1. Dokumen tersebut membahas konsep pembangkit listrik dan jenis-jenis generator DC. Terdapat penjelasan tentang sistem pembangkitan, transmisi, dan distribusi listrik serta komponen-komponen PLTA dan PLTU. 2. Dibahas pula proses kerja generator DC secara umum dan jenis generator DC dengan penguat kutub terpisah dan seri beserta diagram arus dan tegangannya. 3. Dokumen memberikan informasi mengenai prinsip kerja pembangkit

1. 1
1. KONSEP PEMBANGKIT TENAGA LISTRIK
a. Konversi Energi Listrik
b. 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 interkoneksi. Prinsip kerja dalam sistem tenaga listrik dimulai dari bagian
pembangkitan kemudian disalurkan melalui sistem jaringan transmisi kepada gardu induk dan
dari gardu induk ini disalurkan serta dibagi-bagi kepada pelanggan melalui saluran distribusi.
Sistem Tenaga listrik terbagi :
1) Sistem Pembangkitan
Sistem pembangkitan tenaga listrik berfungsi membangkitkan energi listrik yang
bersumber dari alam melalui berbagai macam pembangkit tenaga listrik, yaitu penggerak
mula menjadi energi mekanis yang berupa kecepatan atau putaran, selanjutnya energi
mekanis tersebut di rubah menjadi energi listrik oleh generator.
Sumber-sumber energi alam dapat berupa bahan bakar yang berasal dari fossil
(batubara, minyak bumi, gas alam), bahan galian (uranium, thorium), tenaga air yang
penting adalah tinggi jatuh air dan debitnya, tenaga angin, daerah pantai dan pegunungan,
dan tenaga matahari.
2) Sistem Transmisi
Sistem Transmisi berfungsi menyalurkan tenaga listrik dari pusat pembangkit ke pusat
beban melalui saluran transmisi. Saluran transmisi akan mengalami rugi-rugi tenaga, maka
untuk mengatasi hal tersebut tenaga yang akan dikirim dari pusat pembangkit ke pusat
beban harus ditransmisikan dengan tegangan tinggi maupun tegangan ekstra tinggi.

2. 2
3) Sistem Distribusi
Sistem Distribusi berfungsi mendistribusikan tenaga listrik ke konsumen yang berupa
pabrik, industri, perumahan dan sebagainya. Transmisi tenaga dengan tegangan tinggi
maupun ekstra tinggi pada saluran transmisi di rubah pada gardu induk menjadi tegangan
menengah atau tegangan distribusi primer, yang selanjutnya diturunkan lagi menjadi
tegangan untuk konsumen
c. Sistem Teknik Tenaga Listrik
d. Sistem PLTA
Pembangkit tinggi tenaga air (PLTA) bekerja dengan cara merubah energi potensial
(dari dam atau air terjun) menjadi energi mekanik (dengan bantuan turbin air) dan dari energi
mekanik menjadi energi listrik(dengan bantuan generator).
Komponen – komponen dasar PLTA berupa dam, turbin, generator dan transmisi.
Dam berfungsi untuk menampung air dalam jumlah besar karena turbin memerlukan pasokan
air yang cukup dan stabil. Selain itu dam juga berfungsi untuk pengendalian banjir. Turbin
berfungsi untuk mengubah energi potensial menjadi energi mekanik. Gaya jatuh air yang
mendorong baling-baling menyebabkan turbin berputar. Perputaran turbin ini di hubungkan
ke generator. Generator dihubungkan ke turbin dengan bantuan poros dan gearbox.
Memanfaatkan perputaran turbin untuk memutar kumparan magnet di dalam generator
sehingga terjadi pergerakan elektron yang membangkitkan arus AC. Travo digunakan untuk
menaikan tegangan arus bolak balik (AC) agar listrik tidak banyak terbuang saat dialirkan
melalui transmisi. Travo yang digunakan adalah travo step up. Transmisi berguna untuk
mengalirkan listrik dari PLTA ke rumah – rumah atau industri. Sebelum listrik kita pakai
tegangannya di turunkan lagi dengan travo step down.
e. Sistem PLTU
PLTU merupakan mesin konversi energi yang mengubah energi kimia dalam bahan
bakar menjadi energi listrik.

