DAVID AKBAR PRATAMA03041381320046
LABORATORIUM FENOMENA MEDAN ELEKTROMAGNETIKJURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SRIWIJAYA 2015/2016
PRAKTIKUM III
GGL PADA GENERATOR DC
1. TUJUAN
Untuk mempelajari cara kerja dan faktor-faktor yang mempengaruhi hasil tegangan
keluaran suatu generator dc
2. ALAT DAN BAHAN
Electromagnetism Trainer 12-100
Unit Power Supply, denagn keluaran 0-15 V
Osiloskop 2 cahannel
Voltmeter dc, 0-15 V
3. DASAR TEORI
Generator dc memiliki konstruksi yang sama pada motor dc yang telah
dipelajari pada praktikum sebelumnya dan keduanya saling berkaitan walaupun
perlengkapannya adalah mesin yang diputar dan terminalnya digunakan untuk
menghubungkan keluaran generator ( yang tidak memberikan masukan seperti halnya
untuk motor dc). Dengan cara ini, generator menggunakan prinsip
keelektromagnetan untuk mengkonversi / mengubah energy mekanik menjadi energy
listrik.
1.Bagian-Bagian Generator Arus Searah ( DC )
a.Rotor,bagian yang berputar terdiri atas :
- Poros jangkar ( Armatur )
- Inti Jangkar
REZA SAPUTRA03121004024 GGL Pada Generator DC
DAVID AKBAR PRATAMA03041381320046
LABORATORIUM FENOMENA MEDAN ELEKTROMAGNETIKJURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SRIWIJAYA 2015/2016
- Komutator
- Kumparan Jangkar
b. Stator,bagian yang tak berputar terdiri atas :
- Kerangka Generator
- Kutub utama bersama belitannya
- Bantalan-bantalan poros
- Sikat arang ( pulll Brush )
Generator DC dapat dibagi :
1. Generator Penguat Terpisah
2. Generator Penguat sendiri :
- Hubungan Seri
- Hubungan Paralel
- Hubungan Kompound
Generator dc akan menghasilkan keluaran listrik dengan arus dan tegangan
searah. Tegangan di dalam kumparan dengan tingkat perubahan dari medan magnet
melalui kumparannya ketika mesin berputar. Karena perubahan terus-menerus
kumparan meningkat dan kemudian berkurang, pada umumnya dengan nilai rata-rata
nol. Medan magnet yang dihasilkan oleh kumparan arus searah atau oleh magnet
permanen pada stator. Pada praktikum ini, generator dengan magnet permanen yang
digunakan.
Keluaran atau armature, lilitan diletakkan di dalam slot pada besi silinder
rotor. Sebuah mesin disederhanakan dengan hanya satu kumparan, rotor diuji dengan
suatu mesin yang mempunyai tombol putar, atau komutator, yang menghubungkan
kumparan rotor pada terminal keluaran. Komutator membalikkan hubungan keduanya
pada saat tertentu pada setiap perputaran ketika tingkat perubahan dari flux kumparan
REZA SAPUTRA03121004024 GGL Pada Generator DC
DAVID AKBAR PRATAMA03041381320046
LABORATORIUM FENOMENA MEDAN ELEKTROMAGNETIKJURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SRIWIJAYA 2015/2016
adalah nol : dengan kata lain,ketika flux maksimum(positif) atau minimum(negative).
Keluaran tegangan kemudian searah tetapi pulsating.
Dalam mesin praktis, rotor berisi banyak kumparan secara simetris mengatur
slot disekitar periphery dan semua dihubungkan secara urut. Masing-masing
kumparan dihubungkan untuk suatu segmen pada komutator multi-bar. Dengan cara
ini, tegangan keluaran berisi penjumlahan dari tegangan balik pada sejumlah
kumparan individu yang diletakan di sekitar periphery. Magnet dari tegangan
keluaran adalah konstan, hanya berisi suatu ripple kecil dalam kaitannya dengan
jumlah kumparan yang terbatas.
REZA SAPUTRA03121004024 GGL Pada Generator DC
DAVID AKBAR PRATAMA03041381320046
LABORATORIUM FENOMENA MEDAN ELEKTROMAGNETIKJURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SRIWIJAYA 2015/2016
4. PROSEDUR PERCOBAAN
Pengujian Tegangan Keluaran
1. Hubungkan bagian atas rangkaian seperti yang ditunjukkan dalam diagram
pada gambar 4-1 yang sesuai dengna diagram rangkaian dari gambar 4-2.
2. Set power supply pada 15 V untuk keluaran dan amati tegangan keluaran pada
osiloskop.
Pertanyaan 1. Mengapa tegangan keluaran memiliki ripple pada bagian atasnya ?
Pengujian Hubungan Tegangan Keluaran-Kecepatan Motor
REZA SAPUTRA03121004024 GGL Pada Generator DC
DAVID AKBAR PRATAMA03041381320046
LABORATORIUM FENOMENA MEDAN ELEKTROMAGNETIKJURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SRIWIJAYA 2015/2016
1. Hubungkan rangkaian diatas seperti yang ditunjukkan dalam gambar 4-1 yang
sesuai pada diagram rangkaian dari gambar 4-4.
2. Set power supply pada 4 V dan amati tegangan keluaran pada generator seperti
yang ditunjukkan pada osiloskop. Tegangan keluaran harus dicatat dalam
table 4-1.
3. Ulangi pengujian ini untuk tegangan 6V, 8V dan 15V dan catat hasilnya dalam
table 4-1.
Tabel 4-1
Tegangan Masukan Tegangan Keluaran
4. Pada kertas grafik, gambar grafik yang menunjukkan hubungan tegangan
masukan ( sumbu x) dan tegangan keluaran (sumbu y).
