Upload
phamphuc
View
253
Download
3
Embed Size (px)
Citation preview
Part 1 : Teori Umum Mesin ListrikMesin Arus Bolak Balik
Teknik Elektro-ITS Surabaya share.its.ac.id
TE091403
Institut Teknologi Sepuluh NopemberAugust, 2012
Mesin Arus Bolak balik
Part 1 : Teori Umum Mesin Listrik
1
Part 1 : Teori Umum Mesin ListrikMesin Arus Bolak Balik
Teknik Elektro-ITS Surabaya share.its.ac.id
ACARA PERKULIAHAN DAN KOMPETENSIACARA PERKULIAHAN DAN KOMPETENSI2
Pertemuanke-
KompetensiDasar
Materi Pokok Indikator keberhasilanProsentase
materi1 – 2 Memahami
dasar konversienergi elek-tromagnetik
1. Medan magnet danmedan listrik
2. Hukum Faraday danHukum Ampere.
3. Rangkaian magnetisasi4. Energi dalam medan
magnet
1. Mampu menjelaskanhubungan medanmagnet dan medanlistrik
2. Mampu menjelaskanbagaimana energy tersimpan dalammedan magnet
14%
3 Memahami dasar elektromekanik
1. Konversi energi elektromekanik.
2. Gaya gerak listrik.3. Kopel.4. Distribusi fluks.5. Derajat Listrik.6. Frekuensi.
1. Mampu menjelaskanterbangkitnya gayagerak listrik.
2. Mampu menjelaskankopel gaya padamesin listriksederhana.
7%
Part 1 : Teori Umum Mesin ListrikMesin Arus Bolak Balik
Teknik Elektro-ITS Surabaya share.its.ac.id
PENDAHULUANPENDAHULUAN3
Mesin listrik energi mekanis ke energi listrik atau sebaliknya
Energi mekanis Energi listrik : GENERATOR
Energi listrik Energi mekanis : MOTOR
Hampir semua konsep motor dan generator mengubah energi dari bentuk satuke yang lain menggunakan prinsip kerja medan magnetik
Ketika kita membahas mesin listrik, terdapat satu lagi peralatan yang sangatsering digunakan yaitu Trafo atau Transformer. Trafo menkonversi energi listrikarus bolak balik dari level tegangan satu ke level tegangan yang lain.
Part 1 : Teori Umum Mesin ListrikMesin Arus Bolak Balik
Teknik Elektro-ITS Surabaya share.its.ac.id
4
Pendahuluan
Mengapa motor dan generator listrik sangat banyak digunakan?
- Daya listrik adalah sumber energi yang ramah lingkungan dan efisien dan jugasangat mudah di transmisikan pada jarak yang jauh. Selain itu juga mudahdikontrol
- Tidak memerlukan ventilasi, ruang pembakaran dan bahan bakar (jikadibandingkan dengan mesin bakar), tidak menghasilkan bahan polusi sepertimesin bakar.
Part 1 : Teori Umum Mesin ListrikMesin Arus Bolak Balik
Teknik Elektro-ITS Surabaya share.its.ac.id 5
Medan Elektromagnetik
Medan elektromagnetik menghasilkan konversi energi, proses dan transfernyaadalah sebagai berikut.
Part 1 : Teori Umum Mesin ListrikMesin Arus Bolak Balik
Teknik Elektro-ITS Surabaya share.its.ac.id 6
Intensitas magnetik (MAGNETIC INTENSITY)Intensitas medan magnet di bangkitkan oleh arus listrik
(A/m)
Intensitas medan magnet H besaran yang dapat diukur yang dapat menunjukkanbahwa arus dapat membangkitkan medan magnet.
Flux medan magnet yang kuat dibangkitkan dalam inti dan besarnya juga tergantungpada material inti.
