PPT Generator DC

1. TEKNIK TENAGA LISTRIK
GENERATOR DC
Electrical Engineering, Trisakti University 1
Titani Silviana Hidayat - 062002204001
Insan Muhammad Fauzi - 062002204002
Sionariya Br Sembiring - 062002204003
Adinda Kirana - 062002204004
Dosen Pengampu I Dosen Pengampu II
Prof. Ir. Syamsir Abduh,, MM. P.hd Dianing Novita Nurmala Putri, S.T, M.Sc
Tanggal Persentasi, 10 Mei 2023
87

2. OUTLINE
• Generator DC (Definisi, Konstruksi)
• Prinsip Kerja Generator DC
• Komutasi pada Generator DC dan Reaksi Jangkar
• Tipe-tipe Generator DC
• Kerja Paralel Generator DC
• Aplikasi dan Penggunaan Generator DC
Electrical Engineering, Trisakti University 2

3. Generator DC
• Perangkat mesin listrik dinamis yang mengubah
energi mekanis menjadi energi listrik.
• Energi mekanis berasal dari penggerak utama
(prime mover) yang dikopel dengan poros (shaft
generator).
• Contoh prime mover : turbin (uap, gas /
combustion, air, angin); mesin (external
combustion : mesin uap, internal combustion :
mesin diesel)
• Bekerja dengan menerapkan prinsip induksi.
• Memproduksi arus searah (direct current/DC).
Electrical Engineering, Trisakti University 3
Energi
Mekanis
Energi
Listrik

4. Generator DC
Electrical Engineering, Trisakti University 4
I. ROTOR : bagian Generator DC yang berputar.
• Komutator
• Kumparan Rotor (core/armature)
• Kipas Rotor (armature winding)
• Poros (shaft)
II. STATOR : bagian Generator DC yang diam (statis).
• Inti Stator
• Belitan Stator
• Rangka Stator
Konstruksi Generator DC

5. Prinsip Kerja Generator DC
• Induksi elektromagnetik merupakan dasar dari kerja sebuah
generator.
• Ditemukan oleh Michael Faraday pada tahun 1831.
• Induksi elektromagnetik merupakan fenomena
munculnya arus listrik akibat adanya perubahan fluks
magnetik.
• Proses induksi elektromagnetik melibatkan konduktor
yang diletakan dengan posisi tertentu dalam
sebuah medan magnet. Konduktor tersebut digerakan di
dalam medan magnet yang tetap. Hal ini menyebabkan
timbulnya perubahan jumlah garis gaya magnet yang
menembus luasan kumparan (fluks magnetik), sehingga
menghasilkan tegangan atau gaya gerak listrik (GGL)
pada konduktor yang disebut sebagai GGL induksi.
Electrical Engineering, Trisakti University 5

6. Komutasi Generator DC
• Tegangan induksi / ggl yang dihasilkan oleh sistem
pembangkitan dengan prinsip kerja induksi sesungguhnya
merupakan tegangan ggl yang bolak-balik (AC).
• Diperlukan alat tambahan untuk menyearahkan (AC → DC).
• Alat tersebut adalah komutator dan sikat arang.
• Komutator merupakan lempengan-lempengan atau
lamel-lamel yang terdiri dari beberapa lempengan terbuat
dari bahan tembaga dan diletakan pada poros generator
yang terhubung dengan kumparan jangkar.
• Komutator akan berputar bersamaan dengan rotor dari
generator dan akan bergesekan dengan 2 buah sikat
arang yang diam terletak pada ujung poros generator,
sebagai kutub positif dan kutub negatif tegangan yang
terhubung ke bagian luar generator sebagai terminal
tegangan untuk menghasilkan tegangan searah keluaran
generator.
Electrical Engineering, Trisakti University 6

7. Karakteristik Generator DC
Karakteristik Generator DC Rangkaian Terbuka
• Karakteristik rangkaian terbuka (open circuit) atau biasa
disebut karakteristik magnetik atau karakteristik beban
nol (no-load saturation).
• Pada Karakteristik DC rangkaian terbuka menggambarkan
hubungan antara gaya gerak listrik (ggl) yang dihasilkan
pada kondisi tanpa beban / no-load (E0) dengan arus
medan (IF) pada kecepatan tetap tertentu.
Electrical Engineering, Trisakti University 7

