3. TEORI LISTRIK
3.1 Besaran Dan Satuan Dalam Listrik
3.1.1 Konduktor
|
Energi
|
Gambar 1.
|
Energi
|
Gambar 2.
3.1.2 Tahanan
Sudah dinyatakan bahwa suatu konduktor mempunyai sejumlah
elektron bebas. Logam-logam biasanya merupakan konduktor yang baik karena
banyak mempunyai elektron bebas. Tembaga dan Alumunium adalah logam yang banyak
digunakan sebagai konduktro. Jika kita menginginkan aliran listrik kita gunakan
konduktor dan sebaiknya jika kita tidak menginginkan aliran listrik kita
gunakan isolator. Isolator dapat dikatakan menghambat atau menahan aliran
listrik hambatan atau perlawanan bahan penghantar terhadap aliran listrik ini disebut
“ Tahanan Listrik” dengan simbol R dan dalam satuan OHM (W). Tembaga dan alumunium adalah konduktor (penghantar) yang baik, dikatakan
mempunyai tahanan listrik yang lebih kecil, sebaiknya kaca dan karet sebagai
isolator, dikatakan mempunyai tahanan listrik yang besar. Ada tiga faktor yang
mempengaruhi harga tahanan listrik suatu bahan konduktor, yaitu:
·
Panjang Konduktor
Semakin panjang konduktor semakin besar tahanan
listriknya.
·
Luas Penampang Konduktor
Semakin kecil luas
penampang konduktor semakin besar tahanan listriknya.
·
Temperatur.
Umumnya tahanan listrik suatu konduktor akan bertambah
bila temperatur konduktor naik.
Konduktor yang pendek, tebal dan dingin tahan listriknya
lebih kecil dari pada konduktor yang panjang, tipis dan panas.
3.1.3 Tegangan
Untuk mendapatkan aliran arus listrik harus ada perbedaan
potensial antara dua titik/terminal. Beda potensial antara dua titik ini
disebut perbedaan tegangan atau tegangan saja dengan simbol U dan dalam satuan
Volt (V) dengan kata lain tegangan itu adalah gaya yang mendorong elektron-elektron
untuk berpindah/bergerak disepanjang penghantar, sehingga disebut juga gaya
gerak listrik (GGL). Bila beda potensial antara dua terminal konduktor
dinaikkan, maka jumlah elektron yang mengalir akan bertambah banyak, sehingga
aruspun bertambah besar pula.
3.1.4 Arus
Jumlah muatan elektron yang mengalir melalui titik tiap
detik dapat mencapai jutaan elektron. Banyaknya muatan listrik (Q) yang
mengalir melalui suatu titik setiap detik ini disebut kuat Arus Listrik dengan
simbol I dan dalam satuan ampere (A).
I = Q/t
Dimana I : Arus listrik (Arus)
Q : Muatan listrik (Coulumb)
t : Waktu (detik)
3.1.5 Hubungan Antara Tahanan, Tegangan dan Arus
Bila kita bandingkan 2 tangki air yang sama dengan
permukaan air yang berbeda (gambar. 3.A), aliran/arus pada gambar A akan lebih
besar dari pada aliran/arus air pada gambar. B. Ini disebabkan karena gaya
untuk mendorong air keluar dari tangki A lebih besar dari gaya untuk mendorong
air keluar dari tangki B. Besar kecilnya gaya disebabkan oleh besar kecilnya
perbedaan permukaan air.
A
B
Gambar 3.
Untuk permukaan yang sama tapi dengan saluran yang
berbeda maka pada saluran yang panjang aliran air lebih kecil daripada saluran
yang pendek (gambar. 4). Hal ini disebabkan karena gesekan atau hambatan dari
saluran yang panjang lebih besar dari pada gesekan atau hambatan dari yang
pendek. Prinsip ini analog dengan aliran arus listrik. Besarnya arus dalam
suatu rangkaian tergantung pada 2 faktor, yaitu :
·
Gaya/tegangan
dalam volt yang mendorong arus agar dapat mengalir di dalam rangkaian, dimana
makin besar tegangan yang diberikan semakin besar arus yang mengalir.
·
Tahanan
listrik yang cenderung menahan aliran arus di dalam rangkaian, dimana makin
besar tahanan semakin kecil arus yang mengalir dalam rangkaian.
