3 KERTAS PENERANGAN KENDALIAN LITAR PENGATUR VOLTAN AUTOMATIK

Kod WIM IKBN/DLC4731/KP(3/3) Muka surat : 1 drpd 11

INSTITUSI LATIHAN
KEMAHIRAN BELIA DAN SUKAN

KERTAS PENERANGAN
(INFORMATION SHEET)

KOD DAN NAMA DIPLOMA LANJUTAN TEKNOLOGI ELEKTRIK
KURSUS/COURSE (PENJAGA JENTERA ELEKTRIK A4)
CODE AND NAME 7

SEMESTER DLC4731 APLIKASI ELEKTRONIK KAWALAN

KOD DAN NAMA 02: KENDALIAN LITAR PENGATUR VOLTAN AUTOMATIK
SUBJEK / SUBJECT’S
CODE & NAME

BAB

OBJEKTIF /OBJECTIVE PELAJAR AKAN MEMAHAMI KONSEP ASAS LITAR PENGATURAN
VOLTAN AUTOMATIK

TAJUK/TITLE KENDALIAN LITAR PENGATUR VOLTAN AUTOMATIK
(AUTOMATIC VOLTAGE REGULATOR CIRCUIT)

TUJUAN/PURPOSE Kertas Penerangan ini akan menerangkan berkaitan dengan :
1. KONSEP ASAS MAGNET DAN GENERATOR
2. SISTEM PENGUJAAN SENDIRI DAN PENGUJAAN TERASING

3. PRINSIP ASAS BAGI AVR

DLC 4731 Cawangan Teknikal & Kualiti Latihan Versi 3.0 (2018)

Kod WIM IKBN/DLC4731/KP(3/3) Muka surat : 2 drpd 11

1.0 ASAS MAGNET

Magnet kekal adalah objek yang dibuat daripada bahan yang bermagnet dan medan magnet
yang berterusan. Bahan bermagnet, dan juga logam-logam yang tertarik kepada magnet,
dipanggil feromagnet (atau ferromagnetic). Ini termasuk besi, nikel, kobalt, beberapa logam
nadir bumi dan beberapa aloi (contohnya, ALINCO), dan beberapa mineral semulajadi seperti
batu magnet. Walaupun bahan feromagnet adalah bahan-bahan yang hanya tertarik kepada
magnet cukup kuat untuk biasanya dianggap magnet, semua bahan-bahan lain bertindak balas
lemah untuk medan magnet, oleh salah satu daripada beberapa jenis lain kemagnetan.
Sesetengah bahan feromagnet boleh bermagnet oleh medan magnet tetapi tidak cenderung
untuk kekal bermagnet apabila medan dikeluarkan, ini dipanggil lembut. Magnet kekal yang
diperbuat daripada bahan-bahan yang magnet.

Satu elektromagnet dibuat dari gegelung dawai yang bertindak sebagai magnet apabila arus
elektrik melaluinya, tetapi berhenti menjadi magnet apabila diputuskan. Selalunya
elektromagnet dibalut di sekeliling teras bahan feromagnet seperti keluli, yang meningkatkan
medan magnet yang dihasilkan oleh gegelung

RAJAH 1: Asas Electromagnet

DLC 4731 Cawangan Teknikal & Kualiti Latihan Versi 3.0 (2018)

Kod WIM IKBN/DLC4731/KP(3/3) Muka surat : 3 drpd 11

2.0 ASAS PENJANA

Induksi elektromagnetik adalah prinsip asas yang digunakan untuk menjana elektrik.
Terdapat tiga elemen yang diperlukan untuk menjana elektrik menggunakan prinsip induksi
elektromagnetik iaitu:-

i. Satu konduktor membawa arus
ii. Sebuah medan magnet
iii. Pergerakan relatif antara konduktor dan medan magnet.

RAJAH 2: Asas Penjana

Teori OPERASI Mudah AC Generator terdiri daripada :-

i. Medan magnet yang kuat (biasanya dihasilkan oleh electromagnet)
ii. Pengalir yang berputar melalui medan magnet
iii. Satu cara yang sambungan yang berterusan diberikan kepada konduktor kerana mereka

berputar (Rajah 2).

