Materi Setengah Semester

1. TEKNIK TENAGA LISTRIK
[TTL]
Oleh :
Bagus Wiardi Pratama
Dimas Danang Bagus S.
Muhammad Charis

2. ENERGI LISTRIK
Energi yang mudah dikonversikan,
dibangkitkan, didistribusikan dengan
proses yang efisien, efektif, ekonomis
dibanding dengan energi yang lain.
Energi listrik dibangkitkan oleh Pembangkit
Listrik pada tegangan 6-20 KV dari pusat
listrik tenaga uap, air, gas, diesel, panas
bumi atau nuklir.

3. SISTEM TEGANGAN LISTRIK
DI INDONESIA
ϟ Tegangan Ekstra Tinggi (TET)
≥500 KV
ϟ Tegangan Tinggi (TT)
30 KV, 70 KV, 275 KV, 380 KV
ϟ Tegangan Menengah (TM)
6 – 20 KV
ϟ Tegangan Rendah (TR)
220 V / 380 V, 110 V / 127 V

4. SISTEM TENAGA LISTRIK
Sistem Tenaga Listrik merupakan
Sekumpulan Pusat Listrik dan Gardu Induk
(Pusat Beban) yang satu sama lain
dihubungkan oleh Jaringan Transmisi
sehingga merupakan sebuah kesatuan yang
saling terhubung

5. SUB SISTEM PADA SISTEM
TENAGA LISTRIK
1. Sistem Pembangkit
Pembangkit tenaga listrik dengan generator
dengan menggunakan perubahan dari berbagai
macam energi dan sumbernya
2. Sistem Transmisi
Penyalur listrik dari Pembangkit ke Beban
3. Sistem Distribusi (Saluran Primer)
Mulai dari Transformator sampai pada Konsumen

6. ALUR DISTRIBUSI LISTRIK
INDONESIA
TM TET TT TM
TR
 GI :
Gardu Induk
 GH :
Gardu Hubung
 GD :
Gardu Distribusi
 APP :
Alat Pembatas/
Pengukur

7. SKEMA DISTRIBUSI LISTRIK
PEMBANGKIT
BISNIS
INDUSTRI
RUMAH
PUBLIK
SOSIAL
TRAFO
DISTRIBUSI
20 kV
150 kV
TRAFO GI
150/20 kV
TRAFO GI
20/150 kV
220 V

8. Pembangkit Listrik Tenaga Air
(PLTA)
Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA) adalah salah satu pembangkit
listrik yang memanfaatkan energi dari aliran air dalam jumlah debit
tertentu dari sumber air (sungai, danau, atau waduk) untuk
menggerakkan/memutar turbin yang kemudian menggerakkan
generator sehingga menghasilkan listrik.
Ukuran Kapasitas pembangkit
energi listrik (MW)
Mikro < 0.1
Kecil 0.1 – 3.0
Besar > 3.0

9. Pembangkit Listrik Tenaga Uap
(PLTU)
Pembangkit Listrik Tenaga Uap adalah salah satu pembangkit listrik
yang memanfaatkan energi uap yang beruapa energi tekanan dan
energi kecepatan yang dimiliki oleh fluida dalam bentuk gas/uap
bertekanan tinggi untuk menggerakkan/memutar turbin yang kemudian
menggerakkan/memutar generator sehingga menghasilkan listrik.
ALUR UAP PLTU
Uap Bertekanan tinggi yang dihasilkan
Boiler digunakan memutar Turbin gas,
Putaran turbin diteruskan ke Generator
yang berfungsi merubah energi gerak
dari turbin gas menjadi energi listrik.
Uap dari turbin masuk kedalam
Kondensor dan kemudian dipompa
kembali menjadi uap ke Boiler.

10. GENERATOR
 Alat yang memproduksi energi listrik dari sumber
energi mekanik dengan menggunakan induksi
elektromagnetik.
LISTRIKMEKANIK GENERATOR
Tenaga mekanis:
memutar kumparan
kawat penghantar dalam
medan magnet ataupun
sebaliknya memutar
magnet antara kumparan
kawat penghantar.
Tenaga listrik yang
dihasilkan oleh generator
tersebut adalah arus
searah (DC) atau arus
bolak-balik (AC),
bergantung pada
konstruksi Generator itu.

