1. 1
PAPARAN KULIAH
TEKNIK DASAR LISTRIK
Untuk Teknik Mesin
Oleh :
Nama : Drs. Murdani, M. Pd
NIP : 130894848
UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG
2004
2. 2
PENDAHULUAN
Teknik dasar listrik adalah teknik listrik yang mempelajari dasar terjadinya maupun
penggunaan listrik yang digunakan sehari-hari.
Materi buku ini di nilai dari satuan yang digunakan pada taknik dasar listrik, kesesuaian
satuan tenaga mekanik dengan tenaga listrik, daya listrik, rangkaian tahanan, magnit, kumparan,
terjadinya listrik, generator, motor dan transformator.
Tiap-tiap paparan di barikan tujuannya dengan contoh-contoh soal yang memadai.
Sesuai dengan isinya buku ini dapat digunakan pada mahasiswa jurusan mesin dan yang
sesuai
3. 3
Kata Pengantar
Untuk melengkapi bacaan yang digunakan dalam kuliah perlu adanya buku teks atau
buku penuntun dalam mempelajari mata kuliah tertentu.Untuk keperluan itu buku paparan kuliah
ini tersusun.
Berbekal dari pengalaman mengajar dan buku-buku bacaan yang mendukung, maka buku
paparan kuliah dasar teknik listrik ini dapat digunakan sebagai pedoman dalam mencari daya
listrik baik dalam pemakaian hasil kerja atau pembangkit
Buku ini dapat digunakan sebagai dasar mata kuliah teknik dasar listrik bagi mahasiswa
Jurusan Teknik Mesin , UNNES. Dapat juga digunakan sebagai dasar dalam memperbaiki
maupun mengganti bagian alat listri yang rusak.Dengan demikian dapat menbantu sproses
belajar mahasiswa.
Atas tersusun nya buku ini saya ucapkan terimakasih kepada semua pihak yang telah
membantu penyusunan maupun pembiayaan dan semoga dukungan yang diberikannya mendapat
ridho dari Nya. Amin
Semarang, 30 agustus 2004
Murdani
4. 4
DAFTAR ISI
Pendahuluan ……………………………………………………………………………... 2
Kata pengantar…………………………………………………………………………… 3
Bab I. Pengertian…………………………………………………………………………5
Bab II. Hubungan Tahanan……………………………………………………………… 8
Bab III. Satuan daya Pada Listrik……………………………………………………… 12
Bab IV. Daya Motor Dan Generator…………………………………………………… 17
Bab V. Magnit…………………………………………………………………………… ?
Bab VI. Hukum Kirchoff………………………………………………………………. 23
Bab VII. Kemagnetan Listrik…………………………………………………………… 25
Bab VIII. Lilitan Jangkar……………………………………………………………….. 30
Bab IX. Generator Arus Searah………………………………………………………… 33
Bab X. Motor DC………………………………………………………………………. 40
Bab XI. Transformator…………………………………………………………………. 48
Daftar pustaka………………………………………………………………………….. 56
5. 5
BAB I
PENGERTIAN TEKNIK LISTRIK
Pendahuluan
Topik yang akan dibahas pada bab ini adalah pengertian listrik Deskripsinya
adalah konsep dasar pengertian listrik. Tujuannya adalah mahasiswa dapat mengerti dan
memahami konsep dasar listrik.
1 Dasar-dasar pengertian listrik
Semua zat terdiri bagian-bagian listrik yaitu “Elektron”
Jika suatu zat dengan mudah dialiri listrik disebut penghantar, dan yang dialiri listrik
disebut “Isolator”
2 Arus Listrik
Kalau listrik itu mengalir pada suatu penghantar disebut arus listrik dan ada gejala :
a. Arus listrik mengalir pada penghantar , jadi panas tersebut gejala kalor / panas.
b. Arus listrik melalui gaya pada jarak negative disebut hasil kecepatan.
c. Arus listrik mengurangi zat cair tertententu (dari larutan untuk jarak
memindahkan panas ) dari hasil kimia “Elektrolisis”
d. Pada suatu rung hampa menimbulkan cahaya, disebut gejala pemancaran.
3 Kuat arus
1 ampere : arus yang dapat memisahkan 1,1178 mg perak dari suatu perak murni dalam
1 detik.
4 Banyaknya listrik
Banyaknya listrik yang mengalir melalui hantraan dalam 1 detik pada 1 ampere disebut 1
coulomb.
6. 6
Jadi 1 ampere detik = 1 coulomb
1 Ah = 3600 Coulomb
5 Potensial dan tegangan
Potensial = tegangan pada setiap satuan dengan tegangan nol pada tanah beda potensial
adalah dua buah potensial yang berbeda.
6 Hokum ohm
Jika titik A sampai dengan titik B beda potensialnya maka akan ada arus (I) yang
mengalir.
7 Tahanan penghantar
Tahanan pada setiap penghantar ditentukan dengan percobaan
7. 7
R = Tahanan (Ω)
I = Panjang Penghantar (m)
S = Luas Irisan Penghantar (m2)
P = Tahanan Jenis (Ω/m/m2)
“Ohm” (Ω) adalah tekanan kolam air raksa yang panjang 1,063 mm, isinya 1 mm2
Pada sudut 00 C (Es sedang mencair)
Untuk tembaga (P) = 0,0175 Ω/m/mm2
8 Daya Hantar
Adalah kemampuan menghantar listrik jadi kebalikan dengan tahanan.
Tahanan 1 Ω daya hantar 1
Tekanan 2 Ω daya hantar
Tekanan 3 Ω daya hantar 1/3
Tekanan Ω daya hantar 2, dst.
9 Tahanan tempertur / suhu
Koefisien suhu = kenaikan (nilai) tahanan 1 Ω pada kenaikan 10 C
Tahanan pada suatu titik dan penghantar :
RT = RT1{1 K(T2-T1)
Contoh :
8. 8
Jangkar dynamo sebelum bergerak pada temperatur 150 C dengan tahanan 0,160 Ω, pada
waktu berjalan menjadi 0,188 Ω.
RT = RT1{1 K(T2-T1)
0,160 = 0,188 { 1 0,0028 (T2-T1) }
T2 =
10 Perhitungan tahanan kawat
R = p Ω
S = p / mm2
p = Ω /m /mm2
I = m
9. 9
BAB II
HUBUNGAN TAHANAN
Pendahuluan
Materi yang akan dibahas dalam bab ini adalah hubungan tahanan dalam suastu
rangkaian /hubungan tahanan listrik. Diskripsinya analisis nilai tahanan dari suatu rangkaian /
hubungan tahanan. Tujuannya adalah mahasiswa dapat menganalisis hubungan yang ada ,
menganalisis tahanan pengganti konsep dasar listrik.
1. Hubungan deret / seri
Jumlah tahanan/tahanan pengganti adalah yang dapat mengganti beberapa tahanan,
sehingga jumlah arus tidak terjadi perubahan apabila tegangan tidak berubah.
