Dokumen tersebut membahas tentang jenis-jenis mesin listrik pembangkit berdasarkan fungsi dan karakteristik operasionalnya, termasuk transformator, motor listrik DC dan AC, serta motor sinkron dan induksi.

1. MESIN LISTRIK PEMBANGKIT
XI TPTL- SMT 2
 Menganalisis Klasifikasi Mesin Listrik Pembangkit Berdasarkan Fungsi
dan Karakteristik Operasionalnya
 Mengoperasikan Mesin Listrik Pembangkit Berdasarkan Fungsi dan
Karakteristik Operasionalnya

2. Mesin Listrik
Mesin Listrik Statis
Mesin Listrik Dinamis
Mesin listrik statis merupakan suatu mesin yang tidak mempunyai komponen yang bergerak
mesin listrik dinamis merupakan mesin listrik yang mempunyai komponen yang bergerak
Cth: Transformator
Cth: Motor Listrik, Generator

3. Transformator
Transformator atau trafo adalah peralatan listrik yang mengubah bentuk energi listrik menjadi suatu
bentuk energi listrik yang lainnya

4. Jenis-jenis Transformator
• Transformator STEP UP (Penaik Tegangan)
• Transformator STEP DOWN (Penurun Tegangan)
• Transformator Pengukuran (Trafo Elektronik)

5. Transformator STEP UP
Transformator (STEP UP) merupakan trafo yang berfungsi untuk menaikkan tegangan dari tegangan sisi
primer ke tegangan sisi sekunder
Primary Windings = Lilitan Primer
Secondary Windings = Lilitan Sekunder
Input Voltage = Tegangan Masukan
Output Voltage = Tegangan Keluaran

6. Transformator STEP UP
Ciri-Ciri Transformator STEP UP
• Jumlah lilitan yang ada pada primer trafo lebih sedikit apabila dibandingkan dengan
bagian sekundernya yang berarti Np< Ns
• Sebab fungsinya sebagai step up, maka tegangan primer akan selalu lebih kecil jika
dibandingkan dengan tegangan sekundernya yang berarti Vp < Vs
• Besarnya aliran kuat arus primer akan lebih besar dibandingkan sekundernya yang
artinya Ip > Is

7. Transformator STEP UP
Fungsi Transformator STEP UP
Di dalam sistem kelistrikan, trafo step up berfungsi untuk mendistribusikan atau mentransmisikan
listrik PLN ke lokasi yang jauh. Jika secara teori, untuk mengubah daya listrik yang besar, maka
dibutuhkan juga penghantar berupa kabel tembaga yang berukuran sangat besar pula.
Cth: Trafo dari Pembangkitan 11,8kV di STEP UP menjadi 150kV

8. Transformator STEP DOWN
Transformator (STEP DOWN) merupakan trafo yang berfungsi untuk menurunkan tegangan dari
tegangan sisi primer ke tegangan sisi sekunder

9. Transformator STEP DOWN
Ciri-Ciri Transformator STEP DOWN
• Jumlah lilitan yang ada pada primer trafo lebih banyak apabila dibandingkan dengan
bagian sekundernya yang berarti Np> Ns
• Sebab fungsinya sebagai step Down, maka tegangan primer akan selalu lebih besar jika
dibandingkan dengan tegangan sekundernya yang berarti Vp > Vs
• Besarnya aliran kuat arus primer akan lebih kecil dibandingkan sekundernya yang artinya
Ip < Is

10. Transformator STEP DOWN
Fungsi Transformator STEP DOWN
Di dalam sistem kelistrikan, trafo step down berfungsi untuk mendistribusikan atau
mentransmisikan listrik dari gardu distribusi dari tegangan tinggi menjadi tegangan menengah
atau tegangan menengah menjadi tegangan rendah.
Cth: Trafo dari jalur transmisi 20kV menjadi tegangan 220/380 V yang didistribusikan ke rumah-
rumah.

