LAPORAN PRAKTIKUM
Judul Praktikum
: Generator DC Penguat Terpisah (Tersendiri)
Mata Kuliah
: Praktik Mesin Listrik
Semester / SKS
: 3 (tiga) / 2 SKS
Nama Mahasiswa
: Ana Puspita Sari
NIM
: 5301413034
Tanggal Praktikum
: 27 November 2014
Tanggal Penyerahan Laporan : 11 Desember 2014 Dosen Pengampu
: Henry Ananta
Nilai
:
LABORATORIUM TEKNIK ELEKTRO PROGRAM STUDI PENDIDIKAN TEKNIK ELEKTRO JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG 2014
FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG Laboratorium: Elektro Jurusan: Teknik Elektro
Generator DC Penguat Terpisah (Tersendiri)
Smt: 3
Praktek:5
Waktu : 2 SKS
A. TUJUAN Mengetahui sifat dasar generator DC penguat tersendiri B. DASAR TEORI Prinsip kerja generator DC berdasarkan pada kaidah tangan kanan. Sepasang magnet permanen utara-selatan menghasilkan garis medan magnet Ф, kawat penghantar di atas telapak tangan kanan ditembus garis medan magnet Ф. Jika kawat digerakkan ke arah ibu jari, maka dalam kawat dihasilkan arus listrik I yang searah dengan keempat arah jari tangan gambar-6.5. Bagaimana kalau posisi utaraselatan magnet permanen dibalik ? Ke mana arah arah arus listrik induksi yang dihasilkan ? Percobaan
secara
sederhana
dapat
dilakukan dengan menggunakan sepasang magnet permanen berbentuk
U, sebatang
kawat digantung dikedua sisi ujungnya, pada ujung kawat dipasangkan Voltmeter gambar6.6. Batang kawat digerakkan ke arah panah, pada kawat dihasilkan ggl induksi dengan tegangan yang terukur pada Voltmeter. Besarnya ggl induksi yang dibangkitkan ui = B.L.v.z Volt ui = Tegangan induksi pada kawat, V B = Kerapatan medan magnet, Tesla L = Panjang kawat efektif, meter v = Kecepatan gerak, m/detik z = Jumlah belitan kawat
Belitan kawat generator berbentuk silinder dan beberapa kawat dibelitkan selanjutnya disebut belitan rotor atau belitan jangkar. Kedudukan I, ketika rotor digerakkan serah jarum jam, kawat 1 tanda silang (menjauhi kita), kawat 2 tanda titik (mendekati kita) ggl induksi maksimum. Posisi II kawat 1 dan kawat 2 berada pada garis netral ggl induksi sama dengan nol. Posisi III kawat kebalikan posisi I dan ggl induksi tetap maksimum gambar-6.7.
Posisi ini terjadi berulang-ulang selama rotor diputar pada porosnya, dan ggl induksi yang dihasilkan maksimum, kemudian ggl induksi menjadi nol, berikutnya ggl induksi menjadi maksimum terjadi berulang secara bergantian.
GGL induksi yang dihasilkan dari belitan rotor gambar-6.7dapat menghasilkan dua jenis listrik yang berbeda, yaitu listrik AC dan listrik DC. Jika ujung belitan rotor dihubungkan dengan slipring berupa dua cincin gambar-6.8a, maka dihasilkan listrik AC berbentuk sinusoidal. Bila ujung belitan rotor dihubungkan dengan komutatorsatu cincin gambar-6.8b dengan dua belahan, maka dihasilkan listrik DC dengan dua gelombang positif.
Mesin DC dikembangkan rotornya memiliki banyak belitan dan komutator memiliki beberapa segmen. Rotor memiliki empat belitan dan komutator empat segmen, sikat arang dua buah, akan menghasilkan ggl induksi dengan empat buah buah gelombang untuk setiap putaran rotornya gambar 6.9.Tegangan DC yang memiliki empat empat puncak.