RT = R1 + R2 + R3 + R4 + …. + Rn =
Tegangan A – B = V1 = IR1
B – C = V2 = IR2
C – D = V3 = IR3
Jumlah teg, = V1 + V2 + V3 = (R1 + R2 + R3)
V = IRT
Contoh :
10. 10
R = 2 Ω, R = 5 Ω R = 6I ; I 10 A
V1 = I1 . R1 = 10 A. 2 Ω = 20 A = 20 Volt
V2 = I2 . R2 = 10 A. 2 Ω = 50 A = 50 Volt
V3 = I3 . R3 = 10 A. 2 Ω = 60 A = 60 Volt
Jumlah tegangan : V1 + V2 + V3 = 130 Volt
Dapat juga dengan V = (R1 + R2 + R3 )
= 10 A ( 2 Ω + 5 Ω + 6 Ω)
` = 10 A . 13 Ω
= 130 Volt
Tahanan pengganti = R1+ R2+ R3
= 2 Ω + 5 Ω + 6 Ω
= 13 Ω
2. Hubungan Tahanan Jangkar
` = + + …..+
11. 11
=
V1 = I1R1 ; V2 = I2 R2 ; V3 = I3R3;
V1 = V2 = V3 = V
Contoh :
= + +
= + +
Rp =
Ip = = = 40 A
I1 = = = 20 A
I2 = = = 12 A
I3 = = = 8 A
Ip = 11 + 12 + I3
40 = 20 + 12 + 8
3. Hubungan Majemuk (Camputran)
Contoh :
13. 13
Untuk mengukur arus dan tegangan juga dapat dibuat cabang.
I1 misal dengan kawat dibuat bagian.
I2 = bagian
Tegangan A1 R1 = I1 R2
Sehingga I1 R1 = I2 R2 = R2= R1
5. Tahanan Pengatur
R1 = R2 + R3 + …..+ Rn
Contoh :
14. 14
BAB III
SATUAN DAYA PADA LISTRIK
Pendahuluan
Topik materi yang dibahas pada bab ini adalah satuan daya yang ada pada listrik.
Deskripsinya adalah konversi satuan-satuan daya yang sering digunakan dalam
listrik.Tujuannya adalah mahasiswa dapat mengkonveksikan daya yang digunakan /
diperlukan suatu alat listrik.
1. Gaya dan Usaha
Gaya adalah suatu yang menyebabkan benda dianm menjadi
bergerak atau benda bergerak menjadi diam.
Untuk memindahkan benda dalam jarak tertentu dibutuhkan usaha.
Untuk memindahkan sebuah benda dengan berat 1 kg dan jarak 1 m
dibutuhkan usaha besar 1kgm.
(Daya Usaha Mekanik)
Untuk memindahkan temperature 10 C dari 1 kg air dibutuhkan usaha sebesar
1 kkal.
(Daya Usaha Thermis / kalor)
15. 15
Usaha listrik dalam “joule”
1 kgm = 9,81 Joule
1 Joule = 0,102 kgm
1 Joule = = 0,00024 kkal
Joule = Coloumb Volt
A = Q . V
Contoh :
Dynamo menggunakan 200 Coloumb ketika mengerakan generator 60 volt menjadi 200
volt, jadi daya yang hilang ?
A = Q . A A = 2000 (60-20) = 80.000 Joule
1 Tk = 75 kgm / detik
1 watt = 1 joule / detik
1 kW = 1000 Joule / detik = 102 kgm / detik
1 kW = Tk = 1,36 Tk 1,46 Tk
1 Tk = kW = 0,736 kW 0,746 kW
Biasanya penggunaan daya ini dalam waktu tertentu
Contoh :
Sebuah dinamo dalam 12 menit melakukan 2.160.000 Joule usaha, jadi dayanyaadalah :
= 3000 watt = 3 kW
16. 16
1 KWH adalah banyaknya usaha yang dilakukan
oleh 1 kW dalam 1 jam
Jadi 1 kWh = 3.600 x 102 kgm = 367.200 kgm
1 kWh = 3.600 x 0,102 kgm = 367,2 kgcm
1 Tkh adalah banyaknya usaha yang dilakukan oleh
kumparan dari 1 Tk dalam 1 jam.
Jadi 1 Tkh = 3.600 x 75 kgm = 270.000 kgm
Contoh :
Motor 8 Tk dengan η = 80% untuk menggerakan pompa yang menaikan air 4 m dengan
air diambil 40%. Beberapa m3 air dapat dipindahkan oleh pompa itu dalam 6 jam.
Jadi : kumparan pompa = 8 x 0,4 = 3,2 Tk =3,2 x 75 kgm/detik
Dalam 6 jam = 3,2 . 75 .3600 .6 kgm E = 1296 m3
Air yang dapat dipindahkan = 3,2 . 75 . 3000 = 1296 m3
2. Hokum Joule
Daya usaha listrik A = Q. V Joule
Jika Q = I .t A = I . t . V Joule
Jika V = I . R A = I2 .R .t joule
Usaha A dalam tahanan (R) diambil jadi parallel
Jadi A = W = I2 R t joule
Sedangkan 1 joule = 0,24 kal
Jadi W = 0,21 I2 R t Joule
17. 17
Selama 10 menit arus 5 ampere mengalir melalui tahanan 4Ω. Aliran tahanan itu
dicelupkan pada 2 liter air dari 200 C. sesudah arus berjalan 10 menit, temperature
menjadi 27,20 C.
Jadi arus yangf diambil menjadi panas = I2 R t = 52 .4 . 600 joule
= 60.000 Joule
Air naik dari 200 C menjadi 270 C maka kenaikan temperature itu adalah
27,2-20 = 7, 20 C
Untuk dua liter . 7,20C = 60.000 joule
2.000 . 7,2 J = 60.000 . 2,4 kal
1 joule = 0,24 kal
Ringkasan hokum Joule
1. W = I2 R t Joule = 0,24 . I2 R t kal
2. W = V I t joule = 0,24 . V l t kal
3. W = t = 0,24 . t kal 1 =
3. Daya listrik
Daya listrik 1 joule joule berjalan tiap/dalam satuan waktu
1 detik maka 1 joule /detik = 1 watt
Jika sekarang daya dalam (P) =W/t
Watt = Joule / detik
Untuk daya pada tegangan 3 arus listrik, maka
18. 18
Watt = Volt Ampere
P = V . I V = I =
P = I2 .R . .watt untuk V = I . R
P = Watt untuk I =
Contoh :
Motor listrik dengan 8 Tk, efisiensi 80% diambil dengan tegangan 200 Volt, berapa arus
yang terjadi ?
P = 8 Tk .η = 8 Tk . 0,8
= 8. 10/8 . 0,73
P = V . I
7360 = 200 . I I = 7360/200 = 36,8 Ampere
Contoh :
Setrika pada kuat arus 2,5 A, mengambil kemampuan 600 Watt, R = ?
P = I2 . R
600 = R (2,5)2 R = . 4 = 96 Ω
4. Kerugian Tegangan Dalam Hantaran
19. 19
tahanan AC = 0,2 Ω ; CD = 19, 6 Ω ; BD =0,2
B D
Jumlah Tahanan = 0,2 + 19,6 + 0,2
= 20 Ω
Sehingga I = = = 10 A
Tegangan AC = 0,2 . 10 = 2 Ω ; CD = 19,6 . 10 = 196 Ω ; CD = 2 Ω
Benda tegangan AB dan CD = 200- 196 = 4 Volt.
