Pengaruh Nilai Arus Penguatan Terhadap Besar Tegangan Beban Nol

A. JUDUL

Pengaruh Besar Arus Penguatan (Im) Terhadap Besar Tegangan Beban Nol (E0).B. TUJUANMahasiswa dapat membuktikan karakteristik beban nol pada generator DC Shunt.C. RUMUSAN MASALAHBagaimana pengaruh besar arus penguatan (Im) terhadap besar tegangan beban nol (E0) pada generator DC shunt?D. VARIABEL MANIPULASI : Besar arus penguatan pada generator DC Shunt.DEFINISI OPERASIONAL

Besaran : Arus listrik. Satuan

: Miliampere. Cara mengukur: Amperemeter dipasang seri dengan hambatan shunt yaitu pada titik C-D.VARIABEL RESPON

: Besar tegangan pada generator DC ShuntDEFINISI OPERASIONAL

Besaran : Tegangan listrik. Satuan

: Voltmeter. Cara mengukur: Voltmeter dipasang paralel dengan titik beban.VARIABEL KONTROL: Tahanan jangkar.DEFINISI OPERASIONAL

Besaran : Tahanan listrik. Satuan

: Ohm. Cara mengukur: Ohmmeter dipasang paralel dengan titik armature atau titik A-B.E. KAJIAN TEORI SINGKAT

Generator adalah mesin listrik yang mengubah daya mekanis menjadi daya listrik. Mesin listrik dapat berupa generator dan motor dan berdasarkan arah arusnya mesin listrik terbagi atas mesin listrik arus searah dan mesin listrik arus bolak-balik.Ciri utama generator shunt adalah kumparan penguat medan dipasang paralel terhadap kumparan jangkar. Pada generator shunt, untuk mendapatkan penguatan sendiri diperlukan:1. Adanya sisa magnetik pada sistem penguat.

2. Hubungan dari rangkaian medan pada jangkar harus sedemikian, hingga arah medan yang terjadi, memperkuat medan yang sudah ada. Mesin shunt akan gagal membangkitkan tegangannya jika:

a. Sisa magnetik tidak ada. Misalnya pada mesin-mesin baru. Sehingga cara memberikan sisa magnetik adalah pada generator shunt dirubah menjadi generator berpenguatan bebas atau pada generator dipasang pada sumber arus searah, dan dijalankan sebagai motor shunt dengan polaritas sikat-sikat dan perputran nominal.

b. Hubungan medan terbalik. Karena generator diputar oleh arah yang salah dan dijalankan, sehingga arus medan tidak memperbesar nilai fluksi. Untuk memperbaikinya dengan hubungan-hubungan perlu diubah dan diberi kembali sisa magnetik, seperti cara untuk memberikan sisa magnetik.

Tahanan rangkaian penguat terlalu besar. Hal ini terjadi misalnya pada hubungan terbuka dalam rangkaian medan, hingga Rf tidak berhingga atau tahanan kontak sikat terlalu besar atau komutator kotor.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.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.Pada generator shunt, arus medan disuplai dari tegangan jangkar mesin. Arus jangkar Ia yang dihasilkan adalah,Ia = If + ILKarakteristik Generator Shunt

Gambar 1.1 Karakteristik Generator Shunt

Generator shunt mempunyai karakteristik seperti pada gambar di atas. 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.Dengan memutar genarator pada kecepatan sinkron dan rotor diberi arus medan (IF), maka tegangan (Ea ) akan terinduksi pada kumparan jangkar stator. Bentuk hubungannya diperlihatkan pada persamaan berikut.

Ea = c.n.((1.1)

yang mana:

c = konstanta mesin

n = putaran sinkron

(= fluks yang dihasilkan oleh IF

Dalam keadaan tanpa beban arus jangkar tidak mengalir pada stator, karenanya tidak terdapat pengaruh reaksi jangkar. Fluks hanya dihasilkan oleh arus medan (IF). Apabila arus medan (IF) diubah-ubah harganya, akan diperoleh harga Ea seperti yang terlihat pada kurva sebagai berikut.

Gambar 1.2 Karakteristik tanpa beban generator sinkron

Karakteristik kejenuhan tanpa beban

Perumusan secara matematis sbb :

E = k N dg k = suatu konstanta

- Kutub medan belum jenuh : Arus medan naik, flux magnet naik, EA naik

- Kutub medan sudah jenuh : diperlukan peningkatan arus medan yg lebih tinggi utk menaikkan tegangan EA yg sama dibanding saat belum jenuh