11. Transformator Pengukuran
Transformator jenis ini diperuntukan untuk instrumentasi atau pengukuran arus atau voltase
(tegangan) pada jenis instalasi tegangan tinggi maupun arus besar yang tidak dapat diukur langsung.

12. Transformator Pengukuran
Fungsi Transformator Pengukuran
Current Transformer CT berfungsi untuk mengubah besaran arus pada system
menjadi lebih kecil agar dapat dibaca oleh panel metering atau alat ukur yang
terhubung.

13. Transformator Pengukuran
Nilai Rasio (Perbandingan)
Misal CT dengan nilai
100/5A,
Maka ketika arus maksimum
yang mengalir melewati CT
100A, maka output CTnya
sebesar 5A. Semakin kecil
arus yang mengalir melewati
CT maka output CTnya juga
akan semakin kecil
begitupun sebaliknya.
Cth: CT yang digunakan 100/5A
Arus yang melewati CT sebesar 50A,
maka output CTnya sebesar 2,5A

14. Rumus Perhitungan Transformator
Np: Jumlah Lilitan Primer
Ns: Jumlah Lilitan Sekunder
Vp: Tegangan Primer
Vs: Tegangan Sekunder
Rumus Efisiensi Transformator
n: Efisiensi Transformator
Ip: Arus Primer
Is: Arus Sekunder
Vp: Tegangan Primer
Vs: Tegangan Sekunder

15. Motor Listrik
Motor listrik adalah alat untuk mengubah energi listrik menjadi energi mekanik.

16. Motor Listrik
Jenis-jenis Motor Listrik
• Motor Listrik DC
• Motor Listrik AC

17. Motor Listrik
Komponen-komponen Motor Listrik DC

18. Motor Listrik
Komponen-komponen Motor Listrik AC

19. Motor Listrik
Cara Kerja Motor Listrik
Motor listrik merupakan alat yang mengubah energy listri menjadi energy mekanik. Motor listrik
bekerja dengan prinsip bahwa arus yang mengalir melalui kumparan pada bagian stator akan
menghasilkan medan magnet. Yang selanjutkan menginduksi ke bagian rotor yang dapat
memutarkan rotor tersebut.

20. Motor Listrik DC
Motor Listrik DC
Motor arus searah adalah jenis motor listrik yang mengubah energi listrik arus
searah menjadi energi mekanis. Bentuk energi yang dihasilkan berupa putaran.

21. Motor Listrik DC
Jenis-jenis Motor DC
• Motor DC Brush
• Motor DC Brushless
• Motor DC servo

22. Motor Listrik DC
Pada motor jenis ini, medan magnet dihasilkan dengan melewatkan arus melalui komutator dan sikat yang
ada di dalam rotor, dari sinilah disebut Motor Brush. Sikat tersebut terbuat dari karbon, dimana motor DC
brush terbagi menjadi Motor DC daya terpisah (Separately Excited DC Motor) dan Motor DC Sumber Daya
Sendiri (Self Excited DC Motor).
Motor DC brush

23. Motor Listrik DC
Motor DC brushless biasanya terdiri dari rotor magnet permanen dan stator lilitan koil, dengan tersebut
maka penggunaan magnet permanen di rotor menghilangkan kebutuhan untuk sikat di bagian rotor. Oleh
karena itu, berbeda dengan motor DC brush, tipe ini tidak mengandung sikat sehingga tidak ada keausan
sikat karena jumlah panas yang dihasilkan kecil.
Motor DC brushless

24. Motor Listrik DC
Motor DC Servo adalah jenis motor DC kecil
yang memiliki putaran berkecepatan tinggi,
tetapi torsi -nya tidak cukup untuk
memindahkan beban apa pun.
Motor servo DC terdiri dari empat bagian
utama yaitu motor DC normal, gearbox untuk
kontrol kecepatan, sirkuit kontrol, dan unit
sensor posisi. Gearbox akan mengambil input
kecepatan tinggi dan mengubahnya menjadi
kecepatan yang lebih lambat namun lebih
praktis. Unit sensor posisi berperan sebagai
potensiometer sedangkan sirkuit kontrol
adalah penguat detektor kesalahan.
Motor DC Servo