Contoh :
Pada ujung hantaran yang panjaangmya 45 cm dengan irisan inti 6 mm2
dihubungkan dengan motor pada tegangan jepit 200 volt, mengambil g kW. (P =
1/60 Ω/m/ mm2)
Berapakah tegangan pada permukaan hantaran dan kW diambil rugi, berapa kkal
yang terjadi tiap jam dalam hantaran.
Penyelesaian :
20. 20
P = V . I
6 Kw = 200 volt . I I = =30 A
Rugi ntegangan pada hantaran RL = . p= . = 0,125 Ω
Vr = 2 . I . RL
Vr = 2 . 30 A . 0,125 Ω = 7,5 Volt :
Daya yang diambil : P = Vb . I
P = 207,5 . 30 = 6225 Watt
Daya yang hilang dalam hantaran = 6255 W – 6kW
= 0,225 kW
Kalor yang hilang setiap jam adalah :
. 3600 = 194,4 kkal
Atau dapat juga dihitung dengan :
W = 0,24 . 2 I2 .R .t
W = 0,24 . 2 .302 .0,125 . 3600
21. 21
W = 194,4 kkal
Juga dapat dengan :
W = 0,24 . V .I .t
W = 0,24 . 7,5 . 30 . 3600
W = 194,400 kkal
W = 194,4 kkal
BAB IV
DAYA MOTOR DAN GENERATOR
Pendahuluan
Topik yang akan dibahas dalam bab ini adalah daya motor dan
generator. Deskripsinya adalah perbedaan daya motor generator yaitu daya
22. 22
generator adalah gaya yang dikeluarkan oleh generator, sedangkan daya motor
adalah daya yang digunakan oleh motor listrik. Tujuannya adalah mahasiswa
dapat menganalisis dan menentukan daya yang diperlukan oleh motor listrik
dalam suatu peralatan uyang menggunakan motor listrik.
1. Gaya Motor Listrik
Generator adalah suatu alat / pesawat / mesin yang dapat mengubah daya
mekanik menjadi daya listrik, sehingga mempunyai sifat mempertinggi benda
potensial dan dinamakan gaya motor listrik (GML / E) .GML menyebabkan
jumlah tegangan yang dibagikan oleh generator dan juga menyebabkan arus
listrik. Rangkaian yang ada dalam generator disebut rangkaian dalam , yang
ada di luar disebut rangkaian luar.
Pada jepitan (+ ; -) disebut tegamngan jepitan (V) jika kuat arus I dan tahanan
luar R, maka
V = I . R Volt
Untuk generator tegangan dalam (GML) harus dapat mengembaliakn tahanan
dalam (r), sehingga tegangan yang harus dikalahkan itu = I .r Volt, maka :
GML = V + I .r volt
V = E – I .r volt
Daya generator adalah tegangan dalam (GML) (E) dikalikan besarnya arus I.
(ingat : Watt = Volt x Ampere)
23. 23
Jadi daya generator (P1) = E . I Watt
Daya luar adalah daya yang disediakan generator, jadi Po = V . I + I2 .r
Komponen panas yang terjadi adalah sesuai dengan hokum joule, yaitu
Pw = I2 .r Watt
Daya itu tidak akan habis, sehingga E . I = V . I + I2 .r
Pi = Po + Pk
Rendamen (η Listrik) = = =
2. Gaya Motor Listrik
Dalam motor listrik, daya listrik yang masuk diubah jadi daya mekanik,
karena dalam motor itu juga ada magnet dan berputar, maka hal tersebut akan
melawan daya listrik dari luar yang masuk. Daya dan listrik hasil magnet
tersebut disebut gaya motor listrik lawan (GML Lawan ). (EL).
Dengan demikian daya yang masuk (V) akan diubah jadi daya lawan dan
daya yang melawan disebut tahanan. Sehingga
V = EL + I .r atau = V – I2 r
Dengan P adalah daya, maka PLuar (PO) = V .I watt
Pi (daya dalam / lawan) = EL . I watt dan
Pk (daya panas) = I2 .r Watt
24. 24
Sehingga V I – EL . I + I2 .r
Po = Pi . Pk
ηL= = = x 100%
3.Rendamen
3.1 Generator
Pi = Po+Pk
Pm-Pi = Po+Pk
Pm=Pi + Pk-Pr
Rendamen listrik ηL = X 100%
Rendamen bruto ηb = X 100%
Rendamen jumlah ηJ = X 100%
3.2 Motor
25. 25
Po = V . I
Pi = E . I
Pi – Pr = Pm
Pi = Po – Pk
Po – Pk – Pr = Pm
Rendamen listrik ηL = x 100%
Rendamen Bruto ηb = x 100%
Rendamen jumlah ηJ = x 100%
Contih soal :
Suatu pompa untuk menaikan 30.000 liter air 36 m dalam 6 menit, η = 70%, digunakan
motor dengan tahanan dalam 0,08 Ω dihubungkan pada 220 volt dan η = 85%. Motor
dijalankan dengan dynamo pada jarak 90 cm dengan penampang tiap kawat 95mm2.
Tahanan dari generator = 0,21 Ω.
Ditanyakan :
1. Daya pompa (Tk)
2. Daya motor (Tk)
3. Daya yang dimasukan motor (kW)
4. Kuat arus rangkaian
5. GML lawan motor
26. 26
6. Rugi daya dalam tahanan motor
7. Rugi tahanan dalam hantaran
8. Tegangan generator
9. GML generator
10. Rugi daya dalam tahanan generator
11. Rugi dalam hantaran selama 12 menit
Penyelesaian :
1. Dalam 6 menit (360 detik) pompa menaikan 30.000 liter air (30.000 kg) setinggi 36
m, maka usaha / daya yang harus dilakukan :
Npompa = = 3000kgm/det = = 40 Tk
2. Daya motor
Rendamen pompa 70%, maka daya motor yang diberikan pada pompa
N = x 40 = 57 Tk
3. Dya tang dimasukan pada motor (kW)
Rendamen motor = 85% maka daya motor yang masuk pada motor :
N = x 75 Tk = x 57 x 0,736 kWatt
= 49,3 kW
4. Kuat arus dari rangkain
Daya yang masuk motor = 49,3 = 49300 Watt.
27. 27
I = = = 2 .224 , A
5. GML lawanan
Rugi tegangan dalam motor = I r = 225 . 0,08 = 18 Volt
GML lawanan : 220 – 18 = 202 Volt
6. Rugi daya dalam tahanan motor
Pruji = I2 r = (225)2 . 0,08 = 4050 Watt = 4,05 kW
7. Rugitegangan dalam hantaran
Tahanan kawat R1 = . p= . = 0,0158 = 7,1 Ω
Rugi tegangan hantaran = I . 2 RL = 225 .2 . 0,0158 = 7,1 Volt
8. Tegangan generator
Vg = 220 + 7,1 = 227,1 Volt
9. GML generator
Rugi tegangan = I .r = 225 . 0,12Ω = 27 Volt
GML generator = 227,1 + 27 = 254,1 Volt
10. Rugi daya dalam tahanan generator
I2 . r = (225)2 . 0,12 = 6070 Watt
Daya generator = 227,1 x 225 = 51 Watt
11. Rugi panas dalam hantaran
W = 0,24 V . L . t = 0,24 .7,1 . 225 .12 . 60 = 275.000 kal
28. 28
Missal jari-jari bola = 2 cm (r)
Keliling = 2πr = 4π
Luas = πd2 = 42 π
Besarnya arus gaya = = garis gaya / cm2
/ cm2
Oerstedt
Jadi 1 garis gaya / cm2 = 1 / cm2 = 1 Oerstedt
29. 29
BAB VI
HUKUM KIRCHOFF
Pendahuluan
Topik yang akan di bahas dalam bab ini adalah aturan-aturan dikemukakan oleh
kirchoff dalam suatu rangkaian listrik. Deskripsinya adalah pemahaman konsep dasr
hokum kirchoff dan aplikasinya dalam suatu rangkaian listrik. Tujuannya adalah
mahasiswa mampu menganalisa dan menghitung suatu beda potensial listrik pada suatu
titik dalam rangkaian listrik.