3. 3
Proses konversi energi pada PLTU berlangsung melalui 3 tahapan, yaitu pertama,
energi kimia dalam bahan bakar diubah menjadi energi panas dalam bentuk uap bertekanan
dan temperatur tinggi. Kedua, energi panas (uap) diubah menjadi energi mekanik dalam
bentuk putaran. Ketiga, energi mekanik diubah menjadi energi listrik.
Siklus PLTU
1) Pertama-tama air demin ini berada di sebuah tempat bernama Hotwell.
2) Dari Hotwell, air mengalir menuju Condensate Pump untuk kemudian
dipompakan menuju LP Heater (Low Pressure Heater) yang pungsinya untuk
menghangatkan tahap pertama. Lokasi hotwell dan condensate pump terletak di
lantai paling dasar dari pembangkit atau biasa disebut Ground Floor. Selanjutnya
air mengalir masuk ke Deaerator.
3) Di dearator air akan mengalami proses pelepasan ion-ion mineral yang masih
tersisa di air dan tidak diperlukan seperti Oksigen dan lainnya. Bisa pula
dikatakan deaerator memiliki pungsi untuk menghilangkan buble/balon yang
biasa terdapat pada permukaan air. Agar proses pelepasan ini berlangsung
sempurna, suhu air harus memenuhi suhu yang disyaratkan. Oleh karena itulah
selama perjalanan menuju Dearator, air mengalamai beberapa proses pemanasan
oleh peralatan yang disebut LP Heater. Letak dearator berada di lantai atas (tetapi
bukan yang paling atas). Sebagai ilustrasi di PLTU Muara Karang unit 4, dearator
terletak di lantai 5 dari 7 lantai yang ada.
4) Dari dearator, air turun kembali ke Ground Floor. Sesampainya di Ground Floor,
air langsung dipompakan oleh Boiler Feed Pump/BFP (Pompa air pengisi)
menuju Boiler atau tempat “memasak” air. Bisa dibayangkan Boiler ini seperti
drum, tetapi drum berukuran raksasa. Air yang dipompakan ini adalah air yang
bertekanan tinggi, karena itu syarat agar uap yang dihasilkan juga bertekanan

4. 4
tinggi. Karena itulah konstruksi PLTU membuat dearator berada di lantai atas dan
BFP berada di lantai dasar. Karena dengan meluncurnya air dari ketinggian
membuat air menjadi bertekanan tinggi.
5) Sebelum masuk ke Boiler untuk “direbus”, lagi-lagi air mengalami beberapa
proses pemanasan di HP Heater (High Pressure Heater). Setelah itu barulah air
masuk boiler yang letaknya berada dilantai atas.
6) Didalam Boiler inilah terjadi proses memasak air untuk menghasilkan uap. Proses
ini memerlukan api yang pada umumnya menggunakan batubara sebagai bahan
dasar pembakaran dengan dibantu oleh udara dari FD Fan (Force Draft Fan) dan
pelumas yang berasal dari Fuel Oil tank.
7) Bahan bakar dipompakan kedalam boiler melalui Fuel oil Pump. Bahan bakar
PLTU bermacam-macam. Ada yang menggunakan minyak, minyak dan gas atau
istilahnya dual firing dan batubara.
8) Sedangkan udara diproduksi oleh Force Draft Fan (FD Fan). FD Fan mengambil
udara luar untuk membantu proses pembakaran di boiler. Dalam perjalananya
menuju boiler, udara tersebut dinaikkan suhunya oleh air heater (pemanas udara)
agar proses pembakaran bisa terjadi di boiler.
9) Kembali ke siklus air. Setelah terjadi pembakaran, air mulai berubah wujud
menjadi uap. Namun uap hasil pembakaran ini belum layak untuk memutar
turbin, karena masih berupa uap jenuh atau uap yang masih mengandung kadar
air. Kadar air ini berbahaya bagi turbin, karena dengan putaran hingga 3000 rpm,
setitik air sanggup untuk membuat sudu-sudu turbin menjadi terkikis.
10) Untuk menghilangkan kadar air itu, uap jenuh tersebut di keringkan di super
heater sehingga uap yang dihasilkan menjadi uap kering. Uap kering ini yang
digunakan untuk memutar turbin.
11) Ketika Turbin berhasil berputar berputar maka secara otomastis generator akan
berputar, karena antara turbin dan generator berada pada satu poros. Generator
inilah yang menghasilkan energi listrik.
12) Pada generator terdapat medan magnet raksasa. Perputaran generator
menghasilkan beda potensial pada magnet tersebut. Beda potensial inilah cikal
bakal energi listrik.
13) Energi listrik itu dikirimkan ke trafo untuk dirubah tegangannya dan kemudian
disalurkan melalui saluran transmisi PLN