Pertanyaan 2. Apa yang bisa disimpulkan dari grafik tersebut ?
Pertanyaan 3. Dari grafik, dapat dilihat bahwa tegangan keluaran selalu lebih kecil
dari tegangan masukan, Mengapa demikian ?
REZA SAPUTRA03121004024 GGL Pada Generator DC
DAVID AKBAR PRATAMA03041381320046
LABORATORIUM FENOMENA MEDAN ELEKTROMAGNETIKJURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SRIWIJAYA 2015/2016
Pertanyaan 4. Apa yang dimaksud dengan efisiensi dari kombinasi generator-motor
dc ?
Generator DC merupakan sebuah perangkat mesin listrik dinamis yang mengubah
energi mekanis menjadi energi listrik. Generator DC menghasilkan arus DC / arus
searah. Generator DC dibedakan menjadi beberapa jenis berdasarkan dari rangkaian
belitan magnet atau penguat eksitasinya terhadap jangkar (anker), jenis generator DC
yaitu:
1. Generator penguat terpisah
2. Generator shunt
3. Generator kompon
1. Konstruksi Generator DC
Pada umumnya generator DC dibuat dengan menggunakan magnet permanent dengan 4-kutub rotor, regulator tegangan digital, proteksi terhadap beban lebih, starter eksitasi, penyearah, bearing dan rumah generator atau casis, serta bagian rotor. Gambar 1 menunjukkan gambar potongan melintang konstruksi generator DC.
Gambar 1. Konstruksi Generator DC
Generator DC terdiri dua bagian, yaitu stator, yaitu bagian mesin DC yang diam, dan bagian rotor, yaitu bagian mesin DC yang berputar. Bagian stator terdiri dari: rangka motor, belitan stator,
REZA SAPUTRA03121004024 GGL Pada Generator DC
DAVID AKBAR PRATAMA03041381320046
LABORATORIUM FENOMENA MEDAN ELEKTROMAGNETIKJURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SRIWIJAYA 2015/2016
sikat arang, bearing dan terminal box. Sedangkan bagian rotor terdiri dari: komutator, belitan rotor, kipas rotor dan poros rotor.Bagian yang harus menjadi perhatian untuk perawatan secara rutin adalah sikat arang yang akan memendek dan harus diganti secara periodic / berkala. Komutator harus dibersihkan dari kotoran sisa sikat arang yang menempel dan serbuk arang yang mengisi celah-celah komutator, gunakan amplas halus untuk membersihkan noda bekas sikat arang.
2. Prinsip kerja Generator DC
Pembangkitan tegangan induksi oleh sebuah generator diperoleh melalui dua cara:a. dengan menggunakan cincin-seret, menghasilkan tegangan induksi bolak-balik.
b. dengan menggunakan komutator, menghasilkan tegangan DC. Proses pembangkitan tegangan tegangan induksi tersebut dapat dilihat pada Gambar 2 dan
Gambar 3. Gambar 2. Pembangkitan Tegangan Induksi. Jika rotor diputar dalam pengaruh medan magnet, maka akan terjadi perpotongan medan magnet oleh lilitan kawat pada rotor. Hal ini akan menimbulkan tegangan induksi. Tegangan induksi terbesar terjadi saat rotor
menempati posisi seperti Gambar 2 (a) dan (c). Pada posisi ini terjadi perpotongan medan magnet secara maksimum oleh penghantar. Sedangkan posisi jangkar pada Gambar 2.(b), akan menghasilkan tegangan induksi nol. Hal ini karena tidak adanya perpotongan medan magnet dengan penghantar pada
REZA SAPUTRA03121004024 GGL Pada Generator DC
DAVID AKBAR PRATAMA03041381320046
LABORATORIUM FENOMENA MEDAN ELEKTROMAGNETIKJURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SRIWIJAYA 2015/2016
jangkar atau rotor. Daerah medan ini disebut daerah netral. Gambar 3. Tegangan Rotor yang dihasilkan melalui cincin-seret dan komutator.
Jika ujung belitan rotor dihubungkan dengan slip-ring berupa dua cincin (disebut juga dengan cincin seret), seperti ditunjukkan Gambar 3.(1), maka dihasilkan listrik AC (arus bolak-balik) berbentuk sinusoidal. Bila ujung belitan rotor dihubungkan dengan komutator satu cincin Gambar 3.(2) dengan dua belahan, maka dihasilkan listrik DC dengan dua gelombang positip:
a. Rotor dari generator DC akan menghasilkan tegangan induksi bolak-balik. Sebuah komutator berfungsi sebagai penyearah tegangan AC.
b. Besarnya tegangan yang dihasilkan oleh sebuah generator DC, sebanding dengan banyaknya putaran dan besarnya arus eksitasi (arus penguat medan).
3. Jangkar Generator DC
Jangkar adalah tempat lilitan pada rotor yang berbentuk silinder beralur. Belitan tersebut merupakan tempat terbentuknya tegangan induksi. Pada umumnya jangkar terbuat dari bahan yang kuat mempunyai sifat feromagnetik dengan permiabilitas yang cukup besar.
Permiabilitas yang besar diperlukan agar lilitan jangkar terletak pada derah yang induksi magnetnya besar, sehingga tegangan induksi yang ditimbulkan juga besar. Belitan jangkar terdiri dari beberapa kumparan yang dipasang di dalam alur jangkar. Tiap-tiap kumparan terdiri dari lilitan kawat atau lilitan batang.
Gambar 4. Jangkar Generator DC.
