TEKNIK TENAGA LISTRIK
Power rekayasa, juga disebut sistem tenaga teknik, adalah subfield dari teknik yang berhubungan dengan generasi, transmisi dan distribusi dari tenaga listrik serta alat listrik terhubung ke sistem seperti ini termasuk generator, motor dan transformer.. Meskipun banyak bidang berkaitan dengan masalah-masalah tiga fase listrik AC - standar untuk skala besar daya transmisi dan distribusi di seluruh dunia modern - fraksi yang signifikan lapangan berkaitan dengan konversi antara daya AC dan DC juga sebagai pengembangan sistem kekuasaan khusus seperti yang digunakan di dalam pesawat terbang atau untuk jaringan kereta api listrik.

Sejarah

Sebuah sketsa dari Pearl Street Station

.Listrik menjadi subjek kepentingan ilmiah pada akhir abad ke-17 dengan karya William Gilbert. Selama dua abad berikutnya sejumlah penemuan penting yang dilakukan termasuk bola lampu pijar dan tumpukan volta. Mungkin penemuan terbesar terhadap kekuasaan rekayasa datang dari Michael Faraday yang pada tahun 1831 menemukan bahwa perubahan dalam fluks magnet menginduksi sebuah gaya gerak listrik dalam satu lingkaran kawat-prinsip yang dikenal sebagai induksi elektromagnetik yang membantu menjelaskan mengapa kerja generator dan transformer.

. Pada tahun 1881 dibangun dua listrik pertama di dunia pembangkit tenaga listrik di Godalming di Inggris. Stasiun memakai dua waterwheels untuk menghasilkan arus bolak-balik yang digunakan untuk memasok tujuh Nokia busur lampu pada 250 volt dan tiga puluh empat lampu pijar pada 40 volt. Namun pasokan intermiten dan pada tahun 1882 Thomas Edison dan perusahaannya, The Edison Electric Light Company, mengembangkan bertenaga uap pertama pembangkit tenaga listrik di Pearl Street di New York City.  The Pearl Street Station terdiri dari beberapa generator dan awalnya didukung sekitar 3.000 lampu untuk 59 pelanggan. The pembangkit listrik yang digunakan arus searah dan dioperasikan pada satu tegangan.
Karena kekuasaan saat ini langsung tidak dapat dengan mudah ditransformasikan ke tegangan yang lebih tinggi diperlukan untuk mengurangi daya yang hilang selama transmisi, kemungkinan jarak antara generator dan beban yang terbatas pada sekitar setengah mil (800 m).

Dasar tenaga listrik

Eksternal AC ke DC power adapter digunakan untuk peralatan rumah tangga

Listrik adalah produk matematis dari dua kuantitas: arus dan tegangan. Kedua besaran dapat bervariasi terhadap waktu (AC power) atau dapat dijaga pada level konstan (DC power).

Kemampuan untuk dengan mudah mengubah tegangan listrik AC adalah penting untuk dua alasan: Pertama, kekuasaan dapat ditransmisikan jarak jauh dengan sedikit kerugian pada tegangan tinggi. Jadi, dalam jaringan listrik di mana generasi jauh dari beban, maka diinginkan untuk langkah-up tegangan listrik pada titik generasi dan kemudian langkah-down di dekat tegangan beban. Kedua, sering lebih ekonomis untuk menginstal turbin yang menghasilkan tegangan lebih tinggi daripada akan digunakan oleh sebagian besar peralatan rumah tangga, sehingga kemampuan untuk dengan mudah mengubah tegangan berarti ketidaksesuaian antara tegangan ini dapat dengan mudah dikelola.
yang merupakan produk dari revolusi semikonduktor, memungkinkan untuk mengubah daya DC tegangan yang berbeda, membangun brushless mesin DC dan mengkonversi antara daya AC dan DC. Namun perangkat teknologi yang memanfaatkan keadaan padat sering kali lebih mahal daripada rekan-rekan tradisional mereka, sehingga listrik AC tetap digunakan secara luas.

