ANALISA PERBANDINGAN EFISIENSI MOTOR DC KOMPON PENDEK DENGAN MOTOR DC KOMPON PANJANG AKIBAT PENAMBAHAN KUTUB

Transkripsi

1 ANALISA PERBANDINGAN EFISIENSI MOTOR DC KOMPON PENDEK DENGAN MOTOR DC KOMPON PANJANG AKIBAT PENAMBAHAN KUTUB Fuad Rahim Sitompul, Syamsul Amie Kosetrasi Eergi Koversi, Departeme Tekik Elektro Fakultas Tekik Uiversitas Sumatera Utara (USU) Jl. Almamater, Kampus USU Meda INDONESIA ABSTRAK Motor listrik merupaka peragkat elekromagetis yag megubah eergi listrik mejadi eergi mekaik. Motor DC memerluka tegaga searah pada kumpara meda utuk diubah mejadi eergi mekaik. Eergi mekaik ii diguaka sebagai peggerak peralata listrik seperti pompa,peggerak kipas agi, lift da lai-lai. Kierja suatu motor DC(Direct Curret) dikataka baik jika efisiesi motor tersebut tiggi. Hal ii dapat dicapai dega megatur bagia-bagia tertetu dari motor. Perubaha posisi sikat pada motor DC mempegaruhi efisiesiya. Pada jural ii membahas tetag aalisis perbadiga efisiesi motor DC kompo pedek dega motor DC kompo pajag akibat peambaha kutub. Adapu hasil aalisis meujukka bahwa efisiesi motor DC kompo pajag lebih efektif dari pada efisiesi motor DC kompo pedek. Nilai efisiesi tertiggi dari motor DC kompo pajag akibat peambaha kutub adalah 81.92% terhadap torsi beba 0.6 kg. Efisiesi tertiggi dari motor DC kompo pedek akibat peambaha kutub adalah 80.16% terhadap torsi beba 0.6 kg. Kata Kuci : Motor DC, Peambaha Kutub Batu, Peguata Kompo, Efisiesi 1. Pedahulua Motor arus searah berfugsi megubah eergi listrik arus searah mejadi eergi mekais berupa putara sebuah mesi arus searah dapat diguaka baik sebagai motor arus maupu geerator arus searah. Akhir-akhir ii mugki bayak orag beraggapa bahwa tidak perlu lagi mempelajari motor arus searah karea pegguaaya pada idustri-idustri sudah sagat berkurag. Namu akhirya beberapa tahu terakhir ii motor arus searah megalami perkembaga khususya dalam pemakaiaya sebagai motor peggerak. Pegguaa motor arus searah dapat kita jumpai pada alat pegagkut disuatu perkembaga, dalam saraa trasportasi yaitu pada kereta api listrik da juga pada mobil yag disuplai oleh baterai. Pemiliha motor arus searah dibadigka motor sikro ataupu motor iduksi karea mudah dalam pegatura putara baik utuk beba yag bervariasi da juga system mesi DC serig kali diperguaka pada pemakaia yag memerluka retag kecepata motor yag lebar atau pada pegatura yag teliti pada keluara motorya. Peambaha kutub batu merupaka salah satu cara utuk meguragi reaksi jagkar yag terjadi. Pada motor arus searah, dimaa reaksi jagkar ii dapat meimbulka pegaruh yag sagat buruk pada motor arus searah terutama terhadag performasi motor arus searah. Oleh sebab itu, harus dilakuka tidaka yag sesuai terhadap motor arus searah agar pegarus reaksi jagkar tersebut dapat dikuragi. Dega demikia, diharapka motor arus searah memiliki efisiesi yag cukup tiggi. Pada motor arus searah, peambaha kutub batu selama megatisipasi reaksi jagkar teryata mempegaruhi efisiesiya. Maka dega meambah kutub batu pada motor arus searah dapat meigkatka performasiya, sehigga dapat bekerja lebih baik. 2. Motor DC Peguata Kompo Motor DC atau motor arus searah peguata kompo merupaka gabuga motor arus searah peguata seri da motor arus searah peguata shut. Motor arus searah peguata kompo dapat diklasifikasika sebagai berikut : a).motor arus searah peguata kompo pedek, terdiri dari: motor arus searah peguata kompo pedek kumulatif (batu) da motor arus searah peguata kompo pedek differesial (lawa) DTE FT USU

