ARUS DC

PENDAHULUAN

1.1.LATAR BELAKANG

     Karakteristik adalah garfik yang menyatakan hubungan antara dua besaran listrik yang menentukan sifat sebuah mesin.

Adapun besaran-besaran yang mempengaruhi kerja dari generator arus searah adaalah :

-          Tegangan jepit EK/tegangan yang ditimbulkan E

-          Arus jangkar.

-          Arus penguat magnit Im

-          Kecepatan putaran

Pada umumnya gengerator berputar dengan putaran yang tetap (n konstan).

1.2.RUMUSAN MASALAH

          Berdasarkan Latar Belakang diatas,diperoleh rumusan masalah sebagai berikut:

1.       Bagaimana karakteristik Generator penguat terpisah    ?

2.       Bagaimana karakteristik Generator Shunt                     ?

3.       Bagaiman karakteristik Generator Seri                         ?

4.       Bagaiman karakteristik Generator Kompon                   ?

1.3.TUJUAN

          Adapun tujuan dari makalah ini adalah :

1.       Untuk mengetahui karakteristik Generator penguat terpisah.

2.       Untuk mengetahui karakteristik Generator Shant.

3.       Untuk mengetahui karakteristik Generator Seri.

4.       Untuk mengetahui karakteristik Generator Kompon.

BAB II

PEMBAHASAN

KARAKTERISTIK GENERATOR ARUS SEARAH

2.1.KARAKTERISTIK GENERATOR PENGUAT TERPISAH

a.       Karakteristik  beban nol

Bila generator diputar pada kecepatan konstan maka GGL yang dibangkitkan adalah berbanding lurus dengan Flux per kutubnya. Karena lilitan penguat magnit yang menghasilkan flux tersebut adalah konstan maka berarti flux sebagai arus penguat magnit, tetapi tidak berbanding lurus  karena menurut persamaan IV – 19 E = C.nΦo sedangkan besarnya Φo sebagai fungsi arus penguat magnit terpegaruh oleh permeabilitas. Dari itu jelas bahwa hubungan GGL induksi sebagai fungsi arus penguat magnit akan berbentuk lengkung kemagnitan

. GGL ini dihasilkan oleh magnit remanen dari kutub-kutub generator. Kemudian bila arus medan diperkuat GGL yang dibangkitkan akan bertambah besar, sehingga untuk mendapatkan GGL sebesar Od maka diperlukan arus penguat sebesar Oe. bilamana arus penguat magnit diperkecil kembali samapai nol maka GGL juga akan turun membentuk kurve seperti lengkung kemangnitan.

Besar kecilnya arus penguat tersebut dapat diatur melalui tahanan pengatur Atau bias juga agar Im bias diatur, Em diganti dengan E yang dapat diatur (variable).

b.       Karakteristik beban

Grafik Eo menggambarkan karakteristik beban nol. Untuk membangkitkan GGL OS maka beban nol diperlukan arus penguat magnit Oa. pada keadaan berbeban Belitan Ampere lawan yang mengakibatkan pungurangan medan utama, untuk menghilangkan pungurangan medan utama (penglemahan) ini haruslah arus penguat magnit diperbesar dengan ab. Belitan Ampere lintang juga menyebabkan penglemahan medan utama di daerah jenuh. Untuk melenyapkan pengelamahan ini, arus penguat magnit diperbesar lagi dengan be. Jadi untuk mendapatkan GGL yang sama dengan pada beban nol,haruslah pada keadaan berbaban yang sudah diketahui arus penguat mangnit itu di perkuat dengan suatu jumlah ac.

Menurut persamaan III – 3 : maka EK = E – Ia ΣR - 2Δ E kalau pada perbedaan yang sudah diketahui kerugian tegangan  Ia  ΣR + 2Δ E sama dengan pq, maka q itu merupakan titik karakteristik beban, artinya pada arus penguat magnit Oeharus ada tegangan jepit cq.

