BAB II LANDASAN TEORI

Transkripsi

1 7 BAB II LANDASAN TEORI 2.1. Motor Honda Astrea Grand Tahun Motor Honda grand tahun 1994 merupakan motor 4T yang terkenal irit. dan komsumsi BBM yang irit menjadikan salah satu daya tarik motor ini. Untuk Oli mesin saya menggunakan rekombendasi pabrik Honda. Bensin pernah beberapa saat saya coba dengan pertamax, hasilnya memang mantap. Motor terasa ringan dan lebih irit. Efek samping menggunakan pertamax, mesin terasa kasar dari biasanya. Kelemahan utama motor ini menurut saya ada di bagian plastic bodinya getas dan mudah pecah, antara lain pegangan kepet spakbor, spakbor atas, sayap kiri dan kanan. Mungkin karena keseringan dibuka dan kalau mundur suka nyenggol motor lain yang menyebabkan pecahnya plastic body. Untuk sektor mesin, patut diacungi jempol. Hanya saja, perlu hati-hati dibagian elektrik stater yang kadang col boosternya aus, sehingga kalau stater elektrik ditekan bunyinya

2 8 tek-tek atau ser-ser. Selain itu, jika oli jarang diganti kopling sekundernya juga gampang rusak. Ciri-cirinya seperti ada benturan ditengah mesin, tapi hal itu tidak sampai mempengaruhi kinerja mesin. Hanya berpengaruh di suara dan getaran yang agak berlebih. Motor ini memiliki chasis yang handal untuk beban berat, perawatan ekonomis, konsumsi bahan bakar rendah, sangat cocok diandalkan untuk motor harian. Dengan perawatan yang teratur pada mesin, saluran bahan bakar dan kelistrikan. Gambar 2.1 Motor Honda Grand Masa Pemakaian mula (running in). Masa pemakaian mula adalah 1000km pertama jarak pemakaian sepeda motor. Selama masa pemakaian mula jangan jalankan sepeda motor pada lebih dari 80% kecepatan maksimum dalam masing masing gigi persneling. Hindarilah perjalanan dan beban yang berat, dan jangan jalankan sepeda motor untuk waktu lama pada waktu kecepatan saja. patuilah daerah kecepatan yang aman untuk masing masing gigi persneling seperti pada table berikut :

3 9 Persneling Kecepatan (km/jam) Gigi Gigi Gigi Gigi Tabel 2.1. Persneling Roda Gigi. Adapun sisitem kerja mesinnya adalah termasuk jenis motor 4 tak, motor 4 tak adalah motor yang setip siklus kerjannya di selesaikan dalam 4 langkah torak atau dua kali putaran poros engkol. Selama empat kali langkah tersebut mengalami lima proses, yaitu pengisian, kompresi, pembakaran, ekspansi / kerja, dan pembuangan. Rangkaian proses dalam langkah langkah torak setiap siklus kerjannya adalah sebagi berikut : Proses pengisian / langkah isap. Pengisian atau pemasukan bahan bakar udara terjadi pada langkah pertama, yaitu pada saat torak bergerak dari TMA (Titik Mati Atas ) ke TMB ( Titik Mati Bawah ) dimana katup masuk trebuka dan katup pembuangan tertutup, menghisap muatan segar masuk ke dalam silinder mesin. Sebaiknya konsentrasi antara bensin dan udara yang masuk kedalam ruang bakar harus tepat jangan sampai terlalu kaya atau terlalu miskin untuk menghasilkan pembakaran yang sempurna.

4 Proses Kompresi. Gambar 2.2. Proses pengisian. Sumber: Materi Kuliah Teknik Otomotif. Proses kompresi terjadi pada langkah kedua. Proses engkol yang berputar menggerakan torak dari TMB ke TMA. pada langkah ini kedua katup tertutup maka campuran bahan bakar udara di kompresikan sehing tekanan dan temperaturnya meningkat, sehingga campuran tadi mudah sekali terbakar.

