Transistor_28

 

GENERATOR

Pengertian generator adalah mesin dengan energi gerak (mekanik) yang kemudian mampu mengubah menjadi energi listrik (elektrik).

Sedangkan pada generator sumber tenaga untuk menggerakanya adalah dari proses pembakaran menggunakan disel sehingga menghasilkan listrik.

Cara kerja generator

Pada dasarnya gaya gerak listrik didapatkan dari memanfaatkan perubahan magnet. Sumber untuk mendapatkan energi kinetik tersebut bisa berasal dari kincir angin yang memanfaatkan hembusan angin, kincir air yang memanfaatkan aliran air hingga mesin yang menggunakan bahan bakar diesel.

Proses perubahan energi gerak menjadi energi listrik yaitu elektron diperoleh dengan adanya medan magnet dan mempunyai peran penting untuk merubah langsung menjadi energi listrik yaitu slip ring yang terdapat pada generator berbentuk cincin bulat dan terdapat 2 buah pada generator listrik.

Komponen utama generator yang diperlukan untuk mengubah energi kinetik menjadi listrik adalah sebagai berikut:

  • Rangka stator badan utama atau body generator yang terbuat dari baja kuat.
  • Stator adalah bagian yang menempel pada rangka generator dan terdapat lilitan stator yang mempunyai fungsi sebagai induksi gaya gerak listrik. Bahan stator terbuat dari ferromagnetic yang disusun berlapis dan ada alur untuk lilitan stator.
  • Rotor adalah komponen generator yang berputar, terdapat kutub magnet dengan lilitan yang terbuat dari tembaga.
  • Slip ring berbentuk menyerupai cincin terdapat 2 buah dan ikut berputar dengan rotor dan poros generator. Bahan utamanya terbuat daru tembaga atau kuningan. Komponen inilah yang mempunyai peran untuk mentransfer listrik dari motor.
  •  Apabila ibu jari menunjukkan arah gerakan penghantar, telunjuk menunjukkan arah fluks, jari tengah menunjukkan arah aliran elektron yang terinduksi
  • Untuk menentukan arah arus pada setiap saat, berlaku pada kaidah tangan kanan :
  • 1.      Ibu jari                   : gerak perputaran
  • 2.      Jari telunjuk           : medan magnetik kutub u dan s
  • 3.      Jari tengah             : besaran galvanis tegangan U dan arus I
  • Hukum ini juga berlaku apabila magnet sebagai pengganti penghantar yang digerakkan. Jumlah tegangan yang diinduksikan pada penghantar saat penghantar bergerak pada medan magnet tergantung pada :
  • 1.      Kekuatan medan magnet, makin kuat medan magnet makin besar tegangan yang diinduksikan.
  • 2.      Kecepatan penghantar dalam memotong fluks, makin cepat maka semakin besar tegangan yang diinduksikan.
  • 3.      Sudut perpotongan, pada sudut 90 derajat tegangan induksi maksimum dan tegangan kurang bila kurang dari 90 derajat.
  • 4.      Panjang penghantar pada medan magnet.


TRANSFORMATOR

Transformator atau sering disingkat dengan istilah Trafo adalah suatu alat listrik yang dapat mengubah taraf suatu tegangan AC ke taraf yang lain. Maksud dari pengubahan taraf tersebut diantaranya seperti menurunkan Tegangan AC dari 220VAC ke 12 VAC ataupun menaikkan Tegangan dari 110VAC ke 220 VAC.  Transformator atau Trafo ini bekerja berdasarkan prinsip Induksi Elektromagnet dan hanya dapat bekerja pada tegangan yang berarus bolak balik (AC).Transformator (Trafo) memegang peranan yang sangat penting dalam pendistribusian tenaga listrik. Transformator menaikan listrik yang berasal dari pembangkit listrik PLN hingga ratusan kilo Volt untuk di distribusikan, dan kemudian Transformator lainnya menurunkan tegangan listrik tersebut ke tegangan yang diperlukan oleh setiap rumah tangga maupun perkantoran yang pada umumnya menggunakan Tegangan AC 220Volt.

 Inti besi pada Transformator atau Trafo pada umumnya adalah kumpulan lempengan-lempengan besi tipis yang terisolasi dan ditempel berlapis-lapis dengan kegunaanya untuk mempermudah jalannya Fluks Magnet yang ditimbulkan oleh arus listrik kumparan serta untuk mengurangi suhu panas yang ditimbulkan.