Jadi besarnya arus mengalir dalam suatu rangkaian
tergantung tegangan dan tahanan listriknya, yaitu sebanding dengan tegangan dan
berbanding terbalik dengan tahanan listrik.
A . B.
Gambar 4.
3.2. Hukum
Ohm.
3.2.1 Hubungan antara tegangan E, arus I dan tahanan
R
|
R
|
|
E
|
|
I
|
Hubungan antara besaran tahanan (R) dalam
Ohm, tegangan (V) dalam volt dan arus listrik (I) dalam ampere, dapat
dinyatakan dalam bentuk rumus yang dikenal dengan hukum Ohm, yaitu :
1. I = V/R ……………………. Ampere.
2. V = I x
R……………………. Volt.
3. R = V/I ……………………. Ohm.
Simbol:
- tegangan = E, U atau V …….. volt
- arus = I atau A …….. amper
- tahanan = R atau Ω …….. ohm
Contoh Soal:
1. Tentukan
arus listrik yang mengalir seperti pada gambar dibawah ini :
V = 12 volt. R
= 6 ohm.
Gambar 5
Jawab : V = 12 V
R
= 6 W
I
= V/R = 12/6 = 2 A.
2.
Tentukan total tahanan (RT),
total arus (IT) dan tegangan pada masing-masing beban (E1,
E2, E3), seprti pada gambar dibawah :
Gambar 6.
Jawab :
RT = RI + R2
+ R3
RT
= 2 W + 3
W + 7
W
RT
= 12 W
IT
= I1 = I2 = I3
IT = ET/RT
= 240/12 = 20 Ampere
E1 = I1. R1
= 20 . 2 = 40 V
E2 = IT. R2
= 20. 3 = 60 V
E3 = IT. R3
= 20. 7 = 140 V
3.
Tentukan arus total dan arus listrik pada
beban R2 seprti pada gambar dibawah ini :
Jawab :
RT = (R1.
R2)/(R1 + R2) = (6. 4)/(6+ 4) = 24/10 = 2,4W
IT = ET/RT
= 24/2,4 = 10 Ampere
ET = E1
= E2
Gambar 7.
3.2.2 Daya
Jika suatu alat pemanas disambungkan pada suatu sumber
tegangan, maka arus akan mengalir pada elemen (tahanan) dari alat pemanas
tersebut. Proses ini adalah sebagai aplikasi dari perubahan energi listrik
menjadi energi panas. Jika alat pemanas yang digunakan dirumah-rumah, yang pada
labelnya mungkin tertulis 1 kilowatt, 4 kilowatt dan sebagainya. Ini
menunjukkan bahwa alat pemanas 4 kilowatt menyerap daya lebih besar dari alat
pemanas 1 kilowatt. Besarnya daya yang diserap ini dengan simbol P dinyatakan
dalam watt. Bahwa besarnya daya listrik dapat diperhitungkan dari hasil
perkalian antara tegangan dan arus, dapat dirumuskan sebagai berikut :
P = U x
I
dimana :
P = Besarnya daya listrik (watt)
U = Besarnya tegangan (volt)
I = Besarnya arus (ampere)
Atau besarnya daya listrik dapat dirumuskan lain :
P = I2 x R, karena U
= I, maka : P I x I x R atau
P = U2
x R, karena I = U/R, maka : P = U x U/R
a. Daya Pada Rangkaian Beban
Tahanan (R).
Bila pada rangkaian listrik terdapat beban tahanan (R),
maka daya P yang ditunjukkan oleh watt meter sama dengan hasil perkalian U dan
I.
Gambar 8.
Daya yang ditunjukkan oleh watt meter dapat pula
diperhitungkan terhadap I dan R, yaitu:
P =
I2 x R.
Beban Resistif adalah beban yang berupa
tahanan murni.
Gambar 9
b. Daya Pada Rangkaian Dengan Beban
Kombinasi R & XL
Bila rangkaian terdiri dari kompbinasi R dan XL,
maka daya P yang ditunjukkan oleh watt meter tidak sama dengan perkalian U dan
I.
Daya (P) yang ditunjukkan oleh watt meter disebut daya
aktif dengan simbul P dengan satuan watt yaitu daya yang diperhitungkan
terhadap unsur R.