Kekuasaan 

. Jalur transmisi transmit power di seluruh grid.
Power Engineering berhubungan dengan generasi, transmisi dan distribusi dari listrik serta desain berbagai perangkat yang terkait. Ini termasuk transformer, generator listrik, motor listrik dan elektronik daya.
The [daya grid] adalah jaringan listrik yang menghubungkan berbagai generator listrik kepada pengguna listrik. Users membeli listrik dari grid menghindari latihan mahal karena harus menghasilkan mereka sendiri. Power insinyur dapat bekerja pada desain dan pemeliharaan grid kekuasaan serta sistem kekuasaan yang terhubung ke itu.  Sistem seperti ini disebut on-grid sistem tenaga dan mungkin memasok grid dengan kekuatan tambahan, kekuatan menarik dari grid atau melakukan keduanya.
Power insinyur mungkin juga bekerja pada sistem yang tidak terhubung ke grid. Sistem ini disebut off-grid sistem tenaga dan dapat digunakan dalam preferensi untuk sistem on-grid untuk berbagai alasan.. Sebagai contoh, di lokasi terpencil mungkin lebih murah bagi sebuah tambang untuk menghasilkan kekuatan sendiri daripada membayar untuk koneksi ke grid dan dalam sebagian besar aplikasi mobile sambungan ke grid sama sekali tidak praktis.

Transformers memainkan peran penting dalam transmisi tenaga karena mereka membiarkan kuasa yang akan dikonversi ke dan dari yang lebih tinggi tegangan. Hal ini penting karena tegangan tinggi menderita kurang daya yang hilang selama transmisi. Hal ini karena tegangan tinggi memungkinkan untuk saat ini lebih rendah untuk memberikan jumlah yang sama kekuasaan, karena kekuasaan adalah produk dari dua. Jadi, sebagai langkah-langkah tegangan naik, langkah-langkah saat ini turun. Ini adalah arus yang mengalir melalui komponen yang mengakibatkan baik kerugian 

Generator listrik 

Gambar NRC Modern Steam Turbine Generator.

Dalam pembangkit listrik, generator listrik adalah sebuah alat yang mengubah energi mekanik ke Kebalikan konversi energi listrik menjadi energi mekanik yang dilakukan oleh sebuah motor, motor dan generator memiliki banyak kesamaan. Sebuah generator kekuatan muatan listrik untuk bergerak melalui eksternal rangkaian listrik, tapi tidak menciptakan muatan listrik atau yang sudah ada dalam kawat dari gulungan Hal ini agak analog dengan pompa air, yang menciptakan aliran air tapi tidak menciptakan air di dalamnya. Para sumber energi mekanik mungkin reciprocating atau turbin mesin uap, air jatuh melalui sebuah turbin atau kincir air, sebuah mesin pembakaran internal, sebuah turbin angin, tangan engkol, kompresi udara atau sumber lain energi mekanik.

Awal abad ke-20 alternator dibuat di Budapest, Hungaria, di aula pembangkit listrik dari hidroelektrik 

TERMINOLOGI

Rotor dari generator di Hoover Dam, Amerika Serikat
Dua bagian utama generator atau motor dapat digambarkan dalam mekanik atau listrik baik istilah:
Mechanical:
•    Rotor :  berputar bagian dari mesin listrik
•    Stator: stasioner bagian dari mesin listrik
Electrical: Electrical:
•    Armature : Dalam generator, alternator, atau dinamo yang menghasilkan gulungan angker arus listrik. The armature can be on either the rotor or the stator. Dapat yang angker baik pada rotor atau stator.
•    Bidang: Medan magnet komponen mesin listrik.. Medan magnet dari dinamo atau alternator dapat disediakan baik oleh elektromagnet atau magnet permanen yang dipasang di kedua rotor atau stator.
Karena kekuasaan dipindahkan ke lapangan rangkaian jauh lebih sedikit dibandingkan di sirkuit angker, generator AC hampir selalu memiliki gulungan medan pada rotor dan stator sebagai angker berliku. Hanya sejumlah kecil arus medan harus dipindahkan ke rotor bergerak, dengan menggunakan slip cincin. Mesin arus searah harus memiliki komutator pada poros yang berputar, sehingga angker berkelok-kelok adalah pada rotor dari mesin.

Eksitasi

Awal 1900-an kecil 75 KVA langsung digerakkan oleh tenaga listrik AC alternator, dengan ikat pinggang yang terpisah Exciter digerakkan oleh generator.
Main article: Excitation (magnetic) Artikel utama: Eksitasi (magnetik)
Generator listrik atau motor listrik yang menggunakan kumparan medan magnet daripada permanen akan membutuhkan aliran arus untuk hadir di lapangan kumparan agar perangkat dapat bekerja. Jika kumparan lapangan tidak bertenaga, rotor dalam generator dapat berputar tanpa menghasilkan energi listrik pun bisa digunakan, sedangkan rotor motor mungkin tidak berputar sama sekali. Sangat besar generator listrik sering memanfaatkan generator kecil yang terpisah untuk menggairahkan gulungan bidang yang lebih besar.
Dalam hal luas yang parah daya listrik yang mana islanding stasiun kekuasaan telah terjadi, stasiun mungkin perlu melakukan mulai hitam untuk menggairahkan bidang generator terbesar mereka, dalam rangka untuk mengembalikan layanan listrik pelanggan.