1. Hukum pertama kirchoff
Jumlah aljabar dari arus yang mengalir ke satu titik adalah nol.
Arus yang mengalir (masuk)
Satu titik I 1 + I 2
Arus yang keluar dari titik (-)
- I3 + (-I4) + (-I5)
30. 30
Jadi I1 + I 2 + (-I3) + (-I4) + (-I5) = 0
I1 + I2 + I3 + I4 + I5 = 0
2. Hokum ke dua kirchoff
Dalam rangkaian tertutup jumlah aljabar dari hasil perkalian arus cabang dengan
tahanan cabang sama dengan jumlah aljabar dan gaya antar listrik yang dilalui.
Pada rangkaian ABCD, maka jalannya potensial terhadap titik A adalah :
Tegangan A – B = I3R3 volt dengan B < I3 R3 A
Tegangan B – C = C > B sebesar E1 I1R4 Volt
Tegangan C – D turun I1 R4 volt
Tegangan D – A = E2+ I2R2 Volt A > D
Ditinjau seluruhnya
Potensi turun
(I3 R3 + I1 R4) volt akan bertambah besar
(E1 + I1R1) + (E2 + I2 R2) Volt
31. 31
Pada A hanya ada satu potensial, jadi :
I3 R3 + I1 R4 = (E1 –I1 R1) + (E2 -I2 R2)
Atau juga I3 R3+ I1R1 + I1 R4 – I2 R2= E1 + E2
Pada titik A : I + I = I
Pada titik B : I = I + i
Pada rangkaian pertama akan berlaku
I1 R1 – I2 R2 = E1 + E2
32. 32
BAB VII
KEMAGNETAN LISTRIK
Pendahuluan
Topik yang akan dibahas dalam bab ini adalah pengertian kemagnitan dalam listrik.
Deskripsinya adalah konsep dasar kemagnitan listrik dan kemagniatn dalm slenoida yang
dialiri arus listrik.Tujuannya adalah mahasiswa memahami konsep kemagnitan listrik.
1. Arus gaya induksi
Kuat arus (H)
H = (cos a1 – cos a2) Oerstedt
Untuk a1 = 00 cos a1 = cos 00 = + 1
33. 33
Untuka2= 1800cos a2 = 1800 = - 1
Jadi H = { 1 – (1) } = (1 + 1) = 2 Oerstedt
Untuk I dalam Ampere H = 0,2 Oerstedt
Dari gambar gaya (kuat medan) = H dyne dan jalan yang di lalui = 2π r cm, maka usaha
yang dibangkitkan = 2π r H dyne cm
Jalan H = uasaha = = 0,4 π Ampere
Untuk solenoid (kumparan) dengan panjang 1,3 jumlah lilitan N, makka usahanya (HI) =
hasil luar x N = (0,4 π N I)
Sehingga H I = 0,4 π N I
H = = = oerstedt
di dalam kumparan ada daya kecepatan yang disebut Fluxs (Φ)
maka besarnya : Φ = 1,25 S Masocrele
S = luas penampang irisan dalam cm2
34. 34
Dari 1,25 Masocrele x 5 oerstedt
Dalam kumparan (selenoid) biasanya ada besi sehingga inti (juga untuk memperkuat
kemagnitan). Garis gaya dalam besi inti dinamakan garis induksi dan pada tiap-tiap 1 cm2
disebut induksi.
Yang satunya adalah 1 Geues = garis induksi tiap cm2
B =µ . N
B =µ . 1,25 . Geues
Φ = s B = µ . 1,25 . s Gaues cm2
Garis induksi = garis induksi Maxwell
. 1,25 . s Maxwell
2. Tahanan magnit / gaya magnit
Φ = 1,25 . s Maxwell
35. 35
Φ = 1,25 . s Maxwell
= Rm tahanan magnit
Φ = 1,25 . 1,25 N I + M (GML gram)
Φ =
Perbandingan antara
Magnit Listrik
Φ I
Rm R
M E
Φ = Φ =
3. Menghitung jumlah lilitan Ampere
Denagn rumus
Φ = , maka
M = Φ . Rm
Karena ada Φ1, Φ2, Φ3dst. Maka :
36. 36
M = Φ1 R1 + Φ2 R2 + Φ3 R3 +…..
1,25 . N . I = + + ….. Rm = ; M = 1,25 N I
1,25 . N . I = + + ….. = B ; = H
1,25 . N . I = H1 I1 + H2 I2 +…..
1,25 . N . I = untuk satuan H dan satuan 1
1,25 . N . I = H 1 H = 1,25 .
4. Histeritis
Dalam besi inti, maka untuk induksi akan sebanding dengan kuat arus, tetapi ruas-ruas
induksi akan konstan. Jadi arus induksi yang tinggal (OB) untuk menghisap induksi
dibutuhkan perubahan arus yang lebih besar lagi (OC).
Kuat medan OC = gaya koersitif
Induksi yang tinggal ketika arus berubah dinamakan “Histeritis”
37. 37
TERJADINYA ARUS LISTRIK OLEH INDUKSI
Pendahuluan
Topik yang akan dibahas dalam bab ini adalah pengertian arus listrik ole induksi
magnit. Deskripsinya adalah konsep induksi magnit.Tujuannya adalah mahasiswa
mampu memahami konsep induksi magnet.
1. Arus induksi (Hukum Lewe aturan Maxwell)
Jika magnit didekatkan kumparan maka, jarum pada G akan bergerak dan jika
magnit dijauhkan maka G juga bergerak, tetapi berlawanan arah.
Arus yang terjadi itu disebut “Arus Induksi” yang disebabkan oleh “GML Induksi”
Hokum Lewe : Arah arus itu sedemikian rupa sehingga ia selalu melawan hal yang
menyebabkan terjadinya arus itu.
38. 38
gambar
arus bertambah –
arus berkurang +
peraturan Maxwell :
jika arus gaya yang dihubungkan bertambah maka arus listrik arah magnit, dan jika
arus gaya yang dihubungkan berkurang terjadi arus induksi positif.
2. GML Dari Induksi
GML induksi adalah GML yang disebabkan oleh induksi dalam kumparan karena
perubahan arus gaya yang dikurang pada waktu rangkaian itu dihubungkan
mendadak diputus.
BAB VIII
LILITAN JANGKAR
Pendahuluan
Topik yang akan dibahas dalam bab adalah pengertian lilitan jangkar.
Deskripsinya adalah konsep dan aplikasi lilitan jangkar pada generator dan aplikasi
lilitan jangkar pada generator dan motor listrik beserta arus induksi dalam lilitan
jangkar. Tujuannya adalah mahasiswa mampu memahami dasr dari lilitan jangkar.