11. GENERATOR DC
(Arus Searah)
 Generator DC merupakan sebuah perangkat mesin listrik dinamis
yang mengubah energi mekanis menjadi energi listrik.
 Generator DC menghasilkan arus DC atau Direct Current(arus
searah).

12. JANGKAR GENERATOR DC
Pada dasarnya jangkar pada
generator DC ada dua macam
berdasarkan bentuk belitannya,
yaitu :
1. Belitan Gelung (Jerat)
Dengan a = P
2. Belitan Gelombang
Dengan a = 2
a = Jumlah pararel Jangkar
P = Jumlah kutub magnet

13. PRINSIP KERJA
Prinsip kerja dari generator DC berdasarkan
kaidah tangan kanan

14. KONSEP GENERATOR DC

15. PERSAMAAN Pada GENERATOR DC
KETERANGAN :
Ea = GGL yang dibangkitkan (Volt)
n = Banyak putaran jangkar (Rpm)
 = Fluks tiap kutup magnet (Weber/Maxwell)
z = Jumlah Penghantar seluruh slot dalam jangkar
P = Jumlah kutup magnet
a = Bentuk belitan jangkar
a = P (bentuk jerat/gelung), a = 2 (bentuk gelombang)

16. MACAM-MACAM GENERATOR DC
Ada banyak macam-macam dari
generator DC, perbedaan terletak pada
penguat dan rangkaian yang ada pada
generator selain itu beberapa
komponen yang ada di dalam
generator juga menjadi hal pembeda
pada masing-masing generator.

17. 1. Generator DC Dengan
Penguat Terpisah
Diagram :
Vf = If Rf
Ea = VL + Ia Ra

18. 2. Generator DC Dengan
Penguat Sendiri
GENERATOR SERI
Diagram Arus Listrik
IL
RL
Is
Rs
IL
G
Ia
Ra
=
IL
IL
G
Ia
Ra
=
Rs RL
Is
Ea
VL VsV
Diagram Tegangan Listrik
DIAGRAM ARUS LISTRIK (DAL) dan DIAGRAM TEGANGAN LISTRIK (DTL)

19. Persamaan
Ia = IL = Is
VL = IL RL (tegangan beban)
Vs = Is Rs (rugi tegangan belitan)
Va = Ia Ra (rugi tegangan jangkar)
V = VL + Vs
V = Ea – Ia Ra – 2Vsi
VL + Vs = Ea – Ia Ra – 2Vsi
Ea = VL + Vs + Ia Ra + 2Vsi
Ea = VL + Is Rs + Ia Ra + 2Vsi
Ea = IL RL + Is Rs + Ia Ra + 2Vsi
Dimana:
• Vsi = Rugi tegangan tiap sikat
• Rs = tahanan kutup penguat
magnet seri

20. ILIL
Diagram Arus Listrik
RL
IL
Is
Rs
G
Ia
Ra
=
Rd
Id
Is
Rs
G
Ia
Ra
=
RL
Ea
V Vs VL
Vd
Id
Rd
Diagram Tegangan Listrik
IL
DIAGRAM ARUS LISTRIK (DAL) dan DIAGRAM TEGANGAN LISTRIK (DTL)
GENERATOR DC SERI
DENGAN
TAHANAN DIVENTOR

21. Persamaan
Ia = IL + If
VL = IL.RL
Vf = If.Rf
VL = Vf = V
V = Tegangan Terminal
V = Ea – Ia.Ra – 2Vsi
VL = Ea – Ia.Ra – 2Vsi
Ea = VL + Ia.Ra + 2Vsi
Ea = Vf + Ia.Ra + 2Vsi

22. RL
IL
G
Ia
Ra
=
Rf
If
IL IL
If If
Diagram Arus Listrik
G
Ia
Ra
=
RL
Rf
If
IL
Vf
VLV
Ea
Diagram Tegangan Listrik
GENERATOR DC SHUNT
DIAGRAM ARUS LISTRIK (DAL) dan DIAGRAM TEGANGAN LISTRIK (DTL)