2 b).motor arus searah peguata kompo pajag, terdiri dari: motor arus searah peguata kompo pajag kumulatif (batu) da motor arus searah peguata kompo pajag differesial (lawa) Pada motor arus searah peguata kompo pedek, kumpara meda seriya terhubug secara paralel terhadap kumpara jagkar da kumpara meda shut. Motor arus searah peguata kompo pedek terbagi mejadi dua jeis, yaitu kompo pedek kumulatif (batu) da kompo pedek differesial (lawa). Pada motor arus searah peguata kompo pedek kumulatif, polaritas kedua kumpara medaya sama. Hal ii disebabka karea kedua arus medaya sama-sama memasuki dot. Maka sesuai dega atura dot, fluksi yag dihasilka mejadi salig meguatka. Sedagka pada motor arus searah peguata kompo pedek differesial, polaritas kedua kumpara medaya salig berlawaa. Salah satu arus medaya memasuki dot sedagka yag laiya meiggalka dot sehigga fluksi yag dihasilkaya mejadi salig meguragi. Ragkaia ekivale motor arus searah peguata kompo pedek kumulatif da motor arus searah peguata kompo pedek differesial ditujukka oleh Gambar 2 da Gambar 3. Gambar 3. Ragkaia ekivale motor arus searah peguata kompo pedek differesial (lawa) Dari Gambar 2 da Gambar 3, diperoleh persamaa tegaga termial motor arus searah peguata kompo pedek seperti ditujukka oleh persamaa (1). Vt=Ea+Is.Rs+.R (1) Sedagka persamaa arus yag megalir pada motor ditujukka oleh persamaa (2). IL=Is=+ (2) Pada motor arus searah peguata kompo pajag, kumpara meda seriya terhubug secara seri terhadap kumpara jagkarya da terhubug paralel terhadap kumpara meda shut. Sama halya seperti motor arus searah peguata kompo pedek, motor arus searah peguata kompo pajag juga terbagi dua, yaitu kompo pajag kumulatif (batu) da kompo pajag differesial (lawa). Pada motor arus searah peguata kompo pajag kumulatif, polaritas kedua kumpara medaya sama sehigga fluksi yag dihasilka salig meguatka. Sedagka pada motor arus searah peguata kompo pajag differesial, polaritas kedua kumpara medaya salig berlawaa sehigga fluksi yag dihasilka mejadi salig meguragi. Ragkaia ekivale motor arus searah peguata kompo pajag kumulatif da motor arus searah peguata kompo pajag differesial ditujukka oleh Gambar 4 da Gambar 5. Gambar 2. Ragkaia ekivale motor arus searah peguata kompo pedek kumulatif (batu) Gambar 4. Ragkaia ekivale motor arus searah peguata kompo pajag kumulatif (batu) DTE FT USU