REZA SAPUTRA03121004024 GGL Pada Generator DC
DAVID AKBAR PRATAMA03041381320046
LABORATORIUM FENOMENA MEDAN ELEKTROMAGNETIKJURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SRIWIJAYA 2015/2016
4. Reaksi Jangkar
Fluks magnet yang ditimbulkan oleh kutub-kutub utama dari sebuah generator saat tanpa beban disebut Fluks Medan Utama (Gambar 5). Fluks ini memotong lilitan jangkar sehingga timbul tegangan induksi.
Gambar 5. Medan Eksitasi Generator DC
Bila generator dibebani maka pada penghantar jangkar timbul arus jangkar. Arus jangkar ini menyebabkan timbulnya fluks pada penghantar jangkar tersebut dan biasa disebut FIuks Medan Jangkar (Gambar 6). Gambar 6. Medan Jangkar dari Generator DC (a) dan Reaksi Jangkar (b).
Munculnya medan jangkar akan memperlemah medan utama yang terletak disebelah kiri kutub utara, dan akan memperkuat medan utama yang terletak di sebelah kanan kutub utara. Pengaruh adanya interaksi antara medan utama dan medan jangkar ini
disebut reaksi jangkar. Reaksi jangkar ini mengakibatkan medan utama tidak tegak lurus pada garis netral n, tetapi bergeser sebesar sudut α. Dengan kata lain, garis netral akan bergeser. Pergeseran garis netral akan melemahkan tegangan nominal
generator. Untuk mengembalikan garis netral ke posisi awal, dipasangkan medan magnet bantu (interpole atau kutub bantu), seperti ditunjukkan pada Gambar 7.(a). Gambar 7. Generator dengan Kutub Bantu (a) dan
REZA SAPUTRA03121004024 GGL Pada Generator DC
DAVID AKBAR PRATAMA03041381320046
LABORATORIUM FENOMENA MEDAN ELEKTROMAGNETIKJURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SRIWIJAYA 2015/2016
Generator Kutub Utama, Kutub Bantu, Belitan Kompensasi (b). Lilitan magnet bantu berupa kutub magnet yang ukuran fisiknya lebih kecil dari kutub utama. Dengan bergesernya garis netral, maka sikat yang diletakkan pada permukaan komutator dan tepat terletak pada garis netral n juga akan bergeser. Jika sikat dipertahankan pada posisi semula (garis netral), maka akan timbul percikan bunga api, dan ini sangat berpotensi menimbulkan kebakaran atau bahaya lainnya. Oleh karena itu, sikat juga harus digeser sesuai dengan pergeseran garis netral. Bila sikat tidak digeser maka komutasi akan jelek, sebab sikat terhubung dengan penghantar yang mengandung tegangan. Reaksi jangkar ini dapat juga diatasi dengan kompensasi yang dipasangkan pada kaki kutub utama baik pada lilitan kutub utara maupun kutub selatan, seperti ditunjukkan pada gambar 7 (a) dan (b), generator dengan komutator dan lilitan kompensasinya. Kini dalam rangkaian generator DC memiliki tiga lilitan magnet, yaitu:
a. lilitan magnet utama
b. lilitan magnet bantu (interpole)
c. lilitan magnet kompensasi
5. Jenis-Jenis Generator DC
Seperti telah disebutkan diawal, bahwa generator DC berdasarkan dari rangkaian belitan magnet atau penguat eksitasinya terhadap jangkar (anker) dibagi menjadi 3 jenis, yaitu:
1. Generator penguat terpisah
2. Generator shunt
3. Generator kompon
REZA SAPUTRA03121004024 GGL Pada Generator DC
DAVID AKBAR PRATAMA03041381320046
LABORATORIUM FENOMENA MEDAN ELEKTROMAGNETIKJURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SRIWIJAYA 2015/2016
1. Generator Penguat Terpisah
Pada generator penguat terpisah, belitan eksitasi (penguat eksitasi) tidak terhubung menjadi satu dengan rotor. Terdapat dua jenis generator penguat terpisah, yaitu:1. Penguat elektromagnetik (Gambar 8.a)
2. Magnet permanent / magnet tetap (Gambar 8.b)
Gambar 8. Generator Penguat Terpisah. Energi listrik yang dihasilkan oleh penguat elektromagnet dapat diatur melalui pengaturan tegangan eksitasi. Pengaturan dapat dilakukan secara elektronik atau magnetik. Generator ini bekerja dengan catu daya DC dari luar yang dimasukkan melalui belitan F1-F2.
Penguat dengan magnet permanen menghasilkan tegangan output generator
yang konstan dari terminal rotor A1-A2. Karakteristik tegangan V relatif konstan dan tegangan akan menurun sedikit ketika arus beban I dinaikkan mendekati harga nominalnya.
Karakteristik Generator Penguat Terpisah Gambar 9. Karakteristik Generator Penguat Terpisah
Gambar 9 menunjukkan:
a. karakteristik generator penguat terpisah saat eksitasi penuh (Ie 100%) dan saat eksitasi setengah penuh (Ie 50%). Ie adalah arus
REZA SAPUTRA03121004024 GGL Pada Generator DC
DAVID AKBAR PRATAMA03041381320046
LABORATORIUM FENOMENA MEDAN ELEKTROMAGNETIKJURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SRIWIJAYA 2015/2016
eksitasi, I adalah arus beban.Tegangan output generator akan sedikit turun jika arus beban semakin besar.
b. Kerugian tegangan akibat reaksi jangkar.
c. Perurunan tegangan akibat resistansi jangkar dan reaksi jangkar, selanjutnya mengakibatkan turunnya pasokan arus penguat ke medan magnet, sehingga tegangan induksi menjadi kecil.