P = I2 x R atau P = UR x 1
Gambar 10
Hasil kali U dan I disebut: Daya
semu dengan simbul S dan satuan: VA =
V x I
Daya semu dapat pula
diperhitungkan terhadap I dan Z, yaitu: S = I2 x Z
Unsur reaktansi induktif XL menghasilkan
daya jenis ke 3 yang disebut:
Daya reaktif dengan simbol Q dan satuan VAR.
Q =
I2 x XL, atau Q = UXL x I
c.
Hubungan antara daya semu, aktif dan reaktif.
Gambar. 11
Dari segitiga ini kita dapatkan:
Cos q = P/S ……………. ¾¾® P = S . Cos q
Karena, S = U.I, maka : P
= P.I.Cos q, atau S2 = P2 + Q2,
dimana Cos q disebut juga faktor daya.
Beban induktif adalah beban yang berupa kumparan atau
koil.
Gambar 12
Gambar 13
Seperti
pada gambar 13, suatu rangkaian listrik dengan beban kondensator, alat ukur
watt meter menunjuk nol. Kondensator tidak menyerap daya aktif, kita telah
mengetahui bahwa:
Daya
Aktif (P) = U x I x Cos q,
karena ; I dan U berbeda phasa 90°, sehingga:
Cos q =
0, maka; P=0.
S2 = P2
+ Q2, karena P = 0, maka S2 = Q2 …… ¾¾® S = Q, maka Q = U x I,
karena U = I. XC, dimana XC = 1/wC , maka
Q = I . 1 /wC.. I
jadi : Q = I2 / wC
Contoh : w.c = 2 p fc
p
= 3,14
f = Frekuensi Arus bolak-balik (Hz).
c = Kapasitas dari kondensator (Farad).
Seperti pada gambar 10, suatu rangkaian listrik dengan
beban kondensator, alat ukur Watt meter menunjuk nol. Kondensator tidak menyerap
daya aktif, kita mengetahui bahwa:
Daya Aktif (P) = U x I x Cos q, karena ; I dan U berbeda phasa 90°, sehingga:
Cos q = 0, maka ; P = 0.
S2 x P2
+ Q2, karena P = 0, maka S2 = Q2 …… ¾® S = Q, maka Q = U x I,
karena U = I . Xc, dimana Xc = I / w c, maka Q = I. 1 / wc. I
jadi : Q = I2 /
wc
Contoh : w c = 2p fc
p = 3,14
f = Frekuensi Arus bolak-balik (Hz)
c = Kapasitor dari kondensator (Farad)
Contoh :
Seperti pada gambar 14, dimana lampu dengan sumber
tegangan 200 volt mengalirkan arus 1 Ampere, maka.
Gambar 14.
Beban kapasitif merupakan beban
berupa kapasitor atau kondenser
Gambar 15.
3.2.3 Energi
listrik.
Bahwa energi identik sama dengan listrik, yang
didefinisikan “Besarnya daya listrik yang dilakukan persatuan waktu”, yang
dihitung dalam satuan joule. Tetapi didalam pemakaian sehari-hari bahwa satuan
joule itu terlalu kecil, sehingga satuan energi listrik biasa dinyatakan dalam
WH (watt hour) atau Kwh (Kilo watt hour), karena 1 Wh = 3600 joule, atau1 joule
= 1 watt detik. Adapun alat ukur khusus yang dipakai untuk mengukur energi
listrik adalah Kwh meter.
Contoh : Suatu alat pemakai (setrika) menyerap daya
sebesar 500 watt, dipakai dalam waktu 1
jam, maka besarnya energi listrik yang terpakai adalah : 500 watt x 1 jam = 500
Wh.
Mengukur energi listrik dengan watt meter dan pencatat
waktu.
P = …………… W
t = ….………… h
Gambar 16.
|
E/I
|
|
T
|
|
E max
|
|
0
|
|
1
Cycle / 1 Periode
|
|
Gelombang Sinusoida
|
|
Peak
Value
|
|
Effective
Value
|
|
Peak
Value
|
|
Effective
Value
|
Besarnya
Tegangan atau Arus pada rangkaian arus bolak-balik yang diserap oleh beban adalah harga
efektif.
