01. Modul Mesin Listrik I

8/19/2019 01. Modul Mesin Listrik I

http://slidepdf.com/reader/full/01-modul-mesin-listrik-i 1/127

Mesin Listrik I

Disusun Oleh :Drs. Sofian Yahya, SST., MTNIP : 19591226 198603 1 004

PROGRAM STUDI TEKNIK LISTRIKJURUSAN TEKNIK ELEKTRO

POLITEKNIK NEGERI BANDUNG2010



M esin Li strik I

KATA PENGANTAR

Puji syukur saya panjatkan ke hadirat Illahi Robbi, Tuhan Yang Maha Esa , karena atas bimbingan dan petunjuk-Nya, serta berkat rahmat, nikmat, dan karunia-Nya sehingga bahan ajar M esin L istrik I ini dapat diselesaikan.

Kurikulum Berbasis Kompetensi merupakan perangkat rencana dan pengaturan tentangkompetensi kompetensi dan hasil belajar yang harus dicapai mahasiswa, penilaian, ke-giatan belajar mengajar, dan pemberdayaan sumber daya pendidikan dalam pengem-

bangan kurikulum. Dengan Kurikulum Berbasis Kompetensi ini diharapkan dapat mem- bawa dampak yang bermakna pada mahasiswa, setelah melalui serangkaian pengalaman belajar baik didalam kelas maupun diluar kelas.

Kompetensi merupakan pengetahuan, keterampilan, dan nilai-nilai dasar yang direflek-sikan dalam kebiasaan berfikir dan bertindak. Kebiasaan tersebut secara konsisten danterus-menerus dapat memungkin seseorang untuk menjadi kompeten, dalam arti memi-liki pengetahuan, keterampilan, dan nilai-nilai dasar untuk melakukan sesuatu.

Pola penyajian bahan ajar ini disesuaikan dengan tuntutan Kurikulum Berbasis Kompe-tensi, menekankan pada pendekatan komunikasi dan keterampilan proses. Paparan yangsingkat tapi jelas dan gambar yang bervariasi. Sehingga diharapkan kompetensi maha-siswa dapat berkembang dengan baik.

Penulis menyadari bahwa pengembangan potensi mahasiswa bukan semata-mata terle-tak pada bahan ajar ini, tetapi merupakan sinergi dari pengajar, lingkungan belajar, danmahasiswa itu sendiri. Walaupun bahan ajar ini adalah merupakan hasil penyempurnaandari bahan ajar yang telah disampaikan oleh penulis selama mengajar mata kuliah ini,namun penulis tidak memungkir i masih ada kekurangan yang harus diperbaiki. Olehkarena itu penulis mengharapkan saran dan kritik yang membangun dari pembaca,khususnya mahasiswa Program Studi Teknik Listrik, Politeknik Negeri Bandung.

Bandung, Juni 2010

Penulis



M esin Li strik I

iii

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR ................................................................................. ii

DAFTAR ISI ................................................................................................ iii

DAFTAR GAMBAR ................................................................................... v

DAFTAR TABEL ........................................................................................ viii

DESKRIPSI MATA KULIAH

PETUNJUK PENGGUNAAN

1. Pendahuluan ............................................................................................... 1 – 1

2. Transformator Satu Fasa .......................................................................... 2 - 12.1. Konstruksi dan Prinsip Kerja .............................................................. 2 - 22.2. Transformator Ideal ............................................................................ 2 - 52.3. Transformator Berbeban ..................................................................... 2- 7

2.3.1 Rangkaian Ekuivalen Transformator .......................................... 2 – 82.3.2 Perkiraan Tegangan Jatuh pada Transformator ............................ 2 – 132.3.3 Efisiensi Transformator .............................................................. 2 - 152.3.4 Perubahan Efisiensi Terhadap Beban ......................................... 2 - 152.3.5 Pengaturan Tegangan .................................................................. 2 - 16

2.4. Pengaruh Perubahan Faktor Daya Beban terhadap Efisiensi ................ 2 - 172.5. Pengujian Transformator .................................................................... 2 - 17

