Transformator

Assalamualaikum wr.wb.

Bismillah..

Saya masih akan membahas tentang mata kuliah teknik tenaga listrik , tapi disini saya akan membahas tentang transformator ...

Adapun urutan pembelajaran kali ini , yaitu :

1.      Prinsip kerja transformator

2.      Komponen komponen Transformator

3.      Kerugian memakai transformator

4.      Cara menggulung lilitan transformator

5.      Transformator 3 fasa

Sebelum kita masuk ke urutan pembelajaran tersebut kita wajib mengetahui apa itu transformator ?

Transformer adalah suatu alat listrik yang dapat memindahkan dan mengubah energi

listrik dari satu atau lebih rangkaian listrik ke rangkaian listrik yang lain, melalui suatu

gandengan magnet dan berdasarkan prinsip induksi elektromagnetik.

Setelah kita mengetahui apa itu transformtor kita dapat masuk pada urutan pembelajaran .. hehe :D

1.    Prinsip Kerja Transformator

Prinsip kerja dari sebuah transformator adalah sebagai berikut. Ketika Kumparan primer dihubungkan dengan sumber tegangan bolak-balik, perubahan arus listrik pada kumparan primer menimbulkan medan magnet yang berubah. Medan magnet yang berubah diperkuat oleh adanya inti besi dan dihantarkan inti besi ke kumparan sekunder, sehingga pada ujung-ujung kumparan sekunder akan timbul ggl induksi. Efek ini dinamakan induktansi timbal-balik (mutual inductance).

Pada skema transformator di atas, ketika arus listrik dari sumber tegangan yang mengalir pada kumparan primer berbalik arah (berubah polaritasnya) medan magnet yang dihasilkan akan berubah arah sehingga arus listrik yang dihasilkan pada kumparan sekunder akan berubah polaritasnya.

Hubungan antara tegangan primer, jumlah lilitan primer, tegangan sekunder, dan jumlah lilitan sekunder, dapat dinyatakan dalam persamaan:

Vp = tegangan primer (volt) 
Vs = tegangan sekunder (volt) 
Np = jumlah lilitan primer 
Ns = jumlah lilitan sekunder 
Simbol Transformator

Berdasarkan perbandingan antara jumlah lilitan primer dan jumlah lilitan skunder transformator ada dua jenis yaitu:

1)      Transformator step up yaitu transformator yang mengubah tegangan bolak-balik rendah menjadi tinggi, transformator ini mempunyai jumlah lilitan kumparan sekunder lebih banyak daripada jumlah lilitan primer (Ns > Np).

2)      Transformator step down yaitu transformator yang mengubah tegangan bolak-balik tinggi menjadi rendah, transformator ini mempunyai jumlah lilitan kumparan primer lebih banyak daripada jumlah lilitan sekunder (Np > Ns).

Pada transformator (trafo) besarnya tegangan yang dikeluarkan oleh kumparan sekunder adalah:

1)      Sebanding dengan banyaknya lilitan sekunder (Vs ~ Ns).

2)      Sebanding dengan besarnya tegangan primer ( VS ~ VP).

3)      Berbanding terbalik dengan banyaknya lilitan primer,

2.      Komponen komponen Transformator

Transformator (trafo) adalah alat yang digunakan untuk menaikkan atau menurunkan tegangan bolak-balik (AC). Transformator terdiri dari 3 komponen pokok yaitu: kumparan pertama (primer) yang bertindak sebagai input, kumparan kedua (skunder) yang bertindak sebagai output, dan inti besi yang berfungsi untuk memperkuat medan magnet yang dihasilkan.

Contoh Transformator

Lambang Transformator

3.      Kerugian Memakai Transformator

1)        kerugian tembaga. Kerugian  dalam lilitan tembaga yang disebabkan oleh resistansi tembaga dan arus listrik yang mengalirinya.