5 Proses Pembakaran. Gambar 2.3. Proses kompresi. Sumber: Materi Kuliah Teknik Otomotif. Beberapa derajat engkol sebelum kompresi berakir atau beberapa saat menjelang akir langkah kedua sesaat sebelum torak mencapai TMA, busi memercikan bunga api sehingga campuran bahan bakar dan udara yang sudah di kompresikan tadi terbakar dengan ledakan. oleh karena itu, tekanaan dan temperature gas terbakar di dalam silinder. Proses ini terjadi pada langkah ke tiga atau langkah kerja, yaitu pada gerakan torak dari TMA ke TMB. pada saat melampui TMA tekanan yang tinggi tersebut digunakaan untuk mendorong torak kebawah dan memutar poros engkol menjadi satu setengah putaran, sehingga terjadi kerja mekanik. Karena isi silinder membesar, gas pembakaran berekspansi, tekanaan dan temperature menurun. Pada proses ini kedua katup masih tertutup.

6 Proses Pembuangan. Gambar 2.4. Proses Pembakaran. Sumber: Materi Kuliah Teknik Otomotif. Proses pembuangan terrjadi pada langkah ke empat atau langkah pembuangan. Torak bergerak dari TMB ke TMA. pada langkah ini katup masuk tertutup dan katup pembuangan terbuka. Pada akir langkah ekspansi tekanan gas di dalam silinder lebih tinggi dari pada tekanan di luar silinder. Oleh karena itu, setelah katup pembuangan terbuka sisa gas pembakaran akan bergerak keluar dan gerak torak ke atas akan mempercepat keluwarnya sisa gas pembakaran. Gerakan berikutnya torak bergerak dari TMA ke TMB melakukan langkah pengisian seperti pada langkah pertama. Peristiwa itu dilakukan berulang ulang selama mesin hidup. Terbukanya katup masuk dan katup buang karena adanya mekanisme yang di gerakan oleh poros nok, sedangkan poros nok sendiri dihubungkan dengan poros engkol melalui transmisi roda gigi atau rantai dengan perbandingan

7 13 putaranya antara poros engkol dengan poros nok 2:1. Hal ini berarti apabila poros engkol berputar dua kali maka poros nok berputar satu kali Gambar 2.5. Proses pembuangan. Sumber: Materi Kuliah Teknik Otomotif. Berdasarkan proses kerja yang di jelaskan di atas motor bensin 4 tak memiliki ciri-ciri sebagi berikut : Dalam empat langkah torak hanya ada satu langkah ekspansi / kerja. Proses pembuangan dan pengisian di lakukan masing masing dalam satu langkah torak. Setiap silinder minimal terdapat dua buah katup. Kelebihan Motor 4-tak : 1. Hemat bahan bakar. 2. Tidak menggunakan oli samping sehingga lebih ekonomis. 3. Tenaga yang dihasilkan besar dan stabil, sehingga memiliki akselerasi yang baik pada medan pegunungan atau jalan menanjak. 4. Ramah lingkungan.

8 14 Kekurangan Motor 4-tak : 1. Perawatan lebih sulit karena konstruksi mesin lebih rumit disbandingkan dengan motor 2-tak. 2. Oli mesin lebih boros dan lebih cepat encer karena melumasi seluruh bagian mesin dan bersikulasi sampai silinderkop. 3. Seara mesin lebih kasar Spesifikasi Motor Honda Astrea Grand. Panjang x Lebar x Tinggi.1854 x 667 x 1043 mm Jarak sumbu roda mm Berat kosong....89,2kg (C100K7), 91,1 Kg (C100M7) Ban depan (4 PR) Ban belakang (4 PR) Tekanan udara ban depan. 200kPa (28 psi) / 2,00 Kg/cm 2 Tekana udara ban belakang kpa (32 psi) / 2,25 Kg/cm 2 Kapasitas oli garpu depan.. 52 cm 3 Kapasitas tangki bahan bakar...4,0 liter Tipe mesin..4 langkah, 1 silinder, OHC, pendingin udara Diameter x Langkah.. 50 x 49,5 mm Volume langkah. 97,1 cm 3 Perbandingan kompressi.... 8,8 : 1 Jenis minyak pelumas dan kapasitas Federal Oil Superior Formulation, 0,70 liter Kopling kopling ganda, Otomatis sentrifugal pada poros engkol, Plat majemuk pada poros utama digerakan pedal persneling. Transmisi... 4 kecepatan bertautan tetap, system rotary