Part 1 : Teori Umum Mesin ListrikMesin Arus Bolak Balik
Teknik Elektro-ITS Surabaya share.its.ac.id
7
Kerapatan flux (FLUX DENSITY)Intensitas medan magnet Kerapatan Flux magnet
(Wb/m2 or Tesla)
Nila yang lebih tinggi dari m, menghasilkan flux yang lebih besar untuk jumlah arusyang sama
Permeabilitas relatif
Permeabilitas ruang hampa
Part 1 : Teori Umum Mesin ListrikMesin Arus Bolak Balik
Teknik Elektro-ITS Surabaya share.its.ac.id 8
Flux total (TOTAL FLUX)
(Wb)
Part 1 : Teori Umum Mesin ListrikMesin Arus Bolak Balik
Teknik Elektro-ITS Surabaya share.its.ac.id 9
Rangkaian magnetik(MAGNETIC CIRCUITS)
Magnetomotive force (mmf)
Reluctance
Part 1 : Teori Umum Mesin ListrikMesin Arus Bolak Balik
Teknik Elektro-ITS Surabaya share.its.ac.id 10
Rangkaian magnetik(MAGNETIC CIRCUITS)
Part 1 : Teori Umum Mesin ListrikMesin Arus Bolak Balik
Teknik Elektro-ITS Surabaya share.its.ac.id 11
Hal hal yang perlu diperhatikan untuk perhitungan Total Flux Magnetik1. Flux bocor2. Bentuk geometri dari bahan inti, misalnya bentuk sudut lintasan3. Ke-tidak-liniear-an (saturasi) pada materi inti4. Fringing Effect : karakteristik magnetik yang disebabkan oleh bentuk disekitar
medan magnetik yang berhadapan langsung dengan permukaan magnet (Fringing effect is the magnetic characteristic caused by the shape around directly opposing the magnetic surfaces).
Rangkaian magnetik(MAGNETIC CIRCUITS)
Part 1 : Teori Umum Mesin ListrikMesin Arus Bolak Balik
Teknik Elektro-ITS Surabaya share.its.ac.id 12
ContohGambar di bawah ini menunjukkan rotor dan stator yang disederhanakan untuk motor dc. Panjang lintasan rata-rata stator adalah 50 cm, dan luas penampang adalah 12 cm2. Panjang lintasan rata-rata rotor adalah 5 cm, dan luas penampang dapat diasumsikan sekitar 12 cm2. Lebar setiap celah udara antara rotor dan stator adalah 0,05 cm, dan luas penampang dari setiap celah udara (termasuk fringing) adalah 14 cm2. Inti besi memiliki permeabilitas relatif 2000 dan terdapat 200 lilitan kawat pada inti. Jika arus pada kawat diatur menjadi 1 A, berapa Kerapatan Flux pada selaudara ?
Part 1 : Teori Umum Mesin ListrikMesin Arus Bolak Balik
Teknik Elektro-ITS Surabaya share.its.ac.id 13
Part 1 : Teori Umum Mesin ListrikMesin Arus Bolak Balik
Teknik Elektro-ITS Surabaya share.its.ac.id 14
Reluctance of Stator:
Reluctance of Rotor: Reluctance of Air-gap:
Part 1 : Teori Umum Mesin ListrikMesin Arus Bolak Balik
Teknik Elektro-ITS Surabaya share.its.ac.id 15
Equivalent Reluctance:
Net mmf:
Part 1 : Teori Umum Mesin ListrikMesin Arus Bolak Balik
Teknik Elektro-ITS Surabaya share.its.ac.id 16
Total Flux:
Flux Density:
Part 1 : Teori Umum Mesin ListrikMesin Arus Bolak Balik
Teknik Elektro-ITS Surabaya share.its.ac.id 17
Rangkain yang terhubung magnetik(MAGNETICALLY COUPLED CIRCUITS)
Flux yang melingkupi setiapkumparan (Linking flux each coil):
Untuk sistem magnet liniear(In linear magnetic system):
Part 1 : Teori Umum Mesin ListrikMesin Arus Bolak Balik
