Analisis Pengaruh Beban Terhadap Karakteristik dan Efisiensi Generator Arus Searah Penguatan Kompon Kumulatif dan Kompon Diferensial (Aplikasi pada Laboratorium Konversi Energi Listrik FT-USU)
ANALISIS PENGA EFISIENSI GEN KUM (Aplikasi pad
Diajukan untuk m pendidikan sarjana (
D U
GARUH BEBAN TERHADAP KARAKTER
NERATOR ARUS SEARAH PENGUATAN
MULATIF DAN KOMPON DIFERENSIAL
ada Laboratorium Konversi Energi Listrik F
uk memenuhi salah satu persyaratan dalam men a (S-1) pada Departemen Teknik Elektro Sub J Listrik
Oleh: SYAHRIZAL LUBIS NIM : 090402011 DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2014 The image cannot be display ed. Your computer may not hav e enough memory to open the image, or the image may hav e been corrupted. Restart y our computer, and then open the file again. I f the red x still appears, y ou may hav e to delete the image and then insert it again. ERISTIK DAN AN KOMPON
IAL k FT-USU)
enyelesaikan ub Jurusan Energi i
yang telah banyak meluangkan waktu untuk membimbing dan mengarahkan penulis baik semasa kuliah maupun saat proses penulisan Tugas Akhir ini.2. Bapak Ir. Surya Tarmizi Kasim, M.si selaku Ketua Departemen Teknik Elektro FT-USU, dan Bapak Rahmad Fauzi, ST, MT selaku Sekretaris Departemen Teknik Elektro FT-USU.
3. Om Isroi Tanjung, ST (Om Roy) selaku Pegawai di Lab. Konversi Energi Listrik FT-USU yang banyak membantu penulis selama proses pengambilan data.
4. Seluruh Staff Pengajar dan Pegawai di Departemen Teknik Elektro FT- USU.
5. Leily Handayani Utama, seorang teman, sahabat dan penyemangat yang luar biasa. Terima kasih atas dukungan dan doanya kepada penulis dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.
6. Sahabat-sahabat terbaikku dari angkatan 2009, Rizky Hardiansyah ST (guru), Agung Khairi ST (kakak pertama), Dimas Harind YP ST, Yuliana Tanjung ST, Chairunnisa FR Tanjung ST, Lukman Hakim ST (bg dolman), Marfans (sahabat mesin), Al Magrizi (ck remi), Adly wkwk (mandan modoo marble), Afit Darwanda, Haditia Pramuda (dinyok), Faya Efdika (ck remi), Tondy Zulfadly (ck remi), Mahdi Maskur (dukun remi), Wangto Ratta Halim ST, Ahmad Mustashir, Doni Rivi, Fahrul Hadi, Nanda Eka, Kentrick Pranoto ST, Teguh Triantoro, Budi Prasetyo, Arif Azhari, Reza Al Kautsar, Leo Syahputra (preman padang), Asri Akbar, dan semua teman-teman angkatan 2009 lainnya.
ii Bang Kukuh, Bang Indra) yang telah bersedia berbagi pengalaman kepada penulis selama masa perkuliahan.
8. Adik – adik junior (Rimbo, Endra, Yoga, Angga, Rais, Aspar, dan lain-lain) yang selalu siap sedia menolong penulis kapanpun dibutuhkan.
9. Asisten Lab. Konversi Energi Listrik FT-USU (Djaka, Diky, Dhuha, Bembeng) yang secara ikhlas membantu penulis selama proses pengambilan data.
10. Bg Arief (makasih buat printernya) dan semua sepupuku yang telah berpartisipasi mengkritik dan membantu penyelesaian tugas akhir ini.
11. Seluruh pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu yang telah membantu penulis baik secara langsung maupun tidak langsung selama menjalani masa perkuliahan di Departemen Teknik Elektro FT-USU.
Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih jauh dari sempurna. Oleh karena itu, penulis sangat mengharapkan kritik dan saran yang membangun demi penyemepurnaan Tugas Akhir ini. Akhir kata, penulis berharap semoga Tugas Akhir ini dapat bermanfaat khususnya bagi penulis pribadi dan juga semua pihak yang membutuhkannya.