Harga
Efektif : Nilai dari gelombang Arus bolak-balik sinusoida
dimana pada nilai tersebut Tegangan/Arus akan menyerap daya yang sama dengan
daya yang diserap oleh
Tegangan/Arus searah.
Harga tegangan listrik AC
Tegangan
maksimum
Tegangan
peak to peak
Tegangan
rata-rata (average)
Tegangan efektif
3.3 Generator
3.3.1 Prinsip Dasar
Generator atau alternator Pembangkit Tenaga Listrik (
PLTU, PLTGU, PLTG, PLTA, PLTP dan PLTD menerapkan prinsip pembangkit listrik.
Berdasarkan induksi, unsur utama untuk membangkitkan listrik secara induksi adalah:
- Medan magnit
- Penghantar (Kumparan)
- Kecepatan relatif
Menurut hukum Faraday, apabila kumparan berputar di dalam
medan magnit atau sebaliknya medan
magnit berputar didalam kumparan, maka pada ujung-ujung kumparan tersebut akan timbul gaya gerak listrik (tegangan).
Besarnya tegangan yang
diinduksikan pada kumparan tergantung pada :
- Kuat medan magnit
- Panjang penghantar dalam kumparan
- Kecepatan putar (gerakan)
Karena formula dari pembangkitan tegangan secara induksi
adalah:
dΦ
e = - N --------
dt
dimana: N = banyaknya lilitan
dΦ
------ = Perubahan medan magnit dalam web/dt
dt
Tanda minus
( - ) menunjukkan bahwa
tegangan yang dibangkitkan berlawanan arah dengan yang membangkitkan.
Apabila rotor diputar (kumparan
medan magnit), maka akan mengakibatkan timbulnya GGL bolak-balik pada kumparan stator,
karena pada stator dipasang 3 (tiga) buah
kumparan yang masing-masing sumbu kumparan ditempatkan berjarak 1200,
maka akan timbul/dibangkitkan GGL bolak-balik 3 (tiga) phase.
Medan magnit pada rotor
timbul dengan mengalirkan arus searah (dc) pada kumparan rotor yang bertujuan
untuk mendapatkan kutub-kutub magnit yang tetap
dan besar medan magnitnya dapat diatur, dengan mengatur arus dan
tegangan arus searahnya (dc).
Gambar
: Prinsip Pembangkitan GGL
3.3.2 Konstruksi
Generator
Generator terdiri dari 2 (dua) bagian utama yaitu
- Bagian
stationary ( diam ) disebut stator
-
Bagian rotary ( berputar ) disebut rotor
Stator
generator umumnya terdiri dari 3 ( tiga ) bagian yaitu
- Rangka
stator ( stator frame )
- Inti
stator ( stator core )
-
Kumparan stator ( stator winding )
Rotor generator terdiri dari 2 ( dua ) bagian yaitu
- Inti rotor
- Kumparan rotor.
Konstruksi generator 1 ( satu ) phase diperlihatkan
seperti gambar.
Konstrusi Generator 1 Phase dengan 2 kutub
3.3.3 Kecepatan Putar
Generator sinkron dengan defenisi sinkron berarti bahwa
frekuensi listrik yang dihasilkan dikunci (locked-in) atau sinkron
pada rate mekanikal dari
rotasi/putaran generator dan sama dengan
kecepatan putar medan magnetik.
Frekuensi yang dihasilkan generator sinkron adalah :
Ns
. P
f = ----------
120
dimana : f
= frekuensi listrik dalam Hz
Ns = kecepatan mekanikal medan putar, putaran/menit.
P = Jumlah kutub rotor.
Umumnya daya
listrik yang dibangkitkan
oleh generator sinkron pada 50 Hz dan 60 Hz, sehingga kecepatan putar
rotor (kecepatan putarnya tetap) tergantung kepada (ditentukan oleh) jumlah
kutub pada rotor.
Contoh :
Untuk membangkitkan daya dengan frekuensi 50 Hz, pada
generator 2 ( dua ) kutub, rotor harus berputar pada kecepatan 3000 Rpm.
Contoh :
Generator dengan 4 (empat ) kutub seperti diperlihatkan
pada gambar dibawah ini, apabila
diputar dalam 1( satu ) putaran
akan menghasilkan 2 ( dua ) gelombang
atau dua periode dan frekuensi berobah setengahnya.