Medan magnet yang sebelumnya adalah magnet permanen diganti menjadi elektromagnet, sehingga kuat medan magnet bisa diatur oleh besarnya arus penguatan medan magnet. Belitan rotor dikembangkan menjadi belitan yang memiliki empat cabang, komutator empat segmen dan sikat arang dua buah. Tegangan yang dihasilkan penjumlahan dari belitan 1-2 dan belitan 3-4 gambar 6. 10. Dalam perkembangan berikutnya generator DC dibagi menjadi tiga jenis, yaitu: 1. Generator penguat terpisah 2. Generator belitan Shunt 3. Generator belitan Kompoundd Generator penguat terpisah Jenis generator penguat terpisah ada dua jenis 1) penguat elektromagnetik gambar-6.11a2) magnet permanen gambar-6.11b. Penguat elektromagnetik melalui belitan F1-F2 diberi sumber listrik DC dari luar misalnya dengan baterai, dengan mengatur besarnya arus eksitasi Ie, maka tegangan terminal rotor A1–A2 dapat dikendalikan. Generator
penguat terpisah dipakai dalam pemakaian khusus, misalnya pada Main Generator Lok Diesel Elektrik CC 201/CC203.
Penguat dengan magnet permanen tegangan keluaran generator terminal rotor A1-A2 konstan. Karakteristik tegangan U relatif konstan dan tegangan akan menurun sedikit ketika arus beban I dinaikkan mendekati harga nominalnya gambar 6.12 C. ALAT DAN BAHAN YANG DIPERLUKAN 1. Alat - Generator DC 1 buah - Multimeter 1 buah - Catu Daya DC 1 buah - Tachometer 1 buah - Amperemeter 1 buah - Voltmeter 1 buah 2. Bahan - Lilitan - Kapasitor - Lampu 12 Volt - Kabel Penghubung D. LANGKAH KERJA 1. PENGUJIAN TANPA BEBAN Gambar rangkaian :
1 buah 1 buah 4 buah secukupnya
Petunjuk Kerja Peubah If dengan langkah: a. b. c. d.
Terminal tidak disambung dengan beban Generator diputar dengan kecepatan penuh Atur If mulai dari 0 ; 100 ; 120 ; 140 ; 160 ; 180 ; 200 ; 220 ; 240 ; bertahap Ukur tegangan terminal dan catat pada lembar data 1
Peubah n, dengan langkah : a. Pengujian tanpa beban peubah n (putaran) b. Tetapkan If pada nilai 25 mA (tegangan jenuh) c. Atur n mulai dari 0 bertahap hingga tegangan jenuh 2. PENGUJIAN BERBEBAN Pengaturan pada If, dengan langkah : a. b. c. d.
Terminal disambung beban Pasang amperemeter pada bagian beban Putar generator sampai putaran penuh Atur If dari 0 ; 320 ; 340 ; 360 ; 380 ; 400 ; 400 ; 400 ; 400 bertahap hingga
memperoleh besar tegangan 24 Volt e. Ukur If, V dan IL catat pada lembar data 2 Pengaturan n (putaran), dengan langkah a. Terminal disambung beban b. Pasang amperemeter pada bagian beban c. Atur If dari 0 ; 320 ; 340 ; 360 ; 380 ; 400 ; 400 ; 400 ; 400 bertahap hingga memperoleh besar tegangan 24 Volt d. Atur putaran generator sampai putaran penuh e. Ukur If, V, IL dan n catat pada lembar data 2 f. Pada saat beban penuh sakelar dilepas, ukur dan catat tegangan E. DATA HASIL PERCOBAAN
LEMBAR DATA 1 1. Tanpa beban Peubah If No.
If (A)
V (Volt)
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500
0 7 13 22 30 38 45 58 64 70 74
Peubah n (rpm) Rpm (tetap) 1610 1610 1610 1610 1610 1610 1610 1610 1610 1610 1610
N (rpm)
V (volt)