5. 5
14) Uap kering yang digunakan untuk memutar turbin akan turun kembali ke lantai
dasar. Uap tersebut mengalami proses kondensasi didalam kondensor sehingga
pada akhirnya berubah wujud kembali menjadi air dan masuk kedalam hotwell
2. GENERATOR DC
a. Penjelasan Umum Generator DC
Generator DC merupakan sebuah perangkat mesin listrik dinamis yang mengubah
energi mekanis, yaitu memutar kumparan kawat penghantar dalam medan magnet atau
sebaliknya memutar magnet diantara kumparan kawat kumparannya menjadi energi listrik
sehingga menghasilkan arus DC / arus searah.
Pada umumnya generator DC dibuat dengan menggunakan magnet permanen dengan
4-kutub rotor, regulator tegangan digital, proteksi terhadap beban lebih, starter eksitasi,
penyearah, bearing dan rumah generator atau casis, serta bagian rotor.
Generator DC terdiri dua bagian, yaitu stator bagian mesin DC yang diam, dan bagian
rotor, yaitu bagian mesin DC yang berputar. Bagian stator terdiri dari: rangka motor, belitan
stator, sikat arang, bearing dan terminal box. Sedangkan bagian rotor terdiri dari: komutator,
belitan rotor, kipas rotor dan poros rotor.

6. 6
Pembangkitan tegangan induksi oleh sebuah generator diperoleh melalui dua cara,
yaitu dengan menggunakan cincin-seret yang menghasilkan tegangan induksi bolak-balik.
Dan dengan menggunakan komutator, menghasilkan tegangan DC.
Jika rotor diputar dalam pengaruh medan magnet, maka akan terjadi perpotongan
medan magnet oleh lilitan kawat pada rotor. Hal ini akan menimbulkan tegangan induksi.
Tegangan induksi terbesar terjadi saat rotor menempati posisi seperti Gambar 2 (a) dan (c).
Pada posisi ini terjadi perpotongan medan magnet secara maksimum oleh penghantar.
Sedangkan posisi jangkar pada Gambar 2.(b), akan menghasilkan tegangan induksi nol. Hal
ini karena tidak adanya perpotongan medan magnet dengan penghantar pada jangkar atau
rotor. Daerah medan ini disebut daerah netral.
Tegangan Rotor yang dihasilkan melalui cincin-seret dan komutator.
Jika ujung belitan rotor dihubungkan dengan slip-ring berupa dua cincin (disebut juga
dengan cincin seret), seperti ditunjukkan Gambar 3.(1), maka dihasilkan listrik AC (arus
bolak-balik) berbentuk sinusoidal. Bila ujung belitan rotor dihubungkan dengan komutator
satu cincin Gambar 3.(2) dengan dua belahan, maka dihasilkan listrik DC dengan dua
gelombang positif. Rotor dari generator DC akan menghasilkan tegangan induksi bolak-balik.
Sebuah komutator berfungsi sebagai penyearah tegangan AC. Besarnya tegangan yang
dihasilkan oleh sebuah generator DC, sebanding dengan banyaknya putaran dan besarnya
arus eksitasi (arus penguat medan).