2.5.1 Percobaan Beban Nol .................................................................. 2 - 182.5.2 Percobaan Hubung Singkat ........................................................ 2 - 192.5.3 Penentuan Polaritas Transformator Satu Fasa ............................. 2 - 20

2.6. Paralel Transformator ......................................................................... 2 - 212.6.1 Paralel Dua Transformator dalam Keadaan Ideal ......................... 2 - 212.6.2 Paralel Transformator Perbandingan Tegangan Sama ................. 2 - 22

2.7. Autotransformator ............................................................................... 2 – 242.8. Transformator Pengukuran .................................................................. 2 - 25

2.8.1 Transformator Arus .................................................................... 2 - 25

2.8.8 Transformator Tegangan ............................................................ 2 - 26Soal Latihan ............................................................................................. 2 - 27

3. Transformator Tiga Fasa .......................................................................... 3 - 13.1. Konstruksi Transformator Tiga Fasa ................................................... 3 - 23.2. Hubungan Transformator Tiga Fasa .................................................... 3 - 63.3. Pengujian Transformator Tiga Fasa .................................................... 3 – 123.4. Penentuan Angka Jam ......................................................................... 3 – 17Soal Latihan ............................................................................................. 3 - 17

4. Motor Induksi Tiga Fasa .......................................................................... 4 - 1

4.1. Konstruksi dan Prinsip Kerja .............................................................. 4 - 3



M esin Li strik I

iv

4.1.1 Stator .......................................................................................... 4 - 44.1.2 Rotor........................................................................................... 4 - 54.1.3 Medan Putar ............................................................................... 4 - 54.1.4 Prinsip Kerja Motor Induksi Tiga Fasa ....................................... 4 - 7

4.2. Frekuensi dan Slip Rotor .................................................................... 4 - 84.2.1 Tegangan Induksi pada Rotor ..................................................... 4 - 94.2.2 Slip dan Frekuensi Rotor ............................................................ 4 - 9

4.3. Rangkaian Ekuivalen .......................................................................... 4 - 104.3.1 Rangkaian Ekuivalen Rotor ........................................................ 4 - 104.3.2 Rangkaian Ekuivalen Motor ........................................................ 4 - 11

4.4. Torsi dan Daya ................................................................................... 4 - 114.4.1 Torsi Motor ................................................................................ 4 - 114.4.2 Daya Motor Induksi Tiga Fasa ................................................... 4 - 15

4.5. Penentuan Parmeter Motor Induksi ..................................................... 4 - 194.5.1 Tes Tanpa Beban ....................................................................... 4 - 194.5.2 Tes Hubung Singkat ................................................................... 4 - 21

4.6. Diagram Lingkaran ............................................................................. 4 - 224.6.1 Diagram Lingkaran Rangkaian Seri ............................................ 4 - 224.6.2 Diagram Lingkaran dari Rangkaian Ekuivalen ............................ 4 - 234.6.3 Konstruksi Diagram Lingkaran .................................................. 4 - 244.6.4 Kuantitas Maksimum ................................................................. 4 - 26

4.7. Pengaturan Kecepatan Motor Induksi Tiga Fasa ................................. 4 - 274.7.1 Mengubah Jumlah Kutub ........................................................... 4 - 284.7.2 Pengaturan Tahanan Rotor ......................................................... 4 - 284.7.3 Pengaturan Tegangan ................................................................. 4 - 304.7.4 Pengaturan Frekuensi .................................................................. 4 - 31

4.8. Pemilihan Motor ................................................................................. 4 - 32Soal Latihan .............................................................................................. 4 - 35

5. Generator Sinkron ................................................................................... 5 - 15.1. Pendahuluan ....................................................................................... 5 - 25.2. Konstruksi .......................................................................................... 5 - 25.3. Prinsip Kerja ....................................................................................... 5 - 105.4. Alternator Tanpa Beban ...................................................................... 5 - 125.5. Alternator Berbeban ........................................................................... 5 - 135.6. Menentukan Resistansi dan Reaktansi ................................................. 5 - 15

5.7. Pengaturan Tegangan .......................................................................... 5 - 175.8. Kerja Paralel Alternator ...................................................................... 5 - 22