0 358,7 473,4 563,1 687,5 792,6 1016 1153 1260 1522 1474
0 8 10 14 22 26 38 46 51 54 62
If (tetap) 500 500 500 500 500 500 500 500 500 500 500
2. Berbeban Beban Peubah If No.
If (mA)
V (Volt)
1
0
0
2
100
2
3
110
4
4
120
8
5
130
9
6
140
11
7
150
12
8
170
15
9
180
16
10 11
200 220
19 22
Peubah n (rpm) Rpm (tetap) 1610 1610 1610 1610 1610 1610 1610 1610 1610 1610 1610
N (rpm)
V (volt)
0
0
651
2
790,2
4
908,1
6
1013
8
1145
10
1210
12
1287
13
1370
14
1466 1615
16 19
If (mA) (tetap) 200 200 200 200 200 200 200 200 200 200 200
Keterangan: Dikarenakan beban (lampu bohlam) tidak diperbolehkan untuk terlalu terang (tidak boleh lebih dari 24 V) karena dikhawatirkan lampu bohlam akan putus. Karena pada saat paktik di kondisi 22 V kami melihat nyala lampu sudah sangat terang, jadi kami memutuskan untuk tidak melanjutkan praktik selanjutnya untuk mengisi kolom selanjutnya untuk menghindari hal-hal yang tidak diinginkan.
F. ANALISIS DAN PEMBAHASAN a. Berdasarkan hasil pengamatan pada tabel 1 diperoleh nilai Ir yang semakin tinggi, maka Volt atau tegangan juga akan tinggi walaupun
nilai rpm tetap dan
sebaliknya jika arus konstan namun nilai rpm dirubah rubah maka tegangan juga akan berubah sesuai perubahan rpm. b. Berdasarkan hasil pengamatan pada tabel 4 diperoleh nilai Ir peubah yang semakin tinggi, maka nilai tegangan pada beban berupa lampu juga akan semakin tinggi dengan catatan rpmnya konstan dan sebaliknya jika Ir konstan namun rpm dirubah rubah tegangan beban lampu juga akan naik mengikuti perubahan rpm.
G. KESIMPULAN Dari hasil pengukuran yang diperoleh dapat disimpulkan bahwa besarnya arus yang mengalir berbanding lurus dengan besarnya tegangan,semakin besar arus yang dihasilkan,semakin besar pula tegangan yang dihasilkan pada pengukuran dengan putaran motor konstan. Lalu, besarnya putaran motor berbanding lurus dengan besarnya tegangan, semakin tinggi putaran motor semakin tinggi pula tegangan yang dihasilkan pada pengukuran dengan arus konstan.
H. JAWABAN TUGAS 1. Apa keuntungan penguatan terpisah ? Arus medan yang dibutuhkan merupakan bagian yang sangat kecil dari arus armatur ukuran sekitar 1-3% pada generator umumnya sejumlah kecil daya
pada rangkaian medan dapat mengatur daya yang relatif besar pada rangkaian armaturnya. Tegangan armatur dapat diatur dalam rentang yang lebar serta lilitan medan dari generator dapat diatur melalui 3 cara yaitu seri, shunt, dan kompon. 2. Berapa besar regulasi tegangan ? Dengan arus tetap sebesar 0,5 Ampere. Pada saat putaran motor sebesar 358,7 rpm tegangan yang dihasilkan adalah 8 volt. Pada saat putaran motor sebesar 473,4 rpm tegangan yang dihasilkan adalah 10 volt. Pada saat putaran motor sebesar 563,1 rpm tegangan yang dihasilkan adalah 14 volt. Pada saat putaran motor sebesar 687,5 rpm tegangan yang dihasilkan adalah 22 volt. 3. Berapakah daya keluar jangkar ? Dengan putaran motor tetap sebesar 1610 rpm. Pada saat tegangan yang diberikan sebesar 7 volt menghasilkan arus sebesar 0,05 ampere, sehingga daya yang dihasilkan adalah 0,35 watt. Pada saat tegangan yang diberikan sebesar 13 volt menghasilkan arus sebesar 0.1 ampere, sehingga daya yang dihasilkan adalah 1,3 watt. Pada saat tegangan yang diberikan sebesar 22 volt menghasilkan arus sebesar 0,15 ampere, sehingga daya yang dihasilkan adalah 3,3 watt. Pada saat tegangan yang diberikan sebesar 30 volt menghasilkan arus sebesar 0,2 ampere, sehingga daya yang dihasilkan adalah 6 watt. Pada saat tegangan yang diberikan sebesar 38 volt menghasilkan arus sebesar 0,25 ampere, sehingga daya yang dihasilkan adalah 9,5watt. Pada saat tegangan yang diberikan sebesar 45 volt menghasilkan arus sebesar
0,3 ampere, sehingga daya yang dihasilkan adalah 13,5 watt.