7. 7
Jenis belitan jangkar generator DC dibedakan menjadi 2, yaitu belitan jerat (gelung) → a
= p dan belitan gelombang → a = 2, dengan a = jumlah parallel jangkar dan p = jumlah kutub
magnet
b. Generator DC dengan Penguat Kutub Tersendiri
Generator DC dengan penguatan kutub magnet
tersendiri (terpisah), arus listrik pada belitan penguat kutub
magnet mengambil dari sumber listrik di luar mesin generatos
yang bersangkutan. Pada generator penguat terpisah, belitan
eksitasi (penguat eksitasi) tidak terhubung menjadi satu
dengan rotor. Terdapat dua jenis generator penguat terpisah,
yaitu penguat elektromagnetik (Gambar a) dan magnet
permanent / magnet tetap (Gambar b).
Generator DC dengan penguat terpisah hanya dipakai
dalam keadaan tertentu. Dengan terpisahnya sumber arus
kemagnetan dari generator, berarti besar kecilnya kemagnetan tidak terpengaruh oleh nilai-
nilai arus ataupun tegangan generator.
Ea = VL + Ia.Ra (Rugi tegangan tiap sikat diabaikan )
Ea = VL + Ia.Ra + 2.Vsi (Rugi tegangan setiap sikat
diperhitungkan )
VL = IL .RL ( Volt )
VsiIaRaVEa l 2

8. 8
Ea = ggl yang dibangkitkan generator DC
VL = tegangan pemakai/ beban/ luar
Ia = arus listrik pada belitan anker
If = arus listrik pada penguat kutup magnet
Ra = tahanan anker
RL = tahanan luar
Rf = tahanan penguat kutup magnet
IL = arus litrik pada pemakai
Ia.Ra = Rugi tegangan kumparan anker
Vsi = (rugi tegangan setiap sikat)
)()(.
60
.
webervolt
a
Pzn
Ea dimana ᶲdalam weber.
)(max)(10..
60
. 8
wellvolt
a
Pzn
Ea dimana ᶲdalam Maxwell.
Apabila k
a
Pz
.
60
maka )(. voltnkEa
z = jumlah penghantar seluruh slot dalam jangkar
n = putaran jangkar permenit (rpm)
P = jumlah kutup magnet
ᶲ = Jumlah garis gaya magnit (fluks) tiap kutub magnit.
a = Jumlah kelompok kumparan armature yang tersambung parallel (jumlah parallel
cabang angker)
k = konstanta.
60 artinya 1 menit = 60 sekon.
Sedangkan pada generator DC dengan penguat sendiri, arus kemagnetan bagi kutub-
kutub magnet berasal dari generator DC itu sendiri. Pengaruh nilai-nilai tegangan dan arus
generator terhadap arus penguat tergantung cara bagaimana hubungan lilitan penguat magnet
dengan lilitan jangkar. Yang termasuk dalam generator DC penguat sendiri adalah geberator
DC seri, generator DC shunt, dan generator DC kompon.

9. 9
c. Generator DC Seri
Diagram Arus listrik.
Ea = k.ɸ .n → volt
Ea = (ɸ .z.n/60).(p/a) → volt
Ia = Is = IL
VL = IL . RL (tegangan beban)
VS = IS.RS ( Rugi tegangan pd belitan
penguatan kutub magnit seri ).
Diagram Tegangan Listrik
V = Tegangan terminal generator DC
V = VL + Vs
V = Ea - Ia.Ra
VL + Vs.= Ea - Ia.Ra
Ea = VL + Vs + Ia.Ra
Ea = VL + Is.Rs. + IaRa
Bila rugi tegangan setiap sikat (Vsi) diperhitungkan maka
Ea = VL + IsR s+ IaRa + 2Vsi
Ea = ggl yang dibangkitkan generator
IaRa = rugi tegangan dalam jangkar
IsRs = rugi tegangan dalam belitan penguat kutub magnet seri.
d. Generator DC Shunt
Pada generator shunt, penguat eksitasi E1-E2
terhubung paralel dengan rotor (A1-A2). Tegangan awal
generator diperoleh dari magnet sisa yang terdapat pada
medan magnet stator. Rotor berputar dalam medan
magnet yang lemah, dihasilkan tegangan yang akan
memperkuat medan magnet stator, sampai dicapai
tegangan nominalnya. Pengaturan arus eksitasi yang
melewati belitan shunt E1-E2 diatur oleh tahanan geser.
Makin besar arus eksitasi shunt, makin besar medan
penguat shunt yang dihasilkan, dan tegangan terminal meningkat sampai mencapai tegangan
nominalnya.