8. Karakteristik Generator DC
Karakteristik Internal
• Kurva karakteristik internal menunjukkan hubungan antara ggl yang dihasilkangenerator pada kondisi
berbeban / on-load (Eg) dan arus jangkar (IA). Nilai ggl yang diinduksikan generator pada kondisi berbeban
(Eg) akan selalu lebih kecil dari nilai ggl induksi pada saat berbeban nol (E0) karena adanya reaksi jangkar.
• Nilai ggl induksi generator saat kondisi berbeban (Eg) dapat ditentukan dengan mengurangkan nilai
penurunan akibat efek demagnetisasi reaksi jangkar dari tegangan tanpa beban E0.
• Demagnetisasi adalah terjadinya pengurangan besar fluks rotor. jika terjadi demagnetisasi pada generator dc,
maka ggl armatur pada generator akan berkurang. Untuk menjaga agak demagnetisasi tidak mempengaruhi
kinerja dari generator, arus penguat medan (If) harus diperbesar. Arus penguat medan (If) ini dapat
diperbesar dengan cara memberikan belitan medan tambahan.
Electrical Engineering, Trisakti University 8

9. Karakteristik Generator DC
Kurva Karakteristik Eksternal
• Kurva karakteristik eksternal menunjukkan hubungan antara tegangan terminal (V) dan arus beban (IL).
Nilai tegangan pada terminal (V) akan selalu lebih kecil dari ggl yang dihasilkan pada kondisi berbeban
(Eg) karena adanya drop voltage pada rangkaian jangkar. Oleh karena itu, kurva karakteristik eksternal
terletak di bawah kurva karakteristik internal.
• Kurva karakteristik internal dan eksternal untuk masing-masing jenis generator DC adalah sebagai
berikut : Generator DC Penguat terpisah, Generator DC shunt, Generator DC Seri.
Electrical Engineering, Trisakti University 9

10. Karakteristik Generator DC
Kurva Karakteristik Eksternal Pada Generator DC Penguat Terpisah
• Tegangan konstan pada setiap arus beban ketika tidak adanya reaksi
jangkar dan tegangan jangkar.
• Karena efek demagnetisasi dari reaksi jangkar, ggl yang dihasilkan
saat berbeban kurang dari tegangan tanpa beban.
• Kurva AC mewakili ggl yang dihasilkan pada beban Eg vs arus beban IL
yaitu karakteristik internal (IA = IL untuk generator DC penguat
terpisah).
• Nilai tegangan terminal lebih rendah karena penurunan ohmik yang
terjadi pada armature dan sikat. Kurva AD mewakili tegangan
terminal vs arus beban (karakteristik eksternal).
Electrical Engineering, Trisakti University 10

11. Karakteristik Generator DC
Kurva Karakteristik Eksternal Pada Generator DC Shunt
• Pada generator DC shunt nilai IL≠IA. Untuk generator DC shunt, IA =
IL+IF.
• Kondisi running normal, ketika resistansi beban menurun, arus beban
meningkat. Namun, saat nilai resistansi beban terus diturunkan, nilai
tegangan terminal juga akan menurun.
• resistansi beban hanya dapat diturunkan hingga batas tertentu,
setelah itu tegangan terminal menurun secara drastis akibat adanya
reaksi jangkar yang berlebihan pada kondisi nilai arus jangkar yang
sangat tinggi dan kenaikan rugi rugi daya (I2R).
• Pada batas tertentu, penurunan nilai resistansi beban lebih lanjut
akan menghasilkan penurunan arus beban.
Electrical Engineering, Trisakti University 11

12. Karakteristik Generator DC
Kurva Karakteristik Eksternal Pada Generator DC Seri
• Pada generator seri DC belitan medan dihubungkan secara
seri dengan armature dan beban. Nilai arus beban mirip
dengan arus medan (IL= IF).
• Pada generator seri DC, tegangan terminal meningkat
berbanding lurus dengan arus beban. Hal ini disebabkan
dengan meningkatnya arus beban, arus medan juga
meningkat.
• Pada batas tertentu, tegangan terminal mulai berkurang
dengan bertambahnya beban.
Electrical Engineering, Trisakti University 12

