LAPORAN PRAKTIK MESIN LISTRIK

PERCOBAAN GENERATOR PENGUAT TERPISAH, GENERATOR

SHUNT DAN GENERATOR SERI

Disusun :

FERI SASANA N

08501241004

PENDIDIKAN TEKNIK ELEKTROFAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS NEGERI YOGYAKARTAYOGYAKARTA

2010

PERCOBAAN GENERATOR PENGUAT TERPISAH, GENERATOR

SHUNT DAN GENERATOR SERI

A. Dasar Teori Generator Penguat Terpisah dan Generator Penguat Sendiri (Shunt dan

Seri)

1. Generator Penguat Terpisah

Disebut generator penguat terpisah karena sumber tegangan yang digunakan untuk

menyuplai lilitan penguat medan magnet adalah terpisah dari rangkaian kelistrikan

generator. Sumber tegangan tersebut bisa dari baterai atau sumber listrik arus searah

lainnya.

2. Generator Penguat Sendiri

Disebut generator penguat sendiri karena sumber tegangan yang digunakan untuk

menyuplai lilitan penguat medan magnet diambil dari keluaran generator tersebut.

Ditinjau dari cara menyambung lilitan penguat magnetnya, terdapat beberapa jenis

yaitu :

a. Generator Shunt

Generator Shunt adalah generator yang lilitan penguat magnetnya disambung

parallel dengan lilitan jangkar. Pada generator ini, jumlah lilitan penguat magnet

banyak, namun luas penampang kawatnya kecil. Hal ini bertujuan agar hambatan

lilitan penguatnya (Rsh) besar.

b. Generator Seri

Generator Seri adalah generator yang lilitan penguat magnetnya disambung seri

dengan lilitan jangkar. Pada generator ini, jumlah lilitan penguat magnet sedikit,

namun luas penampang kawatnya besar. Hal ini bertujuan agar hambatan lilitan

penguatnya (Rs) kecil.

3. POLARITAS TEGANGAN PADA GENERATOR ARUS SEARAH

Polaritas tegangan yang dihasilkan oleh lilitan jangkar dipengaruhi oleh arah

garis-garis gaya dan arah putaran jangkar. Jika salah satu terbalik maka : pada

generator penguat terpisah tidak mempengaruhi besar tegangan yang dibangkitkan,

hanya polaritas tegangan pada terminal generator terbalik. Lain halnya dengan

generator penguat sendiri, walaupun generator diputar dengan kecepatan nominal,

generator tidak menghasilkan tegangan sesuai yang diharapkan. Hal tersebut terjadi

karena arus yang mengalir pada lilitan penguat magnet menghasilkan garis-garis gaya

magnet yang melawan magnet sisa, sehingga walaupun generator diputar dengan

kecepatan nominal, lama kelamaan generator menghasilkan tegangan yang besar,

tetapi tegangan generator akan hilang.

4. DAYA, RUGI DAYA DAN EFISIENSI

Pada generator terdapat dua macam kerugian, yaitu rugi inti-gesek dan

rugi tembaga. Secara blok diagram, berbagai jenis daya yang terdapat pada

generator adalah sebagai berikut :

Daya masukan daya pada Jangkar daya keluaran

(Pin) (Pa) (PL)

Rugi inti dan gesek Rugi tembaga (Pcu)

Keterangan :

Pin = daya masukan generator = daya jangkar + rugi inti-gesek

= daya keluaran penggerak mula(HP, 1HP =736 watt)

Daya masukan generator (Pin) dapat juga ditentukan dengan menggunakan rumus

:

Pin = T x 2πn/60

Pa = daya pada jangkar = Ea Ia

PL = Pout = Daya keluar = V IL

= Pa – Pcu

Efisiensi generator dapat ditentukan dengan rumus :

η = PL/Pin

= V IL/HP x 736

= V IL/T x 2 πn/60

Dalam suatu pengujian, daya masukan generator (Pin) = daya keluaran

penggerak mula generator. Jika penggerak mula daya keluaran diukur dengan

sebuah peralatan (disebut torsi meter), maka jika diubah kesatuan watt, daya

keluaran penggerak mula atau daya masukan generator adalah :

Pin = T x 2πn/60

Keterangan :

T = Torsi keluaran penggerak mula (Nm)

n = Jumlah putaran penggerak mula (rpm)

5. Besarnya Ggl Induksi

Besarnya ggl induksi pada lilitan jangkar dapat ditentukan dengan rumus :