Soal Latihan .............................................................................................. 5 - 25

DAFTAR PUSTAKA



M esin Li strik I

viii

DAFTAR TABEL

Tabel

3.1 Parameter Pengujian Beban Nol............................................................. 3 - 133.2 Parameter Pengujian Hub Singkat .......................................................... 3 - 143.3 Kelompok Hubungan Menurut Standar VDE 0532 ................................ 3 - 163.4 Kelompok Jam ...................................................................................... 3 – 174.1 Karakteristik Torsi Motor Induksi ......................................................... 4 – 334.2 Klasifikasi Isolasi Motor ....................................................................... 4 – 34



M esin Li strik I

v

DAFTAR GAMBAR

Gambar

1.1 Pembangkit Tenaga Listrik ................................................................... 1 - 11.2 Mesin CNC ........................................................................................... 1 - 11.3 Mesin Cuci ........................................................................................... 1 - 11.4 Alternator Mobil ................................................................................... 1 - 21.5 Penggunaan Transformator pada Bidang Tenaga Listrik ....................... 1 - 31.6 Transformator Daya .............................................................................. 1 - 31.7 Transformator Distribusi Tipe Tiang .................................................... 1 - 31.8 Transformator pada Peralatan Elektronik .............................................. 1 - 42.1 Percobaan Arus Induksi ........................................................................ 2 - 22.2 Percobaan Induksi ................................................................................. 2 - 22.3 Fluks Magnet Transformator ................................................................. 2 - 32.4 Transformator Tipe Inti ......................................................................... 2 - 42.5 Tranformator Tipe Cangkang ................................................................ 2 - 42.6 Laminasi Inti Transformator ................................................................. 2 - 42.7 Transformator Tanpa Beban ................................................................. 2 - 52.8 Arus Tanpa Beban ................................................................................ 2 - 52.9 Kurva B – H ......................................................................................... 2 - 62.10 Transformator Ideal .............................................................................. 2 - 62.11 Transformator Berbeban ....................................................................... 2 - 72.12 Rangkaian Ekuivalen Transformator ..................................................... 2 – 82.13 Resistansi Kumparan Transformator ..................................................... 2 – 82.13 Resistansi Kumparan Transformator ..................................................... 2 – 82.14 Induktansi atau Reaktansi Bocor Transformator .................................... 2 - 92.15 Rangkaian Ekuivalen dengan Acuan Sisi Primer ................................... 2 - 112.16 Rangkaian Ekuivalen dengan Acuan Sisi Primer disederhanakan ........... 2 - 112.17 Rangkaian Ekuivalen dengan Acuan Sisi Sekunder ............................... 2 - 122.18 Rangkaian Ekuivalen dengan Acuan Sisi Sekunder disederhanakan ....... 2 - 122.19 Diagram Vektor Sisi Sekunder ............................................................... 2 - 132.20 Transformator Faktor Daya ”Lagging” .................................................. 2 - 142.21 Transformator Faktor Daya ”Leading” .................................................. 2 - 142.22 Transformator Faktor Daya ”Unity” ...................................................... 2 - 142.23 Pengaruh Perubahan Faktor Daya .......................................................... 2 - 17

2.24 Rangkaian Percobaan Beban Nol ........................................................... 2 - 182.25 Rangkaian Ekuivalen hasil Percobaan Beban Nol .................................. 2 - 182.26 Rangkaian Percobaan Hubung Singkat................................................... 2 - 192.27 Rangkaian Ekuivalen hasil Percobaan Hubung Singkat .......................... 2 - 192.28 Penentuan Polaritas Transformator ........................................................ 2 - 202.29 Rangkaian Paralel Transformator Satu Fasa .......................................... 2 - 212.30 Paralel dua buah Transformator dalam Keadaan Ideal ............................ 2 - 222.31 Rangkaian Ekuivalen Paralel Transformator Tegangan Sama ................ 2 - 232.32 Vektor Diagram Paralel Transformator Tegangan Sama ........................ 2 - 232.33 Rangkaian Autotransformator ................................................................ 2 - 242.34 Transformator Arus .............................................................................. 2 - 26