25. Motor Listrik DC
Aplikasi Motor DC
• Mainan anak-anak

26. Motor Listrik DC
Aplikasi Motor DC
• Industri
Manufacture

27. Motor Listrik AC
Motor Listrik AC:
Motor Listrik 1 Fasa
Motor Listrik 3 Fasa
Motor arus bolak-balik adalah motor listrik yang mengubah energy listrik menjadi energy mekanik
(putaran) dengan menggunakan sumber arus listrik bolak-balik (AC)
Motor Listrik AC dibagi menjadi:

28. Motor induksi merupakan motor arus bolak-balik yang paling luas diaplikasikan dalam dunia industri
dan juga dalam rumah tangga. Motor ini mempunyai banyak keuntungan yaitu konstruksi yang kuat,
sederhana serta membutuhkan perawatan yang tidak banyak.
Motor Listrik AC
Hampir semua motor ac yang digunakan adalah motor induksi, terutama motor induksi tiga fasa yang
paling banyak dipakai di perindustrian. Motor induksi tiga fasa sangat banyak dipakai sebagai
penggerak di perindustrian karena banyak memiliki keuntungan.

29. Motor Listrik AC
Motor Listrik AC 1 Fasa
Motor AC 1 Fasa banyak digunakan pada peralatan rumah tangga listrik, misalnya pompa air,
mesin cuci, lemari es, mixer, kipas angin dan sebagainya.
Karena bentuknya yang sederhana dan harganya yang relatif murah motor induksi 1 fasa banyak
dipakai untuk keperluan motor-motor kecil. Struktur motor induksi 1 fasa hampir sama dengan
motor induksi 3 fasa. Motor AC 1 fasa berkapasitas kecil ini sering dikenal dengan nama Fraction
Horse Power Motor, dibuat dalam berbagai macam type sesuai dengan kebutuhan. Motor ini
bekerja pada arus bolak balik 1 fasa dengan frekuensi nominal.

30. Motor Listrik AC
Motor Listrik AC 1 Fasa
Motor Listrik AC 1 Fasa yang banyak digunakan:
• Motor Induksi AC 1 Fasa Motor Fasa Sebelah )Splite Phasa)
• Motor Induksi AC 1 Fasa Motor Kapasitor
 Motor Kapasitor Start (Starting Capasitor)
 Motor Kapasitor Running (Running Capasitor)
 Motor Kapasitor Start-Running (Start Running Capasitor)
• Motor Repulsi (Repulsion Motor)
• Motor Universal (Universal Motor)
• Motor Kutub Bayang (Shaded Pole Motor)

31. Motor Listrik AC
Motor Fasa Belah
Jenis motor ini menggunakan rotor sangkar (Squirrel Cage winding) terdiri dari sejumlah batang
tembaga yang dimasukkan ke dalam alur rotor, pada ujung-ujungnya dihubungkan oleh cincin
tembaga sehingga terdapat sirkuit tertutup. Sedangkan kumparan statornya terdiri dari dua lilitan
yaitu kumparan utama (main winding) dan kumparan bantu (starting winding). Kedua kumparan
tersebut terhubung paralel pada saat start, kedua-duanya terhubung pada jala-jala kemudian
setelah motor berputar mencapai + 75 % putaran nominal, sebuah saklar sentrifugal akan
memutuskan rangkaian kumparan bantu dan selanjutnya motor bekerja hanya dengan kumparan
utama.