2)        Kerugian kopling. Kerugian yang terjadi karena kopling primer-sekunder tidak sempurna, sehingga tidak semua fluks magnet yang diinduksikan primer memotong lilitan sekunder. Kerugian ini dapat dikurangi dengan menggulung lilitan secara berlapis-lapis antara primer dan sekunder.

3)        Kerugian kapasitas liar. Kerugian yang disebabkan oleh kapasitas liar yang terdapat pada lilitan-lilitan transformator. Kerugian ini sangat memengaruhi efisiensi transformator untuk frekuensi tinggi. Kerugian ini dapat dikurangi dengan menggulung lilitan primer dan sekunder secara semi-acak (bank winding)

4)        Kerugian histeresis. Kerugian yang terjadi ketika arus primer AC berbalik arah. Disebabkan karena inti transformator tidak dapat mengubah arah fluks magnetnya dengan seketika. Kerugian ini dapat dikurangi dengan menggunakan material inti reluktansi rendah.

5)        Kerugian efek kulit. Sebagaimana konduktor lain yang dialiri arus bolak-balik, arus cenderung untuk mengalir pada permukaan konduktor. Hal ini memperbesar kerugian kapasitas dan juga menambah resistansi relatif lilitan. Kerugian ini dapat dikurang dengan menggunakan kawat Litz, yaitu kawat yang terdiri dari beberapa kawat kecil yang saling terisolasi. Untuk frekuensi radio digunakan kawat geronggong atau lembaran tipis tembaga sebagai ganti kawat biasa.

6)        Kerugian arus eddy (arus olak). Kerugian yang disebabkan oleh GGL masukan yang menimbulkan arus dalam inti magnet yang melawan perubahan fluks magnet yang membangkitkan GGL. Karena adanya fluks magnet yang berubah-ubah, terjadi olakan fluks magnet pada material inti. Kerugian ini berkurang kalau digunakan inti berlapis-lapis.

. 1.      Cara menggulung lilitan transformator

5. Transformator 3 Fasa

Contoh Transformer 3 Fasa dengan Tegangan Kerja >1100KV dan Daya 100MVA

 Trafo 3 fasa Hubung Bintang Bintang (Y-Y)

Trafo Hubung Segitiga segitiga (Δ - Δ)

MOTOR DC

Pengertian Motor DC

Motor listrik merupakan perangkat elektromagnetis yang mengubah energi listrik menjadi energi mekanik. Energi mekanik ini digunakan untuk, misalnya memutar impeller pompa, fan atau blower, menggerakan kompresor, mengangkat bahan,dll. Motor listrik digunakan juga di rumah (mixer, bor listrik, fan angin) dan di industri. Motor listrik kadangkala disebut “kuda kerja” nya industri sebab diperkirakan bahwa motormotor menggunakan sekitar 70% beban listrik total di industri.

Motor DC memerlukan suplai tegangan yang searah pada kumparan medan untuk diubah menjadi energi mekanik. Kumparan medan pada motor dc disebut stator (bagian yang tidak berputar) dan kumparan jangkar disebut rotor (bagian yang berputar). Jika terjadi putaran pada kumparan jangkar dalam pada medan magnet, maka akan timbul tegangan (GGL) yang berubah-ubah arah pada setiap setengah putaran, sehingga merupakan tegangan bolak-balik.

Prinsip kerja dari arus searah adalah membalik phasa tegangan dari gelombang yang mempunyai nilai positif dengan menggunakan komutator, dengan demikian arus yang berbalik arah dengan kumparan jangkar yang berputar dalam medan magnet. Bentuk motor paling sederhana memiliki kumparan satu lilitan yang bisa berputar bebas di antara kutub-kutub magnet permanen.

Catu tegangan dc dari baterai menuju ke lilitan melalui sikat yang menyentuh komutator,

dua segmen yang terhubung dengan dua ujung lilitan. Kumparan satu lilitan pada gambar di atas disebut angker dinamo. Angker dinamo adalah sebutan untuk komponen yang berputar di antara medan magnet.

