MODUL PERKULIAHAN

Mesin Arus Searah dan Transformator

Efesiensi Mesin Arus Searah

FakultasProgram StudiTatap MukaKode MKDisusun Oleh

TeknikTeknik Elektro07MK14025Ir. Badaruddin, MT

AbstractKompetensi

Materi pada modul ini membahas tentang efisiensi mesin arus searah yang terdiri dari efisiengi generator dc dan motor dc. Mempelajari prinsip Mesin mesin Arus Searah dan Transformator Mempelajari segala permasalahan dan aplikasi trafo dan mesin arus searah

Di harapkan mahasiswa mempunyai kemampuan memahami mesin arus searah dan transformator yang lebih lengkap

Efesiensi Mesin Arus SearahEfesiensi Mesin Arus SearahSecara umum efisiensi atau rendemen atau gaya guna dari mesin dapat mengikuti persamaan berikut:

Daya masukan untuk generator berupa daya mekanik dan daya keluarannya berupa daya listrik, sebaliknya untuk motor, daya masukkannya berupa daya listrik dan daya keluarannya berupa daya mekanik, sehingga harus ada konversi daya mekanik yang berupa daya kuda (hp) dengan daya listrik yang berupa watt sebagai berikut:

Berdasarkan rumus umum tersebut diatas maka untuk :

Efesiensi Generator Arus SearahPersamaannya dapat di tuliskan :

Karena , daya masukkan dalam watt (watt masukan) = daya keluaran dalam watt (watt keluaran) di tambah dengan rugi rugi daya dalam watt (watt rugi rugi) maka efisiensi untuk generator dapat di tuliskan :

Atau

Atau

Rugi rugi daya pada mesin arus searah dapat berupa :

a. Rugi rugi daya karena rotasi, terdiri dari gesek bantalan, rugi gesek sikat dan rugi angin.

b. Rugi rugi daya karena inti (rugi inti) berupa histerisis dan rugi arus puser (eddy current).

c. Rugi rugi daya karena tembaga ( rugi tembaga) terjadi pada kumparan medan shunt, seri, kumparan kutub bantu (interpole) dan kumparan kompensasi.

Rugi rugi daya sasar atau rugi beban sasar (stray load loss) karena faktor faktor distorsi dan tidak seragam arus pada kumparan jangkar serta arus hubung singkat pada kumparan. Efesiensi Motor Arus SearahBerdasarkan persamaan umum maka untuk motor efisiensinya dapat juga mengikuti persamaan berikut:

Berhubung karena:

watt masukan = (hp keluaran x 746) + watt rugi rugi maka :

Atau

Atau

Contoh soal 1

Generator arus searah kompon rata 10 Kw, 250 volt, rangkaian ekivalennya berupa kompon panjang mempunyai resistans medan shunt sebesar 125 ohm, resistans rangakaian jangkar 0,4, resistans medan seri 0,05 ohm, rugi rugi beban sasar 540 watt, rugi tegangan pada sikat waktu beban penuh sebesar 2 volt, hitung efisiensinya.

Penyelesaian:

Arus beban penuh

Arus pada medan shunt

Arus pada jangkar

Rugi rugi daya :

Daya sasar 540 watt

Jangkar 705 watt

Medan seri 88 watt

Medan shunt 250 x 2 500 watt

Kontak sikat 2 x 42 82 watt

Rugi rugi daya total 1.917 watt

Contoh soal 2

Motor arus searah 15 hp mempunyai rugi rugi total sebesar 1.310 watt waktu bekerja dengan beban penuh. Hitung efisiensinya.

Penyelesaian :

Contoh soal 3Motor arus searah dhunt 230 volt mempunyai resistans jankar 0,5 ohm dan resistens medan shunt 115 ohm.

Pada waktu beban nol kecepatannya 1200 rpm dan arus jangkar 2,5 amper. Pada wakru beban penuh kecepatannya turun menjadi 1120 rpm.

Hitung:

a. Arus jala jala pada waktu beban penuh.

b. Daya input waktu beban penuh,

c. Regulasi kecepatannya.

Penyelesaian :

a.

