

Gb grafik tegangan bolak-balik yang dihasilkan generator

A

B B

A B

A A

B

A B

Klik untuk animasi

Back next menu exit

2. Generator DCBagian-bagian generator DC :

sikat

sikat

Cincin belah

Back next menu exit

ε (volt)

t

Gb. 9. Grafik ggl terhadap waktu pada generator DC

Back next menu exit

Contoh Soal

1. Sebuah generator ketika berputar pada 1000 rpm menghasilkan ggl maksimum 200 volt. Agar ggl maksimumnya menjadi 250 volt, berapa putaran yang diperlukan?

2. Sebuah loop kumparan luas 20 cm2 terdiri dari 300 lilitan diputar pada medan magnet homogen 4 . 10-2 tesla pada kecepatan sudut 100 rad/s. Hitung ggl maksimum yang dihasilkan!

3. Sebuah generator menghasilkan ggl dengan persamaan ε = 220 sin 100πt volt. Tentukan :

a. ggl maksimum

b. kecepatan sudutnya

c. frekuensinya

d. periodenya!

e. gambar grafiknya!

Back next menu exit