23. Persamaan
Vs = Vd
V = Tegangan Terminal
V = Ea – Ia.Ra – 2Vsi
VL+Vsd = Ea – Ia.Ra – 2Vsi
VL = Ea – Vsd – Ia.Ra - 2Vsi
VL = Ea – Isd.Rsd – Ia.Ra – 2Vsi
VL = Ea – (Isd.Rsd + Ia.Ra + 2Vsi)

24. RL
IL
G
Ia
Ra
=
Rf
If
IL IL
Ih If
Diagram Arus Listrik
Ih
G
Ia
Ra
=
RL
Rf
If
IL
Vf
VLV
Ea
Diagram Tegangan Listrik
Rh
Ih
Vh
DIAGRAM ARUS LISTRIK (DAL) dan DIAGRAM TEGANGAN LISTRIK (DTL)
GENERATOR DC SHUNT
RHEOSTAT (SERI)

25. Persamaan
Ia = IL = Ifh
Irh = If = Ih
Ia = IL + Irh
V = VL = Vf + Vh
V = Tegangan Terminal
V = Ea – Ia.Ra – 2Vsi
VL = Ea – Ia.Ra – 2Vsi
Vf + Vh = Ea – Ia.Ra – 2Vsi
Ea = Vf + Vh + Ia.Ra – 2Vsi
Ea = If.Rf + Ih.Rh + Ia.Ra + 2Vsi

26. GENERATOR DC KOMPON
Generator DC Kompon merupakan
perpaduan antara Generator DC Seri dan
Generator DC Shunt, baik dari segi
Rangkaian, sifat yang dimiliki oleh
Generator DC Kompon merupakan
perpaduan antara kedua Generator DC

27. GENERATOR DC KOMPON PANJANG
RL
IL
G
Ia
Ra
=
Rf
If
IL IL
If If
Diagram Arus Listrik
Is
Rs
G
Ia
Ra
=
RL
Rf
If
IL
Vf
V
L
V
Ea
Diagram Tegangan Listrik
Is
Rs
Vs
DIAGRAM ARUS LISTRIK (DAL) dan DIAGRAM TEGANGAN LISTRIK (DTL)

28. Persamaan
Ia = Is =IL + If
VL = Vf
V = VL + Vs
Vf = If Rf ; VL = IL
; Vs = Is Rs
V = Ea – Ia Ra – 2Vsi
Ea = V + Ia Ra + 2Vsi
Ea = (VL + Vs) + Ia Ra + 2Vsi
Ea = (Vf + Vs) + Ia Ra + 2Vsi
Ea = If Rf+Is Rs + Ia Ra + 2Vsi

29. GENERATOR DC KOMPON PENDEK
RL
IL
G
Ia
Ra
=
Rf
If
IL
If
If
Diagram Arus Listrik
Is
Rs
G
Ia
Ra
=
RL
Rf
If
IL
Vf
VLV
Ea
Diagram Tegangan Listrik
Is
Rs
Vs
DIAGRAM ARUS LISTRIK (DAL) dan DIAGRAM TEGANGAN LISTRIK (DTL)

30. Persamaan
Ia =IL + If  IL = Is
Ia = Is + If
V = Vf= VL + Vs
Vf = If Rf ; VL = IL RL
; Vs = Is Rs
V = Ea – Ia Ra – 2Vsi
Ea = V + Ia Ra + 2Vsi
Ea = Vf + Ia Ra + 2Vsi
Ea = (VL + Vs) + Ia Ra + 2Vsi
Ea = ILRL +Is Rs + Ia Ra + 2Vsi IL = Is
Ea = IL(RL +Rs) + Ia Ra + 2Vsi
Ea = Is(RL +Rs) + Ia Ra + 2Vsi

31. DIAGRAM DAYA
DAN
EFISIENSI
A
C
B
D
E
F
Pem
Ia
P n
Pin A = Rugi putaran tanpa beban
B = Rugi beban
C = Ia
2 Ra(Rugi daya kumparan angker/
jangkar)
D = Ia 2Vsi (Rugi daya kontak sikat)
E = Is
2Rs (Rugi daya kumparan seri)
F = If
2Rf (Rugi daya kumparan shunt)
Pin = Daya input (mekanik)
Pem = Daya elektromagnetik/ daya yang
dibangkitkan
Pb = Rugi besi dan gesekan
Pcu = Rugi tembaga
Pn = Daya input