Teknik Elektro-ITS Surabaya share.its.ac.id 18
Flux terlingkupi(Flux linkages):
Rangkain yang terhubung magnetik(MAGNETICALLY COUPLED CIRCUITS)
Part 1 : Teori Umum Mesin ListrikMesin Arus Bolak Balik
Teknik Elektro-ITS Surabaya share.its.ac.id 19
Induktansi diri(Self Inductances):
Induktansi bersama(Mutual Inductances):
Rangkain yang terhubung magnetik(MAGNETICALLY COUPLED CIRCUITS)
Part 1 : Teori Umum Mesin ListrikMesin Arus Bolak Balik
Teknik Elektro-ITS Surabaya share.its.ac.id 20
Fluks terlingkupi dinyatakan dengan induktansi dan arus(Flux linkages expressed as inductances and currents):
Rangkain yang terhubung magnetik(MAGNETICALLY COUPLED CIRCUITS)
Part 1 : Teori Umum Mesin ListrikMesin Arus Bolak Balik
Teknik Elektro-ITS Surabaya share.its.ac.id 21
Parameter pada kumparan 2 dinyatakan dengan kumparan 1(Referring parameters in coil 2 to coil 1):
Rangkain yang terhubung magnetik(MAGNETICALLY COUPLED CIRCUITS)
Part 1 : Teori Umum Mesin ListrikMesin Arus Bolak Balik
Teknik Elektro-ITS Surabaya share.its.ac.id 22
Persamaan tegangan: :
Rangkain yang terhubung magnetik(MAGNETICALLY COUPLED CIRCUITS)
Part 1 : Teori Umum Mesin ListrikMesin Arus Bolak Balik
Teknik Elektro-ITS Surabaya share.its.ac.id 23
Simulasi komputer untuk rangkaian terhubung(COMPUTER SIMULATION OF COUPLED CIRCUITS)
Dari persamaan fluks terlingkupi:
Part 1 : Teori Umum Mesin ListrikMesin Arus Bolak Balik
Teknik Elektro-ITS Surabaya share.its.ac.id 24
Mensubstitusikan persamaan arus pada persamaan tegangan :
Simulasi komputer untuk rangkaian terhubung(COMPUTER SIMULATION OF COUPLED CIRCUITS)
Part 1 : Teori Umum Mesin ListrikMesin Arus Bolak Balik
Teknik Elektro-ITS Surabaya share.its.ac.id 25
Mensubstitusikan persamaan arus pada persamaan lm :
Simulasi komputer untuk rangkaian terhubung(COMPUTER SIMULATION OF COUPLED CIRCUITS)
Part 1 : Teori Umum Mesin ListrikMesin Arus Bolak Balik
Teknik Elektro-ITS Surabaya share.its.ac.id 26
Perhitungan menggunakan integral numerik(Implementation using numerical integral):
Simulasi komputer untuk rangkaian terhubung(COMPUTER SIMULATION OF COUPLED CIRCUITS)
Part 1 : Teori Umum Mesin ListrikMesin Arus Bolak Balik
Teknik Elektro-ITS Surabaya share.its.ac.id 27
Pekerjaan Rumah I (Homework I):
Dengan menggunakan “numerical integral function” dalamsimulink Matlab, buatlah model dinamik untuk trafo satu fasauntuk parameter yang diberikan dibawah ini
r1 = 12 WLl1 = 27.1 mHr’2 = 10 WL’l2 = 27.1 mHLm1 = 262.9 mH
Part 1 : Teori Umum Mesin ListrikMesin Arus Bolak Balik
Teknik Elektro-ITS Surabaya share.its.ac.id 28
Pekerjaan Rumah II (Homework II)
Dengan menggunakan “State-Space block” yang disediakanSimulink Matlab, buatlah model dinamik dari trafo satu fasauntuk parameter yang diberikan dibawah ini :
r1 = 12 WLl1 = 27.1 mHr’2 = 10 WL’l2 = 27.1 mHLm1 = 262.9 mH
Part 1 : Teori Umum Mesin ListrikMesin Arus Bolak Balik
Teknik Elektro-ITS Surabaya share.its.ac.id 29
SATURATION IN MAGNETIC CIRCUITS