Equivalent rangkaian

Equivalent circuit of generator and load. Rangkaian ekuivalen generator dan beban.

G = Generator

V G = generator tegangan rangkaian terbuka

 R G = resistansi internal generator

V L = on-load generator tegangan

R L = beban perlawanan

 Rangkaian setara generator dan beban ditunjukkan dalam diagram ke kanan. Untuk menentukan generator V G dan R G parameter, ikuti prosedur ini: --

•    Sebelum memulai generator, mengukur resistensi di dalam terminal menggunakan ohmmeter.. Ini adalah resistansi internal DC R G D C.

•    Sebelum menghubungkan beban R L, mengukur tegangan pada terminal generator. V G . Ini adalah tegangan rangkaian terbuka V G.

•    Hubungkan beban seperti yang ditunjukkan dalam diagram, dan mengukur tegangan dengan generator berjalan. Ini adalah beban pada tegangan V L.

•    Ukur resistansi beban R L, jika Anda belum tahu itu.

•    Hitung generator AC resistansi internal R G A C dari rumus berikut:

Catatan 1: AC resistansi internal generator ketika menjalankan umumnya sedikit lebih tinggi daripada resistansi DC ketika menganggur. Prosedur di atas memungkinkan anda untuk mengukur baik nilai. Untuk hitungan kasar, Anda dapat menghilangkan pengukuran R G A C dan mengasumsikan bahwa R G A C dan R G D C adalah sama.
Catatan 2: Jika generator jenis AC, menggunakan AC voltmeter untuk pengukuran tegangan.
Para daya maksimum Teorema menyatakan bahwa daya maksimum dapat diperoleh dari generator dengan membuat resistansi beban sama dengan yang dari generator. Ini tidak efisien karena setengah kekuatan yang terbuang di internal generator perlawanan; praktis mengoperasikan generator listrik dengan load resistensi yang jauh lebih tinggi daripada resistansi internal, sehingga efisiensi yang lebih besar.

Transformer

Artikel ini adalah tentang perangkat listrik. Untuk garis mainan waralaba, lihat Transformers. Untuk kegunaan lain, lihat Transformer (disambiguasi).

transformator fasa tunggal dengan pusat-mengetuk sekunder. A grounded conductor is used as one leg of the primary feeder. Sebuah grounded konduktor digunakan sebagai salah satu kaki pengumpan utama.

Suatu transformator adalah alat yang mentransfer energi listrik dari satu sirkuit ke yang lain melalui digabungkan induktif konduktor-kumparan trafo itu. Seorang berbagai arus di lilitan primer pertama atau menciptakan berbagai fluks magnet dalam inti transformator, dan dengan demikian yang bervariasi medan magnet melalui gulungan sekunder. Ini berbeda-beda medan magnet menginduksi yang bervariasi gaya gerak listrik (EMF) atau "tegangan" di gulungan sekunder. . Efek ini disebut saling induksi.

Jika beban dihubungkan ke sekunder, arus listrik akan mengalir di gulungan sekunder dan energi listrik akan ditransfer dari rangkaian utama melalui trafo ke beban. Dalam transformator ideal, tegangan induksi di gulungan sekunder (V S) adalah sebanding dengan tegangan primer (V P), dan ditentukan oleh rasio jumlah belitan pada sekunder (N S) dengan jumlah ternyata dalam primer (N P) sebagai berikut:

Dengan pilihan sesuai rasio putaran, sebuah transformator sehingga memungkinkan sebuah alternating current (AC) tegangan yang akan "dinaikkan" dengan membuat N S lebih besar dari N P, atau "turun" dengan membuat N S kurang dari N P.  Pada sebagian besar transformer, kumparan adalah luka di sekitar

 ferromagnetic inti, udara-core transformer menjadi pengecualian.