Medan, Juni 2014 Penulis
Syahrizal Lubis
iii Salah satu jenis generator DC yang cukup banyak digunakan adalah generator DC kompon panjang dan generator DC kompon pendek. Berdasarkan sifat penguatnya terhadap jangkar generator kompon dibagi menjadi dua yaitu generator DC kompon diferensial dan generator DC kompon kumulatif.
Pada karakteristik berbeban sebuah generator DC menunjukkan bagaimana hubungan antara tegangan terminal V t dan arus medan I f ketika generator dibebani. Pada generator DC penguatan kompon, peningkatan beban pada generator akan meningkatkan arus beban (I L ) yang secara langsung akan berakibat meningkat pula arus jangkar (I a ). Peningkatan arus jangkar akan berakibat meningkatnya jatuh tegangan ( I .(R + R ) ) dan arus medan (I ) pada mesin ikut
a a se f
turun. Oleh karena itu tegangan terminal generator (V t ) dan efisiensi pada generator juga akan turun.
Dalam tugas akhir ini penulis akan melakukan analisis pengaruh beban terhadap karakteristik dan efisiensi generator DC penguatan kompon kumulatif dengan generator DC penguatan kompon diferensial.
iv
v KATA PENGANTAR ...................................................................................... i ABSTRAK ........................................................................................................ iv DAFTAR ISI..................................................................................................... v DAFTAR GAMBAR ........................................................................................ viii DAFTAR TABEL ............................................................................................ xi
6 2.2 Konstruksi Generator Arus Searah.................................................
2.6.1 Generator Arus Searah Berpenguatan Bebas ........................ 23
2.6 Jenis-Jenis Generator Arus Searah................................................. 22
2.5 Reaksi Jangkar ............................................................................... 19
2.4 Prinsip Penyearah........................................................................... 16
2.3 Prinsip Kerja Generator Arus Searah ............................................ 13
6
4 BAB II DASAR TEORI 2.1 Umum.............................................................................................
BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang ...............................................................................
3 1.7 Sistematika Penulisan.....................................................................
3 1.6 Metode Penulisan ...........................................................................
2 1.5 Batasan Masalah.............................................................................
2 1.4 Manfaat Penulisan ..........................................................................
2 1.3 Tujuan Penulisan............................................................................
1 1.2 Rumusan Masalah ..........................................................................
2.6.2 Generator Arus Searah Berpenguatan Sendiri ...................... 23
2.6.2.2 Generator Arus Searah Penguatan Seri ......................... 24
2.6.2.3 Generator Arus Searah Penguatan Kompon .................. 25
2.6.2.3.1 Generator Arus Searah Penguatan Kompon Panjang Kumulatif............................................................. 25
2.6.2.3.2 Generator Arus Searah Penguatan Kompon Pendek Kumulatif............................................................. 26
2.6.2.3.3 Generator Arus Searah Penguatan Kompon Panjang Diferensial ........................................................... 26
2.6.2.3.4 Generator Arus Searah Penguatan Kompon Pendek Diferensial ........................................................... 27
2.7 Karakteristik Berbeban Generator DC Penguatan Kompon .......... 27
2.8 Efisiensi Generator Arus Searah .................................................... 28
BAB III METODE PENELITIAN
3.1 Tempat dan Waktu Penelitian ........................................................ 30
3.2 Metode Pengumpulan Data ........................................................... 30
3.3 Langkah-Langkah Penelitian ......................................................... 31
3.4 Analisa Data ................................................................................... 32
3.5 Peralatan Yang Digunakan............................................................. 32
3.6 Rangkaian Pengujian....................................................................... 33
3.6.1 Rangkaian Pengujian Generator DC Penguatan Kompon Panjang Kumulatif ................................................................. 33
3.6.2 Rangkaian Pengujian Generator DC Penguatan Kompon Pendek Kumulatif............................................................................... 34
vi
Panjang Diferensial................................................................ 34
3.6.4 Rangkaian Pengujian Generator DC Penguatan Kompon Pendek Diferensial ............................................................................. 35
3.7 Prosedur Pengujian ........................................................................ 35
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Umum............................................................................................. 37
4.2 Hasil Penelitian .............................................................................. 37
4.3 Analisa Data ................................................................................... 42
4.4 Grafik Pengujian ............................................................................ 58
BAB V PENUTUP
5.1 Kesimpulan .................................................................................... 63
5.2 Saran................................................................................................ 64
DAFTAR PUSTAKA vii
viii Gambar 2.1 Konstruksi generator arus searah .............................................