Medan magnet yang kuat yang dihasilkan oleh magnet kekal dengan mengalirkan arus melalui
gegelung medan rotor. Gegelung medan dalam rotor menerima pengujaan melalui penggunaan
gelang gelincir dan berus. Dua berus bunga-diadakan dalam hubungan dengan gelang gelincir
untuk menyediakan sambungan berterusan antara gegelung medan dan litar pengujaan luaran.

DLC 4731 Cawangan Teknikal & Kualiti Latihan Versi 3.0 (2018)

Kod WIM IKBN/DLC4731/KP(3/3) Muka surat : 4 drpd 11

Angker yang terkandung dalam belitan pemegun dan disambungkan ke output. Setiap kali rotor
membuat satu putaran lengkap, satu kitaran lengkap AC dibangunkan. Penjana A mempunyai
giliran banyak luka wayar ke dalam slot rotor. Magnitud voltan AC dihasilkan oleh penjana AC
adalah bergantung kepada kekuatan medan dan kelajuan rotor. Kebanyakan penjana
dikendalikan pada kelajuan malar, oleh itu, voltan yang dijana bergantung kepada medan,
pengujaan atau kekuatan.

RAJAH 3: Asas Penjana

3.0 ASAS PENGUJAAN.

Penjana berputar menukarkan tenaga mekanikal kepada tenaga elektrik. Ia terdiri
daripada rotor dan stator, seperti yang ditunjukkan dalam keratan rentas dalam rajah di bawah.
Rotor membawa medan penjana yang dihidupkan oleh enjin. Medan magnet diperolehi
daripada sumber DC dipanggil penguja, yang disambungkan ke "+" dan "-" berakhir belitan
medan. Penjana yang dibina seperti yang garis kuasa medan magnet memotong secara
bersudut tepat seluruh belitan stator apabila enjin menggerakan rotor, voltan terhasil dalam
stator yang juga dalam gegelung. Voltan dalam stator berubah arah setiap kali perubahan
kekutuban (dua kali setiap putaran dalam penjana empat kutub).

DLC 4731 Cawangan Teknikal & Kualiti Latihan Versi 3.0 (2018)

Kod WIM IKBN/DLC4731/KP(3/3) Muka surat : 5 drpd 11

RAJAH 4: Asas Pengujaan

Voltan teraruh dalam setiap gegelung stator bergantung pada :-

i. Kekuatan medan (yang boleh diwakili oleh kepadatan yang lebih
tinggi garis daya),

ii. Halaju dengan garis daya merentasi elemen penggulungan
(rpm), dan

iii. "panjang timbunan".

Oleh itu, untuk mengubah voltan keluaran penjana, saiz dan kelajuan operasi, ia adalah perlu
untuk mengubah kekuatan medan. Ini dilakukan oleh pengatur voltan, yang mengawal
keluaran semasa penguja. Generators dilengkapi dengan sistem pengujaan sendiri atau sistem
pengujaan terasing (PMG).

2.1 SISTEM PENGUJAAN SENDIRI

Sistem pengujaan sendiri dikendalikan melalui pengatur voltan automatik (AVR), dengan
memperolehi kuasa dari voltan keluaran penjana kuasa. Nilai voltan keluaran penjana dan
frekuensi dikesan, dan AVR akan membandingkan voltan keluaran tersebut dan menghantar
voltan DC kepada gegelung medan penguja . Medan penguja mengeluarkan voltan AC melalui
rotor penguja, yang pada berputar pada aci penjana didorong oleh enjin. Keluaran AC penguja
akan ditukarkan kepada DC melalui diod berputar yang juga terdapat di aci penjana untuk
membekalkan DC untuk rotor utama (medan penjana).

DLC 4731 Cawangan Teknikal & Kualiti Latihan Versi 3.0 (2018)

Kod WIM IKBN/DLC4731/KP(3/3) Muka surat : 6 drpd 11

Voltan pengatur akan meningkatkan atau mengurangkan arus ujaan jika ia mengesan terdapat
perubahan dalam voltan keluaran dan frekuensi yang disebabkan oleh perubahan beban, sekali
gus meningkatkan atau mengurangkan medan penjana. Keluaran penjana adalah berkadar
terus dengan kekuatan medan. Biasanya, penjana pengujaan sistem sendiri teruja adalah
sistem yang paling murah didapati daripada pengilang. Kelebihan sistem pengujaan sendiri
berbanding sistem secara berasingan adalah ia mempunyai perlindungan litar pintas
disebabkan ketiadaan medan atau ‘field collapses’.