2. Generator Shunt
Pada generator shunt, penguat eksitasi E1-E2 terhubung paralel dengan rotor (A1-A2). Tegangan awal generator diperoleh dari magnet sisa yang terdapat pada medan magnetstator. Rotor berputar dalam medan magnet yang lemah, dihasilkan tegangan yang akan memperkuat medan magnet stator, sampai dicapai tegangan nominalnya. Pengaturan arus eksitasi yang melewati belitan shunt E1-E2 diatur oleh tahanan geser. Makin besar arus eksitasi shunt, makin besar medan penguat shunt yang
dihasilkan, dan tegangan terminal meningkat sampai mencapai tegangan nominalnya. Diagram rangkaian generator shunt dapat dilihat pada Gambar 10.
Gambar 10. Diagram Rangkaian Generator Shunt
Jika generator shunt tidak mendapatkan arus eksitasi, maka sisa megnetisasi tidak akan ada, atau jika belitan eksitasi salah sambung atau jika arah putaran terbalik, atau rotor terhubung-singkat, maka tidak akan ada tegangan atau energi listrik yang dihasilkan oleh generator tersebut.
REZA SAPUTRA03121004024 GGL Pada Generator DC
DAVID AKBAR PRATAMA03041381320046
LABORATORIUM FENOMENA MEDAN ELEKTROMAGNETIKJURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SRIWIJAYA 2015/2016
Karakteristik Generator Shunt
Gambar 11. Karakteristik Generator Shunt.
Generator shunt mempunyai karakteristik seperti ditunjukkan pada Gambar 11. Tegangan output akan turun lebih banyak untuk kenaikan arus beban yang sama, dibandingkan dengan tegangan output pada generator penguat terpisah.
Sebagai sumber tegangan, karakteristik dari generator
penguat terpisah dan generator shunt tentu kurang baik, karena seharusnya sebuah generator mempunyai tegangan output yang konstan, namun hal ini dapat diperbaiki pada generator kompon.
3. Generator Kompon
Generator kompon mempunyai dua penguat eksitasi pada inti kutub utama yang sama. Satu penguat eksitasi merupakan penguat shunt, dan lainnya merupakan penguat seri. Diagram rangkaian generator kompon ditunjukkan pada Gambar 12. Pengatur medan magnet (D1-D2) terletak di depan belitan shunt.
Gambar 12. Diagram Rangkaian Generator Kompon
Karakteristik Generator Kompon
REZA SAPUTRA03121004024 GGL Pada Generator DC
DAVID AKBAR PRATAMA03041381320046
LABORATORIUM FENOMENA MEDAN ELEKTROMAGNETIKJURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SRIWIJAYA 2015/2016
Gambar 13. Karakteristik Generator Kompon
Gambar 13 menunjukkan karakteristik generator kompon. Tegangan output generator terlihat konstan dengan pertambahan arus beban, baik pada arus eksitasi penuh maupun eksitasi 50%. Hal ini disebabkan oleh adanya penguatan lilitan seri, yang cenderung naik tegangannya jika arus beban bertambah besar. Jadi ini merupakan kompensasi dari generator shunt, yang cenderung tegangannya akan
turun jika arus bebannya naik.
Dikutip dari : _____. 2015. Generator DC, (http://dunia-listrik.blogspot.co.id/2009/0 1/generator-dc.html, Diakses pada tanggal 20 September 2015 di Palembang).
Generator adalah sebuah mesin yang berfungsi untuk mengubah energi
mekanis menjadi energi listrik. Listrik yang dihasilkan oleh generator dapat berupa
REZA SAPUTRA03121004024 GGL Pada Generator DC
DAVID AKBAR PRATAMA03041381320046
LABORATORIUM FENOMENA MEDAN ELEKTROMAGNETIKJURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SRIWIJAYA 2015/2016
AC ataupun DC, bergantung dari tipe generator. Kali ini kita akan terlebih dahulu
membahas generator DC.
Sama halnya dengan motor
listrik, generator listrik juga
menggunakan fenomena hukum
Faraday mengenai induksi
elektromagnetik. Hukum Faraday
menyebutkan jika terjadi perubahan
garis gaya magnet pada sebuah
kumparan kawat, maka akan timbul
gaya gerak listrik (ggl) pada kawat
tersebut. Jika kumparan kawat dihubungkan dengan rangkaian listrik tertutup, maka
akan timbul pula arus listrik yang mengalir pada rangkaian. Kaidah Tangan Kanan
Fleming (Sumber) sebelum lebih lanjut memahami prinsip kerja generator, terlebih
dahulu Anda harus mengenal kaidah tangan kanan Fleming. Kaidah tangan kanan
fleming adalah sebuah metode mneumonik untuk memudahkan kita menentukan arah
vektor dari ketiga komponen hukum Faraday, yakni arah gaya gerak kumparan kawat,
arah medan magnet, serta arah arus listrik. Jika Anda menirukan posisi jari tangan
kanan Anda seperti pada gambar di atas, maka ibu jari akan menunjukkan arah gaya
(torsi), jari telunjuk menunjukkan arah medan magnet, dan jari tengah menunjukkan
arah arus listrik.