13. Karakteristik Generator DC
Kurva Karakteristik Eksternal Pada Generator DC Compound
• Jika nilai amp-turn pada belitan seri diatur sehingga, peningkatan
arus beban menyebabkan peningkatan tegangan terminal, maka
generator tersebut dikatakan over compounded.
• Jika nilai amp-turn belitan seri diatur sehingga tegangan terminal
tetap konstan meskipun arus beban dinaikkan, maka generator
disebut flat compounded.
• Jika belitan seri memiliki jumlah belitan yang lebih sedikit daripada
yang
• diperlukan untuk flat compound, maka generator disebut under
compounded.
Electrical Engineering, Trisakti University 13

14. Jenis-jenis Generator DC
Berdasarkan sumber penguatan atau
eksitasi yang diberikan pada medan stator,
generator arus searah dibagi menjadi 2,
yaitu:
1. Generator DC Berpenguatan Bebas
2. Generator DC Berpenguatan Sendiri
Electrical Engineering, Trisakti University 14

15. • Sumber tegangan DC eksternal (baterai, aki, catudaya) digunakan dalam sistem ini untuk memberi energi /
mengeksitasi medan magnet.
• Saat kecepatan putar generator meningkat, nilai ggl juga akan meningkat, sehingga menghasilkan nilai
tegangan yang lebih tinggi pada terminal output.
• Daya yang dihasilkan (Pg) dan dialirkan ke beban (P) oleh generator DC jenis ini dapat dihitung dengan:
Electrical Engineering, Trisakti University 15
Generator Arus Searah Penguat Terpisah
Jenis-jenis Generator DC

16. • Mengeksitasi medan magnet dengan arus yang disuplai sendiri.
• Belitan medan (field) terhubung ke armatur secara internal.
• Ketika armatur berputar, beberapa arus akan dihasilkan, dan arus kecil ini kemudian mengalir melalui
kumparan medan dengan kondisi berbeban beban dan memperkuat fluks kutub.
• Berdasarkan dari rangkaian belitan kumparan medan dan juga posisinya generator DC dibagi menjadi 3
jenis, yaitu:
1. Generator DC Shunt
2. Generator DC Seri
3. Generator DC Kompon
16
Electrical Engineering, Trisakti University
Jenis-jenis Generator DC
Generator Berpenguatan Sendiri

17. • Belitan medan yang dihubungkan ke konduktor armatur secara paralel untuk membangkitkan generator.
• Generator DC shunt dieksitasi dengan bantuan medan magnet sisa pada kutub-kutubnya.
• Nilai tegangan belitan medan tergantung pada beban dan kecepatan putar generator.
• Ketika I maksimum, daya efektif untuk beban akan maksimum. Sehingga, lebih baik untuk menjaga nilai arus
shunt (Ish) serendah mungkin.
• Daya yang dihasilkan (Pg) dan daya yang dialirkan ke beban (P) adalah :
17
Electrical Engineering, Trisakti University
Generator Berpenguatan Sendiri
Generator DC Shunt

18. • Belitan medan terhubung seri dengan konduktor armatur pada generator DC seri.
• Arus dalam kumparan medan sama dengan arus yang mengalir pada beban, oleh karenanya belitan
medan dirancang dengan menggunakan kabel tebal serta belokan yang sedikit agar memiliki hambatan
listrik rendah.
• Daya yang dihasilkan (Pg) dan daya yang dialirkan ke beban (P) adalah :
18
Electrical Engineering, Trisakti University
Generator Berpenguatan Sendiri
Generator DC Seri

19. • Penggabungan antara generator DC shunt dan seri.
• Terdapat belitan yang terhubung secara seri maupun paralel dengan armatur.
19
Electrical Engineering, Trisakti University
Generator Berpenguatan Sendiri
Generator DC Kompon
1. Generator DC Kompon Shunt Panjang
• Belitan shunt terhubung paralel dengan belitan medan seri dan armature.
• Daya yang dihasilkan (Pg) dan daya yang dialirkan ke beban (P)

20. 20
Electrical Engineering, Trisakti University
Generator Berpenguatan Sendiri
Generator DC Kompon
2. Generator DC Kompon Shunt Pendek
• Belitan medan shunt hanya paralel dengan armatur.
• Daya yang dihasilkan (Pg) dan daya yang dialirkan ke beban (P)