10. 10
Jika generator shunt tidak mendapatkan arus eksitasi, maka sisa megnetisasi tidak
akan ada, atau jika belitan eksitasi salah sambung atau jika arah putaran terbalik, atau rotor
terhubung-singkat, maka tidak akan ada tegangan atau energi listrik yang dihasilkan oleh
generator tersebut.
Generator shunt mempunyai karakteristik tegangan output akan turun lebih banyak
untuk kenaikan arus beban yang sama, dibandingkan dengan tegangan output pada generator
penguat terpisah. Sebagai sumber tegangan, karakteristik dari generator penguat terpisah dan
generator shunt tentu kurang baik, karena seharusnya sebuah generator mempunyai tegangan
output yang konstan, namun hal ini dapat diperbaiki pada generator kompon.
Ia= Il + If
Vl = Il.Rl
Vf = If.Rf
V = Ea-Ia.Ra
Vl = Vf = V
Ea = V+Ia.Ra
Ea = Vl+Ia.Ra
Ea = Vf+Ia.Ra
Bila Vsi diperhitungkan
Ea = Vl+Ia.Ra+ 2Vsi
Rf = Tahanan penguat kutub magnet shunt
Vf = Rugi tegangan dalam belitan penguat kutub magnet shunt
e. Generator DC Kompon
Generator kompon mempunyai dua penguat
eksitasi pada inti kutub utama yang sama. Satu penguat
eksitasi merupakan penguat shunt, dan lainnya merupakan
penguat seri. Diagram rangkaian generator kompon
ditunjukkan pada Gambar 12. Pengatur medan magnet
(D1-D2) terletak di depan belitan shunt.

11. 11
Karakteristik generator kompon, tegangan output generator terlihat konstan dengan
pertambahan arus beban, baik pada arus eksitasi penuh maupun eksitasi 50%. Hal ini
disebabkan oleh adanya penguatan lilitan seri, yang cenderung naik tegangannya jika arus
beban bertambah besar. Jadi ini merupakan kompensasi dari generator shunt, yang cenderung
tegangannya akan turun jika arus bebannya naik.
Generator DC Kompon Panjang :
Ia = If + Il
Ia = Is
VL = IL.RL
Vf = If.Rf
VL = Vf
V = VL + Vs
V = Ea - Ia.Ra
VL + Vs = Ea - Ia.Ra
Ea = VL + Vs + Ia.Ra
Ea = VL + Is .Rs + Ia.Ra
Ea = Vf + Is .Rs + Ia.Ra
Bila rugi tegangan Vsi diperhitungkan
Maka
Generator DC Kompon Pendek
Ea = VL+Is .Rs +Ia.Ra+2Vsi

12. 12
Ia = If + IL
IL = Is
Vf = If.Rf
Vf = VL.+ IsRs
V = Ea - Ia.Ra …….Ea = V + Ia.Ra
V = Vf = VL.+ IsRs
Ea = VL + Is .Rs + Ia.Ra
Ea = Vf + Ia.Ra
VL = IL.RL
VL = Ea - (Is .Rs + Ia.Ra )
Bila dilengkapi dengan Vsi
Maka
f. Diagram Daya dan Efisiensi
A = Rugi-rugi putaran tanpa beban
B = Rugi-rugi beban
C = Rugi-rugi daya kump. angker (Ia2
.Ra)
D = Rugi-rugi daya kontak sikat (Ia.2Vsi)
E = Rugi-rugi daya kumparan seri (Is2
.Rs)
F = Rugi-rugi daya kumparan shunt (If
2
.Rf)
Pin = Daya input ( Daya mekanik ).
Pem = Daya elektro magnet ((Ea.Ia)
Pb = Rugi besi dan gesekan ( A + B )
Pcu = Rugi tembaga ( C+D+E+F )
Pn = Daya out put (VL.IL )
V.Ia = Pem – ( C + D ).
Pin = Pem+Pb
Pem = Pn+Pcu
Pb = Pin-Pem
Pcu = Pem-Pn
%100
Pin
Pn
gen
%100
Pem
Pn
listrik
%100
Pin
Pem
bruto
Ea = VL+IsRs +IaRa+2Vsi

