Pengujian atau Tes Hopkinson: Diagram Rangkaian & Cara Kerjanya
Mesin DC seperti motor dan generator digunakan dalam berbagai aplikasi kelistrikan. Fungsi utama generator adalah untuk mengubah daya dari mekanik menjadi listrik sedangkan motor digunakan untuk mengubah daya dari listrik menjadi mekanik.
Oleh karena itu daya input dari generator DC berbentuk listrik sedangkan output dalam bentuk mekanis. Begitu pula dengan daya input dari motor dalam bentuk listrik sedangkan output dalam bentuk mekanis.
Namun pada prakteknya konversi daya suatu mesin DC tidak dapat dilakukan sepenuhnya karena adanya kehilangan daya (power loss) sehingga efisiensi mesin dapat berkurang. Ini dapat didefinisikan sebagai rasio o/p daya dan i/p daya. Jadi efisiensi mesin DC dapat diuji dengan bantuan uji Hopkinson.
Apa itu Tes Hopkinson?
Definisi: Uji beban penuh yang digunakan untuk menguji efisiensi mesin DC dikenal sebagai uji Hopkinson. Nama alternatif dari tes ini adalah back to back, heat run, dan regenerative test. Pengujian ini menggunakan dua mesin yang saling terhubung secara elektrik dan mekanis.
Dari mesin-mesin ini, yang satu bertindak sebagai motor sedangkan yang lain berfungsi sebagai generator. Generator menyediakan tenaga mesin ke motor listrik sedangkan motor yang digunakan untuk menggerakkan generator.
Oleh karena itu, output daya satu mesin digunakan sebagai input ke mesin lain. Kapanpun mesin ini berjalan pada kondisi beban penuh, maka suplai input bisa setara dengan seluruh kerugian mesin. Jika tidak ada kerugian di dalam mesin apa pun, tidak perlu catu daya eksternal.
Namun, jika tegangan output daya dari generator turun maka diperlukan sumber tegangan tambahan untuk memberikan tegangan input daya yang tepat ke motor. Oleh karena itu, daya yang diambil dari suplai eksterior dapat digunakan untuk mengatasi kerugian bagian dalam mesin.
Diagram Rangkaian Uji Hopkinson
Diagram rangkaian uji Hopkinson ditunjukkan di bawah ini. Rangkaian dapat dibangun dengan motor dan juga generator bersama dengan sakelar. Setiap kali motor dihidupkan maka resistansi yang diajukan shunt dari motor ini dapat disetel sehingga berjalan pada kecepatan pengenalnya.
Sekarang, tegangan generator dapat dibuat identik dengan suplai tegangan melalui pengaturan resistansi medan shunt yang disatukan di generator. Persamaan dua tegangan generator & suplai dapat ditentukan dengan bantuan voltmeter karena memberikan pembacaan nol pada sakelar 'S'. Mesin bekerja pada kecepatan pengenal serta beban yang diinginkan melalui perubahan arus medan motor serta generator.
Perhitungan Efisiensi Mesin dengan Uji Hopkinson
Misalkan suplai tegangan mesin adalah 'V', maka input motor dapat diturunkan dengan persamaan berikut.
Input dari motor = V (I1 + I2)
I1 = Arus generator
I2 = Arus sumber eksternal
Output daya generator adalah VI1 ..... (1)
Jika mesin bekerja dengan efisiensi yang sama yaitu 'η'
Output daya motor adalah η x i/p = ηV (I1 + I2)
Input dari generator adalah output dari motor, ηV (I1 + I2)
Output daya generator adalah input dari motor maka, η [η x V (I1 + I2)] = η2 V (I1 + I2)…. (2)
Dari dua persamaan di atas, kita bisa mendapatkan
VI1 = η2V (I1 + I2) lalu I1 = η2 (I1 + I2) = η√I1 / (I1 + I2)
Kehilangan tembaga angker dalam motor dapat diturunkan oleh (I1 + I2-I4) 2RA
Dimana,
- Ra = Resistensi angker dari mesin
- I4 = Arus medan motor shunt
Kehilangan tembaga medan shunt di dalam motor adalah VI4
Kehilangan tembaga angker di dalam generator dapat diturunkan dengan (I1 + I3) 2Ra
I3 = Arus medan shunt
Kehilangan tembaga medan shunt di dalam motor adalah 'VI3'
Catu daya yang diambil dari catu luar adalah 'VI2'
Jadi, kehilangan menyimpang di dalam mesin akan menjadi
W = VI2- (I1+I2-I4) 2Ra+VI4 + (I1+I3) 2 Ra+VI3
Kehilangan menyimpang untuk mesin serupa jadi W/2 = menyimpang kerugian/mesin
Efisiensi Motor
Kerugian atau kehilangan pada motor dapat diturunkan dengan persamaan berikut
WM = (I1+I2-I4) 2Ra + VI4+W/2
Input dari motor = V (I1+I2)
Kemudian efisiensi motor dapat diturunkan dengan ηM = output/input = (input-rugi)/input
= (V (I1+I2) -WM)/ V (I1+I2)
Efisiensi Generator
Kerugian atau kehilangan pada generator dapat diturunkan dengan persamaan berikut
WG = (I1+I3)2Ra + VI3+W/2
O/p generator = VI1
Kemudian efisiensi generator dapat diturunkan dengan ηG = output/input = output/(output+kerugian)
= VI1/(VI1 + WG)
Kelebihan
Keuntungan dari tes Hopkinson adalah
- Uji Hopkinson menggunakan daya yang sangat sedikit
- Itu ekonomis
- Tes ini dapat dilakukan dalam kondisi beban penuh sehingga kenaikan suhu & pergantian dapat diperiksa.
- Perubahan kerugian (kehilangan) besi karena distorsi fluks diperhitungkan karena kondisi beban penuh.
- Efisiensi dapat ditentukan pada beban yang berbeda.
Kekurangan dari Uji Hopkinson
Kerugian dari tes Hopkinson adalah
- Sulit untuk menemukan dua mesin yang sama yang diperlukan untuk pengujian ini.
- Kedua mesin yang digunakan dalam pengujian ini tidak dapat dimuat secara merata.
- Tidak mungkin memperoleh rugi besi terpisah yang digunakan untuk mesin karena eksitasi mereka.
- Sulit untuk mengontrol mesin pada kecepatan yang diperlukan karena perubahan arus medan secara ekstensif.
Pertanyaan
1). Mengapa uji lapangan dilakukan meskipun ada uji Hopkinson?
Pengujian pada dua motor seri yang sama tidak dimungkinkan karena ketidakstabilan operasi serta kecepatan lari
2). Apa tujuan dari tes retardasi?
Uji retardasi digunakan untuk mengetahui efisiensi mesin dc berkecepatan stabil. Dalam teknik ini, kami menemukan kerugian dari mekanik & besi seperti mesin.
3). Mengapa efisiensi generator lebih dari sekedar motor?
Karena belitan lebih tebal, resistansi rendah & kerugian tembaga rendah
4). Apa saja jenis kerugiannya?
Mereka adalah besi, belitan, dan gesekan
5). Apa uji polaritasnya?
Uji polaritas digunakan untuk mengetahui arah arus dalam suatu rangkaian listrik
Jadi, ini semua tentang gambaran umum Tes Hopkinson. Ini adalah salah satu jenis teknik untuk pengujian efisiensi mesin DC dengan menghubungkan satu sama lain. Ini juga dikenal sebagai uji beban penuh.