MODUL 1Generator DC

1. Jelaskan prinsip dasar generator DC, sertakan dengan rumus?Jawab : -Terbentuknya GGL

GGL terbentuk berdasarkan hukum Faraday, yang mengatakan bahwa kumparan yang digerakkan dalam medan magnet, di dalam kumparan tersebut akan terdapat GGL.

Turunan rumus

...(1)Dimana : e (t) = GGL induksi yang dihasilkan

= perubahan flux yang dipotongJika kumparan diputar dengan kecepatan sudut yang tetap maka,

...(2)Maka dari penggabungan (1)(2) akan didapatkan :

Dimana : = GGL induksi maksimal yang terbentuk

= Flux maksimal yang terpotong = kecepatan sudut berputarnya kumparan

Berikut hubungan antara dengan :

-penyearahan dengan komutatorSetelah GGL terbangkitkan, maka GGL tersebut akan disearahkan

menggunakan komutator.

GGL yang terbentuk sebelum disearahkan :

GGL setelah disearahkan menggunakan komutator :

2. Jelaskan tentang macam-macam sistem pengeksitasian yang ada pada pada generator DC !

Generator penguat terpisahGenerator dengan penguat terpisah hanya dipakai dalam keadaan tertentu dan jarang terjadi. Dengan terpisahnya sumber arus kemagnitan dari generator, berarti besar kecilnya arus kemagnitan tidak terpengaruh oleh nilai-nilai arus ataupun tegangan generator.

Generator penguat sendiriGenerator dengan penguat sendiri memperoleh arus kemagnitan dari

dalam generator itu sendiri, maka dengan sendirinya arus kemagnitan akan terpengaruh oleh nilai-nilai tegangan dan arus yang terdapat pada generator. Dalam hal ini medan magnit yang terdapat menimbulkan GGL mula-mula, ditimbulkan oleh adanya remanensi magnit (magnit tinggal) pada kutubnya-kutubnya.

3. Jelaskan perbedaan antara generator DC eksitasi terpisah dengan generator DC eksitasi sendiri !

Kumparan

Bebas

M

Vf

If Ra

Ia

E

Vt

aat rIEV

maCE

ff IC

f

ff r

VI

Vf tidak mempengaruhi Vt

Arus If didapat dari sumber Vf

Kumparan

Shuntaat rIEV

f

ff r

VI

I a=IL+ I f

Vf berpengaruh terhadap Vt

Arus If dihasilkan oleh ER

G

Ra

Ia

E

Vt

Il

If

4. Jelaskan proses pembangkitan tegangan pada generator DC eksitasi sendiri !

Sebelum generator dijalankan sudah terdapat ER (Tegangan Residu) tegangan residu ini yang menghasilkan arus medan awal, kumparan atau rotor diputar sehingga terbentuk E dan E menambah kuatnya arus medan hingga menambah fluks yang ada menjadi fluks maksimal. Proses ini terjadi berulang hingga tegangan stabil.

5. Jelaskan efek reaksi jangkar pada generator DC !Reaksi jangkar suatu efek ang terjadi akibat pembebanan pada Vt, sehingga terdapat fluks lawan yang mengurangi fluks yang terbentuk oleh medan.Medan magnit yang ditimbulkan oleh kutub-kutub utama sebuah generator disebut medan utama generator. Pada generator berkutub dua garis netral B terletak tegak lurus pada garis sumbu kedua kutub, disebut garis netral teoritis.

Bila generator berbeban, arus ini pada lilitan jangkar membangkitkan suatu gaya gerak magnit (GGM) yang disebut medan jangkar. Medan jangkar ini terletak tegak lurus medan utama, karena itu disebut juga medan lintang.

medan utama disebelah kiri kutub U dilemahkan oleh sebagian medan lintang dan disebelah kanan diperkuat, begitu sebaliknya.Berikut gambar terjanya efek reaksi jangkar :

Akibat adanya reaksi jangkar posisi garis normal AB berubah menjadi garis A’B’Gambar pulsa gabungan :

6. Bagaimana menentukan efek reaksi jangkar dari kurva berbeban ?

Efek yang ditimbulkan oleh reaksi jangkar dapat dilihat dari kurva diatas. Tegangan terminal Vt didapatkan dari Vt=E-IaRa sehingga tegangan terminal (Vt) memiliki selisih sebesar IaRa. Akibat adanya reaksi jangkar karena proses pembebanan maka tegangan yang dihasilkan drop.

7. Turunkan persamaan tegangan, dan gambar bentuk vektor yang dibangkitkan pada terminal mesin pada gambar dibawah ini sebagai fungsi kecepatan sudut

8. Suatu generator searah shunt 1 Kw,100V, dibebani dengan 10 buah lampu pijar 75 watt. Tahanan jangkar dari generator adalah 0,75 Ohm. Tahanan medan adalah 50 Ohm, tentukan :

a. arus saluran

b. arus jangkar

c. tegangan induksi yang dibangkitkan

d. arus pada beban jenuh

jawab:

a. arus mengalir pada masing-masing lampu :

Asumsi tegangan 100V adalah tegangan dalam keadaan beban nominal,

I 11=I 12=I 13=⋯⋯=I110=75100

=0 ,75 A

arus mengalilr pada saluran:

b. arus jangkar

I a=I f+ I l⃗ I f=VR f

=10050

=2 A

I a=2+7,5=9,5 A

c. Tegangan Induksi

V t=E−I ara

E=V + I ara=100+(9,5 )(0 ,75 )=107 ,125 Volt

d. Daya pada keadaan beban penuh =1000 W

I lfl=1000100

=10 A

V fl=VI lflArus jangkar pada keadaan beban penuh :

I afl=I f+ Ilfl=10+2=12 Ampere

9. Dua buah generator dc shunt dioperasikan secara paralel untuk memasok beban

sebesar 800A secara bersama-sama. Genartor 1 memberi tegangan 240V pada

keadaan tanpa bebabn dan 225V pada arus 500A. Generator 2 memberi

tegangan 245 V pada keadaan tanpa beban dan 225V pada arus 400A. Asumsi

karakteristik beban linear, tentukan tegangan berbeban dan daya yang

dikeluarkan oleh setiap generator!

Jawab :

Generator-1 :

Tegangan Jatuh untuk 500A= 240-225=15V

Tegangan Jatuh/Amper= 15/500= 3/100 V/A

IL=IL1+ I L2+ IL 3+⋯⋯+ I L10IL=0 ,75+0 .75+⋯⋯⋯+0 .75=7,5 A

Tegangan terminal : V=240− 3

100I 1

Generator-2 :

Tegangan jatuh untuk 400A= 245-225= 20V

Tegangan Jatuh/Amper = 20/400=1/20 V/A

Tegangan terminal : V=245− 1

20I 2

Karena tegangan output untuk kedua generator adalah sama (V), maka berlaku

persamaan berikut :

V=240− 3100

I 1=245−120I 2

atau

5 I 2−3 I 1=500

juga diketahui

I 1+ I 2=800

dari kedua persamaan tersebut akan diperoleh :

I1=437,5A dan I2=362,5A

Tegangan output generator :

V1=V2=V=240-(3/100)x437,5= 226,875 V

Daya Generator-1:

P1=VI1= (226,875)(437,5)= 99257,8 Watt

Daya Generator-2 :

P2=VI2=(226,875)(362,5) = 82242,2 Watt