3 Karea Pout = Pi Σ Rugi-Rugi da Pi = Pout + Σ Rugi-Rugi. Maka efisiesi motor arus searah dapat juga dituliska seperti persamaa (8) da persamaa (9). η = Pi Rugi P i Rugi x100% (8) Gambar 5. Ragkaia ekivale motor arus searah peguata kompo pajag differesial (lawa) Dari Gambar 4 da Gambar 5, diperoleh persamaa tegaga termial motor arus searah peguata kompo pajag seperti ditujukka oleh persamaa (3). Vt=Ea+Is.Rs+.Ra (3) Karea, Is = Maka persamaa (4) dapat juga ditulis seperti persamaa (4). Vt=Ea+(Rs+Ra (4) Sedagka persamaa arus yag megalir pada motor ditujukka oleh persamaa (5) da persamaa (6). IL=+ (5) I sh V = R 2.1 Efisiesi Motor Arus Searah t sh (6) Efisiesi motor arus searah merupaka perbadiga atara daya keluara dega daya masuka yag diyataka dalam perse (%) dari motor arus searah tersebut. Daya masuka yag diterima oleh motor arus searah berupa daya listrik sedagka daya keluara yag dihasilkaya berupa daya mekaik yaitu gerak rotor da hasil selisih atara daya masuka dega daya keluara motor disebut rugi-rugi. Dega demikia, efisiesi suatu motor arus searah diperoleh dega megguaka persamaa (7). Pout η = x 100 % Pi (7) η = P out Pout x 100 % (9) Rugi Rugi Dimaa, η : efisiesi motor arus searah (%) Pi : daya masuka motor arus searah (Watt) Pout : daya keluara motor arus searah (Watt). Efisiesi yag diyataka oleh persamaa (7) disebut juga sebagai efisiesi komersial atau efisiesi keseluruha (overall efficiecy). Selai itu, dalam motor arus searah dikeal juga dua macam efisiesi laiya, yaitu : A. Efisiesi Mekais Efisiesi mekais pada motor arus searah dapat diperoleh dega megguaka persamaa (10). Pout ηm = x 100% Pa (10) Dimaa, Pout : daya keluara motor arus searah= Tsh x ω (Watt). Pa : daya yag dibagkitka pada kumpara jagkar = Ea x (Watt) Tsh : torsi poros dari motor arus searah (Newto-meter) Ω : kecepata putara rotor (radia per detik). B. Efisiesi Elektris Efisiesi elektris atau efisiesi listrik pada motor arus searah dapat diperoleh dega megguaka persamaa (11). Pa ηe= x100% (11) Pi Dimaa : Pi = Vt x IL (Watt) Vt : tegaga termial motor arus searah (Volt) DTE FT USU

4 IL : arus jala-jala (Ampere). Dari persamaa (10) da persamaa (11) diperoleh hubuga atara efisiesi mekais dega efisiesi elektris yaitu seperti persamaa (12). 1. Ragkaia pegujia motor DC kompo pajag pada kodisi berbeba. η = ηm x ηe (12) Metode yag palig mudah dalam meetuka efisiesi motor arus searah adalah membebaiya lagsug da megukur daya masuka da keluaraya. Maka kita dapat megguaka persamaa(12) utuk meetuka efisiesi motor tersebut. Namu, metode ii harus memperhatika tiga hal utama yaitu metode ii membutuhka pembebaa pada motor. Kedua, utuk motor-motor dega ratig daya yag besar, beba-beba yag diperluka tidak mugki diperoleh. Ketiga, baha lebih mustahil utuk memberika beba yag sedemikia rupa, karea daya yag besar aka terbuag mejadika metode ii sagat mahal. Metode yag palig umum utuk medapatka efisiesi motor arus searah adalah meetuka rugi-rugiya dari pegukura daya masuka da keluaraya pada saat berbeba. Kita dapat megguaka persamaa (13) utuk meetuka efisiesi motor tersebut. Metode ii memiliki keutuga yag yata karea lebih mudah da ekoomis. 3. Metode Peelitia Adapu metode peelitia dari peelitia aalisa perbadiga efisiesi motor DC kompo pedek dega motor DC kompo pajag akibat peambaha kutub adalah: 3.1 Peralata yag diguaka dalam peelitia. Adapu peralata yag diguaka dalam peelitia adalah: 1. 2 Ampere DC digital 2. 1 Voltmeter DC digital 3. 2 Uit Tahaa Rheostat 4. Autotrafo 5. Kabel Peghubug 6. Motor Arus Searah AEG 1.2 Kw 7. Magetik kotraktor 3.2 Ragkaia peelitia Adapu ragkaia yag diguaka dalam peelitia ii adalah: 2. Ragkaia pegujia motor DC kompo pedek pada kodisi berbeba. 3.3 Prosedur peelitia. Prosedur Peelitia Motor DC Peguata Kompo Pedek da Kompo Pajag Pada Kodisi Berbeba. 1. Peralata di ragkai seperti gambar 2. Power Supply di hubugka ke Autotrafo 3. Autotrafo diatur 100 volt 4. Pegukura pertama adalah mecatat arus jagkar da putara motor 5. Beba diberika dega megatur tahaa rheostat dari; 0.6;0.7;0.8;0.9;1 kg, lalu arus jagkar da putara dicatat pada setiap peambaha beba. Tegaga pada autotrafo di jaga kosta utuk setiap peambaha beba, da arus meda di atur kosta dega megubah tahaa rheostat da juga tegaga masuka tetap dijaga kosta utuk setiap peambaha beba DTE FT USU