Skema Bagian-bagian
Generator DC
(Sumber)
REZA SAPUTRA03121004024 GGL Pada Generator DC
DAVID AKBAR PRATAMA03041381320046
LABORATORIUM FENOMENA MEDAN ELEKTROMAGNETIKJURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SRIWIJAYA 2015/2016
Generator DC memiliki komponen yang sama persis dengan motor listrik DC. Pada
skema di atas, rotor generator diskemakan dengan sebuah kawat angker penghantar
listrik (armature) yang membentuk persegi panjang. Pada kedua ujung kawat angker
terpasang komutator berbentuk lingkaran yang terbelah menjadi dua, komponen ini
sering kita dengar dengan sebutan cincin belah. Cincin belah termasuk bagian dari
rotor, sehingga ia ikut berputar dengan rotor. Sedangkan stator generator tersusun atas
dua magnet dengan kutub berbeda yang saling berhadapan. Pada bagian yang kontak
langsung dengan cincin belah, stator dilengkapi dengan sikat karbon yang berfungsi
untuk menghubungkan arus listrik yang dibangkitkan pada kawat angker ke
rangkaian di luar generator.
(a)
(b)
(c)
Prinsip Kerja Generator DC
(Sumber) Gambar di atas adalah skema
sederhana proses kerja generator DC. Kawat
angker ABCD dapat berputar dengan
sumbu a-b, dan berada di tengah-tengah medan magnet N-S.
Kawat angker sedang dalam kondisi diputar oleh sumber dari
luar, dengan arah yang searah putaran jarum jam sesuai pada
gambar. Putaran ini memberikan gaya torsi dengan arah yang
selalu tegak lurus dengan kawat angker.
Kawat angker berada dalam posisi horisontal pada gambar (a). Kawat A-B
mengalami gaya torsi yang mengarah ke bawah (sesuai arah putaran angker). Dengan
menggunakan kaidah tangan kanan Fleming, kita akan dengan mudah menentukan
REZA SAPUTRA03121004024 GGL Pada Generator DC
DAVID AKBAR PRATAMA03041381320046
LABORATORIUM FENOMENA MEDAN ELEKTROMAGNETIKJURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SRIWIJAYA 2015/2016
arah arus listrik yang terbangkitkan adalah dari titik A ke B. Demikian pula dengan
kawat C-D, melalui cara yang sama akan dengan mudah kita tentukan arah arus listrik
yang terbangkitkan adalah dari C ke D.
Pada gambar (b) arah torsi yang terjadi pada kawat A-B adalah mendatar ke
arah kiri, sedangkan untuk kawat C-D arah torsi adalah mendatar ke kanan. Karena
vektor torsi ini sejajar dengan garis gaya magnet dan tidak terjadi pemotongan garis
gaya magnet, maka pada posisi ini tidak akan timbul gaya gerak listrik.
Pada gambar (c) kawat angker kembali berposisi horisontal. Pada kondisi ini
kembali dengan mudah kita dapat menentukan arah arus listrik yang teebangkitkan.
Untuk kawat A-B arus listrik akan mengarah dari B ke A, sedangkan pada kawat C-D
arus listrik akan mengarah dari D-C.
Grafik Voltase yang
Dibangkitkan Generator DC
(Sumber)
Grafik di atas menunjukkan
besar voltase gaya gerak listrik
yang dibangkitkan oleh sebuah generator dengan satu lilitan kawat angker pada
beberapa posisi lilitan. Terlihat bahwa grafik berbentuk setengah gelombang yang
selalu berulang secara periodik. Nilai voltase pada setiap waktu adalah positif, hal ini
dikarenakan arus yang dibangkitkan oleh generator DC yang selalu searah.
Pada aplikasinya, generator DC selalu menggunakan lebih dari satu lilitan
kawat angker. Penggunaan banyak lilitan ini akan menghasilkan voltase yang
semakin stabil di setiap waktu. Celah yang ada di tiap tengah-tengah gelombang
REZA SAPUTRA03121004024 GGL Pada Generator DC
DAVID AKBAR PRATAMA03041381320046
LABORATORIUM FENOMENA MEDAN ELEKTROMAGNETIKJURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SRIWIJAYA 2015/2016
voltase akan semakin tertutup. Semakin banyak jumlah lilitan, akan semakin tertutupi
celah-celah tersebut. Gambar berikut adalah generator dengan empat lilitan, tampak
grafik voltasenya menjadi semakin rata dan stabil.
Skema Generator dengan Empat Lilitan Armature & Grafik Voltase Generator
dengan Empat Lilitan Armature.
Dikutip dari : Onny. 2015. Prisip Kerja Generator DC, (http://artikel-teknologi.com/
prinsip-kerja-generator-dc/, Diakses pada tanggal 20 September 2015 di Palembang).
Prinsip Kerja Generator Arus Searah Suatu generator arus searah bekerja
berdasarkan prinsip induksi magnetis sesuai dengan Hukum Faraday. Bila ada
sepotong penghantar dalam medan magnet yang berubah-ubah terhadap waktu, maka
pada penghantar tersebut akan terbentuk GGL induksi. Demikian pula sebaliknya bila
sepotong penghantar digerak-gerakkan dalam medan magnet, dalam penghantar
tersebut juga terbentuk GGL induksi.
Suatu penghantar yang diputar dalam medan magnet Medan magnetnya
dihasilkan oleh kumparan medan sedangkan untuk menghasilkan efek perubahan
fluksi maka belitan penghantar diputar oleh prime mover.