Diluar daerah jenuh (dalam bagian garis lurus karakteristik), pengaruh Belitan Ampere Lintang diabaikan. Pada EO = Or  maka (Im = Oa), dan oleh karena pengaruh Belitan Ampere Lintang sama dengan nol, maka arus penguat magnit untuk menghilangkan reaksi jangkar, sama dengan a1 b1 = ab = m1 p1. Pada pembedanan yang sudah diketahui, kerugian tegangan tetap. Kalau dibuat p1 q1 sama dengan pq, maka q1 merupakan titik kedua dari pada karakteristik beban. Garis yang melalui  titik q dan q1 menggambarkan karakteristik beban. Garis yang melalui p dan p1menggambarkan GGL sebagai fungsi arus penguat magnit pada mesin yang dibebani. Apabila disebut-sebut karakteristik beban, itu berarti pada umumnya karakteristik pada beban penuh.

c.       Karakteristik  luar

Untuk mendapatkan data-data untuk karakteristik luar generator penguat terpisah, generator dirangkai .

Generator-generator kebanyakkan tak berbeban tetap. Tahanan lilitan penguat magnit (Rm) tetap maka pada generator penguat terpisah ini arus penguat magnit (Im) juga tetap.

Kalau tidak terdapat reaksi jangkar dan kerugian tegangan, maka pada tiap-tiap pembebanan EK = EO = E. kenyataannya kalau beban bertambah, reaksi jangkar juga bertambah yang mengakibatkan GGL turun sampai E. kerugian tegangan pada beban IaΣR + 2ΔE dianggap bertambah memanjang. Kerugian tegangan  pada beban untuk arus beban sebesar I1 = ar (ar = a1 r1), maka a1 merupakan titik pada karakteristik luar.

d.       Karakteristik pengatur

Pada generator penguat terpisah tegangan jepit turun sesuai dengan beban. Untuk membaut supaya tegangn jepit itu konstan, haruslah arus medan itu diperkuat .

e.       Karakterstik hubung singkat.

Pada mesin yang dihubung singkat beban dari generator sama dengan nol. Jadi sesuai dengan persamaan EK = E – Ia Ra - 2ΔE dalam hal ini RL = O, sehingga untuk memperoleh arus hubung singkat yang besasr hanya dibutuhkan GGL yang rendah. Skema rangkaian untuk membuat karakteristik hubung singkat.kurve karakteristik hubung singkat generator penguat terpisah merupakan garis lurus. Hal ini disebabkanpada hubung singkat ini generator membangkitkan GGL ketika fluxnya bekerja pada saat diluar daerah jenuh. Pada saat arus penguat magnit sama dengan nol, ternyata sudah mengalir arus hubung singakt sebesar Or. Hal ini disebabkan oleh GGL yang dibangkitkan magnit sisa kutub-kutub magnit.

2.2.KARAKTERESTIK GENERATOR SHUNT

Karakteristik-karekterestik generator shunt hampir sama bentuknya dengan karakterestik-karakterestik generator penguat terpisah. Generator penguat sendiri, generator itu sendirilah yang membangkitkan arus penguat magnit (Im). Skema rangkain untuk mendapatkan data-data karakterestik tanpa beban generator shunt. Apabila untuk pengamatan karakterestik –karakterestik beban, luar dan pengatur , switch S buat dalam keadaan terhubung, sedangkan untuk karakterestik hubung singkat secara langsung pada generator shunt tidak dapat dilakukan.

Dengan memakai hokum ohm, diperoleh bahwa untuk harga tahanan lilitan penguat magnit yang konstan , maka arus penguat magnit akan selalu sebanding dengan tegangan. Jadi bila tegangan dilukiskan sebagai fungsi arus penguat magnit maka grafik tahanan lilitan penguat  magnit Rsh akan berbentuk lurus.

Menurut hukum ohm makan tahanan lilitan penguat magnit.

Rm= Ek/Im

Perbandingan ini bagi Rm konstan merupakan sebuah garis lurus melalui 0. Untuk tahanan Rmyang sudah diketahui garis 0P merupakan fungsi tersebut. Pada Im=0 magnit tinggal sudah membangkitkan GGL =0r. GGL ini mengadakan arus penguat magnit Oa yang menyebabkan GGL naik lagi sampai OS. Hal ini terus sampai tercapai titik P pada karakterestik beban nol.

