25
G
+ -
Rs R
L
I
G
Rs Rf
+ -
R If
L
I
G
R Rs
Rf +
- If
L
I
Gambar 2.17 Gambar rangkaian ekivalen jenis – jenis generator arus searah
II. 7 Rugi – Rugi Losses Dalam Generator Arus Searah
Pada pengoperasiannya, rugi-rugi sangat tidak diharapkan karena dapat meningkatkan temperature serta dapat mengurangi efisiensi generator apabila nilai
dan rugi – rugi ini terlalu besar. Rugi – rugi yang terjadi pada generator arus searah dapat dikategorikan secara umum menjadi 5 kategori antara lain :
1. Rugi-Rugi Tembaga Rugi I
2
R 2.
Rugi-Rugi Sikat 3.
Rugi-Rugi Inti 4.
Rugi-Rugi Mekanis 5.
Rugi-Rugi Beban Stray c. Rangkaian Ekivalen Generator
Arus Searah Seri
d. Rangkaian Ekivalen Generator Arus Searah Kompon Pendek
e. Rangkaian Ekivalen Generator Arus Searah Kompon Panjang
26 1
Rugi-Rugi Tembaga Rugi-rugi tembaga adalah rugi-rugi daya yang terjadi di dalam
kumparan medan dan kumparan jangkar generator pada saat dibebani. Karena kawat tembaga kedua kumparan tersebut memiliki nilai resistansi R
f
dan R
a
, maka jika mengalir arus DC sebesar I
f
dan I
a
akan menyebabkan kerugian berupa panas, yang dapat dihitung dengan persamaan :
P
a
= I
a 2
R
a
……………………...………...….……2.19 P
f
= I
f 2
R
f
………………..…..……………...……2.20 Di mana : P
a
= rugi tembaga kumparan jangkar P
f
= rugi tembaga kumparan medan I
a
= arus jangkar R
a
= resistansi jangkar I
f
= arus medan R
f
= resistansi medan 2
Rugi – Rugi Sikat Jika kumparan jangkar generator arus searah dibebani maka akan
mengalirlah arus pada kumparan jangkar tersebut maka sikat-sikatnya juga akan dialiri arus yang sama. Karena sikat memiliki nilai resistansi dan juga
tahanan kontak antara permukaan sikat dengan komutator maka terdapat rugi jatuh tegangan pada sikat yang dinyatakan dengan V
bd
. Jatuh tegangan sikat ini menyebabkan timbulmya rugi-rugi daya sebesar :
P
bd
= V
bd
.I
a
……………...………………………….2.21 Dimana :
P
bd
= rugi daya akibat jatuh tegangan sikat V
bd
= jatuh tegangan sikat I
a
= arus jangkar
27 3
Rugi – rugi Inti Rugi-rugi inti terjadi di dalam jangkar generator arus searah yang
disebabkan oleh perputaran jangkar di dalam medan magnet kutub-kutub dari kumparan medan. Rugi – rugi ini terbagi menjadi dua bagian antara lain :
a. Rugi Hysteresis
Rugi hysteresis terjadi di dalam jangkar generator arus searah karena setiap bagian jangkar dipengaruhi oleh pembalikan medan magnetik
sebagaimana bagian tersebut lewat di bawah kutub-kutub yang berurut.
Gambar 2.18 Perputaran jangkar di dalam medan magnet stator
Dari gambar 2.18 dengan menganggap ab sebagai potongan kecil dari jangkar. Ketika potongan ab berada di bawah kutub N, garis-garis
magnetik lewat dari a ke b. Setengah perputaran selanjutnya, dari potongan besi yang sama berada di bawah kutub S dan garis-garis
magnetik lewat dari b ke a sehingga sifat magnet di dalam besi dibalik. Untuk dapat membalik molekul-molekul magnet secara terus menerus di
dalam inti jangkar, sejumlah daya diserap sehingga menyebabkan pemanasan pada inti jangkar. Daya yang diserap dan berubah menjadi
28 panas tersebut dianggap sebagai rugi-rugi di dalam inti jangkar serta
menyebabkan terjadinya fluksi sisa pada kumparan jangkar dan hal ini disebut sebagai rugi hysteresis.
Untuk menentukan besarnya rugi hysteresis di dalam inti jangkar digunakan persamaan Steinmentz yaitu :
P
h
= ηB
6 ,
1 max
fV Watt………………………….……….2.22 Dimana :
P
h
= rugi hysteresis B
max
= rapat fluks maksimum di dalam jangkar f = frekuensi pembalikan magnetik
= 120
P n
dimana n dalam rpm dan P = jumlah kutub V = volume jangkar m
3
η = koefisien hysteresis Steinmentz
b. Rugi Arus Pusar Eddy current
Rugi arus rugi merupakan rugi yang disebabkan oleh arus yang mengalir pada inti yang menyebabkan terjadinya panas yang dapat
menaikkan temperatur generator dan menurunkan efisiensinya. Jika suatu inti besi padat digunakan sebagai inti jangkar, resistansi terhadap arus
pusar ini akan menjadi kecil karena lebarnya luas penampang inti. Akibatnya, nilai arus pusar dan juga rugi arus pusarnya akan menjadi
besar. Besarnya nilai arus pusar dapat dikurangi dengan membuat
29 resistansi inti sebesar mungkin dengan merancang suatu inti yang tipis,
berupa lembaran-lembaran besi bulat yang disebut laminasi-laminasi Besarnya rugi arus pusar dapat dihitung dengan menggunakan
persamaan : P
e
= K
e
B
2 max
f
2
t
2
V Watt………..……………..…..….2.23 Dimana :
P
e
= Rugi arus pusar t = ketebalan laminasi m
K
e
= konstanta arus pusar V = volume inti m
3
B
max
= rapat fluks maksimum Wbm
2
F = frekuensi pembalikan magnetik Hz 4
Rugi – rugi Mekanis Rugi-rugi mekanis di dalam generator arus searah merupakan rugi-rugi
yang berhubungan dengan efek-efek mekanis. Ada dua bentuk dasar rugi-rugi mekanis di dalam generator arus searah yaitu gesekan dan angin.
Rugi-rugi gesekan adalah rugi-rugi yang disebabkan oleh pergesekan antara permukaan bagian-bagian yang berputar dengan bagian-bagian yang
diam dari motor, diantaranya gesekan bearing atau bantalan peluru dengan rumah bearing atau dengan as rotor.
Sedangkan rugi-rugi angin adalah rugi-rugi yang disebabkan oleh pergesekan antara bagian-bagian generator yang berputar dengan udara di
dalam rumah casing generator. Rugi-rugi angin ini bervariasi tergantung pada kecepatan rotor generator tersebut.
30 5
Rugi – rugi Beban Stray Stray Load Rugi-rugi beban stray merupakan rugi-rugi yang disebabkan oleh arus
pusar di dalam tembaga dan rugi-rugi inti tambahan di dalam besi, yang timbul karena pendistorsian fluks magnetik oleh arus beban tidak termasuk
yang disebabkan oleh jatuh tegangan IR dan rugi-rugi hubung singkat komutasi. Besarnya rugi – rugi ini dinyatakan sebesar +
1 dari beban penuhnya.
II. 8 Tegangan Residu
