Soal – Soal Latihan Elektronika & Tenaga Listrik 1. Generator DC 4 kutub mempunyai belitan jangkar yang terdiri dari 648 penghantar (konduktor) total yang dihubungkan dalam dua garis edar paralel. Jika flux per kutub = 0,321.106 maxwell dan kecepatan perputaran jangkar 1800 rem. Hitung tegangan rata-rata yang dibangkitkan. Jawab : o Banyaknya perputaran / garis edar paralel 548 324 penghantar 2 o Banyaknya flux yang dipotong / putaran 4.0,32.106 = 1,284.106 maxwell o N = 1800 rad/menit = 1800/60 = 30 Put/s o Waktu yang digunakan untuk perputaran T= 1
30
= 0,033 at
o Eau / Penghantar =
t.10
8 6
1,284.10 = 3,3.10 10 .--2
8
= 0,389 o Tegangan total ayng dibangkitkan Eg = Eau. n/garis edar paralel = 0,389.324 = 126 volt 2. Pada soal nomor 1 diatas hitung arus pada penghantar per garis edar, dimana daya yang dibangkitkan oleh jangkar sebesar 5 kw = 5000 watt Jawab : P = .I I=
5000 = = 39,48 Ampere 126
http://www.mercubuana.ac.id
Maka arus penghantar =
39, 48 = 19,74 A 2
3. Generator DC 6 kutub, 85 KW mempunyai jangkar yang terdiri atas 66 slot. Tiaptiap slot terdiri atas 12 lilitan. Belitan jangkar dihubungkan sedemikian sehingga terdapat G garis edar paralel. Jika tiap kutub menghasilkan flux sebesar 2,18.106 maxwell dan kecepatan putarjangkar 870 rpm. Hitung tegangan yang dibangkitkan. Jawab : Dik : P = 85 KW = 85.000 W 66 Z = 66.12 = 792 a=6 = 2,18.106 n = 870 rpm Dit : Eg :........?
I :................?
Jawab : Eg =
..n.z a.60
. 10 -8 6
-8
2,18.10 .870.792.10. = 60.6 = 250, 35 Volt I=
85000 = 250,35
= 339,52 A
Maka Arus penghantar =
339,52 = 56,59 A 6
http://www.mercubuana.ac.id
4. Suatu Generator DC berpenguatan bebas melayani beban 450 A pada tegangan terminal 230 Volt. Tahanan jangkar 0,03 . Rugi total tegangan pada sikat 2 V. Hitung tegangan yang dibangkitkan Dik :
I
= 450 A
Vt
= 230 V
Ra
= 0,03
Vsi = 2 V Dit
: Eg ..............?
Jwb
:
Eg = Vt + Ia Ra + Vsi = 230 + (450.0,03)+2 = 245,5 V 5. Dari soal nomor 1 diatas, hitung besarnya. Tahanan pengatur arus masuk kumparan medan, jika : Arus medan untuk membangkitkan flux sebesar 4 A, tegangan sumber arus searah untuk penguatan 220 V dan tanahan medan 50 . Dik :
If = 4 A
Rf = 50
Vf = 220 Dit : R...................? Jwb : Vf = If (Rf + R ) 220 = 4 ( 50+R) 220 = 200 + 4R 4 R = 20 R =5 6. Generator DC shunt 4 kutub mempunyai 55 alur jangkar berisi 8 penghantar dengan kecepatan putaran 900 rpm. Flux / kutub 5,6.106 . maxwell dan garis edar paralel = 4. hitung tegangan yang diabngkitkan oleh jangkar. Dik :
P=4
n = 900
Z = 55.8 = 440
a=4
Dit : Eg..............?
