Mesin Arus Bolak balik - Share ITS

Teknik Elektro-ITS Surabaya share.its.ac.id
Mesin Arus Bolak balik
TE091403
Part 1 : Teori Umum Mesin Listrik
Institut Teknologi Sepuluh Nopember
August, 2012
Mesin Arus Bolak Balik Part 1 : Teori Umum Mesin Listrik
1
Teknik Elektro-ITS Surabaya share.its.ac.id
2
ACARA PERKULIAHAN DAN KOMPETENSI
Pertemuan Kompetensi
keDasar
1–2
Memahami
dasar konversi
energi elektromagnetik
3
Materi Pokok
1. Medan magnet dan
medan listrik
2. Hukum Faraday dan
Hukum Ampere.
3. Rangkaian magnetisasi
4. Energi dalam medan
magnet
Memahami
1. Konversi energi
dasar
elektromekanik.
elektromekanik 2. Gaya gerak listrik.
3. Kopel.
4. Distribusi fluks.
5. Derajat Listrik.
6. Frekuensi.
Indikator keberhasilan
1. Mampu menjelaskan
hubungan medan
magnet dan medan
listrik
2. Mampu menjelaskan
bagaimana energy
tersimpan dalam
medan magnet
1. Mampu menjelaskan
terbangkitnya gaya
gerak listrik.
2. Mampu menjelaskan
kopel gaya pada
mesin listrik
sederhana.
Mesin Arus Bolak Balik Part 1 : Teori Umum Mesin Listrik
Prosentase
materi
14%
7%
Teknik Elektro-ITS Surabaya share.its.ac.id
PENDAHULUAN
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 satu
ke yang lain menggunakan prinsip kerja medan magnetik
Ketika kita membahas mesin listrik, terdapat satu lagi peralatan yang sangat
sering digunakan yaitu Trafo atau Transformer. Trafo menkonversi energi listrik
arus bolak balik dari level tegangan satu ke level tegangan yang lain.
Mesin Arus Bolak Balik Part 1 : Teori Umum Mesin Listrik
3
Teknik Elektro-ITS Surabaya share.its.ac.id
Pendahuluan
Mengapa motor dan generator listrik sangat banyak digunakan?
- Daya listrik adalah sumber energi yang ramah lingkungan dan efisien dan juga
sangat mudah di transmisikan pada jarak yang jauh. Selain itu juga mudah
dikontrol
- Tidak memerlukan ventilasi, ruang pembakaran dan bahan bakar (jika
dibandingkan dengan mesin bakar), tidak menghasilkan bahan polusi seperti
mesin bakar.
4
Mesin Arus Bolak Balik Part 1 : Teori Umum Mesin Listrik
Teknik Elektro-ITS Surabaya share.its.ac.id
Medan Elektromagnetik
Medan elektromagnetik menghasilkan konversi energi, proses dan transfernya
adalah sebagai berikut.
Mesin Arus Bolak Balik Part 1 : Teori Umum Mesin Listrik
5
Teknik Elektro-ITS Surabaya share.its.ac.id
Intensitas magnetik (MAGNETIC INTENSITY)
Intensitas medan magnet di bangkitkan oleh arus listrik
(A/m)
Intensitas medan magnet H besaran yang dapat diukur yang dapat menunjukkan
bahwa arus dapat membangkitkan medan magnet.
Flux medan magnet yang kuat dibangkitkan dalam inti dan besarnya juga tergantung
pada material inti.
Mesin Arus Bolak Balik Part 1 : Teori Umum Mesin Listrik
6
Teknik Elektro-ITS Surabaya share.its.ac.id
Kerapatan flux (FLUX DENSITY)
Intensitas medan magnet  Kerapatan Flux magnet
(Wb/m2 or Tesla)
Permeabilitas relatif
Permeabilitas ruang hampa
Nila yang lebih tinggi dari m, menghasilkan flux yang lebih besar untuk jumlah arus
yang sama
7
Mesin Arus Bolak Balik Part 1 : Teori Umum Mesin Listrik
Teknik Elektro-ITS Surabaya share.its.ac.id
Flux total (TOTAL FLUX)
(Wb)
Mesin Arus Bolak Balik Part 1 : Teori Umum Mesin Listrik
8
Teknik Elektro-ITS Surabaya share.its.ac.id
9
Rangkaian magnetik(MAGNETIC CIRCUITS)
Reluctance
Magnetomotive force (mmf)
Mesin Arus Bolak Balik Part 1 : Teori Umum Mesin Listrik
Teknik Elektro-ITS Surabaya share.its.ac.id
Rangkaian magnetik(MAGNETIC CIRCUITS)
Mesin Arus Bolak Balik Part 1 : Teori Umum Mesin Listrik
10
Teknik Elektro-ITS Surabaya share.its.ac.id
Rangkaian magnetik(MAGNETIC CIRCUITS)
Hal hal yang perlu diperhatikan untuk perhitungan Total Flux Magnetik
1. Flux bocor
2. Bentuk geometri dari bahan inti, misalnya bentuk sudut lintasan
3. Ke-tidak-liniear-an (saturasi) pada materi inti
4. 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).
Mesin Arus Bolak Balik Part 1 : Teori Umum Mesin Listrik
11
Teknik Elektro-ITS Surabaya share.its.ac.id
Contoh
Gambar 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 ratarata 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 sela
udara ?