39. 39
1. Pengertian
Adlah dasar dari dinamo, dimana kawat yang ada dalam medan magnet supaya
dapat dialirkan arus listrik (GML).
Dinamo adalah mesin yang mengubah daya mekanik menjadi daya listrik.
Pada dinamo terdiri dari :
a. Bagian yang tinggal tetap (stator), tediri dari sikat dan kutup (inti dan
sepatu)
b. Bagian yang bergerak (rotor), terdiri dari : lilitan jangkar (sebuah
silinder dari besi lapis tipis dan dipasang penghantar)
c. Kolektor atau komulator yang dihubungkan denagn lilitan.
d. Magnet untuk mengambil arus yaitu “Borstel”
2. Jangkar cicin
Pada sikat 1 tidak punya garis induksi.Pada sikat 2 punya Ø Maxwell.
Dalam n putaran / menit, lamanya putaranya :
detik, tegangan rata-rata dalam lilitan =
40. 40
= 2 Φ . . 108
GML yang dibangkitkan (E) :
E = N . 2 Φ . . 108 =N .Φ . . 108 volt
Jika jumlah kawat N digantiakan Z maka
E = volt
Untuk lilitan jangkar ada yang lilitan bakul dan lilitan ombak.
Arus gaya yang dikurang ( ) adalah hasil perkalian arus gaya (Φ) yang
berjalan pada satu lilitan dengan jumlah lilitan (N), jadi :
= N Φ, sehingga
GML (E) = konstanta x
E = c x untuk c = 1 dengan satuan magnit listrik
E = magnit listrik
E = . 10-8 volt
3. Induksi Sendiri
Arus listrik yang dihantar solenoid membangkitkan arus gaya magnit. Pada
putaran, arus menjadi nol, sehingga tiap lilitan terjadi perubahan arus gaya.
Perubahan inilah yang menyebabkan GML pada tiap lilitan dan dibebani GML
induksi sendiri.
41. 41
Pada pemutus pengapian biasanya dipasang tahanan (kondensor) yang sejajar
untuk mencegah letusan api maupun terbakarnya kontak.
Besar lilitan untuk 1 lilitan
Pada waktu arus mengalir = I1 , terjadi fluxs = dalam waktu t1. Pada waktu
berubah
(teputus) arus = I2 fluxs dalam waktu t2, maka besar GML induksi sendiri c /
lilitan.
4. Arus Foucult (pusaran)
Karena adanya induksi, maka besi inti yang dibuat dari logam yang tebal akan
menjadi arus pusaran atau arus yang bangkit pada logam dan disebut “arus
joucanet atau arus pusaran” maka dari pada itu biasanya inti dibuat dari
lempengan besi yang tipis dan diisolasi supaya tidak terjadi arus joucanet dan
panas.
5. Gaya Motor Listrik
Aturan tangan kanan (Generator)
42. 42
6. Garis Listrik Yang Dalam Medan Magnet
Aturan tangan kiri (motor)
BAB IX
GENERATOR ARUS SEARAH
Pendahuluan
Materi yang akan dibahas dalam bab ini adalah Generator Arus Searah.
Deskripsinya adalah pada generator sebenarnya digunakan beberapa magnet
dan kumparan untuk mencegah perubahannya jumlah arus, bila penghantar
terbentuk dalam satu kumparan jumlah total gaya gerak listrik yang
43. 43
dibangkitkan akan menjadi lebih besar demikian juga dengan besarnya tenaga
listrik yang dihasilkan. Tujuannya adalah mahasiswa dapat mengetahui tentang
generator arus searah.
Uraian
Generator arus searah dapat dibagi menjadi 2 bagian yaitu :
1. Rotor yaitu bagian yang dapat berputar
2. Stator yaitu bagian yang tidak berputar
Fungsi Generator : untuk mengubah tenaga mekanik menjadi tenaga listrik
Prinsip kerjanya :
Memenuhi hokum Lens, yaitu :
1. Arus listrik yang diberikan pada penghantar rotor akan menimbulkan
momen elektron-magnetik yang bersifat melawan putaran rotor dan
seterusnya menimbulkan EMF.
2. Tegangan EMF yang dibangkitkan menghasilkan arus jangkar.
Bagian-bagian rotor :
1. Poros jangkar (armature)
2. Inti jangkar
3. Komutator
44. 44
4. Kumparan
Bagian-bagian stator
1. Kerangka generator
2. Kutup utama beserta belitannya
3. Kutup-kutup pembantu beserta belitan-belitannya
4. Bantalan-bantalan poros
5. Sikat
Jinis-jenis belitan jangkar :
a. Belitan serat
b. Belitan gelombang
Untuk belitan jerat : a = m . p
M = kelipatan jumlah jangkar, m = 1, 2, 3, dan seterusnya
a = jumlah hubungan paralel dalam jangkar
bedasrkan penguatan (eksitasi) sumber yang diberikan pada belitan-belitan
medan kutup, generator arus searah dapat dibagi :
1. Generator penguatan terpisah
2. Generator penguatan sendiri :
a) Hubungan seri
45. 45
b) Hubungan paralel
c) Hubungan compound
Pada generator arus searah berlaku hubunagn-hubungan :
1. Ea = V + Ia Ra
Ea = Volt
Dimana:
Ea = gaya gerak listrik (EMF) yang dibangkitkan pada jangkar generator.
V = tegangan terminal generator yang diberikan
Ia = arus jangkar
Ra = tahanan jangkar
P = jumlah kutup
Φ = fluk perkutup
Z = jumlah penghantar total
N = kecepatan
a = jumlah hubunagn paralel
3. pada generator penguat terpisah :
Ea = K Ø n
a. Generator DC penguatan terpisah dengan medan pararel, pengaturan
penguatan denagn Rheostat Rsh
46. 46
b. Generator dc compound penguatan medan terpisah diatur medannya
melalui Rheostat.
RD = divetor untuk mengatur seri
Ia= Is = Id
Jika pengaturan tetap, maka Ø tetap dan jika n dirubah-rubah,
maka Ea – n : missalnya pada penguatan tetap pada n = n1 Ea = En dan
pada n = n2, Ea = E n2 ; maka dalam hal ini berlaku hubungan :
= (tanpa beban)
Jika n konstan dan tanpa beban, maka : 0, Ea = V : Ea dapat diatur dengan mengubah Ø
atau If (arus medan) dengan menggunakan potensiometer Rheostat.
4. Generator penguatan sendiri : juga berlaku : E = K Ø n
a. Generator seri : Ia = IL = Is
V = VL + Is Rs
= Ea – IaRa
V1 = Ea – (
b. Generator pararel (shunt)
If + IL
If = ; I 1 =
47. 47
V= Vf = VL
V = Ea – Ia Ra
Pada keadaan tanpa beban :
IL = 0 ; Ia = If dan Ea = V
c. Generator dan aksistensi sendiri – kompound
Untuk generator kompound :
Ia = Is + IL + Is
Denagn memakai diverter : RD / RS ; maka
la = Is + Id = IF + IL
untuk generator compound pendek :
la = IF + IL
lL = Is + ID (dengan divertor)
pada kompound pendek dan panjang berlaku :
VL = Eg – ( IsRs + Ia Ra)
Jika medan seri mengurangi m. m .f medan shunt disebut generator
bersifat differensial dan apabial memperkuat m.m.f medan shunt
disebut cumulative.