Prinsip Dasar Cara Kerja

Jika arus lewat pada suatu konduktor, timbul medan magnet di sekitar konduktor. Arah

medan magnet ditentukan oleh arah aliran arus pada konduktor.

Aturan Genggaman Tangan Kanan bisa dipakai untuk menentukan arah garis fluks di sekitar konduktor. Genggam konduktor dengan tangan kanan dengan jempol mengarah pada arah aliran arus, maka jari-jari anda akan menunjukkan arah garis fluks. Gambar 3 menunjukkan medan magnet yang terbentuk di sekitar konduktor berubah arah karena bentuk U.

Pada motor listrik konduktor berbentuk U disebut angker dinamo.

KEGUNAAN MOTOR DC

·         Motor stator mobil

·         Tape recorder

·         Motor pada mainan anak-anak

Pada Industri motor DC berfungsi sebagai :

·         Traksi

·         Elevator

·         Comveyer

·         Tram listrik

·         Untuk menggerakan mesin2 produksi di pabrik

Ringkasan Prinsip Kerja Motor DC

·         Adanya garis2 gaya medan magnet (fluks) antara kutub yang berada pada stator

·         Penghantar yang dialiri arus ditemaptkan pada jangkar yang berada dalam medan magnet

·         Pada penghantar timbul gaya yang menghasilkan torsi

KONTRUKSI MOTOR DC

Bagian yang diam (Stator), terdiri dari :

·         Body (badan) motor

·         Magnet

·         Sikat-sikat

·         kerangka motor

·         Kutub-kutub utama beserta belitannya

·         Bantalan-bantalan poros

KONTRUKSI MOTOR DC

Jenis Motor DC 

Jenis motor DC sama dengan jenis generator DC, sehingga suatu mesin DC dapat diapakai sebagai generator dan dapat pula dipakai sebagai motor.

·         Dengan membalikan gen. DC, dimana teg. (Vc) menjadi sumber dan tegangan jangkar (Eg) merpakan ggl lawan.

·         Gen DC ini akan berlaku sebagai motor DC, maka hubnganteg Vt dengan Ea dapat ditulis sbb : Eg = Vt-IaRa

·         Motor Berpenguatan bebas

·         Pada jangkar motor imbul EMF (ggl) lawan sebasar Eg yang melawan tegangan masuk (vt).

·         Rangkaian ekivalennya sbb :

-          Vt = Eg + IaRa + .. Vst

-          I = Ia

-          If= Vf/ R+Rf , I= Pinp/Vt

GENERATOR DC

Assalamualaikum wr.wb.
Nama saya Rahmat Febrianto, mahasiswa jurusan Teknik Mesin Universitas Jember.
Kali ini saya akan membahas tentang GENERATOR DC.
Blog ini dibuat untuk memenuhi tugas mata kuliah Teknik Tenaga Listrik dari pak dosen sekaligus belajar membuat blog dan pemahaman materi, sambil menyelam minum air .. hehe :D

Langsung kita bahas materinya!
apa itu Generator ? 

Generator adalah suatu alat yang dapat  mengubah tenaga mekanik menjadi energi listrik. Tenaga mekanik bisa berasal dari panas air, uap, dll. Energi listrik yang dihasilkan oleh generator bisa berupa Listrik AC (listrik bolak-balik ) maupun DC ( listrik searah). Hal tersebut tergantung dari konstruksi generator yang dipakai oleh pembangkit tenanga listrik.

