Mesin dinamik elemeter

Mesin Dinamik Elementer

Pada umumnya mesin dinamik terdiri atas bagian yang berputar disebut rotor dan bagian yang diam disebut stator. Di antara rotor dan stator terdapat celah udara. Stator merupakan kumparan medan yang berbentuk kutub sepatu dan rotor merupakan kumparan jangkar dengan belitan konduktor yang saling dihubungkan ujungnya (lihat gambar) untuk mendapatkan tegangan induksi (ggl).

Jika kumparan rotor diputar dengan arah berlawanan dari arah jarum jam, tegangan akan dibangkitkan dengan arah yang berlawanan pada kedua ujung rotor yang tidak dihubungkan.

Simulasi mesin dinamis (generator) dapat dilihat pada situs ini.

http://www.sciencejoywagon.com/physicszone/lesson/otherpub/wfendt/generatorengl.htm

Interaksi Medan Magnet

Kerja suatu mesin dinamis dapat juga dilihat dari segi adanya interaksi antar medan magnet stator dan rotor, yaitu:

F = B I l

Seperti diketahui, arus listrik (I) pada persamaan di atas akan menimbulkan fluks juga di sekitar konduktor yang dilalui. Bila kerapatan fluks akibat arus listrik dinyatakan dengan B_s (pada stator), sedang kerapatan fluks akibat kumparan medan adalah B_r (pada rotor), maka dapat dituliskan:

T = K B_r B_s sin d

Dimana

d adalah sudut antara kedua sumbu medan magnet B_r dan B_s

K adalah konstanta l x r

Sudut d dikenal sebagai sudut kopel atau sudut daya dengan harga maksimum d = 90^o. Dengan menganggap B_r dan B_s sebagai fungsi arus rotor dan arus stator, persamaan kopel menjadi:

T = K I_r I_s sin d

Dengan demikian, kopel terjadi sebagai interaksi antara dua medan magnet atau dua arus.

Derajat Listrik

Pada setiap satu kali putaran mesin, tegangan induksi yang ditimbulkan sudah menyelesaikan p/2 kali putaran. Maka untuk mesin 4 kutub, satu kali putaran mekanik mesin (360^o) berarti sama dengan dua kali putaran listrik (720^o). Persamaan umumnya adalah sebagai berikut:

q_e = (p/2) q_m

p = jumlah kutub mesin

q_e = sudut listrik

q_m = sudut mekanik

Frekuensi

Dari persamaan di atas, diketahui bahwa untuk setiap satu siklus tegangan listrik yang dihasilkan, mesin telah menyelesaikan p/2 kali putaran. Karena itu frekuensi gelombang tegangan adalah:

f = (p/2) (n/60)

n = rotasi per menit

n/60 = rotasi perdetik

Kecepatan sinkron untuk mesin arus bolak-balik lazim dinyatakan dengan

n_s = 120 (f/p)

Jadi misalnya untuk generator sinkron yang bekerja dengan frekuensi 50 putaran per detik dan mempunyai jumlah kutub p=2, maka kecepatan berputar mesin tersebut adalah:

n_s = (120 x 50)/2 = 3000 rpm.