Berlaku hubungan ;
48. 48
If Nf = Is Ns
RD =
5. Voltage regulation (pengatur tegangan)
VR = x 100%
NNL = tegangan tanpa beban
VFL = tahanan medan seri
6. Efisiensi mesim-mesin arus searah
η = =
dimana :
Pinput = daya total yang diteriama
Poutput = daya berguna dalm kerja
Ploss = rugi-rugi daya ; yang terdiri dari rugi-rugi mtembaga dan rugi-
rugi besi / mekanis.
Rugi-rugi tembaga terdiri dari :
a. Rugi-rugi pada kumparan medan shunt, Vf If yang terdiri dari :
Rugi-rugi pada rheostat
49. 49
Rugi-rugi pada lilitan medan.
b. Rugi-rugi pada kontak sikat, Ia Vsi
c. Rugi-rugi pada jangkar : I2 a Ra
d. Rugi-rugi pada lilitan-lilitan medan tambahan, misalnya belitan
“interpole” dan kompensasi.
Rugi-rugi besi / mekanis terdiri dari :
a. Rugi-rugi besi
b. Rugi-rugi gesekan
c. Rugi-rugi buta beban (“stray load loss”)
7. Kerja pararel generator DC
a. Tegangan terminal dari generator-generator pararel harus sama,
sehingga berlaku hubungan :
VL = IL ZL
Ea1 – I1 Z1 = Ea2 – I2 Z2 = Ea3 – I3 Z3
b. VR harus sama
c. Polaritas dari masing-masing generator disambung pada posisi
yang sama.
d. Tegangan terminal generator harus lebih besar dari beban.
Contoh-contoh soal dan penyelesaian
1. Sebuah generator shunt 100Kw, 250 volt, pada jangkar diinduksikan
tegangan 285 volt, dengan rate load. Tentukan beberapa tahanan jangkar
50. 50
dan VR (regulasinya) jika arus medan shunt 6 Amp dan tegangan tanpa
beban 264 volt.
Penyelesaian :
P = V . I
I1
= =
= 400 Amp
Ia = IL + If
= 400 + 6 + 406 Amp
Ea = V + IaRa
285 = 250 + 406 Ra
406 Ra = 285 + 250
= 35
Jadi tahanan jangkar : Ra = = 0,086 ohm
VR = = x 100% = 5,6%
2. Hitung EMF yang dibangkitkan oleh kutup, jangkar belitan gelombang
mempunyai 45 slot dengan 18 penghantar perslot apabila dijalankan pada
1200 rpm. Flux perkutup 0,016 weber.
Ea = volt
51. 51
= Ea volt
= 518,4 Volt
3. Sebuah generator 2 kutup dengan jangkar belitan gelombang mempuat 51
slot, setiap slot mempunyai 24 penghantar. Flux perkutup 0,01wb. Pada
kecepatan berapa jangkar harus dijanlankan sehingga menimbulkan EMF
induksi 220 volt.
Penyelesaian :
Ea = 220 Volt
220 = X
N = 1078 rpm
4. Berapakah EMF yang akan dibangkitkan dalam suatu generator dc belitan
jerat, 8 kutup jika putarannya 200 rpm. Flux kutup 0,05 wb dan jumlah
penghantar jangkar 960.
Penyelesaian :
Ea = volt
Φ = 0,05 wb ; z = 960
N = 200rpm ; P = 8
Jadi Ea = volt
= 160 Volt
52. 52
BAB X
MOTOR DC
Suatu motor listrik adalah suatu mesin yang merubah tenaga listrik kedalam tenaga
mekanik. Kerjanya adalah atas prinsip bahwa apabila suatu penghantar yang
membawa arus listrik diletakan di dalam suatu medan magnet, maka akan timbul
gaya mekanik yang mempunyai arah sesuai dengan hukum tangan kiri dan desrnya
adalah :
F = B i 1 newton………………………………………………………………….(1)
Konstruksinya tidak ada dasar perbedaan antara generator dc dan motor dc.
a)
Ia=
Eb = GGL lawan (“BACK EMF”) dari jangkar
Ra = tahanan untai jangkar.
b) Eb = Ø Z N x Volt
c) Persamaan-persamaan tegangan dari motor :
53. 53
(i) Tegangan V berlawan arah dengan EMF Eb
(ii) Didalam jangkar terjadi jatuh tegangan Ia Ra
Jadi V = Eb + IaRa . . . . . . . . . . . . . . . (i)
Dari bentuk ini dapat dituliskan :
V .Ia= Eb Ia + Ra
V Ia = masukan listrik ke jangkar.
Eb Ia= daya mekanik yang setar daya listrik yang timbul dalam jangkar.
Ra = rugi tembaga dalam jangkar
Eb Ia= Prn = daya mekanik
Prn = VIa - Ra . . . . . . . . . . . . . . . . (ii)
Untuk kondisi daya Pm maxsimum ialah :
= 0 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . (iii)
V – 2 Ia Ra = 0 ; jadi Ia Ra =
Masuknya pada persamaan (i)
54. 54
V = Eb + ; jadi Eb = V - =
Jadi daya mekanik maxsimum jika : Eb =
Ia Ra =
d. kecepatan motor DC
dari persamaan tegangan motor :
Eb = V - Ia Ra atau Ø Z N = V - Ia Ra
Jadi N = V r p s
Sekarang V - Ia Ra= Eb maka :
N = ; dimana k = = tetap, dari persamaan ini dapat dilihat
bahwa kecepatan N berbanding langsung dengan ggl lawan Eb dan
berbanding terbalik dengan fuksi Ø.
Untuk motor seri :
Ambil kondisi awal :
N1 = kecepatan
Ia1 = arus jangkar
Φ1 = fluksi per-kutup.
Ambil kondisi kedua :
N2 = kecepatan
Ia2 = arus jangkar
55. 55
Φ1 = fluksi per-kutup.
Maka dapat dituliskan hubungan-hubungan sebagai berikut :
N1 = dimana Eb1 = V - Ia1Ra
N2 dimana Eb2 = V – Ia2Ra
Jadi = x
Sebelum kutup-kutup maget penuh, maka Φ Ia,
Jadi = x
Untuk motor shunt :
Dalam hal ini persamaan dasar yang digunakan sama dengan motor seri,
yaitu :
= x . jika Φ1 = Φ2 ; maka =
Dalam praktek untuk motor shunt Φ tetap
e. eregulasi kecepatan :
Regulasi kecepatan biasanya dinyatakan
% regulasi kecepatan = x
56. 56
f. TORSI (TORQUE)
T = F x r
Newton meter = T Yo.
Kerja yang dilakukan oleh gaya
F dalam 1 putaran :
` = F x 2 π r youle
Kerja di lakukan per-detik :
W = = F x 2 π r N
W = (F x r) x 2 π N youle
Dimana : 2 π N = sudut Φ
Dalam lilitan radian per detik
F x r = torsi T
Jadi kerja yang dilakukan per detik = T x
Maka tenaga yang menggerakan = T x θ watt
g. torsi jangkar dari motor
T yang mengerak jangkar dari pada motor dengan kecepatan N rps,
Jika T dalam Nw-m, maka kerja dilakukan per detik = T x 2π N watt.