32. Motor Listrik AC
Motor Kapasitor
Konstruksi motor kapasitor hampir sama dengan motor fasa belah, hanya pada motor ini di tambah
satu unit kapasitor. Motor kapasitor bekerja untuk tegangan AC satu fasa dan umumnya banyak
digunakan untuk pompa air, refrigerator, compressor udara, mesin cuci dan lainnya. Tempat
kedudukan kapasitor pada motor terletak pada bagian atas motor ada juga yang di dalam kerangka
motor itu sendiri. Kapasitor ini berfungsi untuk mempertinggi kopel awal dan mengurangi arus start
pada motor kapasitor dan geseran fasa antara belitan utama dan bantu lebih dipertajam.

33. Motor Listrik AC
Motor Repulsi
Motor repulsi mempunyai dua buah kumparan yaitu kumparan medan stator dan kumparan rotor.
Diantara kedua kumparan tersebut adalah tidak mempunyai hubungan galvanis antara satu sama
lainnya. Konstruksi rotornya hampir sama dengan rotor motor DC (arus searah). Motor repulsi
mempunyai sebuah belitan stator yang diatur untuk hubungan ke sumber tegangan dan sebuah
belitan rotor yang dihubungkan ke sebuah komutator. Secara prinsip motor ini mempunyai belitan
stator sama seperti motor fasa tunggal, tetapi mempunyai rotor seperti rotor motor DC, dengan
sikat-sikat yang berlawanan pada jangkar yang dihubung singkatkan.

34. Motor Listrik AC
Motor Universal
Motor universal adalah motor seri arus bolak balik, konstruksi maupun karakteristik motor universal
sama dengan motor seri arus searah (motor seri DC). Keuntungan motor universal ini dapat
dioperasikan dengan sumber tegangan bolak balik atau dengan tegangan arus searah pada nilai
tegangan yang sama.

35. Motor Listrik AC
Motor Listrik AC 3 Fasa
Motor listrik 3 fasa adalah motor yang bekerja dengan memanfaatkan perbedaan fasa pada
sumber untuk menimbulkan gaya putar pada bagian rotornya. Perbedaan fasa pada motor 3
phase didapat langsung dari sumber. Hal tersebut yang menjadi pembeda antara motor 1 fasa
dengan motor 3 fasa.

36. Pengawatan pada Mesin Listrik 3 Fasa
Hubungan bintang (“Y” atau star)
Ciri khas dari hubungan star ini adalah symbol menyerupai huruf
alphabet Y terbalik. Pada rangkaian bintang/star ini memiliki titik
tengah (dalam hal ini =x y z), yang biasanya dihubungkan dengan
penghantar Netral.
Hubungan Delta
Ciri khas dari hubungan delta ini adalah symbol segitiganya. Pada
rangkaian delta ini tidak terdapat titik tengah sebagai pusat/netral. Bila
titik-titik ujungnya di ukur maka ini akan mengukur phase to phase.

37. Motor Sinkron
Motor Sinkron adalah mesin sinkron yang digunakan
untuk mengubah energi listrik menjadi energi
mekanik. Mesin sinkron mempunyai kumparan
jangkar pada stator dan kumparan medan pada rotor.
Kumparan jangkarnya berbentuk sama dengan mesin
induksi, sedangkan kumparan medan mesin sinkron
dapat berbentuk kutub sepatu (salient) atau kutub
dengan celah udara sama rata (rotor silinder). Arus
searah (DC) untuk menghasilkan fluks pada kumparan
medan dialirkan ke rotor melalui cincin dan sikat.
Proses kerja pada motor sinkron pada saat starting
diberlakukan sebagai motor induksi, dimana rotor
tidak disuplai dengan tegangan DC melainkan
dihubung singkat.. Ketika kecepatan putar rotor
sudah mendekati kecepatan sinkronnya, roto mulai
diubah dari hubung singkat menjadi disuplai
tegangan DC.
Ns=120f/P
Ns = putaran
F = frekuensi
P = kutub