Bentuk gelombang tegangan yang dihasilkan Posisi 1 : fluksi yang menembus
belitan maksimum tapi perubahan fluksi adalah minimum. Ini disebabkan belitan AB
dan CD tidak terpotong fluksi sehingga EMF = 0 Posisi 3 : fluksi yang menembus
belitan minimum tapi perubahan fluksi adalah maksimum akibatnya EMF yang
REZA SAPUTRA03121004024 GGL Pada Generator DC
DAVID AKBAR PRATAMA03041381320046
LABORATORIUM FENOMENA MEDAN ELEKTROMAGNETIKJURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SRIWIJAYA 2015/2016
terinduksi juga maksimum. Untuk posisi putaran berikutnya sama dengan posisi di
atas yaitu untuk posisi I EMF induksi maksimum, posisi F maksimum. Apabila
terminal-terminal dari generator dihubungkan ke beban maka akan terbentuk atau
mengalir arus. Karena tegangan induksi adalah bolak-balik maka arus induksinya
juga bolak-balik. Tegangan bolak-balik inilah yang akan disearahkan dengan
komutator yang akan diuraikan berikutnya. Persamaan tegangan bolak-balik yang
dihasilkan dalam hal ini dapat diturunkan dari hukum Faraday, yaitu :
E = - N x ΔϕΔt ........................................................................ (2.3)
Seperti yang telah dijelaskan sebelumnya bahwa fluksi yang dihasilkan adalah
fluksi yang berubah terhadap waktu dan berbentuk sinusoidal, maka persamaan fluks
dalam rangkaian kumparan adalah : Φ = Φm cos
ωt....................................................................(2.4). dΦ = - ω Φm sin ωt dt Maka
Persamaan (2.3) di atas dapat diturunkan menjadi : e = dt - N – ω Φm Sin ωt dt e = N
ω Φm Sin ωt ............................................................. (2.5) Tegangan induksi ini akan
mencapai maksimum pada saat wt = π/2 rad, maka tegangan induksi maksimum :
Emax = N Φm ω...................................................................... (2.6) Persamaan (2.5) di
atas dapat ditulis menjadi : e = Emax Sin
ωt .................................................................... (2.7) Untuk harga efektif dari tegangan
yang dihasilkan adalah : Eeff = 4,44NΦf (Volt) ……………………………… (2.8)
Emf yang dihasilkan berupa siklus sinusoidal tegangan bolak-balik. Dengan
cincin komutasi yang segmen-segmennya terhubung dengan ujung konduktor
jangkar, menyebabkan perubahan pada tegangan keluarannya menjadi tegangan yang
searah. Proses ini dinamakan proses komutasi
REZA SAPUTRA03121004024 GGL Pada Generator DC
DAVID AKBAR PRATAMA03041381320046
LABORATORIUM FENOMENA MEDAN ELEKTROMAGNETIKJURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SRIWIJAYA 2015/2016
Dikutip dari : Ardian, S. 2010. Generator Arus Searah, (http://repository.usu.ac.id/bi
tstream/123456789/19982/3/Chapter%20II.pdf, Diakses pada tanggal 20 September
2015 di Palembang).
VI. DATA HASIL PERCOBAAN
V Sumber (Volt) V Motor (Volt) V Generator (Volt)
5 3,32 0,92
15 13,75 12,85
REZA SAPUTRA03121004024 GGL Pada Generator DC
DAVID AKBAR PRATAMA03041381320046
LABORATORIUM FENOMENA MEDAN ELEKTROMAGNETIKJURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SRIWIJAYA 2015/2016
VII. PENGOLAHAN DATA
Menghitung Efisiensi :
a. Saat V Sumber = 5 Volt
1). V Sumber – V Motor = 5 Volt – 3,32 Volt = 1,68 Volt
η = V Motor
V Sumberx100 % =
3,325
x100 % = 0,664 x 100% = 64,4 %
2). V Motor – V Generator = 3,32 Volt – 0,92 Volt = 2,40 Volt
REZA SAPUTRA03121004024 GGL Pada Generator DC
DAVID AKBAR PRATAMA03041381320046
LABORATORIUM FENOMENA MEDAN ELEKTROMAGNETIKJURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SRIWIJAYA 2015/2016
η = V Generator
V Motorx 100 % =
0,923,32
x100 % = 0,277 x 100% = 27,7 %
3). V Sumber – V Generator = 5 Volt – 0,92 Volt = 4,08 Volt
η = V Generator
V Sumberx 100 % =
0,925
x100 % = 0,184 x 100% = 18,4 %
b. Saat V Sumber = 15 Volt
1). V Sumber – V Motor = 15 Volt – 13,75 Volt = 1,25 Volt
η = V Motor
V Sumberx100 % =
13,7515
x100 % = 0,917 x 100% = 91,7 %
2). V Motor – V Generator = 13,75 Volt – 12,85 Volt = 0,90 Volt
η = V Generator
V Motorx 100 % =
12,8513,75
x100 % = 0,935 x 100% = 93,5 %
REZA SAPUTRA03121004024 GGL Pada Generator DC
DAVID AKBAR PRATAMA03041381320046
LABORATORIUM FENOMENA MEDAN ELEKTROMAGNETIKJURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SRIWIJAYA 2015/2016
3). V Sumber – V Generator = 15 Volt – 12,85 Volt = 2,15 Volt
η = V Generator
V Sumberx 100 % =
12,8515
x100 % = 0,857 x 100% = 85,7 %
VIII. ANALISA HASIL PERCOBAAN
Pada praktikum kali ini kami mempelajari tentang GGL pada generator DC.
Disini kami dapat mengetahui bagian – bagian yang terdapat pada generator DC
seperti poros jangkar, inti jangkar, komutator, kumparan jangkar, kerangka
generator,kutub, dan sikat arang. Dan juga generator DC dibagi menjadi dua yaitu
generator penguat terpisah, dan generator penguat sendiri.