Generator 1 Phase dengan 4
Kutub
Hubungan antara frekuensi dengan
perioda dapat dituliskan dengan
formula berikut :
1
f =
--------- ( Hz )
T
dimana:
Frekuensi ( F )
Banyaknya siklus (gelombang) dalam setiap detiknya, yang
disimbulkan dengan huruf “f“ dengan
satuan Hertz (Hz) atau cyclus/second.
Perioda ( T )
Merupakan waktu yang ditempuh dalam satu putaran, dalam
satuan detik.
|
-a
|
|
c
|
|
a
|
|
-c
|
|
b
|
|
-b
|
|
U
|
|
S
|
Generator sistem 3 phase
|
If
|
|
Vb
|
|
Vc
|
|
Xs
|
|
Xs
|
|
Va
|
|
Xs
|
Jenis sambungan
Gelombang arus bolak-balik 3 phase
|
a
|
|
b
|
|
c
|
|
V
|
|
120
|
|
120
|
|
a
|
|
c
|
|
V
|
|
b
|
|
V
|
|
V
|
|
= Vph
|
|
-Vc
|
|
Va-c
|
|
= V line
|
|
line
|
|
Vc-b
|
|
Vb-a
|
Daya
Listrik Arus Bolak-balik : - satu
fasa
- tiga fasa
Daya listrik pada rangkaian sistem arus bolak-balik besarnya
adalah:
|
P = U.I Cos
|
|
DC
|
|
AC
|
|
Z
|
Daya Listrik Arus Bolak-balik dipengaruhi oleh jenis beban
3.4 Transformator
Transformator
adalah suatu peralatan listrik yang dapat memindahkan dan mengubah energi listrik dari satu atau lebih rangkaian
kerangkaian lain melalui gandengan magnit
dan berdasarkan prinsip elektro magnet.
Transformator
digunakan secara luas, baik dalam bidang tenaga listrik maupun elektronika. Penggunaannya dalam sistem
tenaga listrik memungkinkan dipilihnya tegangan yang sesuai dan ekonomis untuk
tiap-tiap keperluan misalnya: kebutuhan akan tegangan tinggi
dalam pengiriman daya listrik yang jauh.
3.4.1
Transformator satu fasa
Fungsinya
adalah untuk memindahkan/mentransfer daya listrik dari rangkaian satu kerangkaian lainnya, dengan menaikkan tegangan dari yang lebih rendah ke
yang lebih tinggi (Step Up) atau sebaliknya
dari yang lebih tinggi ke yang lebih rendah (Step Down) dengan tidak merubah frekuensi.
V1
=
Tegangan input lilitan primer
N1 = Jumlah lilitan kumparan / lilitan primer.
0 =
Fluksi
N2 =
Jumlah kumparan / lilitan sekunder.
V2 = Tegangan output sekunder.
Adapun prosesnya adalah proses induksi elektro magnit dan
prinsip kerja adalah sebagai berikut:
Bila pada kumparan primer diberikan tegangan bolak-balik
(V1), maka pada inti besi terjadi
fluksi yang arahnya berubah-ubah sesuai dengan input arus bolak-balik.
Fluksi yang terjadi akan menginduksi pada kumparan
sekunder (N2), sehingga pada kumparan timbul GGL induksi (E2).
Perbandingan antara tegangan primer dengan tegangan
sekunder tergantung pada perbandingan
lilitan antara kumparan primer dengan kumparan sekunder.
Secara matematis dapat
dinyatakan:
E1 V1 N1
-------- = --------
= -------- = a
E2 V2 N2
Pada
umumnya yang dijelaskan diatas, adalah merupakan prinsip transformator, phasa tunggal.
3.4.2 Transformator Phasa Tiga
(Tranformator 3 Phasa)
Sehubungan alasan ekonomis dan untuk melayani penyaluran
tenaga listrik pada sistem tegangan phasa tiga, maka digunakan transformator
phasa tiga yang terdiri dari 3 buah transformator tunggal yang dipasang secara
terpisah atau terpasang dalam satu casing.