38. Motor Asinkron (Induksi)
Motor induksi adalah salah satu jenis dari
motor-motor listrik yang bekerja
berdasarkan induksi elektromagnet.
Motor induksi memiliki sebuah sumber
energi listrik yaitu di sisi stator,
sedangkan sistem kelistrikan di sisi
rotornya di induksikan melalui celah
udara dari stator dengan media
elektromagnet.
Cara kerja motor induksi sebagai
berikut. Listrik dipasok ke stator yang
akan menghasilkan medan magnet.
Medan magnet ini bergerak dengan
kecepatan sinkron disekitar rotor. Arus
rotor menghasilkan medan magnet
kedua, yang berusaha untuk melawan
medan magnet stator, yang
menyebabkan rotor berputar.
Persamaan berikut dapat digunakan untuk
menghitung persentase slip/geseran:
Ns = kecepatan sinkron (stator) (RPM)
Nb = kecepatan dasar (rotor) (RPM)

39. Tegangan Star Delta
Tegangan Pengawatan Star
Dengan adanya saluran / titik netral maka besaran
tegangan fase dihitung terhadap saluran / titik netralnya,
juga membentuk sistem tegangan 3 fase yang seimbang
dengan magnitudenya (akar 3 dikali magnitude dari
tegangan fase)
V line = V phase x √3 >> V line = V phase x 1.73
Sedangkan untuk arus yang mengalir pada semua fase
mempunyai nilai yang sama:
ILine = Ifase
Ia = Ib = Ic

40. Tegangan Star Delta
Tegangan Pengawatan Delta
Dengan tidak adanya titik netral, maka besarnya tegangan
saluran dihitung antar fase, karena tegangan saluran dan
tegangan fasa mempunyai besar magnitude yang sama,
maka:
Tetapi arus saluran dan arus fasa tidak sama dan
hubungan antara kedua arus tersebut dapat diperoleh
dengan menggunakan hukum kirchoff, sehingga:
I line = I phase x √3 >> I line = 1.73 x I phase
Vline = Vfase

41. Motor Listrik AC
Kelebihan Motor Induksi 3 Fasa
• Motor induksi 3 fasa konstruksinya sederhana sehingga mudah dalam perawatannya
• Kekuatan motor induksi 3 fasa lebih kuat jika dibandingkan dengan motor induksi 1 fasa
• Biayanya murah dan kehandalannya tinggi
• Motor induksi 3 fasa memiliki efisiensi tinggi pada kondisi kerja normal
• Biaya pemeliharaan rendah karena pemeliharaan motor hampir tidak diperlukan
Kekurangan Motor Induksi 3 Fasa
• Membutuhkan daya listrik yang cukup besar karena menggunakan listrik 3 fasa
• Kecepatan tidak mudah di kontrol
• Arus start yang cukup tinggi

42. Dasar Generator Arus Bolak Balik
Generator Arus Bolak-Balik
Generator Arus Bolak-balik sering disebut juga sebagai alternator, generator AC (Alternating
Current), atau generator sinkron. Dikatakan generator sinkron karena jumlah putaran rotornya
sama dengan jumlah putaran medan magnet pada stator.
Generator arus bolak-balik dibagi menjadi dua jenis, yaitu:
a. Generator arus bolak-balik 1 fasa
b. Generator arus bolak-balik 3 fasa
Generator Listrik

44. Prinsip Kerja Generator Arus Bolak-
balik
Prinsip dasar generator arus bolak-balik menggunakan hukum faraday yang menyatakan jika
sebatang penghantar berada pada medan magnet yang berubah-ubah, maka pada penghantar
tersebut akan terbentuk gaya gerak listrik.