            Karakterestik beban dari generatorshunt hamper sama dengan pada generator penguat terpisah. Dalam gambar VI-11 digambarkan karakteristik luar generator shunt.Kurve 1 dibuatpada penguatan terpisah, dan kurve 2 di buat pada penguat sendiri hubungan shunt. Disini ternyata, bahwa karakteristik yang di bawah lebih lekas membengkok  kesumbu 1 dari pada kurve yangdiatas. Ini di sebabkan karena arus penguat magnit pada generator penguat terpisah tetap besarnya, sedang pada generator dengan penguat sendiri ini arus penguat magnit berkurang sebanding dengan tangan jepit. Oleh karena itu E menjadi lebih kecil, hal ini mengakibatkan tangan jepit yang lebih rendah dan arus medan yang lebih kecil.

      Bila mana tahanan luar RL selalu di perkecil, pada suatu ketika EK berkurang lebih cepat daripada RL, sehingga I = EK/R berkurang, yang semestinya harus bertambah besar ; artinya lengkung EK = f(I) membelok kembali sampai pada terjadinya hubung singkat EK = nol (jadi Im= 0). Lewat b1 keadaan menjadi berubah, EK berkurang lebih cepat daripada RL. Arus Oaini disebut arus hubung singkat. Arus ini di berikan oleh GGL yang di bangkitkan oleh magnit tinggal.

2.3.KARAKTERISTIK GENERATOR SERI

      Seperti diketahui bahwa generator seri, lilitan penguat magnit dibubungkan seri terhadap lilitan jangkar, sehingga arus penguat magnit sama dengan arus jangkar maupun arus beban. Dalam keadaan tanpa beban, berarti arus penguat magnit sama dengn nol. Oleh karena itu karakteristik beban nol.

E = f (Im) pada I = 0  dan n konstan tidak dapat dibuat dengan penguatan sendiri ini. Karakteristik hubung singkat pada generator seri juga tidak dapat di buat, karena dalam keadaan hubung singkat arus penguatmagnit tak terhingga besarnya dan ini dapat mengakibatkan generator terbakar.

            E = f ( I ) pada Rm dan n konstan

.

      karakteristik beban nol (dibuat pada penguat terpisah) dan karakteristik luar daripada generator seri. Sebagai akibat reaksi jangkar dan kerugian tegangan dalam jangkar dan penguat lilitan magnit, maka karakteristyik luar letaknya lebih rendah dari pada karakteristik beban nol.

 Oleh karena itu karakteristik luar itu akan selalu bertambah menyimpang dari karakteristik beban nol dan membelok ke sumbu I.

2.4.KARAKTERISTIK GENERATOR KOMPON

      Skema rangkaiaian untuk menentukan karakteristik pada generator kompon dengan kompon panjang dan kompon pendek . Untuk generator kompon panjang ,maka lilitan penguat seri terletak pada rangkaian jangkar sedangkan untuk generator kompon pendek lilitan penguat seri terletak pada rangkaian beban

      Bila generator kompon pendek tidak di bebani maka lilitan penguat magnit seri tidak di aliri arus, sehingga generator hanya bekerja dengan lilitan penguat magnit shunt saja, dari itu karakteristik tanpa beban sama seperti pada generator shunt.

      Bentuk karakteristik beban generator kompon adalah mirip karakteristik generator shunt, tetapi letaknya agak lebih tinggi karena generator ini mempunyai lilitan penguat magnit seri.

Seperti diketahui pada generator pada generator penguat terpisah bila generator di bebani maka untuk mengimbangi penurunan tegangan, arus penguat magnit harus di perkuat. Lain halnya dengan generator kompon yang mana arus beban juga mengalir pada lilitan penguat magnit seri yang berarti akan memperkuat medan. Jadi besar arus penguat magnit yang seharusnya sebesar Ob pada generator penguat terpisah, tetapi pada generator kompon hanya di butuhkan sebesar Oa.

      Untuk GGL Or pada beban nol di perlukan arus penguat magnit Oa. Untuk menghilangkan reaksi jangkar, arus penguat magnit ab di perkuat. Dengan adanya lilitan penguat seri, arus penguat magnit dapat di perkecil dengan jumlah sp. Kalau kerugian tegangan di umpamakan sama dengan pq, maka q merupakan titik karakteristik beban.