F. GAMBAR RANGKAIAN

Gambar 1.3 Rangkaian Generator DC Shunt

G. ALAT DAN BAHAN Tabel 1.1 AlatNo.Nama AlatSpesifikasiSatuanJumlah

1Ampere MeterMiliampere1 buah

2Ohm MeterOhm1 buah

3Volt meterVolt1 buah

4Motor AC 3200/400 V, 1 HP, 945 RPM-1 unit

5Generator DC Shunt230 V, 1360 RPM, 6.6 A , 1.5 HP-1 unit

Tabel 1.2 Bahan No.Nama BahanSpesifikasiSatuanJumlah

1Kabel Penghubung15

2Resistor Variabel1

3

4

5

H. LANGKAH KERJA1. Menyiapkan alat dan bahan.2. Memasang rangkaian eksperimen sesuai pada Gambar 1.3.3. Mengukur besar arus medan untuk mengetahui besar tegangan maksimum.4. Memasang rangkaian eksperimen sesuai pada gambar 1.4. 5. Mengatur besar arus beban generator dengan memasangkan satu buah lampu pada rangkaian.6. Mencatat besar tegangan yang ditunjukkan voltmeter pada tabel 1.3.7. Mencatat besar arus medan yang ditunjukkan amperemeter pada tabel 1.3.8. Mengulangi langkah 5-7 dengan menambahan 1 buah lampu pada rangkain.9. Mengulangi langkah 8.10. Membuat laporan.I. RANCANGAN TABEL DATATabel 1.3 nilai arus penguatan dari terkecil ke terbesar.NoArus Penguatan (Im) (Ampere)Besar Tegangan (E0)

(Volt)

1

2

3

4

Tabel 1.4 nilai arus penguatan dari terbesar ke terkecil.

NoArus Penguatan (Im) (Ampere)Besar Tegangan (E0)

(Volt)

1

2

3

4

J. HASIL EKSPERIMEN

Tabel 1.2 Nilai Arus Penguatan Dari Kecil ke BesarNoI(mA)V(V)

1020

22027,5

34032

46045

58054

610067

712079

814085

916094

10180105

11200113

12220126

13240139

14260145

15280159

16300162

17320171

18340189

19360210

20370215

Tabel 1.3 Nilai Arus Penguatan Besar ke KecilNOI(mA)V(V)

1370215

2360204

3340191

4320180

5300178

6280166

7260159

8240147

9220132

10200126

11180117

12160105

1314090

1412081

1510073

168067

176053

184042

192034

20020

K. DESKRIPSI DATA

Hasil dari tabel percobaan diatas akan ditampilkan dalam tabel berikut ini:Grafik 1.1 Nilai Arus Penguatan Dari Kecil Ke BesarGrafik 1.2 Nilai Arus Penguatan Dari Besar Ke KecilPada kedua percobaan tersebut, pada saat nilai arus penguatan adalah 0, maka sudah terdapat nilai terdapat tegangan output yang muncul,yaitu 20 V pada masing-masing jenis pengukuran, baik dari nilai terkecil ke terbesar, maupun dari nilai terbesar ke terkecil. Hal ini dikarenakan terdapat magnet sisa pada generator tersebut.Pada percobaan generator shunt tanpa beban, semakin besar nilai arus yang mengalir pada hambatan shunt, maka nilai tegangan keluaran juga akan naik sampai pada titik jenuh. Pada percobaan di atas, generator mengalami titik jenuh saat nilai arus penguatan memasuki nilai 180 A.Untuk pengaturan nilai arus penguatan yang diatur mulai dari besar ke kecil, dan dari besar ke kecil akan memiliki nilai tegangan output yang berbeda. Apabila nilai arus diatur dari nilai yang terkecil menuju nilai yang terbesar, maka titik jenuh akan muncul pada nilai arus yang besar. Sedangkan untuk nilai dari besar ke kecil, maka titik jenuh akan muncul pada nilai yang kecil.

L. KESIMPULAN

Generator tanpa beban memiliki karakteristik semakin besar nilai arus penguatan yang mengalir, maka nilai tegangan output akan semakin besar pula hingga dicapai suatu titik jenuh.M. SARANUntuk menanggulangi sebuah titik jenuh pada generator tanpa beban, bisa dilakukan dengan cara menaikan nilai arus medan pada hambatan shunt. Sehingga nilai tegangan output akan lebih stabil.N. DAFTAR PUSTAKAKarakteristik Pengoperasian Generator Penguat Shunthttp://ilmukulistrik.blogspot.com/2013/10/karakteristik-pengoperasian-generator.html diakses pada 7 April 2014 jam 10.00http://handihammers.blogspot.com/2013/05/karakteristik-motor-dc.html diakses pada 7 April 2014 jam 10.00http://webcache.googleusercontent.com/search?q=cache:shKHfjdaC-UJ:dosen.narotama.ac.id/wp-content/uploads/2013/01/MESIN-SINKRON-MESIN-SEREMPAK1.doc+&cd=2&hl=id&ct=clnk&client=ubuntu diakses pada : 19 April 2014 jam 21.30

Mesin Arus Searah|6

_1460012565.vsdG

M

V

mA

GeneratorDC

220/380 V 3

3 ACMOTOR

R

S

T

_1460012585.vsd

G

V

mA

A

B

C

D