http://www.mercubuana.ac.id
Jawab : .z.n. p 60
Eg =
. 10 -8
= 369, 6 volt 7. Jika arus jangkar 100 A, tahanan kumparan jangkar 0,05 rugi tegangan pada sikat 1 V. Hitunglah tegangan terminal generator pada soal No. 3 Eg
= Vt. Ia.Ra + Vsi
369,6
= Vt + 1000(0,05) +1
369,6
= Vt + 6 Vt = 369,6 – 6 = 363, 6
8. Generator DC seri 50 KW, 250 V. tahanan kumparan jangkar 0,1 rugi tegangan pada sikat tidak ada, Hitung : a. Arus jangkar bila bekerja pada beban penuh b. Tegangan yang dibangkitkan jika tahapan medan seri 0,15 Jawab : Dik : Pout
= 50 KW = 50. 10 3 W
Vt
= 250 volt
Ra
= 0,1
Vsi = 0 Dit : a. Ia........? b. Eg
Rs = 0,15
Jwb : Pout 50.10 50.10 a. Ia = = = Vt 250 250
3
= 200 A
b. Eg = Vt + iaRa + i Rs + Vsi = 250 + 200.0,1 + 200 (0,15) +0 = 300 V
http://www.mercubuana.ac.id
9. Generator DC komponen pendek 40 KW, 380 V tahanan jangkar 0,03 , tahanan medan seri 0,05 dan tahanan medan shunt 75 . Hitunglah tegangan yang dibangkitkan oleh generator. Dik : Pout = 40 KW = 48.10 3 W Vt
= 380 V
Ra = 0,03 Rs = 0,05 Rsh = 75 Dit : .Eg .........? Jwb : I
=
Ish = =
pout 40000 = = 105,26 A Vt 380 Vt I .Rs Rsh 380 (105, 26) 0,05 75
=5A Ia – I + Ish = 105,26 +5 = 110,26 A Eg = Vt + IaRa + Irs + Vsi = 380+110,26 (0,03)+ 105,26 (0,05)+0 = 388, 57 V 10. Gen DC komponen panjang melayani beban 75 A. Pada tegangan terminal 500 V. Tahanan jangkar 0,1 , tahanan medan seri 0,2 dan tahanan medan 50 . rugi tegangan persikab 0,5 V. Jika penggerak mula 50 kw. Hitung : a. Tegangan yang dibangkitkan oleh jangkar b. Efisiensi generator Jawab : Dik :
I = 75 A
Rsh = 50
Vt = 5000 V
Vsi = 2(0,5) V=1V
Ra = 0,1 Rs = 0,2
http://www.mercubuana.ac.id
Dit : a. Eg.......?
b. .........?
Jwb : Vt 500 = = 10 A Rsh 50
a. Ish =
Ia = I + Ish = 75 +10 = 85 A Eg = Vt + IaRa + IaRs + Vsi = 500 + 85(0,1) + 85 (0,2) +1 = 526,5 V b. Pout = I. Vt = 75.500 = 37500 W
=
Pout .100% pin
=
37500 .100% 50000
= 72 % 11. Suatu jangkar motor DC berpenguat bebas berisi 192 penghantar, 70% dari penghantarnya langsung dibawa permukaan kutub pada setiap saat, jika kecepata flux dibawah kutub sebesar 52.000 garis gaya per inchi dan diameter jangkar 12 inchi serta panjang 4,5 inchi. Hitung : a. Arus pada setiap penghantar untuk torsi 128 lbft b. Arus jangkar bila garis edar paralelnya = 2 c. EMF lawan jika tegangan terminal 220 volt tahanan jangkar 0,05 dan rugi tegangan total pada sikat 2 . Jawab : Dik:
B = 192.70 % . 52.000 = 6998800 grs gaya / inch 2 D = 12 inch l = 4,5 inch
http://www.mercubuana.ac.id
Dit : a. I..............? b. Ia ...........? c. Eb. .........?
Jawab : T = F. N = F.
D1 . 2 12
T = F.
D 24 D 24
a. T F 128 = F
12 24
F = 256 lb F
BxIxl 11.300.000
256
6988800 .I .4,5 11.300.000
I = 91,98 A b. Ia = I . a = 91,98 . 2 = 183,96 d. Eb = Vt – IaRa -Vsi = 220 – (183,96.0,05) – 2 = 208,8 V
12. Suatu mesin arus searah shunt 220 volt mempunyai tahanan jangkar 0,5 jika pada waktu beban penuh arus jangkar 20 A. Hitung EMF (GGL) jika mesin bekerja sebagai : a. Generator b. Motor http://www.mercubuana.ac.id
Jawab Dik
: Ia = 20 A Ra = 0,5 Vt = 220 V : a. Eg ?
Dit
b. Eb ? Jawab
:
a. Eg
= Vt + IaRa + Vsi = 220 + 20 (0,5) + 0 = 230 volt = Vt + IaRa + Vsi
b. Eg
= 220 - 20 (0,5) - 0 = 210 volt
13. Motor DC seri dengan daya output 50 kw tegangan 250 volt. Tahanan jangkar 0,1 tahanan medan seri 0,15 dan rugi total tegangan pada sikat 2 volt. Hitung EMF (GGL) lawan jika bekerja dengan arus jangkar penuh. Jawab Dik
: Pout = 50 kw = 50.000 Watt Vt
= 250 Volt
Ra
= 0,1
Vsi = 2 Vot Dit
: Eb ?