13. 13
g. Torsi pada Generator DC
Penampang lintang jangkar generator DC dengan jari-jari = r, terdapat gaya keliling F
kerja (W) = F x jarak. Untuk 1x putaran jangkar = 2πr, sehingga W = F x 2πr. Untuk
1 secon dengan
60
n
(rps), sehingga W = Fx2πr
60
n
.
W = F x 2r
60
n
F x r = Ta ( torsi anker )
m
nn
3060
2
(kecepatan putar mekanik) ( Rps )
Kerja yang dilakukan oleh putaran jangkar perdetik (W) sebanding dengan daya
armature (Pem )
)(
.
55,9 Nm
n
IaEa
Ta
)(55,9 Nm
n
Pem
Ta
Ea = volt
Ia = ampere
N = rpm

14. 14
Konversi satuan
1 Nm = 0,737(lbft)-------- 1 Kg = 2,205 lb--------- 1 lb = 4,448 N
1N =0,102 (kg)------------- 1 Kg = 9,80784 N--------1 N = 0,102 Kg.
n
IaEa
Ta
.
737,055,9
n
IaEa
Ta
.
03835,7
)(
.
04,7 lbft
n
IaEa
Ta
)(04,7 lbft
n
Pem
Ta
)(
.
102,055,9 kgm
n
IaEa
Ta
)(
.
9741,0 kgm
n
IaEa
Ta
)(
.
97,0 kgm
n
IaEa
Ta
)(97,0 kgm
n
Pem
Ta
)(
60
volt
a
Pzn
Ea
n
IaEa
Ta
.
04,7
)(
60
04,7 lbft
n
Ia
a
Pzn
Ta
)(
1
60
04,7
lbftIa
na
znP
Ta
)(117,0 lbftIa
a
zP
Ta
c
a
zP
Bila 117,0
)(lbftIacTa
HUBUNGAN DAYA ARMATUR DENGAN TORSI JANGKAR.
n
IaEa
n
IaEa
Ta
.
04,7
..60
117,0
nTa
n
TaIaEa .
33000
746.2
04,7
.
nTanTa .
33000
746.2
.
04,7
1
)(746
33000
.2.
watt
nTa
Pem
Besaran
33000
.2. nTa
disebut daya armatur generator dalam Horse Power (HP)
HP
nTa
Pem
33000
2.
Ta (lb.ft)
n (rpm)

15. 15
TORSI POROS
Akibat torsi jangkar (Ta), maka pada generator timbul daya out put (Pn). Dari daya
out put (Pn) akan timbul torsi poros atau torsi sumbu (Tsh) atau Ts. Ts = Tsh = torsi
poros.
Daya kuda yang dihasilkan torsi poros disebut Brake Horse Power (BHP) atau daya
kuda rem
746746
60/2. nTshnTsh
BHP
HUBUNGAN BHP dengan DAYA INPUT ( Pin )
746
Pin
BHP ..........................Pin = BHP . 746 ( watt )
mTsh
n
TshPin
60
2
)(55,9
2
60
Nm
n
Pin
n
Pin
Tsh
Analogi dengan pada Torsi angker ( Ta ) diatas, maka diperoleh Tsh sbb :
n
Pin
Tsh 737,055,9
n
Pin
Tsh 03835,7
)(04,7 lbft
n
Pin
Tsh
)(04,7 lbft
n
Pin
Tsh
)(102,055,9 kgm
n
Pin
Tsh
)(9741,0 kgm
n
Pin
Tsh
)(97,0 kgm
n
Pin
Tsh
)(97,0 kgm
n
Pin
Tsh
3. MOTOR DC
a. Prinsip Kerja Motor DC
Jika arus lewat pada suatu konduktor, timbul medan magnet di sekitar konduktor.
Arah medan magnet ditentukan oleh arah aliran arus pada konduktor.