18 Gambar 2.13 Bentuk gelombang tegangan hasil dari prose penyearahan .....
26 Gambar 2.22 Rangkaian generator DC kompon panjang diferensial .............
25 Gambar 2.21 Rangkaian generator DC kompon pendek kumulatif ...............
25 Gambar 2.20 Rangkaian generator DC kompon panjang kumulatif ..............
24 Gambar 2.19 Rangkaian generator DC seri ...................................................
23 Gambar 2.18 Rangkaian generator DC shunt .................................................
22 Gambar 2.17 Rangkaian generator DC penguatan bebas ...............................
21 Gambar 2.16 Kurva pemagnetan ketika terjadi reaksi jangkar ......................
20 Gambar 2.15 Proses pergeseran bidang netral ...............................................
19 Gambar 2.14 Proses terjadinya reaksi jangkar...............................................
17 Gambar 2.12 Ilustrasi proses penyearahan ....................................................
7 Gambar 2.2 Rangka generator arus searah...................................................
14 Gambar 2.11 Suatu penghantar yang ditembus fluksi ...................................
14 Gambar 2.10 Bentuk gelombang yang dihasilkan .........................................
13 Gambar 2.9 Suatu penghantar yang diputar dalam medan magnet..............
11 Gambar 2.8 Kumparan progresif dan kumparan retrogresif ........................
11 Gambar 2.7 Bentuk umum belitan jangkar ..................................................
10 Gambar 2.6 Konstruksi jangkar generator arus searah ................................
9 Gambar 2.5 Konstruksi komutator...............................................................
9 Gambar 2.4 Konstruksi sikat........................................................................
8 Gambar 2.3 Konstruksi kutub dan penempatannya .....................................
27
ix Gambar 2.24 Karakteristik berbeban generator kompon secara teoritis ........
28 Gambar 2.25 Diagram aliran daya generator DC ...........................................
28 Gambar 3.1 Rangkaian pengujian generator DC penguatan kompon panjang kumulatif ..................................................................................
32 Gambar 3.2 Rangkaian pengujian generator DC penguatan kompon pendek kumulatif ..................................................................................
33 Gambar 3.3 Rangkaian pengujian generator DC penguatan kompon panjang diferensial .................................................................................
33 Gambar 3.4 Rangkaian pengujian generator DC penguatan kompon pendek diferensial .................................................................................
34 Gambar 4.1 Grafik arus medan dan tegangan terminal generator DC penguatan kompon panjang kumulatif ......................................................
57 Gambar 4.2 Grafik arus medan dan tegangan terminal generator DC penguatan kompon pendek kumulatif........................................................
57 Gambar 4.3 Grafik arus medan dan tegangan terminal generator DC penguatan kompon panjang diferensial .....................................................
58 Gambar 4.4 Grafik arus medan dan tegangan terminal generator DC penguatan kompon pendek diferensial ......................................................
59 Gambar 4.5 Grafik arus medan dan efisiensi generator DC penguatan kompon panjang kumulatif.....................................................................
59 Gambar 4.6 Grafik arus medan dan efisiensi generator DC penguatan kompon pendek kumulatif......................................................................
60
x panjang diferensial ...................................................................
60 Gambar 4.8 Grafik arus medan dan efisiensi generator DC penguatan kompon pendek diferensial ....................................................................
61
xi
Tabel 4.1 Data hasil pengujian generator arus searah penguatan kompon panjang kumulatif ........................................................................................37 Tabel 4.2 Data hasil pengujian generator arus searah penguatan kompon pendek kumulatif ........................................................................................
38 Tabel 4.3 Data hasil pengujian generator arus serah penguatan kompon panjang diferensial .......................................................................................
39 Tabel 4.4 Data hasil pengujian generator arus searah penguatan kompon pendek diferensial .......................................................................................
40 Tabel 4.5 Data hasil analisa pengujian generator arus searah penguatan kompon panajang kumulatif.........................................................................
44 Tabel 4.6 Data hasil analisa pengujian generator arus searah penguatan kompon pendek kumulatif............................................................................
48 Tabel 4.7 Data hasil analisa pengujian generator arus searah penguatan kompon panjang diferensial .........................................................................
52 Tabel 4.8 Data hasil analisa pengujian generator arus searah penguatan kompon pendek diferensial ..........................................................................
56