21. 21
Electrical Engineering, Trisakti University
Aplikasi dari Berbagai Tipe Generator DC
• Generator DC Penguat Terpisah
Generator DC penguat terpisah memproduksi tegangan output berkapasitas tinggi, yang biasanya
digunakan dalam laboratorium, pengujian secara umum, pengujian peraturan kecepatan, mensuplai
daya kepada motor DC.
• Generator DC Seri
Sebagai aplikasi tambahan pada pengumpan di berbagai jenis system distribusi, mensuplai arus beban
konstan, penyedia transmisi daya DC tegangan tinggi pada arus beban konstan, pemasok arus eksitasi
medan di lokomotif DC untuk pemutusan regeneratif
• Generator DC Shunt
Sebagai aplikasi pengisian baterai, sebagai keperluan penerangan dan catu daya, pemberi eksitasi
pada alternator
• Generator DC Kompon
Mengkompensasi penurunan tegangan di saluran transmisi, pemasok beban melalui saluran transmisi
yang Panjang.

22. Reaksi Jangkar Generator DC
• Pengaruh adanya interaksi antara medan utama dan medan
jangkar ini disebut reaksi jangkar.
• Medan jangkar timbul bila generator dibebani, pada jangkar
mengalir arus jangkar yang kemudian menyebabkan timbulnya
fluks medan jangkar.
• Reaksi jangkar ini mengakibatkan medan utama tidak tegak
lurus pada garis netral n, tetapi bergeser sebesar sudut α.
• Dengan bergesernya garis netral, maka sikat yang diletakkan
pada permukaan komutator dan tepat terletak pada garis netral
n juga akan bergeser. Jika sikat dipertahankan pada posisi
semula (garis netral), maka akan timbul percikan bunga api, dan
ini sangat berpotensi menimbulkan kebakaran.
• Pergeseran garis netral akan melemahkan tegangan nominal
generator. Untuk mengembalikan garis netral ke posisi awal,
dipasangkan medan magnet bantu (interpole atau kutub bantu).
• Reaksi jangkar ini dapat juga diatasi dengan menambah belitan
kompensasi yang dipasangkan pada kaki kutub utama baik pada
lilitan kutub utara maupun kutub selatan.
Electrical Engineering, Trisakti University 22
original magnetic neutral
axis

23. Sistem Kerja Paralel Generator
23
Electrical Engineering, Trisakti University
• Kerja pararel generator juga diperlukan untuk meningkatkan efisiensi yang besar pada
perusahaan listrik umum yang senantiasa memerlukan tegangan yang konstan.
• Adapun tujuan kerja parallel dari generator DC adalah sebagai berikut:
1. Untuk membantu mengatasi beban untuk menjaga jangan sampai mesin dibebani lebih.
2. Jika satu mesin dihentikan akan diperbaiki karena ada kerusakan, maka harus ada mesin
lain yang meneruskan pekerjaan. Jadi untuk menjamin kontinuitas dari penyediaan tenaga
listrik.

24. Sistem Kerja Paralel Generator
24
Electrical Engineering, Trisakti University
Pada Generator DC Shunt
• Dua buah generator secara paralel, pada terminal positif dan negatif generator harus dihubungkan
dengan terminal positif dan negatif dari bus bar.
• Generator 1 terhubung melintasi bus bar yang digunakan untuk menyuplai beban dan diperlukan
generator 2 pada sistem ini. Untuk itu, harus dihubungkan genset dengan polaritas yang sama.

25. Sistem Kerja Paralel Generator
25
Electrical Engineering, Trisakti University
Pada Generator DC Majemuk
• Generator DC majemuk memiliki karakteristik yang menanjak.
• Pada sistem kerja paralel untuk generator DC majemuk, diasumsikan bahwa bebannya konstan. Oleh sebab
itu, beban pada bagian generator 2 berkurang dan mengakibatkan melemahnya medan pada bagian serinya.
• Pada jarak selang waktu kemudian, generator 1 mengambil alih seluruh beban dan generator 2 bekerja
sebagai pemutus. Pada kondisi ini, pemutus sirkuit pada generator apa pun akan terlepas dan menghentikan
sistem kerjanya.