Generator DC.
Generator DC merupakan sebuah perangkat motor listrik yang mengubah energi mekanis menjadi energi listrik. Generator DC menghasilkan arus DC atau arus searah. Generator DC dibedakan menjadi beberapa jenis, berdasarkan adari rangakian beliatan magnet atau penguat eksitasinya terhadap jangkar (angker), jenis generator DC yaitu :
a. generator penguat terpisah
b. generator shunt
c. generator kompon

Dengan adanya E.M.F. (Electro Motive Force) energi mekanik dapat diubah menjadi energi listrik. Mekanisme pada kawat yang bergerak memutus garis medan magnet akan dapat menghasilkan (E.M.F) pada konduktor, tetapi menggerakkan kawat pada satu arah akan menghasilkan E.M.F menuju arah tertentu. Sebaliknya, menggerakkan kawat ke arah yang berlawanan akan menghasilkan E.M.F menuju arah sebaliknya. Dan yang perlu diingat menggerakkan kawat ke arah horizontal tidak akan menimbulkan E.M.F karena tidak ada gaya medan magnet yang terputus.

Gambar Generator DC

E.M.F yang dihasilkan tersebut dipengaruhi oleh 3 faktor, yaitu :

1. kuat medan magnet atau equivalen dengan jumlah garis gaya medan magnet yang dibentuk.
2. panjang konduktor yang memutus medan magnet.
3. kecepatan gerak dari konduktor.

Jadi yang dirumuskan sebagai berikut :

Prinsip Kerja Generator DC
Teori yang mendasari terbentuknya GGL Induksi pada generator ialah percobaan Faraday. Percobaan Faraday membuktikan bahwa pada sebuah kumparan akan dibangkitkan GGL Induksi apabila jumlah garis gaya yang diliputi oleh kumparan berubah-ubah. 

Ada 3 pokok terkait dengan GGL Induksi, yaitu:

1. adanya flux magnet yang dihasilkan oleh kutub-kutub magnet.
2. adanya kawat penghantar yang merupakan tempat terbentuknya E.M.F
3. adanya perubahan flux magnet yang melewati kawat penghantar listrik

Prinsip Kerja Generator (Dinamo) DC sama dengan generator AC. Namun, pada generator DC arah arus induksinya tidak berubah. hal ini disebabkan cincin yang digunakan pada generator DC berupa cincin belah (komulator).

Proses pembangkitan tegangan induksi tersebut dapat dilihat pada gambar 2 dan gambar 3.

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 (0). 

Hal ini karena tidak adanya perpotongan medan magnet dengan penghantar pada jangkar atau rotor. Daerah medan ini disebut daerah netral. 

 

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 komulator satu cincin gambar 3 (2) dengan dua belahan, maka dihasilkan listrik DC dengan dua gelombang positif.

• rotor dari generator DC akan menghasilkan tegangan induksi bolak-balik. Sebuah komutator berfungsi sebagai penyearah tegangan AC.

• besarnya tegangan yang dihasilkan oleh sebuah generator DC, sebanding dengan banyaknya putaran dan besarnya arus eksitasi (arus penguat medan).

Aplikasi Penggunaan Generator DC
Dalam kehidupan kita sehari-hari generator DC dapat berfungsi sebagai salah satu pembangkit arus searah dibengkel-bengkel atau pabrik, sebagai pengisi accu pada perubahan pengisi accu, sebagai pengisi accu mobil, bahkan di pusat-pusat tenaga listrik berfungsi sebagai penguat magnet (exiciter) pada generator utama.
Kelebihan dan Kekurangan Generator DC
Kekurangan : 

1. konstruksi rumit, setiap segmen dihubungkan oleh kawat atau kabel, karena jumlah segmen pada komutator jumlahnya sangat banyak maka kawat atau kabel yang dibutuhkan juga banyak.
2. ketika komutator berputar dengan kecepatan yang tinggi akan menghasilkan suara yang bising.
3. akibat jarak yang dekat tiap segmen, kapasitas tegangannya juga rendah (maksimal 5 MW) dikawatirkan akan terjadi peloncatan bunga api listrik.

Keunggulan :

1. mempunyai torsi awal yang besar, sehingga banyak digunakan sebagai starter motor.