Mesin Arus Bolak Balik Part 1 : Teori Umum Mesin Listrik
12
Teknik Elektro-ITS Surabaya share.its.ac.id
Mesin Arus Bolak Balik Part 1 : Teori Umum Mesin Listrik
13
Teknik Elektro-ITS Surabaya share.its.ac.id
Reluctance of Stator:
Reluctance of Rotor:
Reluctance of Air-gap:
Mesin Arus Bolak Balik Part 1 : Teori Umum Mesin Listrik
14
Teknik Elektro-ITS Surabaya share.its.ac.id
Equivalent Reluctance:
Net mmf:
Mesin Arus Bolak Balik Part 1 : Teori Umum Mesin Listrik
15
Teknik Elektro-ITS Surabaya share.its.ac.id
Total Flux:
Flux Density:
Mesin Arus Bolak Balik Part 1 : Teori Umum Mesin Listrik
16
Teknik Elektro-ITS Surabaya share.its.ac.id
Rangkain yang terhubung magnetik
(MAGNETICALLY COUPLED CIRCUITS)
Flux yang melingkupi setiap
kumparan (Linking flux each coil):
Untuk sistem magnet liniear
(In linear magnetic system):
Mesin Arus Bolak Balik Part 1 : Teori Umum Mesin Listrik
17
Teknik Elektro-ITS Surabaya share.its.ac.id
Rangkain yang terhubung magnetik
(MAGNETICALLY COUPLED CIRCUITS)
Flux terlingkupi
(Flux linkages):
Mesin Arus Bolak Balik Part 1 : Teori Umum Mesin Listrik
18
Teknik Elektro-ITS Surabaya share.its.ac.id
Rangkain yang terhubung magnetik
(MAGNETICALLY COUPLED CIRCUITS)
Induktansi diri
(Self Inductances):
Induktansi bersama
(Mutual Inductances):
Mesin Arus Bolak Balik Part 1 : Teori Umum Mesin Listrik
19
Teknik Elektro-ITS Surabaya share.its.ac.id
Rangkain yang terhubung magnetik
(MAGNETICALLY COUPLED CIRCUITS)
Fluks terlingkupi dinyatakan dengan induktansi dan arus
(Flux linkages expressed as inductances and currents):
Mesin Arus Bolak Balik Part 1 : Teori Umum Mesin Listrik
20
Teknik Elektro-ITS Surabaya share.its.ac.id
Rangkain yang terhubung magnetik
(MAGNETICALLY COUPLED CIRCUITS)
Parameter pada kumparan 2 dinyatakan dengan kumparan 1
(Referring parameters in coil 2 to coil 1):
Mesin Arus Bolak Balik Part 1 : Teori Umum Mesin Listrik
21
Teknik Elektro-ITS Surabaya share.its.ac.id
Rangkain yang terhubung magnetik
(MAGNETICALLY COUPLED CIRCUITS)
Persamaan tegangan: :
Mesin Arus Bolak Balik Part 1 : Teori Umum Mesin Listrik
22
Teknik Elektro-ITS Surabaya share.its.ac.id
Simulasi komputer untuk rangkaian terhubung
(COMPUTER SIMULATION OF COUPLED CIRCUITS)
Dari persamaan fluks terlingkupi:
Mesin Arus Bolak Balik Part 1 : Teori Umum Mesin Listrik
23
Teknik Elektro-ITS Surabaya share.its.ac.id
Simulasi komputer untuk rangkaian terhubung
(COMPUTER SIMULATION OF COUPLED CIRCUITS)
Mensubstitusikan persamaan arus pada persamaan tegangan :
Mesin Arus Bolak Balik Part 1 : Teori Umum Mesin Listrik
24
Teknik Elektro-ITS Surabaya share.its.ac.id
Simulasi komputer untuk rangkaian terhubung
(COMPUTER SIMULATION OF COUPLED CIRCUITS)
Mensubstitusikan persamaan arus pada persamaan lm :
Mesin Arus Bolak Balik Part 1 : Teori Umum Mesin Listrik
25
Teknik Elektro-ITS Surabaya share.its.ac.id
Simulasi komputer untuk rangkaian terhubung
(COMPUTER SIMULATION OF COUPLED CIRCUITS)
Perhitungan menggunakan integral numerik
(Implementation using numerical integral):
Mesin Arus Bolak Balik Part 1 : Teori Umum Mesin Listrik
26
Teknik Elektro-ITS Surabaya share.its.ac.id
Pekerjaan Rumah I (Homework I):
Dengan menggunakan “numerical integral function” dalam
simulink Matlab, buatlah model dinamik untuk trafo satu fasa
untuk parameter yang diberikan dibawah ini
r1 = 12 W
Ll1 = 27.1 mH
r’2 = 10 W
L’l2 = 27.1 mH
Lm1 = 262.9 mH
Mesin Arus Bolak Balik Part 1 : Teori Umum Mesin Listrik
27
Teknik Elektro-ITS Surabaya share.its.ac.id
Pekerjaan Rumah II (Homework II)
Dengan menggunakan “State-Space block” yang disediakan
Simulink Matlab, buatlah model dinamik dari trafo satu fasa
untuk parameter yang diberikan dibawah ini :
r1 = 12 W
Ll1 = 27.1 mH
r’2 = 10 W
L’l2 = 27.1 mH
Lm1 = 262.9 mH
Mesin Arus Bolak Balik Part 1 : Teori Umum Mesin Listrik
28
Teknik Elektro-ITS Surabaya share.its.ac.id
SATURATION IN MAGNETIC CIRCUITS
Mesin Arus Bolak Balik Part 1 : Teori Umum Mesin Listrik
29