Pada sistem penyaluran tenaga listrik baik disisi
pembangkitan maupum transmisi maupun distrubusi umumnya menggunakan
transformator phasa tiga dan untuk lebih jelasnya penggunaan transformator 3
phasa, maka perlu memahami jenis hubungan lilitan baik disisi primer maupun disisi sekunder.
Setiap sisi primer atau sisi sekunder transformator tiga
phasa dapat dihubung menurut tiga cara, yaitu:
- Hubungan bintang
( Y )
- Hubungan Delta (
Δ ).
- Hubungan Zig-zag
Didalam prakteknya hubungan
bintang dan hubungan delta paling banyak digunakan . Ujung lilitan awal
biasanya diberi simbol A, B, dan C, sedang ujung akhirnya diberi simbol X ,Y, dan Z untuk sisi tegangan tinggi . Untuk sisi tegangan rendah ujung awal lilitan diberi
simbol a , b, c dan ujung akhirnya diberi simbol x, y, dan z .
Generator adalah Mesin Pembangkit Listrik yang berfungsi untuk
mengubah energi mekanik dalam bentuk putaran menjadi energi listrik. Generator yang
banyak digunakan dalam unit pembangkit adalah generator synkron, yang akan membangkitkan
tegangan bolak-balik berdasarkan prinsip- prinsip dasar electro mekanik.
Kumparan medan berada pada rotor atau pada bagian yang
berputar dari generator dan kumparan jangkar yang membangkitkan tegangan bolak-balik
pada stator ( bagian yang diam ) dari
generator.
3.5 Motor Listrik.
Motor listrik adalah mesin konversi elektro mekanis atau mesin
listrk dinamis yang berfungsi
mengkonversikan energi listrik menjadi energi mekanik berupa putaran.
3.5.1 Jenis-jenis motor listrik
Motor listrik dibedakan menjadi 2 ( dua ) yaitu:
a. Motor arus searah
b. Motor arus bolak-balik.
Jenis dari motor arus searah
antara lain
a. Motor serie
b. Motor shunt.
c. Motor kompon.
Jenis dari motor arus
bolak-balik antara lain
a. Motor sinkron.
b. Motor asinkron ( induksi ).
Khusus untuk motor arus bolak-balik berdasarkan jumlah
phasa dibedakan menjadi 2 (dua):
1. Motor
1 Phase
2. Motor
3 Phase
Motor satu fasa
Motor
listrik AC phase satu banyak digunakan
untuk keperluan rumah tangga seperti: mesin kulkas, mesin air conditioning, motor
ventilator dan lain sebagainya, sedangkan
motor AC phase tiga ini banyak digunakan untuk keperluan industri.
3.5.2 Konstruksi dan bagian-bagian motor listrik
Motor Listrik AC terdiri dari 2 (dua) bagian utama:
- Stator : merupakan
bagian dari motor listrik yang tetap ( tidak bergerak )
- Rotor : merupakan bagian
motor listrik yang bergerak ( berputar ).
Berdasarkan konstruksinya stator terdiri dari
bagian antara lain:
- Inti stator,
- Rangka (body),
- kumparan stator.
Gambar :
Konstruksi Stator Motor Induksi
Belitan stator
untuk motor induksi dengan
rotor sangkar sama seperti motor
induksi rotor gulungan.
Pada umumnya hubungan/sambungan yang digunakan pada
belitan stator adalah hubungan bintang dan segitiga seperti terlihat pada
gambar.
a. Belitan stator pada terminal
motor
b. Belitan
stator hubungan bintang.
Gambar. Bilitan stator hubungan segitiga.
Sedangkan jenis dan konstruksi rotor motor listrik AC
dibedakan menjadi:
- Rotor sangkar (Squirrel Cage).
- Rotor lilit/gulungan (Wound rotor).
Konstruksi
rotor sangkar terdiri
dari sebuah inti baja
yang dilaminasi dan terpasang
pada poros, didalam inti terdapat rotor boxes yang biasanya terbuat dari
aluminium atau tembaga.
Rotor boxs tersebut tidak diisolasi dan
pada ujungnya dihubungkan
singkat dengan sistem gelang ( ring ).
Keuntungannya:
- Putaran tetap pada beban yang bervariasi.
- Pemeliharaannya sederhana.
- Secara mekanik sangat kokoh.
Kerugiannya:
- Momen puntir pada waktu start jelek.
- Arus start tinggi.