      Lilitan penguat magnit seri memperkuat mesin sebanding dengan beban. Kalau jumlah belitan lilitan penguat magnit seri itu bangi dan GGL ditambah sebanding dengan penurunan IaRn. Oleh karena itu tegangan generator kompon dalam batas-batas beban yang lebar, hampir selalu tetap (curve I).

Kalau belitan-belitan lilitan penguat magnit seri cukup banyak., maka jika beban bertambah, tegangan jepit akan naik (curve II).

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

A.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 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.

B.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 magnet
stator. 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.

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.

C.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

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.

6. Cara Kerja Generator

GENERATOR LISTRIK AC

Pada generator listri AC ini terdapat 2 buah stator. Kutub – kutub magnet yang berlawanan saling dihadapkan sehingga diantara kedua kutub magnet tersebut dihasilkan medan magnet. Di alam medan magnet tersebut terdapat kumpran yang mudah berputar pada porosnya. Karena kumparan selalu berputar, maka jumlah gaya magnet yang masuk ke dalam kumparan juga selalu berubah – ubah. Sifat dari arus listrik yang dihasilkan oleh generator listrik AC ini  berjenis bolak – balik dengan bentuk seperti gelombang; amplitudonya bergantung pada kuat medan magnet, jumlah lilitan kawat, dan luas penampang kumparan; serta frekuensi gelombangnya sama dengan frekuensi putaran kumparan.

GENERATOR LISTRIK DC

Cara kerja generator listrik DC mirip dengan cara kerja generator listri AC. Yang membedakan hanya pada generator listrik DC ini  menggunakan sebuah cincin belah atau yang biasa disebut dengan komutator di bagian outputnya. Komutator ini memungkinkan arus listrik induksi yang dialirkan ke rangkaian listrik berupa arus listri DC meskipun kumparan yang berada di dalamnya menghasilkan arus listrik AC.

BAB III

PENUTUP

3.1.Kesimpulan

1.       Karakteristik Generator Arus Searah yang paling penting adalah :

a.       Karakteristik bebab nol yaitu grafik yang menggambarkan hubungan antara tegangan jepit sebagai fungsi arus penguat magnit pada putaran konstan generator dalam keadaan tanpa beban(bebab nol).

b.       Karakteristik beban ,hal ini menggambarkan hubungan antara tegangan jepit sebagai fungsi arus penguat magnit pada pembebanan dan kecepatan yang konstan.

c.       Karakteristi kluar, menggambarkan hubungan antara tegangan jepit sebagai fungsi arus beban pada tahanan penguat magnit konstan dan putaran konstan.

d.       Karakteristik pengatur,menggambarkan hubungan antara arus penguat magnit sebagai fungsi arus beban pada tegangan jepit konstan dan putaran konstan.

e.       Karakteristik hubung singkat ,menggambarkan hubungan antara arus jangkar sebagai fungsi arus penguat magnit,pada mesin yang dihubung singkat dari putaran konstan.

2.       Karakteristik-karekterestik generator shunt hampir sama bentuknya dengan karakterestik-karakterestik generator penguat terpisah ,untuk pengamatan karakterestik –karakterestik beban, luar dan pengatur , di buat dalam keadaan terhubung, sedangkan untuk karakterestik hubung singkat secara langsung pada generator shunt tidak dapat dilakukan.

3.       generator seri, lilitan penguat magnit dibubungkan seri terhadap lilitan jangkar, sehingga arus penguat magnit sama dengan arus jangkar maupun arus beban.

4.       generator kompon ada 2 yaitu kompon panjang dan kompon pendek.

3.2.SARAN

1.       Dengan mengetahui isi makalah ini diharapkan agar para mahasiswa dapat lebih memperdalam pengetahuan di bidang Teknik Elektro khususnya dalam mata kuliah Mesin Pembangkit Listrik seperti pada Generator Arus Searah.

2.       Kritik dan masukan kami sangat harapkan dari Dosen pembimbing mata kuliah Mesin Pembangkit Listrik,Untuk perbaikan tugas selanjutnya.

Daftar Pustaka :

http://dorado.web.ugm.ac.id/2010/05/02/prinsip-kerja-generator-dc/

http://id.wikipedia.org/wiki/Generator_listrik

http://ml.scribd.com/doc/46409085/generator-AC-DC

http://www.scribd.com/doc/33689819/Generator-Arus-Searah