Ketika kami melakukan praktikum, kami melakukan dua kali percobaan yaitu
dengan tegangan masukan 5 volt dan tegangan masukan 15 volt. Pada tegangan
masukan 5 volt kami mendapatkan tegangan pada motor sebesar 3,32 volt, terjadi
penurunan tegangan disebabkan karena adanya rugi – rugi daya saat tegangan masuk
REZA SAPUTRA03121004024 GGL Pada Generator DC
DAVID AKBAR PRATAMA03041381320046
LABORATORIUM FENOMENA MEDAN ELEKTROMAGNETIKJURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SRIWIJAYA 2015/2016
menuju ke tegangan pada motor. Sedangkan tegangan pada generator kami
mendapatkan 0.92 volt, dan kembali terjadi penurunan disebabkan karena adanya rugi
– rugi daya saat tegangan pada motor menuju ke generator. Selain itu kami juga
mendapatkan nilai effisiensi sebesar 27,7%.
Pada percobaan kedua kami menggunakan tegangan sumber atau tegangan
masukan sebesar 15 volt. Dari tegangan sumber menuju ke tegangan yang terdapat
pada motor kami mendapatkan tegangan pada motor sebesar 13,75 volt, terjadinya
penurunan disebabkan karena adanya rugi rugi daya. Dan ketika tegangan pada motor
menuju ke tegangan pada generator, tegangan pada generator yang kami dapatkan
adalah 12,85 volt dan kembali terdapat rugi – rugi ketika tegangan di motor menuju
ke tegangan pada generator. Dan kami juga mendapatkan nilai effisiensi sebesar
93,5 %. Dapat kita lihat ketika dari tegangan sumber menuju ke tegangan yang
terdapat pada motor dan generator selalu terjadi penurunan di karenakan adanya rugi
rugi rugi daya.
IX. KESIMPULAN
1. Semakin besar nilai pada tegangan sumber maka nilai effisiensinya juga akan
semakin besar.
2. Nilai tegangan pada motor selalu lebih besar dari pada nilai tegangan pada
generator.
3. Semakin kecilnya nilai tegangan dari tegangan sumber menuju ke tegangan
generator disebabkan karena adanya rugi – rugi daya.
4. Dari data yang kami dapatkan, semakin besar nilai VSumber makan rugi – rugi
yang di dapatkan semakin kecil.
5. Rugi rugi yang terdapat pada Vmotor – Vgenerator pada tegangan sumber 15 volt
lebih kecil dari pada rugi rugi Vmotor – Vgenerator pada tegangan masukan 5 volt
REZA SAPUTRA03121004024 GGL Pada Generator DC
DAVID AKBAR PRATAMA03041381320046
LABORATORIUM FENOMENA MEDAN ELEKTROMAGNETIKJURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SRIWIJAYA 2015/2016
X. TUGAS DAN JAWABAN
Soal :
1. Cari Biodata Lengkap Ricky Elson !
2. Apa kelebihan dan kekurangan Generator AC dan DC ?
Jawab :
1. Ricky Elson (lahir di Padang, Sumatera Barat, 11 Juni 1980; umur 35 tahun)
adalah seorang teknokrat Indonesia yang ahli dalam
teknologi motor penggerak listrik. Ia yang merancang bangun mobil
listrik Selo bersama Danet Suryatama yang merancang bangun
REZA SAPUTRA03121004024 GGL Pada Generator DC
DAVID AKBAR PRATAMA03041381320046
LABORATORIUM FENOMENA MEDAN ELEKTROMAGNETIKJURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SRIWIJAYA 2015/2016
Tucuxi dianggap sebagai pelopor mobil listrik nasional. Ricky menempuh
pendidikan tinggi teknologinya di Jepang, kemudian bekerja di sebuah
perusahaan di negeri sakura itu. Selama 14 tahun di sana, Ricky telah
menemukan belasan teknologi motor penggerak listrik yang sudah
dipatenkan di Jepang. Tertarik dengan kemampuan Ricky untuk
pengembangan teknologi mobil listrik, Menteri Negara Badan Usaha Milik
Negara (BUMN),Dahlan Iskan meminta Ricky dan beberapa praktisi
pengembang teknologi mobil listrik lainnya untuk bersinergi
bersamaKementerian Riset dan Teknologi Indonesia, lembaga penelitian,
beberapa universitas dan lembaga pemerintahan terkait, demi mempercepat
pengembangan mobil listrik Indonesia. Bahkan Dahlan Iskan rela
menghibahkan gajinya sebagai menteri kepada Ricky.[3] Di pertengahan tahun
2013, Ricky dan timnya bekerja menyelesaikan beberapa purwarupa mobil
listrik yang diberi nama Selo danGendhis yang digunakan pada
KTT APEC yang telah dilaksanakan pada Oktober 2013
di Denpasar, Bali. Namun kemudian proyek mobil listrik nasional itu
menghadapi hambatan, karena peraturannya tidak segera keluar. Lelah
menunggu kepastian tentang proyek tersebut yang tak kunjung jelas statusnya,
ia kemudian kembali ke perusahaan tempat ia semula bekerja di Jepang.
Sebelum kuliah ke Jepang, Ricky Elson menamatkan sekolah menengahnya
di SMA Negeri 5 Padang pada tahun 1998.
Dikutip dari : https://id.wikipedia.org/wiki/Ricky_Elson.
REZA SAPUTRA03121004024 GGL Pada Generator DC
DAVID AKBAR PRATAMA03041381320046
LABORATORIUM FENOMENA MEDAN ELEKTROMAGNETIKJURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SRIWIJAYA 2015/2016
Benda buatan Ricky Elson diantaranya : Mobil Listrik dan Pembangkit Listrik
Tenaga Angin di Ciheras, Jawa Barat. Namun karya-karya nya tidak dihargai
oleh Negara sendiri tetapi dihargai oleh Jepang dantelah memiliki beberapa
hak paten.