2.35 Transformator Tegangan ....................................................................... 2 – 26



M esin Li strik I

vi

3.1 Konstruksi Tranformator Tiga Fasa ...................................................... 3 - 23.2 Transformator Tipe Inti ......................................................................... 3 - 2

3.3 Transformator Tipe Cangkang .............................................................. 3 - 23.4 Bushing Transformator ......................................................................... 3 - 43.5 Alat Pernafasan ..................................................................................... 3 - 43.6 Tap Changer ......................................................................................... 3 - 53.7 Indikator Level Minyak ........................................................................ 3 - 53.8 Indikator Temperatur ............................................................................ 3 – 53.9 Rele Buchholz ....................................................................................... 3 - 53.10 Hubungan Bintang- bintang .................................................................. 3 - 63.11 Hubungan Segitiga – Segitiga ............................................................... 3 - 73.12 Hubungan Bintang – Segitiga ............................................................... 3 - 83.13 Hubungan Segitiga- Bintang ................................................................. 3 - 93.14 Transformator Tiga Fasa Hubung Zig-zag ............................................. 3 - 93.15 Hubungan V-V atau Open .................................................................... 3 -103.16 Hubungan Open Y - Open ................................................................... 3 -103.17 Hubungan Scott atau T-T ...................................................................... 3 -113.18 Kelompok Hubungan Dy5 .................................................................... 3 -15

4.1 Penampang Motor Induksi Tiga Fasa .................................................... 4 -34.2 Lilitan Motor Induksi ............................................................................ 4 -44.3 Rotor Sangkar ....................................................................................... 4 -54.4 Rotor lilit .............................................................................................. 4- 54.5 Nilai Arus Sesaat dan Posisi Flux ......................................................... 4- 64.6 Proses Terjadinya Medan ...................................................................... 4 -74.7 Terjadinya Putaran pada Motor Induksi ................................................ 4 -84.8 Rangkaian Ekuivalen Rotor .................................................................. 4 -94.9 Rangkaian Ekuivalen Motor ................................................................. 4 -114.10 Rangkaian Ekuivalen dengan Refrensi Primer ...................................... 4 -114.11 Karakteristik Slip Vs Torsi ................................................................... 4 -134.12 Rangkaian Ekuivalen Motor Induksi Rotor Lilit ................................... 4 -144.13 Diagram Aliran Daya Motor Induksi Tiga Fasa .................................... 4 -154.14 Rangkaian Ekuivalen Motor Induksi ..................................................... 4 -174.15 Rangkaian Ekuivalen dengan Refrensi Stator ....................................... 4 -18

4.16 Tes Tanpa Beban .................................................................................. 4 -204.17 Tes Hubung Singkat ............................................................................. 4 -214.18 Diagram Lingkaran dari Rangkaian Seri ............................................... 4 -224.19 Rangkaian Ekuivalen Motor Induksi ..................................................... 4 -234.20 Penentuan Diameter Lingkaran Diagram ............................................... 4 -234.21 Diagram Lingkaran ............................................................................... 4 -244.22 Menentukan Kuantitas Maksimum ........................................................ 4 -274.23 Mengubah JumlahKutub ....................................................................... 4 -284.24 Pengaturan Tahanan Rotor Motor ......................................................... 4 -304.25 Pengaturan Tegangan ........................................................................... 4 -314.26 Skema Pengaturan Frekuensi ................................................................ 4 -32



M esin Li strik I

vii

5.1 Sistem Penguatan Generator DC “Pilot Exciter” ................................... 5 - 35.2 Sistem Penguatan “Brushless Exciter System” ..................................... 5 - 35.3 Bentuk Rotor ........................................................................................ 5 - 45.4 Inti Stator dan Alur pada Stator ............................................................ 5 - 4

