Generator DC

BAGIAN GENERATOR

Rangka statorKomutator

Jangkar

TerminalUjung pelindungKomutator

Sepatu KutupUjung pelindung Penggerakr

Kumparan Medan

Pemegang sikat dan sikat arang

bagian bergerak yang disebut Rotor, dan bagian diam yang disebut Stator.Masing-masing bagian mempunyaililitan kawat. PadaStator, lilitankawat berfungsi sebagai pembangkitmedan magnet, sedangkan padaRotor, bangkit gaya gerak listrik.

Prinsip Pembangkitan Tegangan pada Generator

Sepotong penghantar yang dialiri arus yang bergerakdengan kecepatan v didalam pengaruh medan magnet, akan menimbulkan tegangan induksi sebesar V. Untuk menentukan besarnya teganganinduksi yang ditimbulkan oleh arah gerakanpenghantar tersebut digunakan kaedahFlamming tangan kanan. Medan magnetmempunyai arah dari kutub utara kekutub selatan. Arus di dalam penghantar searah dengan empat jari, sedangkanarah gerakan searah dengan ibu jari,seperti ditunjukkan pada gambar disamping

Apabila didalam medanmagnetterdapat 1 batang konduktor yang digerakkan maka konduktotr tersebut terbangkit gaya gerak listrik

Kerapatan magnet sebuah generator diketahui = 0.85 T dipotong oleh 500 kawat penghantar, dan bergerak dengan kecepatan 5 m/s. Jika panjang penghantar keseluruhan adalah 100 mm, berapa-kah besarnya tegangan induksi yang dihasilkan?

Jawab: V = B.ℓ.v.z = 0.85 T. 0.1 m. 5 m/s. 500 = 212.5 Volt

Prinsip kerja Generator DC

• Pembangkitan tegangan induksi oleh sebuah generator diperoleh melalui dua cara:

1) dengan menggunakan cincin-seret; 2) dengan menggunakan komutator.

Gambar Tegangan Rotor yang dihasilkan melalui cincin-seret dan komutator

Jika ujung belitan rotor dihubungkan dengan slipring berupa dua cincin (ini disebut cincin seret), seperti ditunjukkan

Gambar (1), maka dihasilkan listrik AC berbentuk sinusoidal. Bila ujung belitan rotor dihubungkan dengan komutator satu cincin Gambar (2) dengan dua belahan,

maka dihasilkan listrik DC dengan dua gelombang positip

Generator DC dibedakan menjadi beberapa tipe berdasarkan dari rangkaian belitan

magnet atau penguat eksitasinya terhadap jangkar (anker).

GENERATOR DC

Penguatan sendiriPenguatan terpisah

PenguatanShunt

PenguatanKompon

Penguatanseri

Persamaan yang digunakan

• Eg =Ia Ra + 2V sik +VL Volt• Vf =If Rf Volt• Pin =Ia Eg

• VL =IL RL

• Dimana :• Vf : tegangan penguat medan(volt)• If :arus penguat medan (Ampere)• Rf :tahanan penguat medan(ohm)• V sik :tegangan drop sikat generator(volt)• VL :Tegangan beban(volt)• Vg:Tegangan jangkar generator(volt)

• Pout =IL VL • Plosses=Pin -Pout

• η=Pout/Pin x 100 %• Plosses=Ia 2Ra +2(V sik Ia)+If2Rf+Rugi tetap generator• Dimana :• VL : tegangan beban• IL :arus beban• Pin : daya yang dibangkitkan generator• η : efisiensi generator• VL : tegangan drop sikat generator• Plosses:daya yang hilang• Ra : tahanan motor

Persamaan yang digunakan

Penguat terpisah

Kumparan membutuhkan sumber tegangan arus dari luar. Misal dari baterai atau accu

Penguatan terpisah

Ia=i Persamaan tegangan : V = Ea + Ia.Ra + 2? e dimana : V : Tegangan jepit (volt) Ea : GGL lawan (volt) Ia : Arus jangkar (Ampere) Ra : Tahanan lilitan jangkar (Ohm) Im : Arus penguat terpisah(Ampere) Rm: Tahanan penguat terpisah (Ohm) e : Kerugian tegangan pada sikat-sikat (karena relatif kecil biasanya harga tersebut diabaikan).

Penguatan sendiri

Pada sistem ini tidak dibutuhkan sumber tegangan atau arus dari luar, cukup dari

generator itu sendiri

Penguatan seri

Vt

Ia=IL

Eg = Ia(Ra+Rse)+2Vsik +VL

Pin =Eg x Ia sedngkan Pout = VL x IL

Penguatan shunt

• dikontrol dengan tahanan variabel yang dihubungkan seri dengan medan.jika tahanan dinaikkan arus medan turun menyebabkan tegangan output juga turun, Drop tegangan terminal yang disebabkan kenaikan beban, lebih besar dibanding generator penguat terpisah karena arus medan juga turun bersamaan turunnya tegangan. Jika dicoba menaikkan beban generator melebihi batasnya, tegangan terminal akan turun secara cepat

• digunakan untuk pengisi batere dan penerangan

Penguatan shunt

Ia = If +IL

Vf = VL = Eg – 2V – Ia . Ra

Persamaan arus : I = Ia + Ish Rsh ?= V / IshPersamaan tegangan : V = Ea + Ia.Ra + 2? e V = Ish . Rsh dimana : Rsh : Tahanan penguat shunt Ish : Arus penguat shunt

If IL

VLEg

Penguatan kompon

• Sifatnya diantara penguat seri dan Shunt Nilai kompon tergantung pada jumlah lilitan seri yang dililitkan pada inti kutub.

KOMPON PENDEK

Persamaan Arus : I = Is = Ia + Ish Rsh ?=Vsh/IshPersamaan tegangan : V = Ea + Ia.Ra + Is.Rs + 2? e Vsh = V – Is.Rs Dimana : Vsh : Tegangan pada lilitan penguat shunt

Eg

Vf = If . Rf atau Vf = Eg – 2Vsik – Ia (Ra + Rse) atau Vt = VL

Ia = Ir + IL

Eg = VL + 2Vsik +Ia (Ra +Rse)

KOMPON PANJANG

Mengukur kwalitas generator

• Precent of regulation =

100440

)440462( xVV

100)( xEfLEfLLE

100440

)22( xV 1005,0 x

%5• Regulation

• Semakin kecil nilai presentase regulasi tegangan, maka semakin baik kwalitas generator

CONTOH

Sebuah generator penguat terpisah mempunyai data parameter sebagai berikutTegangan shunt = 100Volt dan tahan shunt = 200ohmTegangan beban 230 volt, arus beban 450A, tahanan belitan jangkar 0,03 ohm dan drop tegangan masing-masing sikat1VoltTENTUKAN:1. Tentukan arus medan dan tegangan yang bangkit oleh generator2. Tentukan besarnya daya yang hilang pada generator3. Tentukan rugi tembaga jangkar, rugi tembaga medan dan rugi pada sikat4. Tentukan gaya Output, daya input. Bila rugi tetap generator 0,75% dari beban5. Tentukan efisiensinya

jawab

• If = Vf/Rf = 100 /200 = 0,5

• Eg = Ia Ra + 2Vsik +Vt

= (450 x 0,03) + 2 x 1 + 230 = 13,5 + 2 + 230 = 245,5 Volt• Pout = 450 x 230 = 103500 w

• Pin = Ia Eg = 450 x 245,5 = 110475 W

• Plosses = Pin – Pout = 110475 – 103500 = 6975 W