Arus jala jala pada waktu beban penuh = 35 amper

b. Daya input waktu beban penuh = 230 x 35 = 8,05 Kw

c. Regulasi

Contoh soal 4

Suatu motor shunt, daya keluar = 6912 watt, tegangan terminal = 230 Volt, tahanan jangkar dan tahanan medannya masing masing adalah 0,5 ohm dan 120 ohm, efisiensi = 0,90, putaran = 600 rpm.

a) Tentukan besarnya tahanan mula yang di perlukan, jika di kehendaki arus jangkar yang mengalir pada saat start sama dengan arus beban penuhnya.

b) Setelah motor berputar, tahanan mula dihilangkan dan disisipkan tahanan yang dipasngkan seri dengan tahanan jangkar sebesar 2,5 ohm, sedangkan arus medan dan arus jangkar tetap. Tentukanlah perputaran dan daya keluarnya.

Pemecahan

Pada beban penuh :

Daya masuk = 6912/0.90 = 7680 watt

Arus total 7680/240 = 32 ampere

Arus medan 240/120 = 2 ampere

Arus jangkar = 32 2 = 30 ampere

a) Pada keadaan start, n = 0 dan Ea = 0

Untuk motor shunt : dan = tahanan mula

Maka:

Jadi,

b) Pada keadaan beban penuh :

Bila kemudian di pasangkan tahanan seri sebesar 2,5 ohm, sedangkan arus medan dan arus jangkar tetap, maka

Dan dari , dimana C = konstanta, sedangkan fluks konstan (karena arus medan konstan), didapat hubungan:

Daya keluar

Contoh soal 5Pada tegangan 230 volt, sebuah motor dc shunt berjalan pada 1000 rpm dan menaruik arus 5 Amp. Tahanan jangkar dari motor 0,025 dan tahanan medan shunt 230 ohm. Hitunglah rugi kecepatan apabila motor tersebut di bebani dan menarik arus dari jala 41 Amp. Reaksi jagkar di abaikan.

Penyelesaian:

Dalam hal ini berlaku:

Pada kondisi awal :

Jadi

Pada kondisi kedua :

, sebab mesin shunt, maka berlaku :

Jadi

Contoh soal 5Sebuah motor dc 230 volt menarik arus pada beban nol 2 amp dan berputar pada kecepatan 1200 rpm, jika arus beban penuh 40 amp, tentukanlah :

a) Kecepatan beban penuh.

b) Prosentase regulasi kecepatan. Angggap bahwa fluksi sisa tetap. Tahanan jangkar 1,25 ohm.

Penyelesaian:

Tahanan medan shunt tidak di berikan, arus medan shunt tidak dapat dihitung, maka kedua hal ini diabaikan.

..?

Berlaku :

Jika , mesin shunt, maka :

Jadi

Jadi % regulasi kecepatan

Contoh soal 6Sebuah generator dc shunt mengirimkan daya 50 Kw pada 250 volt apabila berputar pada kecepatan 400 rpm. Tahanan jangkar dan medan berturut turut 0,02 ohm dan 50 ohm. Hitunglah kecepatan mesin apabila di jalankan sebagai motor shunt dan mengambil daya 50 Kw pada tegangan 250 volt. Ambil rugi tegangan kontak 1 volt persikat.

Penyelesaian :

1) Sebagai generator

rugi tegangan sikat

2 x 1 = 2 volt.

Jadi

2) Sebagai motor :

= kecepatan sebagai generator.

= kecepatan sebagai motor

, (mesin shunt)

Maka :

Jadi

Contoh soal 7Motor shunt berputar 1000 rpm, dengan numerik arus 25 ampere dari sumber. Jika tegangan sumber 250 volt dan tahanan jangkar serta tahanan medan berturut turut 1 ohm dan 250 ohm, hitunglah fluks / kutub, jangkar mempunyai 48 alur dengan 4 konduktor/alur dan dihubungkan gelung. Juga hitung efisiensi jika rugi rugi besi, gesekan dan belitan adalah 800 watt.

Pemecahan

Di ketahui bahwa :

Arus sumber = 25 ampere

Tahanan medan 250 ohm. Sehingga :

(Karena merupakan belitan gelung P = A)

Daya masuk ke mesin = 250 x 25 = 6250 watt

Daya masuk ke jangkar = 226 x 24 = 5424 watt

Jika rugi rugi gesekan, belitan, histerisis, dan arus eddy sebesar 860 watt, maka daya keluara = 5424 800 = 4624 watt

Sehingga efisiensi = 4625/6250 x 100%

Daftar Pustaka

1. Principles of direct current machines, alexander S. lansdrorf

2. Mesin arus searah sumarno

3. Electric machinery 4 th edision AE fitzgerald4. Teknik Tenaga listrik Zuhal

1310Mesin Arus Searah dan TransformatorPusat Bahan Ajar dan eLearning

Ir. Badaruddin, MThttp://www.mercubuana.ac.id