9 15 Busi... ND U22FS-U Baterai... 12V-5Ah Sekering A Sistem pengapian. CDI, tanpa platina Sistem starter. Pedal kick starter dan starter listrik ( khusus C100M7) 2.4. Motor Listrik. Motor Listrik merupakan sebuah perangkat elektromaknetis yang mengubah energi listrik menjadi energi mekanis. energi mekanis digunakan untuk, misalnya, memutar impeller pompa, fan atau blower, menggerakan kompresor, mengangkat beban dan lain lain. Motor listrik juga digunakan di rumah ( Mixer, bor listrik, fan angin ) dan di industri. motor listrik kadang kala disebut kuda kerja nya industri sebab diperkirakan bahwa motor motor menggunakan sekitar 70% beban listrik total diindustri. Mekanisme kerja untuk seluruh jenis motor secara umum sama Arus listrik dalam medan magnet akan memberikan gaya. Jika kawat yang membawa arus dibengkokan menjadi sebuah lingkaran / loop, maka kedua sisi loop yaitu pada sudut kanan medan magnet, akan mendapatkan gaya pada arah yang berlawanan. Pasangan gaya menghasilkan tenaga putar / torque untuk memutar kumparan. Motor motor memiliki beberapa loop pada dinamonya untuk memberikan tenaga putaran yang lebih seragam dan medan magnetnya dihasikan oleh susunan elektromagnetik yang disebut kumparan medan.

10 16 Dalam memahami sebuah motor, penting untuk mengerti apa yang dimaksut dengan beban motor. beban mengacu kepada keluwaran tenaga putar / torque sesuai dengan kecepatan yang diperlukan. Beban umumnya dapat dikategorikan kedalam tiga kelompok : Beban torque konstan adalah beban dimana permintaan keluwaran energinya bervariasi dengan kecepatan operasinya namun torque nya tidak berfariasi. Beban dengan variable torque adalah beban dengan torque yang bervariasi dengan kecepatan operasi. Beban dengan energi konstan adalah beban dengan permintaan torque yang berubah dan berbanding dengan kecepatan Jenis Motor Listrik. Motor listrik dibagi menjadi dua yaitu : 1. Motor listrik AC. 2. Motor Listrik DC. Gambar 2.6. Kalisifikasi jenis utama motor listrik. Sumber: Modul 9 Audit Energy, Universitas Mercubuana.

11 Motor Listrik AC Motor Listrik AC dibagi menjadi 2 (dua) : Sinkron / serempak dan Asinkron / tidak serempak Sinkron / serempak Motor sinkron adalah mesin sinkron yang digunakan untuk mengubah energi listrik menjadi energi mekanik. Mesin sinkron mempunyai kumparan medan pada rotor. Kumparan jangkarnya berbentuk sama dengan mesin induksi, sedangan kumparan medan mesin sinkron dapat berbentuk kutup sepatu (salient) atau kutup dengan celah udara sama rata (rotor silinder). Arus searah (DC) untuk menghasilkan fluks pada kumparan medan dialirkan kerotor melalui cincin dan sikat. Prinsip kerja motor sinkron Gambar 2.7. Terjadinya torsi pada motor sinkron (a) Tanpa beban (b) kondisi berbeban (c) kurva karakteristik torsi. Sumber : Engineering Indonesia (Motor Listrik) Apabila kumparan jangkar dhhubungkan dengan sumber tegangan tiga fase maka akan mengalir arus tiga fase pada kumparan. Arus tiga fase pada kumparan jangkar ini menghasilkan medan putar homogeny. Berbeda dengan motor induksi, motor sinkron mendapat eksitasi dari sumber DC eksternal yang dihubungkan

12 18 dengan rangkean rotor melalui slip ring dan sikat. Arus DC pada rotor ini menghasilkan medan magnet rotor yang tetap. kutup medan rotor mendapat tarikan dari kutup medan putar setator hingga turut berputar dengan kecepatan yang sama (sinkron). Torsi yang dihasikan motor sinkron merupakan fungsi sudut torsi. Semakin besar sudut antara kedua medan magnet, maka torsi yang dihasilakn akan semakin besar. Pada beban nol, sumbu kutup medan putar berimpit dengan sumbu kumparan medan setiap penambahan beban membuat medan motor tertinggal dari medan setator, berbentuk sudut kopel untuk kemudian berputar dengan kecepatan yang sama lagi. Beban maksimum tercapai ketika Penambahan beban lebih lanjut mengakibatkan hilangnya kekuatan torsi dan motor disebut kehilangan sinkronisasi. Rangkean Ekuivalen Motor Sinkron Motor sinkron pada dasarnya adalah sama dengan generator sinkron, kecuali arah aliran daya pada motor sinkron merupakan kebalikan dari generator sinkron. Oleh karena arah aliran daya pada motor sinkron dibalik, maka arah aliran arus pada setator motor sinkron juga dapat di anggap dibalik. Maka rangkean ekuivalen motor sinkron adalah sama dengan rangkean ekuivalen generator sinkron, kecuwali arah arus ia dibalik. Gambar 2.8. Rangkean Ekuivalen Motor Sinkron.