32. Persamaan
Pcu = C + D + E + F  Generator DC Kompon
Pcu = Ia
2 Ra + Ia 2Vsi + Is
2Rs + If
2Rf
Pcu = C + D + E  Generator DC Seri
Pcu = Ia
2 Ra + Ia 2Vsi + Is
2Rs
Pcu = C + D + F  Generator DC Shunt
Pcu = Ia
2 Ra + Ia 2Vsi + If
2Rf
V Ia = Pem – (C + D)
Pb = A + B
Pb = Pin – Pem
Pin = Pem + Pb
Pem = Pn – Pcu
Pcu = Pem – Pn
Pn = IL VL

33. Note :
Apabila Generator Seri maka diagram
daya dan efisiensi hanya ABCDE
Apabila Generator Shunt maka diagram
daya dan efisiensi ABCDF
 = efisiensi/rendemen generator
 = efisiensi/rendemen listrik
 = efisiensi/rendemen bruto

34. TORSI JANGKAR / ANGKER
W (kerja) = F . Kell
W = F 2πr (1 kali putaran)
W = F 2πr n/60 .......Rps (Rotasi per detik)
W = F 2πr n .........Rpm (Rotasi per menit)
W = F.r 2πn/60 .........Rps
F r = Ta ........Nm (Torsi jangkar/angker)
2πn/60 = m ...........Rps (Kecepatan putar mekanik)
W = Tam
Kerja yang dilakukan tiap detik  Pem (daya jangkar/daya elektromagnetik)

35. Torsi Jangkar Juga bisa dicari
dengan berbagai satuan seperti :
1. Newton Meter
2. Kilogram Meter
3. Pound Feet
W = Pem = Ea Ia

36. PERHITUNGAN
DENGAN BERBAGAI SATUAN

37. HUBUNGAN DAYA JANGKAR
DENGAN TORSI JANGKAR
Karena:
Dimana: besaran = Daya jangkar dalam Horse Power (HP)

38. TORSI POROS (TORSI SUMBU)
Torsi poros adalah torsi yang diakibatkan oleh
torsi jangkar (Tsh), sedangkan torsi jangkar (Ta)
sendiri diakibatkan oleh daya output (Pn)
BHP = Brake Horse Power (daya rem kuda)

39. Persamaan
Pin = Tshm
Torsi Poros juga bisa dicari dengan
beberapa satuan :

40. MOTOR DC
 Perangkat elektromagnetis yang dapat merubah energi
listrik menjadi enekrgi gerak (mekanik). Kebalikan dari
Generator
LISTRIK MEKANIK
Motor DC memerlukan sebuah suplai listrik searah yang dialirkan ke
kumparan medan untuk diubah menjadi energi mekanik. Jika terjadi putaran
pada jangkar dalam medan magnet maka akan terjadi tegangan (GGL) yang
berubah-ubah arah pada setiap setengah putarannya sehingga menjadi
tegangan bolak-balik.

41. PENAMPANG MOTOR DC
MOTOR DC
JANGKAR
MOTOR DC
MOTOR DC
SEDERHANA

42. PRINSIP KERJA
MEKANISME KERJA
• Arus listrik dalam medan magnet akan memberikan gaya.
• Jika kawat yang membawa arus dibengkokkan menjadi sebuah lingkaran/loop, maka
kedua sisi loop, yaitu pada sudut kanan medan magnet, akan mendapatkan gaya
pada arah yang berlawanan.
• Pasangan gaya menghasilkan tenaga putar/torque untuk memutar kumparan.
• Motor-motor memiliki beberapa loop pada dinamonya untuk memberikan tenaga
putaran yang lebih seragam dan medan magnetnya dihasilkan oleh susunan
elektromagnetik yang disebut kumparan medan.
Pada motor DC, daerah kumparan
medan yang dialiri arus listrik
akan menghasilkan medan magnet
yang melingkupi kumparan jangkar
dengan arah tertentu.

43. Apabila Generator DC menggunakan kaidah
tangan kanan, maka Motor DC
menggunakan kaidah tangan kiri

44. MACAM-MACAM MOTOR DC
Ada banyak macam-macam dari motor DC,
perbedaan terletak pada penguat dan
rangkaian yang ada pada motor selain itu
beberapa komponen yang ada di dalam
motor juga menjadi hal pembeda pada
masing-masing jenis motor.