Transformers datang dalam berbagai ukuran dari seukuran thumbnail kopel transformator yang tersembunyi di dalam sebuah panggung mikrofon untuk unit besar berbobot ratusan ton digunakan untuk interkoneksi nasional bagian dari kekuasaan grid. Semua beroperasi dengan prinsip-prinsip dasar yang sama, meskipun berbagai desain lebar. Sementara teknologi baru telah menghilangkan kebutuhan transformer di beberapa sirkuit elektronik, transformer masih dapat ditemukan di hampir semua perangkat elektronik yang dirancang untuk rumah tangga ( "utama") tegangan. Transformers sangat penting untuk tegangan tinggi transmisi tenaga, yang membuat transmisi jarak jauh ekonomis praktis.

Prinsip dasar 

Trafo ini didasarkan pada dua prinsip: pertama, bahwa arus listrik dapat menghasilkan medan magnet (elektromagnetik) dan kedua bahwa perubahan medan magnet dalam sebuah kumparan kawat menginduksi tegangan pada ujung-ujung kumparan (elektromagnetik induksi). Mengubah arus dalam kumparan primer perubahan fluks magnetik yang dikembangkan. Perubahan fluks magnet menginduksi tegangan pada kumparan sekunder.

Transformator ideal

Transformator ideal ditunjukkan pada gambar yang berdekatan. Arus yang melewati kumparan primer menciptakan medan magnet. Primer dan kumparan sekunder dibungkus di sekitar inti yang sangat tinggi permeabilitas magnet, seperti besi, sehingga sebagian besar fluks magnet melewati baik kumparan primer dan sekunder.

Hukum Induksi

Tegangan induksi di kumparan sekunder dapat dihitung dari hukum Faraday induksi, yang menyatakan bahwa:

di mana V S adalah sesaat tegangan, N S adalah jumlah belitan dalam kumparan sekunder dan Φ sama dengan fluks magnet melalui satu putaran kumparan. Jika ternyata kumparan berorientasi tegak lurus terhadap garis-garis medan magnet, fluks adalah produk dari kerapatan fluks magnet B dan daerah A sampai yang luka. Luas area adalah konstan, yang sama dengan luas penampang dari inti transformator, sedangkan medan magnet bervariasi dengan waktu sesuai dengan eksitasi primer. Karena fluks magnet yang sama melewati baik kumparan primer dan sekunder trafo yang ideal, sesaat tegangan pada gulungan primer sama

Mengambil rasio dari dua persamaan untuk V S dan V P memberikan persamaan dasar  untuk melangkah ke atas atau turun tegangan

Kekuatan ideal persamaan

Transformator ideal sebagai elemen rangkaian

Jika kumparan sekunder terpasang ke suatu beban yang memungkinkan arus mengalir, daya listrik ditransmisikan dari rangkaian primer ke rangkaian sekunder. Idealnya, transformator sempurna efisien; semua energi yang masuk berubah dari rangkaian primer ke medan magnet dan masuk ke rangkaian sekunder. Jika kondisi ini terpenuhi, masuk listrik keluar harus sama dengan kekuasaan.

P incoming = I P V P = P outgoing = I S V S P masuk = I P V P = P keluar = I S V S

memberikan persamaan transformator ideal .

Transformers efisien sehingga formula ini adalah pendekatan yang masuk akal.

Jika tegangan meningkat, maka arus berkurang oleh faktor yang sama. The impedance in one circuit is transformed by the square of the turns ratio. dalam satu rangkaian ditransformasikan oleh kuadrat dari rasio berubah. Sebagai contoh, jika sebuah impedansi Z S melekat di seberang terminal kumparan sekunder, tampaknya rangkaian utama memiliki impedansi

. . Hubungan timbal balik ini, sehingga impedansi Z P dari rangkaian primer ke sekunder tampaknya akan

Rectifier

Sebuah penyearah adalah alat yang mengubah listrik arus bolak-balik (AC) ke arus searah (DC), sebuah proses yang dikenal sebagai pembetulan. Rectifier memiliki banyak kegunaan termasuk sebagai komponen catu daya dan sebagai detektor dari radio sinyal. Rectifier dapat terbuat dari solid state dioda, tabung hampa dioda, merkuri busur katup, dan komponen lainnya.