- Variasi putarannya dapat dicapai dengan menggunakan mekanik
(gear box).
Gambar : Konstruksi Rotor Sangkar
Konstruksi rotor lilit (gulungan) terdiri
dari banyak gulungan,
gulungan tersebut membuat selingan kecil dan ujung-ujungnya
dibawa keluar kerangkaian ring melalui poros yang berhubungan.
Slipring
terbuat dari phospor bronze, di slipring dipasang sikat arang yang menghubungkan rangkaian luar keporos yang
bergerak.
Rangkaian
ini biasanya terdiri dari variable resistance yang digunakan untuk menjalankan
dan mengatur kecepatan dari motor.
Keuntungannya:
- Putaran tetap pada beban
yang bervariasi
- Dapat distart pada saat
berbeban.
- Arus start rendah.
- Putaran dapat diatur melalui
rangkaian luar.
Kerugiannya:
- Sangat mahal
- Pemeliharaannya bertambah
karena ada sikat arang.
Gambar
: Konstruksi rotor gulungan
3.5.3 Prinsip Kerja Motor Induksi
Apabila sumber
tegangan 3 phase dihubungkan pada
kumparan stator, maka
timbullah medan putar dengan kecepatan
Ns = 120 f / p, kemudian medan putar tersebut memotong batang
konduktor (rotor), akibatnya pada
kumparan rotor timbul
GGL induksi sebesar
4,44 N2
f2 .
Karena kumparan rotor merupakan rangkaian tertutup, GGL
(E) akan
menghasilkan arus (I), adanya
arus didalam medan magnit menimbulkan
gaya (F) pada rotor. Bila kopel
mula yang dihasilkan oleh gaya (F)
pada rotor cukup
besar untuk memikul beban, maka
rotor akan berputar searah dengan medan putar pada stator.
Gambar :
Prinsip Kerja Motor induksi
Telah
diterangkan di atas bahwa tegangan induksi timbul terpotongnya batang konduktor
(rotor) oleh medan putar stator. Artinya agar tegangan terinduksi diperlukan adanya perbedaan relatif antara kecepatan
berputarnya rotor (Nr). Perbedaan kecepatan antara Nr dan Ns disebut Slip (S)
dinyatakan dengan:
Ns - Nr
S = ------------
x 100 %
Ns
Bila: f =
frekuensi jala-jala ( jaringan / sumber ), dan
p
= Jumlah kutub.
120. f1 p.Ns
Ns = -----------
atau f1 =
-----------
P
120
Pada rotor
berlaku hubungan :
( Ns – Nr )
S = p
-------------
120
dimana f2 = frekuensi rotor
atau
f2 = f1 x
S S = slip
3.5.4 Motor Listrik Arus Searah
Motor
listrik arus searah banyak digunakan untuk keperluan emergensi, apabila tegangan
bolak-balik hilang sehingga motor arus bolak-balik tidak dapat operasi, maka yang
beroperasi motor arus searah.
Konstruksi dari motor arus searah terdiri dari :
- Rotor : merupakan kumparan jangkar (Armature)
- Stator : merupakan kumparan medan (Field)
Gambar
: Konstruksi Motor Arus Searah
Prinsip Kerja :
Apabila kumparan medan (stator) dihubungkan dengan sumber
tegangan arus searah (dc), maka akan timbul fluks magnit pada kumparan stator melalui
kutub-kutubnya, karena kumparan jangkar (rotor) dialiri arus dc melalui sikat
dan komutatornya, maka medan magnit (fluks)
terbentuk juga dikumparan
rotor, akibatnya terjadi interaksi
antara kutub medan
putar stator dengan kutub medan penguat (kumparan rotor), sehingga
terjadi gaya dorong (kopel) yang cukup besar, maka rotor akan
berputar.