Dikutip dari : http://www.slideshare.net/nabilahnurazizah/ricky-elson462
54518.
2. Kelebihan dan kekurangan Generator AC dan DC adalah :
a. Generator AC memiliki Kelebihan yakni : Slip Ring tidak
membutuhkan terlalu banyak kawat atau kabel yang dihubungkan
kepadanya, sehingga konstruksinya sederhana ; harga dari Generator AC
lebih murah ; Slip ring juga tidak mempunyai banyak segmen-segmen
REZA SAPUTRA03121004024 GGL Pada Generator DC
DAVID AKBAR PRATAMA03041381320046
LABORATORIUM FENOMENA MEDAN ELEKTROMAGNETIKJURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SRIWIJAYA 2015/2016
yang berjarak , sehingga saat Slip ring berputar dengan kecepatan tinggi
tidak mengakibatkan bising ; dan Kemungkinan terjadinya peloncatan
bunga api jugasemakin sedikit karena , jarak antar cincin lumayan jauh,
hal ini mengakibatkan kapasitas tegangannya menjadi tinggi (750MW).
Sedangkan Kekurangannya yakni : Torsi Awal yang dihasilkan lemah.
b. Generator DC memiliki Kelebihan yakni : mempunyai Torsi awal
yang besar, sehingga banyak digunakan sebagai starter motor. Sedangkan
Kekurangannya yakni : Setiap segmen dihubungkan oleh kawat atau
kabel, karena jumlah segmen pada komutator jumlahnya sangat banyak
maka kawat atau kabel yang dibutuhkan juga banyak ; konstruksi rumit ;
harga generator DC mahal ; ketika komutator berputar dengan kecepatan
yang tingi akan menghasilkan suara yang bising ; kapasitas tegangannya
juga rendah (max 5MW) karena dikhawatirkan akan terjadi peloncatan
bunga api listrik ; dan komutator adalah komutator yang sedang berputar
harus dihubungkan dengan brush (yang terdiri dari material Carbon) guna
untuk menyalurkan arus DC ke rotor generator. Hal ini mengakibatkan
maintenance yang dilakukan harus lebih sering, karena brush akan
mengalami "Aus" yang mengakibatkan adanya serpihan-serpihan karbon
pada komutator.
Dikutip dari : http://hundertpfeile.blogspot.co.id/2013/03/kelebihan-dan-
kekurangan-generator-dc.html.
REZA SAPUTRA03121004024 GGL Pada Generator DC
DAVID AKBAR PRATAMA03041381320046
LABORATORIUM FENOMENA MEDAN ELEKTROMAGNETIKJURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SRIWIJAYA 2015/2016
LAMPIRAN ALAT
Modul 12-100 Power Supply 92-445
REZA SAPUTRA03121004024 GGL Pada Generator DC
DAVID AKBAR PRATAMA03041381320046
LABORATORIUM FENOMENA MEDAN ELEKTROMAGNETIKJURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SRIWIJAYA 2015/2016
Osiloskop
Multimeter
Jumper
LAMPIRAN PERBAIKAN
REZA SAPUTRA03121004024 GGL Pada Generator DC
DAVID AKBAR PRATAMA03041381320046
LABORATORIUM FENOMENA MEDAN ELEKTROMAGNETIKJURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SRIWIJAYA 2015/2016
DAFTAR PUSTAKA
Korps Asisten Laboratorium Fenomena Medan Elektromagnetik. 2015. Modul
Praktikum Fenomena Medan Elektromagnetik Jurusan Teknik Elektro.
Universitas Sriwijaya : Inderalaya.
Ardian,S.2010.Generator Arus Searah, (http://staf.ui.ac.id/system/files/users/chairul-
hudaya/material/presentasittlkelompok1.pdf) , Diakses pada tanggal 20
September 2015 di Palembang).
REZA SAPUTRA03121004024 GGL Pada Generator DC
DAVID AKBAR PRATAMA03041381320046
LABORATORIUM FENOMENA MEDAN ELEKTROMAGNETIKJURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SRIWIJAYA 2015/2016
Onny. 2015. Prisip Kerja Generator DC, (http://artikel-tek nologi.com/ prinsip-kerja-
generator-dc/, Diakses pada tanggal 20 September 2015 di Palembang).
_____. 2015. Generator DC, (http://dunia-listrik.blogspot.co.id/2009/0 1/generator-
dc.html, Diakses pada tanggal 20 September 2015 di Palembang).
.....................................................................................................................................................
.....................................................................................................................................................
.................................................................................................................................................. ..
.....................................................................................................................................................
.....................................................................................................................................................
................................................................................................................................................ ....
.....................................................................................................................................................
.....................................................................................................................................................
.............................................................................................................................................. ......
.....................................................................................................................................................
.....................................................................................................................................................
REZA SAPUTRA03121004024 GGL Pada Generator DC
DAVID AKBAR PRATAMA03041381320046
LABORATORIUM FENOMENA MEDAN ELEKTROMAGNETIKJURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SRIWIJAYA 2015/2016
............................................................................................................................................ ........
.....................................................................................................................................................
.....................................................................................................................................................
.......................................................................................................................................... ..........
.....................................................................................................................................................
.....................................................................................................................................................
........................................................................................................................................ ............
.....................................................................................................................................................
.....................................................................................................................................................
...................................................................................................................................... ..............
.....................................................................................................................................................
.....................................................................................................................................................
.................................................................................................................................... ................
.....................................................................................................................................................
.....................................................................................................................................................
..................................................................................................................................
REZA SAPUTRA03121004024 GGL Pada Generator DC