16. 16
Berdasarkan Hukum Induksi Faraday, jika suatu penghantar yang membawa arus
listrik diletakan dalam suatu medan magnet, maka akan timbul gaya mekanik yang besarnya :
F = B I L (newton). Adanya garis2 gaya medan magnet (fluks) antara kutub yang berada pada
stator. Penghantar yang dialiri arus ditemaptkan pada jangkar yang berada dalam medan
magnet Pada penghantar timbul gaya yang menghasilkan torsi. Gaya menimbulkan torsi dan
akan menghasilkan rotasi mekanik sehingga motor akan berputar. Jadi motor DC menerima
sumber arus DC dari jala-jala dirubah menjadi energi mekanik berupa putaran yang nantinya
akan dipakai oleh peralatan lain.
Tegangan V yang disupply ke jangkar motor berguna untuk mengatasi ggl balik Eb
menimbulkan jatuh tegangan jangkar IaRa , V = Eb + IaRa (1). Persamaan ini dikenal
sebagai persamaan tegangan dari motor.
Kecepatan Motor DC
Dengan mengalikan persaman (1) di atas dengan Ia,
diperoleh :
dimana : VIa = daya yang masuk ke jangkar
EbIa = ekivalen elektrik dari daya mekanik yang dibangkitkan dalam jangkar
Ia
2
Ra = rugi-rugi Cu dalam jangkar
Keuntungan utama motor DC adalah sebagai pengendali kecepatan, yang tidak
mempengaruhi kualitas pasokan daya. Motor ini dapat dikendalikan dengan mengatur
tegangan dinamo (meningkatkan tegangan dinamo akan meningkatkan kecepatan) dan
mengatur arus medan (menurunkan arus medan akan meningkatkan kecepatan).
b. Motor DC Seri
Dalam motor seri, gulungan medan (medan shunt) dihubungkan secara seri dengan
gulungan dinamo. Oleh karena itu, arus medan sama dengan arus dinamo. Kecepatan dibatasi
pada 5000 RPM serta harus dihindarkan menjalankan motor seri tanpa ada beban sebab
motor akan mempercepat tanpa terkendali. Motor-motor seri cocok untuk penggunaan yang
memerlukan torque penyalaan awal yang tinggi, seperti derek dan alat pengangkat hoist.
aaaba RIIEVI 2

17. 17
Pin = VL.IL
Ea = VL-Is.Rs-Ia.Ra-2Vsi
Ea.Ia = VL.Ia - Is2
Rs- Ia2
.Ra - Ia.2Vsi
Pcu = Ia2
.Ra+Is2
.Rs+Ia.2Vsi
c. Motor DC Shunt
Pada motor shunt, gulungan medan (medan shunt) disambungkan secara paralel
dengan gulungan dinamo. Oleh karena itu total arus dalam jalur merupakan penjumlahan arus
medan dan arus dinamo. Kecepatan pada prakteknya konstan tidak tergantung pada beban
(hingga torque tertentu setelah kecepatannya berkurang) dan oleh karena itu cocok untuk
penggunaan komersial dengan beban awal yang rendah, seperti peralatan mesin. Kecepatan
dapat dikendalikan dengan cara memasang tahanan dalam susunan seri dengan dinamo
(kecepatan berkurang) atau dengan memasang tahanan pada arus medan (kecepatan
bertambah).
Ea.Ia =.VL.IL - If2
.Rf - Ia2
Ra - Ia.2Vsi
Pcu = If2
.Rf + Ia2
Ra + Ia.2Vsi
IL = Ia+If
Pin = VL.IL
Vf = If.Rf
Ea = VL.- Ia.Ra - 2Vsi
VL = Vf = Ea + Ia.Ra + 2Vsi
d. Motor DC Kompon

18. 18
Motor Kompon DC merupakan gabungan motor seri dan shunt. Pada motor kompon,
gulungan medan (medan shunt) dihubungkan secara paralel dan seri dengan gulungan
dinamo. Sehingga, motor kompon memiliki torque penyalaan awal yang bagus dan kecepatan
yang stabil. Makin tinggi persentase penggabungan (yakni persentase gulungan medan yang
dihubungkan secara seri), makin tinggi pula torque penyalaan awal yang dapat ditangani oleh
motor ini. Contoh, penggabungan 40-50% menjadikan motor ini cocok untuk alat pengangkat
hoist dan derek, sedangkan motor kompon yang standar (12%) tidak cocok (myElectrical,
2005).
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
Motor DC Kompon Pendek