5 6. Setelah pegambila data, tegaga autotrafo dituruka perlaha-laha higga miimum. 4. Hasil da Pembahasa Adapu hasil da pembahasa terbagi dalam 4 bagia: a) Percobaa motor dc kompo pedek tapa peambaha kutub, besar tegaga Vt = 100 volt da I f = 0.08 ampere. Tabel 1. Data Hasil Aalisis Pegujia motor DC peguata kompo pedek pada kodisi berbeba tapa kutub. Dari hasil data yag diperoleh pada tabel 2 dapat disimpulka semaki besar torsi beba maka efisiesi ya semaki kecil. c) Pada percobaa motor dc kompo pedek dega peambaha kutub ii besar tegaga Vt = 100 volt, = I L da If= 0.08, perhituga efisiesi diperoleh berdasarka persamaa efisiesi, sehigga diperoleh hasil seperti pada Tabel 3. Tabel 3. Data Hasil Aalisis Pegujia motor DC peguata kompo pajag pada kodisi berbeba tapa kutub. beba (kg) I L Efisiesi beba (amp ) efisiesi % % % % % Dari hasil data yag diperoleh pada tabel 1 dapat disimpulka semaki besar torsi beba maka efisiesi ya mejadi kecil. b) Pada percobaa motor dc kompo pedek dega peambaha kutub ii besar tegaga Vt = 100 volt da If= 0.08, perhituga efisiesi diperoleh berdasarka persamaa efisiesi, sehigga diperoleh hasil seperti pada Tabel 2. Tabel 2. Data Hasil Aalisis Pegujia motor DC peguata kompo pedek pada kodisi berbeba dega kutub % % % % % Dari hasil data yag diperoleh pada tabel 3 dapat di simpulka semaki besar torsi beba maka efisiesi ya semaki kecil. d) Pada percobaa motor dc kompo pajag dega peambaha kutub ii besar tegaga Vt = 100 volt, = I L da If= 0.08, perhituga efisiesi diperoleh berdasarka persamaa efisiesi, sehigga diperoleh hasil seperti pada Tabel 4. Tabel 4. Data Hasil Aalisis Pegujia motor DC peguata kompo pajag pada kodisi berbeba tapa kutub. beba IL efisiesi beba (amp ) efisiesi % % % % % % % % % % DTE FT USU

6 Dari hasil data yag diperoleh pada tabel 4 dapat disimpulka semaki besar torsi beba maka efisiesi ya semaki kecil. Kesimpula Berdasarka pembahasa, maka dapat diambil kesimpula: 1. Bahwa Efisiesi motor dc kompo pajag berkutub batu (81.92% dari torsi beba 0.6 kg) lebih baik di badigka dega efisiesi motor dc kompo pajag tapa kutub batu(79.73% dari torsi beba 0.6 kg) da Efisiesi motor dc kompo pedek berkutub batu(80.16% dari torsi beba 0.6 kg) lebih baik dibadigka dega efisiesi motor dc kompo pedek tapa kutub batu(79.50% dari torsi beba 0.6 kg). 2. Efisiesi motor dc kompo pajag tapa kutub batu(79.73% dari torsi beba 0.6 kg) lebih baik daripada efisiesi motor dc kompo pedek tapa kutub batu(79.50% dari torsi beba 0.6 kg) sedagka Efisiesi motor dc kompo pajag berkutub batu(81.92% dari torsi beba 0.6 kg) lebih baik di badigka dega efisiesi motor dc kompo pedek berkutub batu(80.16% dari torsi beba 0.6 kg). Referesi [1]. Bimbra, P.S, Geeralized Circuit Theory of Electrical Machies, Khaa Publisher, Idia, [2]. Fitzgerald, A.E, Charles Kigsley, JR, Electric Machiery, McGraw-Hill Book Compay, Ic., New York, [3]. Theraja, B.L.& Theraja, A.K, Atext Book of Electrical Techology, New Delhi, S.Chad ad Compay Ltd., [4]. Pillai, S.K, A First Course O Electrical Drives, Idia Istitute of Techology, Bombay, [5]. Theodore, Wildi, Electrical Machie Desig ad Power Systems, Pretice Hall Iterasioal, Liverpool, DTE FT USU