45. MOTOR DC TANPA PENGUAT MEDAN
Ia =I L
VL > Ea
VL = Ea + Ia Ra x Ia
VL Ia = Ea Ia + I2
a Ra
Ea Ia = VL Ia - I2
a Ra
Ea Ia = VL IL - I2
a Ra
Pm = Pin - I2
a Ra Pm = Ea Ia ; Pin = VL IL
V
L
n ILIL
Ia
Ra

46. KETERANGAN
VL = Tegangan Jepit
Ia = Arus Listrik pada nelitan jangkar / Angker
I L = Arus Luar
Ra= Tahanan belitan jangkar
RL= Tahanan luar
Pin= Daya mekanik ⸗ Daya listrik yang timbul pada
jangkar (KW)
I2
a Ra= rugi daya pada belitan jangkar
Ea= GGL lawan yang dibangkitkan

47. Persamaan
Daya mekanik (Pm) akan maksimum pada:
d Pm = 0
d Pm
Ea Ia = VL IL - I2
a Ra
Pm = VL IL - I2
a Ra
d (VL IL - I2
a Ra) = 0
d Pm
d (VL IL - I2
a Ra) = 0
VL-2 Ia Ra =0
Ia Ra= VL
2
VL = Ea + Ia Ra
Ea = VL - Ia Ra
Ea = VL - VL = VL
2 2
Pm max Ea= VL
2

48. MOTOR DC SERI
Pin = VL.IL
Ea = VL-Is.Rs-Ia.Ra-2Vsi
Ea.Ia = VL.Ia - Is2Rs- Ia2.Ra - Ia.2Vsi
Pcu = Ia2.Ra+Is2.Rs+Ia.2Vsi

49. MOTOR DC SHUNT
• Ea.Ia =.VL.IL - If2.Rf - Ia2Ra
- Ia.2Vsi
• Pcu = If2.Rf + Ia2Ra +
Ia.2Vsi
• IL = Ia+If
• Pin = VL.IL
• Vf = If.Rf
• Ea = VL.- Ia.Ra - 2Vsi
• VL = Vf = Ea + Ia.Ra +
2Vsi

50. MOTOR DC KOMPON
PANJANG
• Il = Is+If
• Is = Ia
• Pin = VL..IL
• Pm = Ea.Ia
• Pm = Pin - Pcu
•
• Ea.Ia =VL IL - Ia2.Ra - Is2.Rs - If2.Rf -
2Vsi.Ia
• Pm = Pin - Pcu
• Pcu = Ia2.Ra + Is2.Rs + If2.Rf +
2Vsi.Ia
• VL = Ea+Ia.Ra+2Vsi+Is.Rs
• Vf = If.Rf
• Vf = VL
• Ea = VL - Ia.Ra - Is.Rs - 2Vsi

51. MOTOR DC KOMPON
PENDEK
• Ea.Ia = Pm
• VL.IL = Pin
• Pcu =
(Ia2Ra+2Vsi.Ia+Is2Rs+If
2.Rf)
• IL = Is = Ia+If
• Ia = IL - If
• Vf = If.Rf
• VL = Vf+Vs = Vf+Is.Rs
• Is.Rs = VL - Vf
• VL =Ea+Ia.Ra+2Vsi+Is.Rs
• Ea = VL - Ia.Ra - 2Vsi - Is.Rs

52. DIAGRAM DAYA DAN
EFISIENSI MOTOR DC
• Pm = Pin – Pcu
• Pn = Pm – Pb
• Efisiensi =>
A =rugi daya pada kumparan jangkar (Ia2.Ra)
B = Rugi daya pada kontak sikat ((2Vsi.Ia)
C = Rugi daya pada kumparan medan seri
(Is2.Rs)
D = Rugi daya pada kumparan medan shunt
(If
2.Rf)
E = Rugi daya hysterisis
F = Rugi daya arus pusar
G = Rugi daya angin
H = Rugi daya sumbu motor

53. TORSI
Anologi dengan pada generator DC
Ta = torsi jangkar motor DC
Ea = ggl lawan motor DC
Ia = arus jangkar motor DC
n = putaran motor DC

54. Torsi Poros Motor DC

55. TERIMA KASIH