Ea = pφ(n/60)(Z/A) volt

Ea = C1nφ

Keterangan :

Ea= ggl induksi yang dibangkitkan oleh lilitan jangkar (volt)

P = jumlah kutub

n= jumlah putaran rotor (rpm)

Z = jumlah penghantar total lilitan jangkar

φ= jumlah garis-garis gaya magnet (Weber)

A = jumlah cabang parallel lilitan jnagkar

6. Karakteristik generator

Terdapat dua karakteristik yang sering diungkap dalam generator, yaitu :

a. Karakteristik Tanpa Beban Ea =f(Im), n = konstanta

b. Karakteristik Luar V=f(IL), n = konstanta

a. Karakteristik tanpa beban generator terpisah

Ea = f(Im),n = tetap

Ea = C1φn. Karena φ sangat terpengaruh oleh sifat inti magnetnya, maka

Ea=f(Im), bukan merupakan garis lurus, melainkan merupakan garis lengkung

seperti halnya lengkungan kemagnetan.

b. Karakteristik luar generator penguat terpisah V = f(IL), n = konstan

Besarnya tegangan terminal V berkurang disebabkan adanya kerugian tegangan

Ia.Ra

c. Karakteristik tanpa beban generator shunt Ea = f(Im), n = konstan

Ea = C1nφ . Karena φ sangat terpengaruh oleh sifat inti magnetnya, maka Ea =

f(Im), bukan merupakan garis linier, melainkan merupakan garis lengkung seperti

halnya lengkung kemagnetan. Arus penguat magnet diambil dari keluaran

generator itu sendiri.

d. Karakteristik luar generator shunt V = f(IL), n = konstan

Dibandingkan dengan besarnya tegangan terminal pada generator penguat

terpisah, pada generator ini penurunan tegangan lebih besar. Hal ini disebabkan

karena arus penguat magnet sangat tergantung oleh besarnya tegangan terminal V.

Pada hal tegangan terminal V turun akibat kerugian tegangan Ia.Ra.

e. Karakteristik tanpa beban generator seri Ea = f(Im), n = konstan

Pada generator seri, arus penguat seri Is = arus jangkar Ia = arus beban IL,

sehingga khusus pada generator penguat seri, pengujian generator untuk membuat

karakteristik tanpa beban Ea = f(Im) tidak dapat dilakukan satu-satunya

karakteristik luarnya.

f. Karakteristik luar generator seri V = f(IL), n = konstan

Dengan mengatur arus beban IL, berarti mengatur arus penguat magnet serinya.

Oleh karena itu bentuk karakteristik luar generator penguat seri sama dengan

karakteristik tanpa beban Ea = f(Lm) generator shunt

B. Rangkaian Percobaan

1. Generator Penguat Terpisah

Rangkaian percobaan generator penguat terpisah

Keterangan gambar : Rm : Hambatan asut pada rangkaian generator

RL : Hambatan beban resistor

2. Generator Shunt

Rangkaian percobaan generator shunt

Keterangan gambar : Rm : Hambatan asut pada rangkaian generator

RL : Hambatan beban resistor

3. Generator Seri

Rangkaian percobaan generator seri

C. Data percobaan

Tabel 1. Data Ea = f(Im) generator penguat terpisah

n=1400 rpm n=1300 rpm

Kenaikan Penurunan Kenaikan penurunan

Im (A) Ea (V) Im (A) Ea (V) Im (A) Ea (V) Im (A) Ea (V)

0 32 0 35 0 25.5 0 27,5

0.05 75 0.05 51 0.05 50 0.05 55

0.1 97.5 0.1 105 0.1 87.5 0.1 97.5

0.15 135 0.15 150 0.15 125 0.15 132.5

0.2 175 0.2 185 0.2 157.5 2 167.5

0.25 200 0.25 200.5 0.25 180 0.25 187.5

0.3 220 0.3 225 0.3 200 0.3 207.5

0.35 235 0.35 242.5 0.35 215 0.35 217.5

0.4 250 0.4 255 0.4 225 0.4 230

0.45 225 0.45 260 0.45 235 0.45 237.5

0.5 285 0.50 285 0.5 242.5 0.50 242.5

Tabel 2 Data V = f(IL), n = 1400 rpm konstan Generator Penguat Terpisah.