26. Sistem Kerja Paralel Generator
26
Electrical Engineering, Trisakti University
Pada Generator DC Seri
• Diasumsikan kedua generator sama dan mengambil bagian beban yang sama. Tetapi karena alasan apa pun,
GGL induksi pada generator 1 meningkat (E1 > E2). Hal ini menyebabkan penguatan medan seri generator 1
dan melemahnya medan seri pada generator 2.
• Proses ini disebut proses kumulatif. Sehingga pada akhirnya seluruh beban akan diambil oleh generator-1
dan generator-2 beroperasi sebagai motor.
• Masalah ini akan diselesaikan dengan menggunakan bilah equalizer. Dan karena itu, dua mesin mengalirkan
arus yang kira-kira sama ke beban.

27. Penggunaan dan Aplikasi Generator DC
27
Electrical Engineering, Trisakti University
• Alternator Mobil
Alternator berfungsi untuk menghasilkan listrik/pembangkit listrik ketika mesin dihidupkan untuk
disalurkan ke aki dengan mengkonversi / mengubah tegangan AC menjadi tegangan DC
• Dinamo Sepeda
Sebuah magnet yang dapat berputar dan sebuah kumparan tetap bila roda sepeda di putar dan pada
dinamo akan memutar sehingga roda akan memutar magnet. Biasanya dinamo dapat menghasilkan
tegangan 6 sampai 12 Volt. Dinamo ini yang menyalakan lampu depan dan belakang pada sepeda.
• Las Listrik

28. Kelebihan dan Kekurangan Generator DC
28
Electrical Engineering, Trisakti University
Kelebihan :
Memiliki torsi awal yang besar, sehingga digunakan sebagai stater motor
Kekurangan :
a. Konstruksinya rumit.
b. Putaran generator yang tinggi akan menimbulkan suara bising.
c. Kapasitas tegangan rendah.
d. Terkadang mengalami AUS (adanya banyak serpihan karbon pada komutator)

29. Sesi Tanya dan Jawab
29
Electrical Engineering, Trisakti University
• Pertanyaan 1: Apa yang dimaksud dengan demagnetisasi? (Dwi Angelina Yulia H. - Kelompok 2 – Slide 8)
• Pertanyaan 2 : Kelebihan dan kekurangan generator DC? (Zakiy Fakhrillah - Kelompok 2 – Slide 28)
• Pertanyaan 3: Aplikasi dari Berbagai Tipe Generator DC? (M. Faridl Daffa - Kelompok 6 – Slide 21)

30. TERIMA KASIH
Electrical Engineering, Trisakti University 30

31. Daftar Pustaka
31
Anonim. 2021. Parallel Operation of DC Generators – Synchronization of Generators. https://www.electricaltechnology.org/2021/12/parallel-operation-of-dc-
generators.html [diakses pada tanggal 30 April 2023]
Bagus, Dian R. 2021. Pengoperasian dan Perawatan Guna Meningkatkan Efisiensi Generator Mark Caterpillar di KT. Jayanegara 304. Semarang: Universitas
Maritim Amni.
Budiman, Aris dkk. Desain Generator Magnet Permanen Untuk Sepeda Listrik. Solo: Universitas Muhammadiyah Surakarta.
Daware, Kiran. 2014. Characteristics of DC Generators. https://www.electricaleasy.com/2014/07/characteristics-of-dc-generators.html. [diakses pada tanggal 27
April 2023]
Liklikwatil, Yakob. 2014. Mesin-mesin Untuk Listrik Untuk D3. Yogyakarta: Deepublish.
Nuriyanto. 2019. Pengoperasian dan Perawatan Generator Untuk Menunjang Kelancaran Operasi Kapal di KM. Biru Perkasa 3 di PT. Anugerah Biru Perkasa.
Semarang: Universitas Maritim Amni.
Rozy, Mochammad F. 2014. Analisa Gangguan Pada Genset (PP 17) Merk Denyo 3 Fasa, 350 kVa, 380 V di PT. Meratus Line Surabaya. Surabaya: Universitas
Muhammadiyah Surabaya.
Rajput, R.K. 2007. Basic Electrical and Electronics Engineering. India: Laxmi Publications Pvt Limited.