Beberapa bentuk lempengan besi yang membentuk Inti Transformator tersebut diantaranya seperti :

  • E – I Lamination
  • E – E Lamination
  • L – L Lamination
  • U – I Lamination

§  Persamaan EMF transformator

§  Jika fluks pada inti murni sinusoidal, hubungan keduanya berliku di antara tegangan rms-nya Erms dari belitan, dan frekuensi suplai f, jumlah belokan N, luas penampang inti a dalam m2 dan puncak kepadatan fluks magnetik Bpeak dalam Wb/m2 atau T (tesla) diberikan oleh persamaan EMF universal:[9]

§  {\displaystyle E_{\text{rms}}={\frac {2\pi fNaB_{\text{peak}}}{\sqrt {2}}}\approx 4.44fNaB_{\text{peak}}}{\displaystyle E_{\text{rms}}={\frac {2\pi fNaB_{\text{peak}}}{\sqrt {2}}}\approx 4.44fNaB_{\text{peak}}}

Jenis-Jenisnya

Step-Up

 

Adaptor AC-DC merupakan peranti yang menggunakan transformator step-down

 

lambang transformator step-up

Transformator step-up adalah transformator yang memiliki lilitan sekunder lebih banyak daripada lilitan primer, sehingga berfungsi sebagai penaik tegangan. Transformator ini biasa ditemui pada pembangkit tenaga listrik sebagai penaik tegangan yang dihasilkan generator menjadi tegangan tinggi yang digunakan dalam transmisi jarak jauh.

Step-Down[

 

skema transformator step-down

Transformator step-down memiliki lilitan sekunder lebih sedikit daripada lilitan primer, sehingga berfungsi sebagai penurun tegangan. Transformator jenis ini sangat mudah ditemui, terutama dalam adaptor AC-DC.

Autotransformator

skema autotransformator

Transformator jenis ini hanya terdiri dari satu lilitan yang berlanjut secara listrik, dengan sadapan tengah. Dalam transformator ini, sebagian lilitan primer juga merupakan lilitan sekunder. Fasa arus dalam lilitan sekunder selalu berlawanan dengan arus primer, sehingga untuk tarif daya yang sama lilitan sekunder bisa dibuat dengan kawat yang lebih tipis dibandingkan transformator biasa. Keuntungan dari autotransformator adalah ukuran fisiknya yang kecil dan juga kerugian yang lebih rendah daripada jenis dua lilitan. Tetapi transformator jenis ini tidak dapat memberikan isolasi secara listrik antara lilitan primer dengan lilitan sekunder.

Selain itu, autotransformator tidak dapat digunakan sebagai penaik tegangan lebih dari beberapa kali lipat (biasanya tidak lebih dari 1,5 kali).

Autotransformator variabel

 

skema autotransformator variabel

Autotransformator variabel sebenarnya adalah autotransformator biasa yang sadapan tengahnya bisa diubah-ubah, memberikan perbandingan lilitan primer-sekunder yang berubah-ubah.

Transformator isolasi

Transformator isolasi memiliki lilitan sekunder yang berjumlah sama dengan lilitan primer, sehingga tegangan sekunder sama dengan tegangan primer. Tetapi pada beberapa desain, gulungan sekunder dibuat sedikit lebih banyak untuk mengkompensasi kerugian. Transformator seperti ini berfungsi sebagai isolasi antara dua kalang. Untuk penerapan audio, transformator jenis ini telah banyak digantikan oleh kopling

Transformator pulsa

Transformator pulsa adalah transformator yang didesain khusus untuk memberikan keluaran gelombang pulsa. Transformator jenis ini menggunakan material inti yang cepat jenuh sehingga setelah arus primer mencapai titik tertentu, fluks magnet berhenti berubah. Karena GGL induksi pada lilitan sekunder hanya terbentuk jika terjadi perubahan fluks magnet, transformator hanya memberikan keluaran saat inti tidak jenuh, yaitu saat arus pada lilitan primer berbalik arah.

Transformator tiga fase

Transformator tiga fase (3-phase) sebenarnya adalah tiga transformator yang dihubungkan secara khusus satu sama lain. Lilitan primer biasanya dihubungkan secara bintang (Y) dan lilitan sekunder dihubungkan secara delta ({\displaystyle \Delta }\Delta ).



 TRANSFORMATOR

1. Perbandingan lilitan primer dengan lilitan sekunder sebuah transformator adalah 4:10. Jika kuat arus primer 5 ampere, berapakah kuat arus sekunder?

Penyelesaian:

Diketahui:

NP : NS = 4 : 10,

IP= 5 A.

Ditanyakan: IS = ?

Jawab:

IS = (NP / NS) x IP

IS = (4/10) x 5

IS = 2 A

Jadi kuat arus sekundernya 1 Ampere.

 

2.  Sebuah trafo digunakan untuk menaikkan tegangan AC dari 12 V menjadi 120 V. Hitunglah kuat arus primer, jika kuat arus sekunder 0,6 A dan hitunglah jumlah lilitan sekunder, jika jumlah lilitan primer 300.

Penyelesaian:

Diketahui:

Vp = 12 V

Is = 0,6 A

Vs = 120 V

Np = 300

Ditanya: IP = ... ? dan Ns= ... ?

Jawab:

Vp/Vs = Is/Ip

Ip = (Vs/Vp) x Is

Ip = (120 V/12 V) x 0,6 A

Ip = 6 A

Vp/Vs = Np/Ns

Ns = (Vs/Vp) x Ns

Ns = (120 V/12 V) x 300

Ns = 3000

 

Jadi, kuat arus primernya 0,6 A dan kumparan sekunder terdiri atas 3.000 lilitan.