Suatu alat yang melakukan fungsi yang berlawanan (konversi DC ke AC) dikenal sebagai inverter.
 Ketika hanya satu dioda digunakan untuk memperbaiki AC (dengan menghalangi bagian positif atau negatif dari bentuk gelombang), perbedaan antara istilah istilah dioda dan penyearah adalah hanya salah satu dari penggunaan, yaitu, istilah menggambarkan dioda penyearah yang sedang digunakan mengubah AC ke DC Hampir semua penyearah terdiri dari sejumlah dioda dalam pengaturan tertentu untuk lebih efisien konversi AC ke DC daripada yang mungkin dengan hanya satu dioda. Sebelum pengembangan silikon semikonduktor penyearah, tabung hampa dioda dan tembaga (I) oksida atau selenium tumpukan penyearah digunakan.
Penerima radio awal, yang disebut kristal radio, menggunakan "kumis kucing" kawat halus menekan pada kristal Galena (timah sulfida) untuk melayani sebagai titik-kontak penyearah atau "kristal detektor". Perbaikan kadang-kadang melayani dalam peran selain untuk menghasilkan arus DC per se. Sebagai contoh, dalam sistem pemanas gas api rektifikasi ini digunakan untuk mendeteksi keberadaan api. Dua logam elektroda dalam lapisan luar dari api memberikan jalan saat ini, dan pembetulan dari tegangan bolak diterapkan akan terjadi dalam plasma, tetapi hanya sementara api hadir untuk menghasilkan itu.

Half-wave rectification

Gelombang setengah rektifikasi, baik positif atau negatif setengah dari gelombang AC berlalu, sementara separuh lainnya diblokir. Karena hanya satu setengah dari gelombang input mencapai output, sangat tidak efisien jika digunakan untuk transfer daya. Setengah gelombang rektifikasi dapat dicapai dengan satu dioda dalam satu fase penawaran, atau dengan tiga dioda dalam tiga fase pasokan.

Tegangan DC keluaran dari penyearah setengah gelombang dapat dihitung dengan persamaan berikut dua yang ideal.

Full-gelombang rektifikasi 

Sebuah penyearah gelombang penuh mengubah seluruh bentuk gelombang input ke salah satu polaritas konstan (positif atau negatif) pada output.  Rektifikasi gelombang penuh mengkonversi kedua polaritas dari gelombang input ke DC (direct current), dan lebih efisien. Namun, dalam suatu rangkaian dengan non-pusat mengetuk transformator, empat dioda diperlukan bukan satu-satunya yang diperlukan untuk perbaikan setengah-gelombang. (See semiconductors , diode ). (Lihat semikonduktor, dioda). Empat penyearah diatur dengan cara ini disebut sebuah dioda jembatan atau jembatan penyearah:

 Jembatan penyearah Graetz: sebuah penyearah gelombang penuh menggunakan 4 dioda.

Untuk fase tunggal AC, jika pusat-transformator disadap, lalu dua dioda back-to-back (yaitu anoda-ke-anoda atau katoda-ke-katoda) dapat membentuk penyearah gelombang penuh. Dua kali lebih banyak diperlukan pada gulungan sekunder transformator untuk mendapatkan tegangan output yang sama dibandingkan dengan jembatan penyearah di atas.

Full-wave rectifier using a transformer and 2 diodes. Penyearah gelombang penuh dengan menggunakan transformator dan 2 dioda.

Gambar 25

. Penyearah gelombang penuh, dengan memiliki dua tabung hampa anoda.

Yang sangat umum tabung hampa penyearah konfigurasi berisi satu katoda dan kembar anoda di dalam satu amplop; dengan cara ini, kedua dioda yang diperlukan hanya satu tabung vakum.. 5U4 dan yang populer 5Y3 contoh konfigurasi ini.

 

Referensi

1.  http://www.magnet.fsu.edu/education/tutorials/pioneers/gilbert.html . Medan Magnet Tinggi Nasional

2.  http://www.thehistoryof.net/the-history-of-the-light-bulb.html . 2004. 

3.  http://physics.kenyon.edu/EarlyApparatus/Electricity/Voltaic_Pile/Voltaic_Pile.html . Kenyon College.

4.  Http://www.rigb.org/heritage/faradaypage.jsp. Retrieved 2008-03-31 . Diperoleh 2008/03/31. 

5.  http://www.engineering-timelines.com/scripts/engineeringItem.asp?id=744 . Rekayasa Timelines.

6.  http://www.nypost.com/seven/11302007/news/cextra/edison_lights_the_city_514905.htm . New York

Nama : eligius ken.h jamco.

kls      : 2id01

npm    : 30408310.

created by egi.  ^_^