Kelemahan sistem teruja diri adalah:

i. Ia mungkin perlu saiz penjana yang lebih besar untuk beban yang mempunyai pumula
motor.

ii. bergantung kepada kemagnetan baki tenaga medan untuk energize medan magnet. Jika
baki kemagnetan tidak mencukupi, kita perlu energize medan magnet secara manual
dengan menggunakan sumber DC dari luar.

iii. Ia tidak dapat mengekalkan arus kerosakan yang cukup lama agar pemutus litar
terpelantik,

RAJAH 5: Sistem Pengujaan Sendiri

DLC 4731 Cawangan Teknikal & Kualiti Latihan Versi 3.0 (2018)

Kod WIM IKBN/DLC4731/KP(3/3) Muka surat : 7 drpd 11

3.2 SISTEM PENGUJAAN TERASING

Sistem pengujaan berasingan adalah sama seperti sistem pengujaan sendiri. Cuma terdapat
penjana magnet kekal berasingan (PMG) yang terletak di hujung aci penjana utama kuasa
pengatur voltan. Ia adalah sumber kuasa yang berasingan di mana ia tidak dipengaruhi oleh
beban yang tersambung pada penjana utama.

RAJAH 6: Sistem Pengujaan Terasing

Penjana mampu mengekalkan dua hingga tiga kali diberi nilai arus semasa bagi lebih kurang
sepuluh saat. Ini memboehkan penjana ini disyorkan untuk penggunaan beban seperti pemula
motor dan mempunyai prestasi yang baik dengan beban yang berubah-ubah serta mampu
mengekalkan tempoh arus litar pintas sehingga pemutus litar beroperasi sebelum alternator
mengalami kerosakan.

DLC 4731 Cawangan Teknikal & Kualiti Latihan Versi 3.0 (2018)

Kod WIM IKBN/DLC4731/KP(3/3) Muka surat : 8 drpd 11

RAJAH 7: Penjana/Motor

3.3 PMG

Berikut adalah ringkasan daripada membezakan ciri-ciri sistem ujaan sendiri dengan sistem
ujaan berasingan.

Bil Sistem Ujaan Sendiri Sistem Ujaan Berasingan

1 Dips Voltan Tinggi Dips Voltan Rendah

2 Bidang runtuh Kerosakan Semasa mapan

3 Fasa Purata Tunggal Sensing Tiga Fasa RMS Sensing

Toleransi Rendah untuk Beban Non-Linear Beban Kekebalan yang

4

Bukan Linear lebih baik

5 Lesser Mampu Motor Starter Better Motor Starter

DLC 4731 Cawangan Teknikal & Kualiti Latihan Versi 3.0 (2018)

Kod WIM IKBN/DLC4731/KP(3/3) Muka surat : 9 drpd 11

4.0 PRINSIP-PRINSIP ASAS BAGI AVR

Pada asasnya fungsi AVR atau Pengawal Selia Voltan Automatik untuk penjana adalah untuk
memastikan voltan yang dijana daripada penjana kuasa berjalan lancar untuk mengekalkan
voltan yang stabil dalam had yang dinyatakan. Ia boleh menstabilkan nilai voltan apabila
beban untuk permintaan bekalan kuasa

Prinsip kerja AVR adalah mengatur arus penguatan (excitacy) pada exciter. Apabila voltan
output generator di bawah voltan nominal voltan generator, maka AVR akan meningkatkan
arus penguatan (excitacy) pada exciter. Dan juga sebaliknya apabila voltan output Generator
melebihi voltan nominal generator maka AVR akan mengurangkan arus penguatan (excitacy)
pada exciter. Dengan demikian apabila berlaku perubahan voltan output Generator akan dapat
distabilkan oleh AVR secara automatik. AVR dikendalikan dengan mendapat satu kuasa dari
generator magnet kekal(PMG) sebagai contoh AVR dengan voltan 110V, 20A, 400Hz. Serta
mendapat sensor dari potencial transformer (PT) dan current transformer (CT).