19. 19
Ea.Ia = Pm
VL.IL = Pin
Pcu = (Ia2
Ra+2Vsi.Ia+Is2
Rs+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
Ia
RsIfIsRsIsIaVsiRaIaIVIVIaEa
RsIsVsiRaIaV
Ea
flll
l
...2....
.2.
222
e. Diagram Daya dan Efisiensi pada Motor DC
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

20. 20
Pm = Pin – Pcu
Pn = Pm – Pb
Efisiensi :
f. Torsi pada Motor DC
Torsi Jangkar Motor DC
Anologi dengan pada generator DC
T = torsi jangkar motor DC
Ea = ggl lawan motor DC
Ia = arus jangkar motor DC
n = putaran motor DC
)(55,9 Nm
n
Pm
Ta
)(974,0 kgm
n
Pm
Ta
)(04,7 lbft
n
Pm
Ta
)(159,0 NmIaz
a
P
Ta
)(0162,0 kgmIaz
a
P
Ta
)(117,0 lbftIaz
a
P
Ta
%100
Pin
Pn
motorekonomi
%100
Pm
Pn
mekanik
%100
Pin
Pm
listrik
)(
..
55,9 Nm
n
IaEa
Ta
)(
..
974,0 kgm
n
IaEa
Ta
)(
..
04,7 lbft
n
IaEa
Ta

21. 21
Torsi Poros Motor DC
)(
746
55,9 Nm
n
BHP
Tsh
)(
746
974,0 kgm
n
BHP
Tsh
)(
746
04,7 lbft
n
BHP
Tsh
PnBHPMotorDC 746
PinBHPCGeneratorD 746
Ta - Tsh = Torsi hilang
Torsi hilang = )(55,9 Nm
n
Pb
Torsi hilang = )(974,0 kgm
n
Pb
Torsi hilang = )(04,7 lbft
n
Pb
DAFTAR RUJUKAN
Alexandra, D. 2013. Materi Perkuliahan Teknik Tenaga Listrik. (Online).
(http://deboralexandra2.blogspot.com/2013/05/materi-perkuliahan-teknik-tenaga-
listrik.html). Diakses 23 Januari 2014.
Gunawan, A, dkk. 2010. Makalah Teknik Tenaga Listrik DC Generator. Jakarta : Universitas
Indonesia.
Guntoro, H. 2009. Generator DC. (Online). (http://dunia-
listrik.blogspot.com/2009/01/generator-dc.html). Diakses 23 Januari 2014.
Hasbullah. 2010. Motor Arus Searah. Jakarta : Universitas Pendidikan Indonesia.
Rakhman, A. 2013. Fungsi dan Prinsip Kerja PLTU. (Online).
(http://rakhman.net/2013/04/fungsi-dan-prinsip-kerja-pltu.html). Diakses 23 Januari
2014.
Tanpa nama. 2009. Motor DC. (Online). (http://rubingan.blogspot.com). Diakses 23 Januari
2014.
Wakidi. Tanpa tahun. Makalah TTL. Malang : Universitas Negeri Malang.
Wikarsa, M.T. 2010. Sistem Tenaga Listrik. Jakarta : Fakultas Teknik Universitas Indonesia.
Wikipedia. 2013. Motor DC Seri. (Online). (http://id.wikipedia.org). Diakses 23 Januari
2014.

22. 22
4. GENERATOR AC 1 PHASA
a. Pengertian Umum Generator AC
b. Arus dan Tegangan ABB
c. Faktor Distribusi Kumparan
d. Pitch Faktor
e. Menentukan Tegangan Jepit
f. Reaktansi Sinkron
g. Diagram Vektor Tegangan
5. GENERATOR AC 3 PHASA
a. Hubungan Segita dan Bintang
b. Arus dan Tegangan Generator dengan Hubungan Segita dan Bintang
c. Tenaga Listrik Generator AC
6. MOTOR SINKRON
a. Pengertian Umum Motor Sinkron
b. Daya pada Motor Sinkron
7. MOTOR INDUKSI
a. Pengertian Umum Motor Induksi
b. Prinsip Kerja Motor Induksi
8. TRANSFORMATOR
a. Pengertian Umum Transformator
9. PEMBANGKIT TENAGA LISTRIK PENERAPAN LISTRIK
10. INSTALASI TENAGA LISTRIK