Atau tenaga yang timbul = T x 2π N watt . . . . . . . . . . . . . . . (i)
Tenaga listrik yang diubah kedalam tenaga mekanik
Dalam jangkar adalah = Eb Ia watt . . . . . . . . . . . . . . . . .(ii)
Jadi :T x 2π N = Eb Ia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .(iii)
57. 57
Atau T = = 0,159 Nw-m
Jika Eb = Φ zN volt, maka :
T = Nw-m
= Φ z Ia
h. Torsi Poros (“shaft”) (Tsh)
keseluruhan dari torsi dan jangkar, sebagaimana yang dihitung di atas tidak terpakai
untuk melakukan kerja keseluruhannya, sebab adanya kerugian tenaga dalam motor yaitu
rugi-rugi besi dan gesekan.
Torsi yang betul-betul digunakan untuk kerja adalah torsi poros (Tsh). Disebut demikian
sebab Tsh dilakukan pada poros (“shaft”) .
Daya kuda (H.P) yang dihasilkan oleh torsi poros disebut “brake horse-power” (BHP)
(daya kuda rem) sebab merupakan daya kuda (h.p) yang dipakai pada rem.
B.H.P = ,jadi Tsh =
1 HP = 735,5 watt (matric)
BHP dalam metric
T - Tsh disebut torque hilang (“lost torque”)
Torque hilang = 0,159 x Nw-m
= 0,0162 x Kg-m
Cacatan :
Harga EMF Eb dari motor dc dapat diperoleh dari persamaan-persamaan :
58. 58
(i) Eb = V – IaRa
(ii) Eb = Φ z N x volt.
i. karateristik-karakteristik motor dc :
dapat dibagi dalam bebera[pa hubungan :
1) Torsi dan arus jangkar, yaitiu karakteristik T/Ia. Dan juga disebut
karakteristik listrik.
2) Kecepatan dan arus jangkar, yaitu karakteristik N/Ia.
3) Kecepatan dan torsi yaitu karakteristik N/T. ini juga disebut karakteristik
mekanis. Ini diperoleh dari (I) dan (2) diatas. Sambil membicarakan
kartakteristik, hubungan hubungan yang perlu di ingat ialah :
T Φ dan N
SOAL-SOAL & PENYELESAIANMOTOR DC
1. Sebuah motor dc – 230 volt mempunyai tahanan untai jangkar 0,6 ohm. Jika beben
penuh arus jangkar 30 Amp. Dan pada beban nol arus jangkar 4 Amp, carilah perubahan
g.g.l. lawan dari jangkar dari bebean nol ke beban penuh.
Penyelesaian :
Eb = V – IaRa
`Eba = 230 – (4 x 0,6) = 227,6 volt
Eb1= 230 – (30 x 0,6) = 212 volt
Jadi perubahan ggl lawan yang dinyatan :
= Eb0 - Eb1
227,6 – 212 = 15,6 volt
59. 59
2. Sebuah generator shunt , 25 Kw, 250 volt mempunyai tahanan jangkar dan medan
berturut-turut 0,06 ohm dan 100 ohm.
Carilah tenaga total jangkar yang dipakai apabila dijalankan :
a. Sebagai Generator, memberika keluaran 25 Kw
b. Sebagai motor , mengambil masukan 25 kw
Penyelesean :
1) Sebagai generator
Arus tekanan keluaran = = 100 Amp
Ish = = 2,5 Amp
Ia= I2 + Ish
= 100 + 2,5 = 102,5 Amp
EMF yang dibangkitkan :
Ea = V + Ia Ra
Ea = 250 + Ia Ra
= 250 + 6.15 = 256,15 Volt
60. 60
Tenaga total yang dipakai dalam jangkar :
= Ea Ia watt
= 256,15 x 102,5
= 26255,375 watt
= 26,25 Kw
2) Sebagai Motor :
arus masukan motor :
= = 100Amp
Ish = = 2,5 Amp
Ia= I2 - Ish
= 100 – 2,5 = 9,5 Amp
Eb = 250 – (97,5 x 0,06)
= 250 – 5,85 = 244,15 V0lt
Tenaga yang dip[akai dalam jangkar :
= Eb Ia
= 244,15 x 97,5 watt
= 23804,625 watt
= 23,8 Kw
61. 61
3. Carilah harga torsi dalam Nw-m dari jangkar sebuah motor dc 4 kutup yang
mempunyai 774 penghantar, dua cabang pararel 25 m wb per kutup. Apabial
arus jangkar total 50 Amp.
Penyelesaian :
T = o,159 Φ zIa Nw-m
Z = 774, Ia = 50 Amp.
Φ = 24 x 10-3
wb, P = maka a = = 2
Jadi : T = 0,159 x 24 x 10-3
x774 x 50 x Nw-m
= 295,3 Nw-m
Bab XI
TRANSFORMATOR
Transformator adalah alat elektronika yang terdiri dari kumparan sekunder dan kumparan primer
yang diberi inti besi.Yang berfungsi sebagai alat penaik dan penurun tegangan.Adapun fungsi
inti besi dalam transformator adalah untuk memperoleh induksi magnet yang tinggi.
Ketentuan-ketentuan transformator:
1. Kalau ada gulungan sekunder tidak ada beban.
a. Ada arus kecil diprimer yang disebut dengan arus tanpa beban.
b. Dalam trafo yang sempurna, arus tanpa beban = 0
62. 62
c. Arus tanpa beban disebabkan oleh adanya kerugian-kerugian dalam inti
transformator.
2. Kalau digulung sekunder ada beban (RBb)
Dalam gulungan sekunde ada arus sebesar:
RBb
sV
:I
keterangan: I = Kuat Arus (Ampere)
Vs = Tegangan (Volt)
RBb = Hambatan (Ohm)
3. Pabrik selalu mencantumkan berapa besarkah arus maksimum yang boleh mengalir.
Hubungan-hubungan yang berlaku pada transformator
1. V = Øm Sin 2π ft
Dimana :
N1 : Jumlah lilitan kumparan
N2 : Jumlah lilitan kumparan sekunder
Øm : Maksimum fluksi, dalam inti (core), dalam weber
63. 63
F : frekuensi dari masukan AC dalam cps
Harga rms dari EMF induksi pada:
Belitan primer
E1 = 4,44 f Øm x N1
= 4,44 f Øm N1
Belitan Sekunder
E1 = 4,44 f Øm x N2
= 4,44 f Øm N2
Untuk transformator ideal pada keadaan tidak terbeban, U1 = E1 dan U1 = U2 dimana U1
dan U2 adalah tegangan diujung-ujung transformator ideal vektor E1 dan E2 berlawanan
dengan arah vektor U1 dan U1
2. Perbandingan (k) transformasi tegangan:
Dari persamaan (i) dan (ii) dapat dituliskan : E1 / E2 = N1 / N2 = k
Bilangan tetap ini dikenal sebagai perbandingan transformasi tegangan:
64. 64
(i) Jika N2> N1 berarti k > N1 maka transformator itu dinamakan transformator “step-
down”.
(ii) Jika N2> N1 berarti k < N2> N1 maka transformator itu dinamakan transformator
“step-up”.
T step-up berfungsi menaikkan tegangan
T step-down berfungsi menurukan tegangan
Untuk transformator ideal:
V1 I1 = V1 I1 = 1/k
Jadi perbandingannya berbanding dengan perbandingan transformator.