46. Prinsip kerja generator arus bolak-balik tiga fasa (alternator) pada dasarnya sama dengan
generator arus bolak-balik satu fasa, akan tetapi pada generator tiga fasa memiliki tiga lilitan
yang sama dan tiga tegangan outputnya berbeda fasa 120 pada masing-masing fasa

47. Besar tegangan generator bergantung pada:
1. Kecepatan putaran (N)
2. Jumlah kawat pada kumparan yang memotong fluk (Z)
3. Banyaknya fluk magnet yang dibangkitkan oleh medan
magnet (f)
Jumlah kutub generator arus bolak-balik tergantung dari
kecepatan rotor dan frekuensi dari ggl yang dibangkitkan.
Hubungan tersebut dapat ditentukan dengan persamaan :
n = 120 x f / p
Dimana:
F = frekuensi tegangan (Hz)
P = jumlah kutub pada rotor
n = kecepatan rotor (rpm)

48. SOAL:
• Sebuah motor listrik mempunyai jumlah kutub 4 dan mempunyai kecepatan putaran
sebesar kurang lebih 1495 RPM. Berapa frekuensi yang dihasilkan pada motor listrik
tersebut!
• Suatu motor listrik mempunyai frekuensi 50 Hz. Tegangan yang digunakan sebesar 220
V dan arus nominal yang digunakan sebesar 3.4 Ampere. Motor tersebut mempunyai
kutub 4. Berapa rpm putaran motor tersebut!

49. Prinsip kerja generator arus bolak-balik tiga fasa
(alternator) pada dasarnya sama dengan generator arus
bolak-balik satu fasa, akan tetapi pada generator tiga fasa
memiliki tiga lilitan yang sama dan tiga tegangan
outputnya yang berbeda fasa (120 degrees / derajat) pada
masing-masing fasa.

50. Konstruksi Generator
Stator pada alternator merupakan gulungan kawat penghantar yang disusun sedemikian rupa dan
ditempatkan pada alur-alur inti besi. Pada penghantar tersebut adalah tempat terbentuknya GGL
induksi yang diakibantkan dari medan magnit putar dari rotor yang memotong kumparan
penghantar stator.
Konstruksi Stator

51. Konstruksi Generator
Konstruksi Rotor
Rotor pada generator merupakan bagian untuk menempatkan kumparan medan magnit eksitasi.
Kumparan medan magnit tersebut disusun pada alur-alur inti besi rotor, sehingga apabila pada
kumparan tersebut dialiri arus searah (DC) maka akan membentuk kutub-kutub magnit utara dan
selatan.

52. Sistem Eksitasi
Penguat medan atau disebut eksitasi adalah pemberuan arus listrik untuk membuat kutub magnit pada
generator. Dengan mengatur besar kecil arus listrik tersebut, kita dapat mengatur besar tegangan
output generator atau dapat juga mengatur besar daya reaktif yang diinginkan pada generator yang
sedang parallel dengan system jaringan besar (infinite bus).
Jenis system eksitasi:
• Sistem eksitasi statik
• Sistem eksitasi dinamik

53. Sistem eksitasi statik
Sistem eksitasi static adalah system eksitasi generator yang disuplai dari eksiter yang bukan
mesin bergerak, yaitu dari system penyearah yang sumbernya disuplai dari output generator itu
sendiri atau sumber lain dengan melalui transfirmator
Sistem eksitasi dinamik
Sistem eksitasi dinamik adalah system eksitasi yang sumber suplai untuk arus eksitasi diambil dari
mesin yang bergerak, dan mesin yang bergerak tersebut disebut eksiter. Biasanya eksiter tersebut
sebagai tenaga penggeraknay dipasang satu poros dengan generator.

54. Brushless Excitation
Brushless Excitation (eksitasi tanpa sikat) adalah system yang dalam mengalirkan arus eksitasi ke
main exciter rotor generator tidak menggunakan slip ring dan sikat arang. Demikian juga penyaluran
arus yang berasal dari pilot exciter ke main exciter.

55. Brush Excitation
Sistem eksitasi menggunakan sikat, sumber tenaga listriknya berasal dari generator arus searah (DC)
atau generator arus bolak-balik (AC) yang disearahkan terlebih dahulu dengan menggunakan
rectifier. Untuk mengalirkan arus eksitasi dari main exciter ke rotor generator menggunakan slip ring
dan sikat arang, demikian juga penyaluran arus yang berasal dari pilot exciter ke main exciter.