Interaksi yang terjadi antara kutub medan putar stator (0
A) dan medan penguat rotor (0 F) dikenal dengan reaksi jangkar dan resultante
kedua fluks tersebut dapat ditulis secara vektor sebagai berikut:
0R = 0F + 0A
Di bawah ini diperlihatkan prinsip kerja motor arus
searah (Gambar)
Gambar ; Prinsip Kerja Motor Searah
Jenis-Jenis Motor Arus
Searah
- Motor serie
- Motor shunt
- Motor compound
Motor Compond terdiri dari 2
(dua) macam yaitu:
- Compond pendek
- Compond panjang
3.6
Simbol Listrik Dan One Line Diagram
3.6.1 Simbol-Simbol Listrik
SIMBOL
|
NAMA PERALATAN
|
||||
Kontak Normaly Open (NO)
|
|||||
Kontak Normaly Close (NC)
|
|||||
Tombol Tekan Normaly Open
(Push Button NO)
|
|||||
Tombol Tekan Normaly Close (Push Button NC)
|
|||||
Saklar 3 pase dengan pelayanan kontaktor magnit
|
|||||
Kontaktor Magnit/Relay
|
|||||
Rangkaian Pengaman 3 pase dengan Relay Thermal
|
|||||
Zekering/Fuse
|
|||||
Pemutusan dengan Relay Termal
|
|||||
Pemutusan dengan Elektromagnetic
|
|||||
Timer Relay
|
|||||
(
|
Kontak Timer
|
||||
|
a. Motor listrik AC
b. Generator AC
|
||||
|
a. Motor
listrik DC
b. Generator DC
|
||||
Transformator
|
|||||
Limit switch N.O.
|
|||||
Limit
|
|||||
No Fuse Breaker ( N F B )
|
|||||
Pentanahan
|
|||||
|
Jalur Terminal ; Blok Terminal
|
3.6.2 Diagram Garis Tunggal Sistem Kelistrikan
Diagram
Instalasi garis tunggal sistem kelistrikan Unit Pembangkit Listrik atau biasa disebut “Single/One Line Diagram“ adalah menggambarkan diagram garis tunggal
sistem kelistrikan Unit Pembangkit
Listrik meliputi rangkaian sumber daya listrik dari generator yang disalurkan
ke transmisi dan rangkaian kelistrikan
pemakaian sendiri untuk keperluan alat-alat bantu.
Untuk keperluan menjalankan unit pembangkit listrik, sebagaimana
dijelaskan pada uraian sebelum bahwa peralatan utama dapat operasi sangat
tergantung dari peralatan bantu atau
peralatan utama dapat dijalan bila peralatan bantunya sudah beroperasi
normal.
Kebutuhan untuk menjalankan peralatan bantu, maka dibutuhkan
energi listrik, energi listrik/daya dapat dipasok dari pembangkit kapasitas kecil
yang terdapat pada unit pembangkit itu sendiri misalnya: diesel start up
Diesel Start Up dengan kapasitas kecil hanya digunakan
untuk mengoperasikan /menjalankan peralatan bantu agar peralatan utama dapat beroperasi
dengan aman. Setelah unit Pembangkit sudah sinkron dengan sistem atau masuk
dalam sistem, maka diesel start-up akan stop kembali, sedangkan energi/daya
keperluan peralatan bantu diambil dari luar sistem melalui Unit Auxiliary transformator (Transfomator Bantu).
Kategori unit pembangkit ini disebut unit pembangkit yang
dapat Start Up dan tidak tergantung
dari pasok daya
dari luar atau
disebut unit pembangkit yang dapat“
Black Start “ misalnya : PLTG, PLTA dan PLTD.
Disisi lain terdapat juga unit pembangkit, dimana untuk keperluan
start up peralatan bantu cukup kira-kira 5 s/d 6 % dari kapasitasnya, maka
untuk keperluan energi/daya menjalankan /startnya peralatan bantu sangat
tergantung dari pasok energi/daya dari luar dan hanya untuk keperluan start-up dan setelah masuk ke
sistem dan berbeban di atas 5%, maka
kebutuhan akan energi/daya untuk
peralatan bantu diambil atau dipasok dari unit sendiri.
Kategori unit pembangkit ini disebut unit pembangkit yang
tidak dapat start apabila tidak ada
pasok energi/daya listrik dari luar atau unit pembangkit yang tidak
dapat “Black Start“ misalnya: PLTU
dengan bahan bakar minyak
dan PLTU dengan bahan bakar
batubara.
Di bawah ini dapat
dilihat diagram sistem kelistrikan
pada Unit Pembangkit Tenaga Listrik PLTGU.
Diagram Sistem Kelistrikan
PLTG/U
Tidak ada komentar:
Posting Komentar