Data Pengamatan Data Penghitungan

IL (A) V (Volt) T (Nm) Pin Pout ηg =Pout/Pin

1 222.5 1.6 234.448 222.5 0.94

1.5 200 2.2 322.37 300 0.93

2 195 2.8 410.284 390 0.95

2.5 192.5 3.4 498.202 481.25 0.96

3 187.5 4 586.12 562.5 0.96

3.5 180 4.6 674.038 630 0.93

4 175 5.2 761.956 700 0.92

Table 3 Data V= f(IL), n 1400rpm konstan Generator Shunt

Data Pengamatan Data Penghitungan

Im IL (A) V (volt) T (Nm) Pin (watt) Pout (watt) ηg=Pout/Pin

0,34 1 210 3 439.59 210 0.47

0,32 1.5 205 3.6 527.508 307.5 0.58

0,32 2 197.5 4 586.12 395 0.67

0,30 2.5 185 4.6 674.038 462.5 0.68

0,24 3 175 5 732.65 525 0.71

0,24 3.5 157.5 5,2 761.956 551.25 0.72

0,1 4 137.5 5 732.65 558 0.75

Table 4 Data V = f(IL), n = 1400 rpm konstan Generator Seri

Data Pengamatan Data Penghitungan

IL (A) V (volt) T (Nm) Pin (watt) Pout (watt) ηg=Pout/Pin

1 70 0,8 117.224 70 0.59

1.5 100 1,2 175.836 150 0.85

2 125 2 293.06 250 0,85

2.5 145 2.8 410.284 362.5 0.88

3 160 3.6 527.508 480 0.90

3.5 170 4,8 703,34 595 0.84

4 180 5,6 820.568 720 0.87

D. JAWAB

1. Ini disebabkan pada kumparan penguat medan magnet masih terdapat medan magnet

tinggal atau histerisis sehingga jika rotor generator berputar maka akan terjadi ggl induksi

pada rotor.

2. Karena ada pengaruh histerisis maka saat penguat naik dan turun harganya akan berbeda.

3. Gambar karakteristik tanpa beban generator penguat terpisah

karakteristik V = f(IL)"

050

100150

200250

1 1,5 2 2,5 3 3,5 4

IL(A)

V V = f(IL)"

4. Karena dipengaruhi oleh besar ggl induksi yang dibangkitkan oleh generator.

5. Disebabkan karena medan magnet yang ditimbulkan oleh lilitan penguat medan magnet

melawan medan magnet utama yang seharusnya memperkuat medan utama menjadi

melemahkan medan magnet utama.

6. Gambar karakteristik luar generator penguat terpisah, shunt, seri dalam satu sumbu

karakteristik luar generator penguat terpisah,shunt,dan seri

0

100

200

300

400

500

600

1 1,5 2 2,5 3 3,5 4

I(A)

V(V

olt

)

generator seri

generator shunt

generator penguatterpisah

7. Menghitung effisiensi masing-masing generator untuk masing-masing perubahan arus

beban

Effisiensi generator

ηG=PoutPin

= V ×IL

(T 2 πn60 )

Untuk generator penguat terpisah

ηG=PoutPin

= V ×IL

(T 2 πn60 )

Untuk IL = 1A

ηg = Pout/Pin

= (V xIL)/(T x 2πn/60)

= (222.5 x 1)/(1.6 x 2 x 3,14 x 1400 / 60)

= 0.94

Untuk generator Shunt

ηG=PoutPin

= V ×IL

(T 2 πn60 )

Untuk IL = 1A

ηg = Pout/Pin

= (V x IL)/(T x 2πn/60)

= (210 x 1)/(3 x 2 x 3,14 x 1400 / 60)

= 0.47

Untuk generator Seri

ηG=PoutPin

= V ×IL

(T 2 πn60 )

Untuk IL = 1A

ηg = Pout/Pin

= (V x IL)/(T x 2πn/60)

= (70x 1)/(0.8 x 2 x 3,14 x 1400 / 60)

= 0,5

Gambar grafik ηg =f(IL) untuk masing-masing jenis dalam satu sumbu

ηg=f(IL)

0

1

2

3

1 1,5 2 2,5 3 3,5 4

IL(A)

ηg

seri

shunt

penguat terpisah

E. Kesimpulan

Pada pengujian generator penguat terpisah tegangan terminal generator saat arus penguat

naik dan turun harganya berbeda

Tegangan yang dibangkitkan untuk putaran 1400 dan 1300 rpm berbeda

Pada pengujian generator seri tidak ada raus dan tegangan tidak ada medan magnet

tinggal menyebabkan tidak ada ggl induksi