5.5 Belitan Satu Lapis Generator Sinkron Tiga Fasa ................................... 5 - 55.6 Urutan Fasa ABC ................................................................................. 5 - 55.7 Belitan Berlapis Ganda Generator Sinkron Tiga Fasa ........................... 5 - 65.8 Diagram Phasor dari Tegangan Induksi Lilitan ..................................... 5 - 75.9 Total Ggl Et dari Tiga Ggl Sinusoidal ................................................... 5 - 85.10 Kisar Kumparan ................................................................................... 5 - 85.11 Vektor Tegangan Lilitan ....................................................................... 5 - 95.12 Diagram Generator AC Satu Fasa Dua Kutub ....................................... 5 -105.13 Diagram Generator AC Tiga Fasa Dua Kutub ....................................... 5- 115.14 Kurva dan Rangkaian Ekuivalen Alternator Tanpa Beban .................... 5 -125.15 Kondisi Reaksi Jangkar ........................................................................ 5 -135.16 Vektor Diagram dari Beban Alternator ................................................. 5 -145.17 Rangkaian Test Alternator Tanpa Beban ............................................... 5 -155.18 Rangkaian Test Alternator di Hubung Singkat ...................................... 5 -165.19 Karakteristik Tanpa Beban dan Hubung Singkat sebuah Alternator ....... 5 -165.20 Pengukuran Resistansi DC ................................................................... 5 -175.21 Vektor Diagram Pf “Lagging” .............................................................. 5 -185.22 Vektor Arus Medan .............................................................................. 5 -195.23 Karakteristik Beban Nol, Hubung Singkat, dan Vektor Arus Medan ...... 5 -195.24 Diagram Potier ..................................................................................... 5 -205.25 Vektor Diagram Potier ......................................................................... 5 -215.26 Rangkaian Paralel Alternator ................................................................ 5 -235.27 Rangkaian Lampu Berputar .................................................................. 5 -235.28 Sychroscope ......................................................................................... 5 -24



M esin Li strik I

DESKRIPSI MATA KULIAH

1.1. Identitas Mata Kuliah

Judul Mata Kuliah : Mesin Listrik I

Nomor Kode / SKS : PBEL2012 /2 SKS

Semester / Tingkat : III (tiga)/ II (dua)

Prasyarat : Rangkaian Listik I dan II

Jumlah Jam / Minggu : 3(tiga)

1.2. Ringkasan Topik / SilabusTransformator Satu Fasa, Transformator Tiga Fasa, Motor Induksi Tiga Fasa, Ge-

nerator Sinkron Tiga Fasa, dan Motor Sinkron Tiga Fasa.

1.3. Kompetensi Yang Ditunjang

KDM.HLT.001(3).A : Memelihara Transformator

PTL.OPS.004(1).A : Mengoperasikan Mesin Produksi Dengan Kendali Elektro-

mekanik

PTL.HAR.026(1).A : Memelihara dan memperbaiki peralatan listrik pada mesin-mesin listrik

PTL.HAR.002(1).A : Melakukan pekerjaan dasar perbaikan motor listrik

PTL.OPR.003(2).A : Mengoperasikan genset

1.4. Tujuan Pembelajaran Umum

Mampu memahami prinsip konversi energi elektromekanik, prinsip kerja dan ka-

rakteristik dari transformator, motor induksi tiga fasa, generator sinkron, dan motor

sinkron tiga fasa

1.5. Tujuan Pembelajaran Khusus

1. Mampu memahami prinsip konversi energi elektromekanik sebagai prinsip da-

sar dari mesin listrik

2. Mampu memahami prinsip kerja transformator, dan mampu menganalisis karak-

teristik transformator.



M esin Li strik I

3. Mampu memahami prinsip kerja Autotransformator dan memahami perbedaan

fungsi kerja autotransformator dengan transformator biasa.

4. Mampu menjelaskan mengenai konstruksi transformator 3 fasa, macam-macam

hubungan belitan transformator 3 fasa, cara-cara memparalelkan, dan menen-

tukan kapasitas daya transformator yang diperlukan untuk beban tertentu.

5. Mampu menjelaskan prinsip kerja, konstruksi, dan karakteristik motor induksi

tiga fasa.

6. Mampu menjelaskan prinsip kerja, konstruksi, dan karakteristik dari generator

sinkron tiga fasa.

7. Mampu menjelaskan prinsip kerja, konstruksi, dan karakteristik dari motor

sinkron tiga fasa.