 

3.  Sebuah transformator dihubungkan dengan PLN pada tegangan 100 V menyebabkan kuat arus pada kumparan primer 10 A. Jika perbandingan jumlah lilitan primer dan sekunder 1 : 25, hitunglah tegangan pada kumparan sekunder dan  kuat arus pada kumparan sekunder.

Penyelesaian:

Diketahui:

Vp = 100 V

Ip = 10 A

Np : Ns = 1 : 25

Ditanya: Vs = ... ? dan Is= ... ?

Jawab:

Vp/Vs = Np/Ns

Vs = (Ns/Np) x Vp

Vs = (25/1) x 100 V

Vs = 2.500 V

 

Np/Ns = Is/Ip

Is = (Np/Ns) x Ip

Is = (1/25) x 10 A

Is = 0,4 A

Jadi, tegangan sekundernya 2.500 V dan kuat arus sekundernya 0,4 A.

 

4. Sebuah trafo arus primer dan sekundernya masing-masing 0,8 A dan 0,5 A. Jika jumlah lilitan primer dan sekunder masing-masing 100 dan 800, berapakah efisiensi trafo?

Jawab:

Diketahui:

Ip = 0,8 A

Np = 1.000

Is = 0,5 A

Ns = 800

Ditanya: η = ... ?

Penyelesaian:

η = (Is x Ns/ Ip x Np) x 100%

η = (0,5 A x 800/ 0,8 A  x 1000) x 100%

η = (400/ 800) x 100%

η = 0,5 x 100%

η = 50%

Jadi, efisiensi trafo sebesar 50%.

 

5. Sebuah trafo tegangan primer dan sekundernya 220 V dan 55 V. Jika kuat arus primer 0,5 A dan kuat arus sekunder 1,5, berapakah efisiensi trafo?

Jawab:

Diketahui:

Ip = 0,5 A

Vp = 220 V

Is = 1,5 A

Vs = 55 V

Ditanya: η = ... ?

Penyelesaian:

η = (Is x Vs/ Ip x Vp) x 100%

η = (1,5 A  x 55 V/0,5 A x 220 V) x 100%

η = (82,5 W/ 110 W) x 100%

η = 0,75 x 100%

η = 75%

Jadi, efisiensi trafo sebesar 75%.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

GENERATOR

1. Sebuah kumparan memiliki jumlah lilitan 1000 mengalami perubahan fluks magnetik dari 3 x 10−5 Wb menjadi 5 x 10− 5 Wb dalam selang waktu 10 ms. Tentukan ggl induksi yang timbul!

Pembahasan
Data dari soal :
Jumlah lilitan N = 1000
Selang waktu Δ t = 10 ms = 10 x 10−3 sekon
Selisih fluks Δ φ = 5 x 10− 5− 3 x 10− 5 = 2 x 10− 5 Wb


 

2. Sebuah generator listrik AC menghasilkan tegangan sesuai persamaan berikut:

https://fisikastudycenter.files.wordpress.com/2010/12/p12gglinduksi4.gif

Tentukan:
a) Frekuensi sumber listrik
b) Tegangan maksimum yang dihasilkan
c) Nilai tegangan efektif sumber

Pembahasan
a) Frekuensi sumber listrik


    b) Tegangan maksimum yang dihasilkan


    c) Nilai tegangan efektif sumber


 

3. Perhatikan gambar dibawah.

Kawat PQ panjang 20 cm digerakkan ke kanan dengan kecepatan 6 m/s. Jika induksi magnet B = 0,5 Wb m−2 maka kuat arus yang melalui hambatan R adalah….
A. 0,1 A
B. 0,2 A
C. 0,3 A
D. 0,5 A
E. 0,6 A

Pembahasan
ε = B l ν = 0,5 x 0,2 x 6 = 0,6 volt
I = ε / R = 0,6 / 2 = 0,3 A

 

4. Seseorang bekerja mereparasi sebuah generator listrik. Kumparan diganti dengan yang baru yang memiliki luas penampang 2 kali lipat dari semula dan jumlah lilitan 1,5 kali dari jumlah semula. Jika kecepatan putar generator diturunkan menjadi 3/4 kali semula, tentukan perbandingan GGL maksimum yang dihasilkan generator dibandingkan sebelum direparasi!

Pembahasan
GGL maksimum yang dihasilkan generator

Perbandingan sesudah direparasi dengan sebelum direparasi

 

5. Sebuah kumparan memiliki jumlah lilitan 1000 mengalami perubahan fluks magnetik dari 3 x 10−5 Wb menjadi 5 x 10− 5 Wb dalam selang waktu 10 ms. Tentukan ggl induksi yang timbul!

Pembahasan
Data dari soal :
Jumlah lilitan N = 1000
Selang waktu Δ t = 10 ms = 10 x 10−3 sekon
Selisih fluks Δ φ = 5 x 10− 5− 3 x 10− 5 = 2 x 10− 5 Wb


 

 

 

Komentar

Posting Komentar