Rugi-rugi ransformator
Dalam hal ini ditinjau dari dua keadaan
(i) Keadaan transformator berbeban
(ii) Keadaan transformator tak berbeban
Transformator dengan tekanan belitan tanpa magnetik bocor:
Untuk transformator ideal pada belitan-belitan primer dan sekunder. Akibat dari tahanan
ini ini, maka timbul jatuh tegangan dalam belitan-belitannya, yaitu:
(i) Pada ujung sekunder vektor tegangan V2 lebih kecil dari pada EMF induksi
sekunder E2 sebesar I1 R2 dimana R2 tahanan belitan sekunder maka V2 = E2 - I1 R2
65. 65
(ii) Pada ujung primer vektor tegangan V1 lebih besar dari pada EMF induksi E1
sebesar R1 dimana R1 tahanan belitan primer maka E1 = V1 I1 R1
Tahanan equifalen (setara)
Trafo yang mempunyai tahanan belitan primer R1 dan tahanan belitan sekunder
R2tahanan R2 dalam sekunder equifalen dengan R2 / K2 dalam primer. Harga R2 / K2 =R2,
jika I0 (arus beban primer 0) diabaikan R2 disebuit tahanan sekunder dengan patokan
primer.
Rugi Cu dalam sekunder = (I2)2 R2
Rugi Cu dalam primer = (I1)2 R1
Rugi Cu dalam primer = Rugi Cu dalam sekunder
(I2)2 R2 = (I1)2 R1 atau(R2)1 = (I2/I1) R2
(I2/I1) =1/k jadi (R2)1 = R2/k2
Dan apabila sekunder sebagai patokan, maka R1 = k2 R1
Untuk ekuivalen dengan primer sebagai patokan:
RD1 = R1 + R2= R1/k2
Jadi: Ro1 = R2 + R1/k2
66. 66
Untuk ekuivalen dengan sekunder sebagai patokan:
Ro2 = R2 + R1= R2 + k2
Jadi: Ro2 = R2 + K2 R2
Trafo dengan tahanan dan reaktans
Z1 = (R1)2+(X2)2 : Z1 = R1 + JX1
Z2 = (R2)2+(X2)2 : Z2 = R2 + JX2
Persamaan tegangan:
V1 = E1 + I1 (R1 +JX1) = E1 + I1 Z1
E2 = V2 + I2 (R2 +JX2) = V2 + I2 Z2
Test-test transformator ada dua macam cara:
1) Test untai terbuka atau beban nol (Open Circuit Test)
2) Test hubungan singkat
1. Test untai terbuka
67. 67
Biasanya juga disebut test beban nol (tha short test circuit)
Volt meter V, Watt meter W, dan Ampere meter A dipasang pada sisi primer atau sisi
tegangan rendah. Dalam hal ini berlaku:
W = V1 I0cos Ø0
Jadi, cos Ø0 = W/ V1 I0 , dapat dihitung:
Dan selanjutnya didapat:
Im = I0 sin Ø0 ; Iw = I0 cos Ø0
Dan terakhir dapat ditentukan:
X0 = V1 / Iw danR0 = V1 / Iw
Juga berlaku rumus:
I0 = V1 Y0, jadi Y0 = V1/Y0, dapat dihitung:
Y0 = Admitans Pungutan
Untuk konduktan penguatan G0 diberikan oleh persamaan: W = (V1)2 G0 atauG0 = W
(V1)2
Presentase tahanan dan reaktan
1. Presentase tahanan
% X = I . R1/V1 x 100%
68. 68
= (I1)0 . R1/V1 I1 x 100%
= (I2)2 . R2/V2 I2 x 100%
= Rugi kepada beban penuh
% r = Rugi cv = vr
2. Presentase reaktan beban penuh
% X = I . X/V1 x 100%
= I1 . X/V2 x 100%
= Vx
Reaktan dalam % dapat dinyatakan dalam Ohm dengan hubungan:
R1 = % R x V1 / 100 x I1
= % rugi Cv x V1 / 100 x I1
Presentase tahanan dan reaktan adalah sama, baik berpotkan pada sisi primer maupun
pada sisi sekunder.
Pengatuaran (Regulations) transformator.
(i) Apabila sebuah transformator terbebani dengan teganngan primer tetap, maka
padaujung sekunder terjadi jatuh tegangan yang disebabkan oleh tahanan
dalamnya dan reaktan bocornya.
Ambil V2 = tegananan ujung sekunder pada beban penuh.
V2 = E2 = K.E1 = K. V1 ; Sebab pada beban nol jatuh impendents diabaikan.
Tegangan terminal sekunder pada beban nol dengan primer:
Sebagai patokan adalah : (V2)2 = V2/k, maka
Persen pengaturannya = V1 – V2 / V1 x 100%
69. 69
Rugi-rugi tranformator antara lain:
1. Rugi inti atau besi
2. Rugi tembaga
3. Dll
Rugi-rugi ini dapat diperoleh dari test untai terbuka (beban nol) dimana:
Wh = Rugi histeris
We = Rugi arus eddy
N = Efisiesi, P = Konstanta
(ii) Rugi tembaga (Cu)
Rugi ini adalah diakibatkan oleh tahanan “Ohmik” dari belitan trafo.
Rugi Cu total = (I1)2 R + (I1)2 R
= (I1)2 RO
Rugi ini dapat diperoleh dari test hubungan singkat.
# Efisiensi Transformator
MASUKAN
KELUARAN
:)(EFISIENSI
Dapat dimasukkan:
CuRUGIBESIRUGIKELUARAN
KELUARAN
:)(EFISIENSI
Satuan masukan, keluaran , rugi-rugi dinyatakan dalam Watt, Kw dan dalam
menggunakan rumus satuan ini harus sama.
Keadaan untuk efisiensi maksimum
70. 70
Rugi Cu = (I1)2 RO, atau (I1)2 RO = Wc
Rugi besi = Wh + We = Wi
Arus maksimum
RO1
Wi2
)
1
(I
RO1
W1
V
1
I
RO2
W22
)
1
(I
RO1
Wi
V
2
I
Autotransfer penurun tegangan (step down)
Persamaan N2 I3 = (N1 – N2) I1
1
I
2
N
2
N
1
N
3
I
1
I1
k
1
Jumlah daya yang diberikan pada beban:
Wo = V2 . I2
Wo = V2 I1 + V2 (I2 – I1)
= Wo + Wi
Wc = V2 I1
Wi = V2 (I2 – I1)
= Wo – Wa
Maka
Maka
71. 71
DAFTAR PUSTAKA
Marappy, Muslimin. 1985. Tekik Tenaga Listrik. Bandung: Armico
Margumadi, A. R. 1986. Elektro Listrik. Jakarta: Dian Rakyat
Wasito, S. 2001. Vademekum Elektronika. Jakarta: Gramedia Pustaka Utama
73. 73
GENERATOR DC (DINAMO)
1. Generator DC seri / deret
2. Generator DC shunt / parallel
3. Generator DC Kompound
a. Generator DC Kompound pendek
b. Generator DC Kompound panjang
1. Dynamo seri / deret
GML dalam Daya luar
Ea = volt P = V I
Ea = V + Ia ra + Is rs V = I R
