Saturday, January 21, 2012

Prinsip Kerja Transformator

Komponen Transformator (trafo)
Transformator (trafo) adalah alat yang digunakan untuk menaikkan atau menurunkan tegangan bolak-balik (AC). Transformator terdiri dari 3 komponen pokok yaitu: kumparan pertama (primer) yang bertindak sebagai input, kumparan kedua (skunder) yang bertindak sebagai output, dan inti besi yang berfungsi untuk memperkuat medan magnet yang dihasilkan.

Prinsip Kerja Transformator
Prinsip kerja dari sebuah transformator adalah sebagai berikut. Ketika Kumparan primer dihubungkan dengan sumber tegangan bolak-balik, perubahan arus listrik pada kumparan primer menimbulkan medan magnet yang berubah. Medan magnet yang berubah diperkuat oleh adanya inti besi dan dihantarkan inti besi ke kumparan sekunder, sehingga pada ujung-ujung kumparan sekunder akan timbul ggl induksi. Efek ini dinamakan induktansi timbal-balik (mutual inductance).
Simbol Transformator
Berdasarkan perbandingan antara jumlah lilitan primer dan jumlah lilitan skunder transformator ada dua jenis yaitu:
  1. Transformator step up yaitu transformator yang mengubah tegangan bolak-balik rendah menjadi tinggi, transformator ini mempunyai jumlah lilitan kumparan sekunder lebih banyak daripada jumlah lilitan primer (Ns > Np).
  2. Transformator step down yaitu transformator yang mengubah tegangan bolak-balik tinggi menjadi rendah, transformator ini mempunyai jumlah lilitan kumparan primer lebih banyak daripada jumlah lilitan sekunder (Np > Ns).
Pada transformator (trafo) besarnya tegangan yang dikeluarkan oleh kumparan sekunder adalah:
  1. Sebanding dengan banyaknya lilitan sekunder (Vs ~ Ns).
  2. Sebanding dengan besarnya tegangan primer ( VS ~ VP).
  3. Berbanding terbalik dengan banyaknya lilitan primer,
Prinsip kerja motor listrik
Mekanisme kerja untuk seluruh jenis motor secara umum sama:
  • Arus listrik dalam medan magnet akan memberikan gaya
  • Jika kawat yang membawa arus dibengkokkan menjadi sebuah lingkaran/loop, maka kedua sisi loop, yaitu pada sudut kanan medan magnet, akan mendapatkan gaya pada arah yang berlawanan.
  • Pasangan gaya menghasilkan tenaga putar/ torque untuk memutar kumparan.
  • Motor-motor memiliki beberapa loop pada dinamonya untuk memberikan tenaga putaran yang lebih seragam dan medan magnetnya dihasilkan oleh susunan elektromagnetik yang disebut kumparan medan.
Dalam memahami sebuah motor, penting untuk mengerti apa yang dimaksud dengan beban motor. Beban mengacu kepada keluaran tenaga putar/ torque sesuai dengan kecepatan yang diperlukan. Beban umumnya dapat dikategorikan kedalam tiga kelompok (BEE India, 2004): Beban torque konstan adalah beban dimana permintaan keluaran energinya bervariasi dengan kecepatan operasinya namun torque nya tidak bervariasi. Contoh beban dengan torque konstan adalah conveyors, rotary kilns, dan pompa displacement konstan. Beban dengan variabel torque adalah beban dengan torque yang bervariasi dengan kecepatan operasi. Contoh beban dengan variabel torque adalah pompa sentrifugal dan fan (torque bervariasi sebagai kwadrat kecepatan)
Prinsip kerja motor arus searah ( DC )
Motor arus searah merupakan salah satu mesin listrik yang mengubah energi listrik searah menjadi energi gerak. Motor arus searah banyak sekali dipakai, motor-motor kecil untuk aplikasi elektronik menggunakan motor arus searah seperti: pemutar kaset, pemutar piringan magnetik di harddisk komputer, kipas pendingin komputer, dan tentu saja mainan legendaris ‘tamiya’ menggunakan motor arus searah. Tentu saja untuk keperluan-keperluan yang berdaya besar, motor arus searah masih dipakai pada aplikasi tertentu.
Gerak atau putaran yang dihasilkan oleh motor arus searah diperoleh dari interaksi dua buah medan yang dihasilkan oleh bagian ‘jangkar‘ (armature) dan bagian ‘medan‘ (field) dari motor arus searah. Pada gambar ilustrasi diatas, bagian medan berbentuk suatu kumparan yang terhubung ke sumber arus searah. Sedangkan bagian jangkar ditunjukkan sebagai magnet permanen (U-S), bagian jangkar ini tidak harus berbentuk magnet permanen, bisa juga berbentuk belitan yang akan menjadi elektro-magnet apabila mendapatkan sumber arus searah. Sehingga apabila motor arus searah kita berjenis jangkar belitan, maka kita harus menyediakan dua sumber arus searah, satu untuk bagian jangkarnya, satu lagi untuk bagian medannya. Bagian