M esin Li strik I

PETUNJUK PENGGUNAAN

Pedoman Mahasiswa

1. Bacalah bahan ajar ini per Pokok Bahasan sesuai dengan Satuan Acara Perkuliahan(SAP) yang ada dalam bahan ajar ini atau yang disampaikan pengajar.

2. Baca ulang dan pahami benar prinsip-prinsip yang terkandung dalam bahan ajar ini.3. Buatlah ringkasan dari keseluruhan materi bahan ajar ini berdasarkan Pokok Bahas-

an.4. Gunakan bahan pendukung dan buku-buku referensi sesuai daftar pustaka, agar da-

pat lebih memahami konsep setiap kegiatan belajar yang ada dalam bahan ajar ini.5. Setelah menguasai materi pendukung, kerjakan soal-soal yang ada dalam lembar la-

tihan dari setiap kegiatan yang ada dalam bahan ajar ini.6. Lakukan diskusi kelompok baik sesama mahasiswa maupun pihak-pihak lain yang

dapat membantu dalam upaya memahami isi bahan ajar ini.

Pedoman Pengajar

1. Sebelum mahasiswa memulai menggunakan bahan ajar ini, lakukan pre test ter-hadap mahasiswa berdasarkan Pokok Bahasan yang tercantum pada Satuan AcaraPerkuliahan (SAP).

2. Berdasarkan hasil pre test , lakukan review terhadap materi-materi pendukung yangdianggap belum sesuai dengan kriteria yang seharusnya.

3. Gunakan bahan pendukung dan buku-buku referensi sesuai daftar pustaka, untuk lebih memahami konsep setiap kegiatan belajar yang ada dalam bahan ajar ini.

4. Bentuk kelompok diskusi antar sesama mahasiswa dan dibimbing oleh pengajar da-lam upaya membantu mahasiswa memahami isi modul bahan ajar ini dengan lebih

baik.5. Setelah memberikan pengajaran berdasarkan Pokok Bahasan, bimbing mahasiswa

untuk mengerjakan soal-soal yang ada dalam lembar latihan dari setiap kegiatanyang ada dalam modul bahan ajar ini.

6. Setelah selesai melakukan pengajaran untuk setiap Pokok Bahsan, lakukan post test untuk mengetahui pemahaman mahasiswa terhadap materi yang telah diberikan.

7. Setelah mahasiswa mempelajari seluruh materi modul bahan ajar ini dan mengerja-kan soal-soal yang ada dalam lembar latihan, lakukan evaluasi akhir.



4 5 2 72



72 25 5 8 34 9 5



2 2



34 72 2 74 2 2



5



2



2 2 4 29 8 5



98 5



8



8 8 5 34598 5



DAFTAR PUSTAKA

Cathey, Jimmie .J , Electr ical Machines : Analysis and Design Applyin g Matlab ,McGraw-Hill,Singapore ,2001

George Mc Pherson, An I ntroduction to Electrical M achines and Transformers , JohnWiley & Sons, New York, 1981

Kadir, Abdul, Transformator , PT Elex Media Komputindo, Jakarta,1989

Mc Pheson George, An I ntroduction to El ectrical M achines and Transformer , JohnWiley and Sons, USA,1981

Nasar,S.A, El ectromechani cs and Electr ic M achines , John Wiley and Sons, Canada,1983.

P.C.SEN, Pri nciples of Electr ic M achi nes and Power E lectronics , Canada, 1989.

Soelaiman,TM & Mabuchi Magarisawa, M esin T ak Serempak dalam Praktek , PTPradnya Paramita, Jakarta,1984

Theraja, B.L, A Text Book of El ectri cal T ecnology , Nirja, New Delhi, 1988

Zuhal, Dasar Tenaga L istri k dan El ektr onik a Daya , Gramedia, Jakarta, 1988.http://www.myinsulators.com/hungary/busing.html

http://www.answers.com/topic/motor

http://smsq.pl/wiki.php?title=Induction_motor

http://www.myinsulators.com/hungary/busing.html









01. Modul Mesin Listrik I

Documents

Transcript of 01. Modul Mesin Listrik I