Jawab
:
I
=
Pout Vt
I
=
50.000 250
I
= 200
Eb = Vt – IaRa - Vsi = 250 – (200) (0.1) – 2 http://www.mercubuana.ac.id
= 250 – 20 – 2 = 228
14. Flux masimal pada inti dari trafo 60 H2 sebesar 3,76 . 106 maxwell. Trafo tersebut mempunyai lilitan primer sebesar 1320 dan lilitan sekunder 46. hitung tegangan induksi pada primer dan sekunder trafo. Jawab Dik
:F
= 60 Hz
Np
= 1320
Ns
= 46
mm = 3,76 . 106 Dit
: a. Ep b. Es
Jawab a. Ep
= 4,44 . f . Np .mm . 10-8 = 4,44 . 60 . 1320 . 3,75 . 106 . 10-8 = 1322196,48 x 10-2
b. Es
= 4,44 . f . Ns .mm . 10-8 = 4,44 . 60 . 46 . 3,75 . 106 . 10-8 = 46076,5 x 10-2
15. Trafo ideal 1 fase mempunyai 200 lilitan pada belitan primer dan 100 lilitan pada sekunder. Jika belitan primer dihubungkan dengan sebuah tegangan 200 volt & arus beban sekunder 20 A hitung : A. Arus primer B. Arus sekunder Jawaban Dik
Dit
: W1
= 200
V1 = E1 = 200 V
N2
= 100
I2 = 20 A
: A. I1 ? E2 ?
http://www.mercubuana.ac.id
Jawab : A.
a=
N1 N2
a=
200 100
a=2 E1I1 = E2I2 I E1 = 2 a= I1 E2
I2 I1
2=
20 I1
I1 = 10 A
B. E1I1 = E2I2 200.10 = E2.20 2000 = E2.20 E2 = 100 Volt
16. Trafo idsel 1 fase mempunyai 400 lilitan prier & 1000 lilitan sekunder dengan luas penampang inti 60 cm2. Jika belitan primer dihubungkan dengan sumber tegangan 520 Volt dan frekuensi 50 Hz hitung : A. Harga max kerapatan Fluex pada inti B. Tegangan induksi pada belitan sekunder Jawaban Dik
: N1 = 400 N2 = 1000
E1
= 520 V
f
= 50 Hz
A = 60 cm2 = 60 (10-2m)2 = 60.10-4 = 60.10-3m2 Dit
: A. Bm (Weber/m2) ? B. E2 ?
http://www.mercubuana.ac.id
Jawab : A. E1
= 4,44.f.N1. mw
E1
= 4,44.f.N1.Bm.A
520 = 4,44.50.400.Bm.6.10-3 520 = 88800.Bm.6.10-3 Bm = 0,97
B.
E1 N1 = E2 N2 520 400 = 1000 E2 E2 = 1300 Volt
17. Trafo step down dari 2300 Volt menjadi 230 Volt dengan daya 750 Kva & 60 Hz resistans & reaktans dari belitan R1 = 0,093
X1 = 0,28
R2 = 0,0093
X2 = 0,0028
Trafo bekerja dengan beban penuh a. Arus primer & sekunder b. Impedans belitan primer & sekunder c. Jatuh tegangan pada belitan primer & sekunder d. Tegangan insuksi pada belitan primer & sekunder e. Perbandingan trafo f. Perbandingan tegangan trafo Jawaban Dik
Dit
R1
= 0,093
V1 = 2300 V
R2
= 0,0093
V2 = 230 V
X1
= 0,28
f
X2
= 0,0028
:P
= 750 Kva = 750.000 W
= 60 Hz
: a. I1 %& I2 b. Z1 & Z2
http://www.mercubuana.ac.id
c. I1, Z1, & I2, Z2 d. E1 & E2 e. a f. teg trafo Jawab : a. I1
=
P V1
=
750000 w 2300 v
I2
= 326,08 A
b. Z1
2
=
R 1 X 1
=
=
P V2
=
750000 w 230 v
= 3260,86 A
2
2
2
=
R 2 X 2
(0,093) 2 (0,28) 2
=
(0,0093) 2 (0,0028) 2
=
(0,008649 0,0784)
=
(0,00008649 0,00000784)
=
(0,087049)
=
(0,00009433)
Z2
= 0,29
c. I1.Z1 = 326,08 . 0,29
= 0,0097
I2.Z2 = 3260,86 . 0,0097
= 94,56
= 31,63
= V1 – I1Z1
E2
= V2 + I2 Z2
E1
= 2300 – 94,65
E2
= 230 + 31,63
E1
= 2205,35
E2
= 261,63
d. E1
e. a
= a
=
E1 E2 2205 ,35 261,63
= 8,42 http://www.mercubuana.ac.id
f. teg trafo
=
V1 V2
=
2300 230
= 10
http://www.mercubuana.ac.id