lain yang tidak kalah penting pada motor arus searah adalah adanya ‘komutator’ (comutator). Komutator merupakan suatu konverter mekanik yang membuat arus dari sumber mengalir pada arah yang tetap walaupun belitan medan berputar. Komutator berpasangan dengan ‘cincin belah‘ (slip-rings) untuk menjalankan tugas yang saya sebut baru saja. Pada gambar ilustrasi diatas, gambar lingkaran yang dibagi menjadi dua buah dan terhubung ke bagian belitan medan merupakan cincin belah yang saya maksud. Bagian yang digambarkan berbentuk kotak menempel pada cincin belah tersebut yang dinamakan komutator. Tentu saja pada aplikasi yang sebenarnya, jumlah cincin belah tidak hanya dua dan terhubung ke sejumlah banyak belitan medan.
Sekarang bagaimana putaran dapat dihasilkan??               
Untuk menjawab ini, tentu saja kita harus ingat aturan tangan kanan bahwa gaya, medan magnet, dan arus membentuk suatu sumbu tiga dimensi seperti ditunjukkan di gambar sebelumnya. Semua setuju bahwa medan magnet berarah dari kutub Utara (N) ke kutub Selatan (S), sehingga di gambar yang atas seharusnya ada medan magnet yang berarah dari N ke S. Interaksi adanya arus dan medan magnet dengan menggunakan aturan tangan kanan mengakibatkan munculnya gaya. Pada gambar yang atas, dapat dicoba sendiri, di konduktor yang dekat dengan kutub S akan muncul gaya ke arah atas, sebaliknya pada konduktor yang dekat dengan kutub N akan muncuk gaya ke arah bawah. Akibatnya bagian medan akan berputar karena adanya dua gaya yang berlawanan arahnya. Setelah satu putaran maka konduktor yang tadinya dekat dengan kutub S akan berpindah dekat ke kutub N, dan juga sebaliknya. Akibat adanya pasangan cincin belah-komutator, arus akan mengalir dengan arah yang tetap, walaupun konduktornya berganti, sehingga gaya pada titik tersebut akan selalu tetap arahnya. Begitu seterusnya sehingga motor arus searah akan berputar pada arah yang tetap. Secara sederhana, apabila sumber arus searahnya kita balik arahnya maka putaran yang dihasilkan akan berlawanan arah.
Prinsip kerja motor arus bolak balik ( AC )
Motor arus bolak-balik (motor AC) ialah suatu mesin yang berfungsi  mengubah tenaga listrik arus bolak-balik (listrik AC) menjadi tenaga gerak atau tenaga mekanik berupa putaran daripada rotor. Motor listrik arus bolak-balik  dapat dibedakan atas beberapa jenis. Ditinjau dari segi cara rotor menerima tegangan atau arus listrik, motor AC dikelompokkan menjadi 2 jenis, yaitu :
    1. Motor AC yang rotornya menerima tegangan secara langsung
Motor jenis ini biasanya dijumpai pada motor universal, motor DC. Pada   motor jenis ini, tegangan listrik diberikan secara langsung dari sumber tegangan  melalui  suatu  sambungan  listrik  secara  langsung  (bukan berdasarkan prinsip induksi)
    1. Motor Induksi
Disebut motor induksi, karena dalam hal penerimaan tegangan dan arus listrik pada rotor dilakukan dengan prinsip induksi listrik. Sehingga tidak ada sambungan langsung antara bagian rotor dengan sumber tegangan listrik.
Prinsip Kerja Motor Induksi
a.  Apabila sumber tegangan 3 phasa dipasang pada kumparan stator, akan timbul medan magnit putar dengan kecepatan
b. Medan putar stator tersebut akan memotong batang konduktor pada rotor
c. Akibatnya pada batang konduktor dari rotor akan timbul GGL induksi.
d. Karena batang konduktor pada rotor merupakan rangkaian tertutup, maka GGL tersebut akan menyebabkan terjadinya aliran arus listrik (I)
e. Adanya arus (I) pada batang konduktor yang berada di dalam medan magnit akan menimbulkan gaya (F) pada rotor.
f. Bila kopel gaya mula yang dihasilkan oleh gaya (F) pada rotor cukup besar untuk memikul kopel beban, rotor akan berputar searah dengan medan putar pada stator.
g. Seperti telah dijelaskan, GGL induksi timbul karena terpotongnya batang konuktor (rotor) oleh medan magnit putar stator. Artinya agar GGL induksi tersebut timbul, diperlukan adanya perbedaan relatif antara kecepatan medan putar stator (ns) dengan kecepatan putar rotor (nr).
h. Perbedaan kecepatan antara nr dan ns disebut slip, dinyatakan dengan :
i. Bila nr = ns, GGL induksi tidak akan timbul dan arus tidak mengalir pada batang konduktor (rotor), dengan demikian tidak dihasilkan kopel.
j. Dilihat dari cara kerjanya, motor induksi disebut juga sebagai motor tak serempak atau asinkron



No comments:

Post a Comment

Post a Comment