RAJAH 7: Perincian Prinsip kerja AVR

DLC 4731 Cawangan Teknikal & Kualiti Latihan Versi 3.0 (2018)

Kod WIM IKBN/DLC4731/KP(3/3) Muka surat : 10 drpd 11

4.1 FUNGSI UTAMA AVR

Divider Potensi dan Rectifier : mengambil bahagian penjana voltan keluaran dan melemah.
Potensi pembahagi boleh laras oleh potensiometer volt AVR dan perapi tangan luaran (apabila
dipasang). Output daripada CT terasa berat juga ditambah kepada isyarat ini. Penerus boleh
menukarkan a.c. yang isyarat input menjadi D.C. isyarat yang mewakili voltan penjana.

Pengadun DC : menambah isyarat input analog penjana voltan isyarat.

Rectifier Fasa 3: menukarkan output semasa menghadkan CT menjadi isyarat AT mewakili
penjana arus.

Amplifier: membandingkan voltan penjana atau isyarat semasa

Reference Voltage : dan menguatkan perbezaan (ralat) untuk memberikan isyarat kawalan
bagi kuasa peranti.

Ramp Generator dan Paras Detector dan Driver : terhingga mengawal tempoh pengaliran

Power Control Device : menyediakan pengujaan sistem dengan kuasa yang diperlukan untuk
mengekalkan penjana voltan dalam had tertentu.

Stability Circuit : menyediakan negatif ac laras maklum balas untuk memastikan keadaan
baik mantap dan fana prestasi sistem kawalan.
Power supply : menyediakan voltan yang diperlukan untuk AVR litar.

Low Hz Detector : mengukur tempoh setiap kitaran elektrik dan menyebabkan voltan rujukan
untuk menjadi dikurangkan kira-kira linear dengan kelajuan di bawah ambang presettable.

Dip And Dwell: litar menyediakan pelarasan untuk roll voltan yang lebih besar di luar dan
masa pemulihan. Satu Diod Pemancar Cahaya memberikan gambaran berjalan dungan.

Synchronizing Circuit : digunakan untuk menjaga Amuk Generator dan Pengesan Hz Rendah
dikunci untuk Penjana Magnet Kekal gelombang tempoh.

Power Control Device: membeza jumlah bidang penguja semasa dalam respons kepada
isyarat ralat yang dihasilkan oleh Penguat.

DLC 4731 Cawangan Teknikal & Kualiti Latihan Versi 3.0 (2018)

Kod WIM IKBN/DLC4731/KP(3/3) Muka surat : 11 drpd 11

Circuit Breaker : menyediakan pengasingan litar mengawal sistem dalam acara pengujaan
lebih atau lebih keadaan voltan.

Over Exitation Detector: sentiasa memantau penguja medan voltan dan mematikan peranti
kuasa jika ini naik di atas paras rujukan, untuk lebih besar daripada menyatakan tempoh masa.
Suatu isyarat luaran juga disediakan untuk perjalanan Pemutus Litar.

Over Voltage Detector : sentiasa memantau penjana voltan pemegun dan mematikan
peranti kuasa jika ini naik di atas paras rujukan, selama lebih daripada tempoh masa yang
dinyatakan. Suatu isyarat luaran juga disediakan untuk perjalanan Pemutus Litar

SOALAN:
Soalan-soalan ringkas yang meliputi kandungan Kertas Penerangan untuk menguji kefahaman
pelatih. Jumlah soalan tidak dihadkan.

1. Apakah fungsi Pengadun DC?
2. Nyatakan fungsi utama pengatur voltan automatik (AVR) di dalam sebuah penjana elektrik

voltan rendah.
3. Apakah fungsi Circuit Breaker?

RUJUKAN:

1. Daniel W.Hart Mcgraw-Hill International Edition (2011) Power electronics, ISBN 978-007-
128930-6

2. Rubita Sudirman, Puspa Inayat & Siti Hawa Ruslan (2010) Electronic devices and circuit,
ISBN 978-983-52-0756-3

DLC 4731 Cawangan Teknikal & Kualiti Latihan Versi 3.0 (2018)