13 Asinkron / tak serempak. Motor induksi atau motor asinkron adalah motor yang mempunyai kecepatan putar medan magnet dengan kecepatan putar rotor berbeda atau terjadi slip. Motor induksi merupakan motor yang paling umum digunakan pada berbagai peralatan industri. Popularitasnya karena rancangannya yang sederhana, murah dan mudah didapat, dan dapat langsung disambungkan ke sumber daya AC. Klasifikasi motor Asinkron motor induksi dapat diklasifikasikan menjadi dua kelompok utama. 1. Motor induksi satu fase. Motor ini hanya memiliki satu gulungan stator, beroperasi dengan pasokan daya satu fase,memiliki sebuah rotor kandang tupai, dan memerlukan sebuah alat untuk menghidupkan motornya. Sejauh ini motor ini merupakan jenis motor yang paling umum digunakan dalam peralatan rumah tangga, seperti fan angin, mesin cuci dan pengering pakaian, dan untuk penggunaan hingga 3 sampai 4 Hp. 2. Motor induksi tiga fase Medan magnet yang berputar dihasilkan oleh pasokan tiga fase yang seimbang. Motor tersebut memiliki kemampuan daya yang tinggi, dapat memiliki kandang tupai atau gulungan rotor (walaupun 90% memiliki rotor kandang tupai); dan penyalaan sendiri. Diperkirakan bahwa sekitar 70% motor di industri menggunakan jenis ini, sebagai contoh, pompa, kompresor, belt conveyor, jaringan listrik, dan grinder. Tersedia dalam ukuran 1/3 hingga ratusan Hp.

14 Motor DC Motor arus searah, sebagaimana namanya, menggunakan arus langsung dan tidak langsung. Motor DC digunakan pada penggunaan khusus dimana diperlukan penyalaan torque yang tinggi atau percepatan yang tetap untuk kisaran kecepatan yang luwas. Gambar 2.9. Motor DC. Sumber: Modul 9 Audit Energi, Universitas Mercubuana. Motor DC adalah motor yang ditenagai sumber arus DC. Motor arus searah, sebagaimana namanya Sehingga dibutuhkan rangkaian penyearah untuk mengubah arus sinusoidal (AC) menjadi arus linier (DC) jika sumber arus kita adalah arus AC. Pada kebanyakan jenis motor DC, arah arus pada armature dibalik secara periode selama putaran. Hal ini dilakukan dengan saklar mekanis untuk membalikkan arus yang terdiri dari sikat (brushes) yang terpasang pada stator dan komutator yang terpasang pada shaft. Komutator terdiri dari banyak segmen konduktor yang terisolasi satu sama lain. Tiap segmen komutator terhubung dengan konduktor ke armature. Sikat terletak bersentuhan dengan komutator. Saat komutator bergerak, terjadi aksi switching oleh sikat yang bersentuhan dengan segmen komutator, hal ini menyebabkan perubahan arah arus

15 21 pada armature. Karena sikat dan komutator terus bergesekan, diperlukan perawatan agar motor tetap mencapai performa yang diinginkan. Keuntungan menggunakan motor DC yaitu sebagai pengendali kecepatan, yang tidak mempengarui pasokan daya dan lebih mudah diatur dibanding motor AC. Motor ini dapat dikendalikan dengan mengatur : Tegangan Dinamo meningkatkan tegangan dinamoakan meningkatkan kecepatan. Menurunkan arus medan akan meningkatkan kecepatan. Motor DC lebih banyak digunakan jika tersedia sumber arus DC, misal pada kendaraan bermotor. Gambar Skematik dari Motor DC. Sumber : Kumparan medan pada motor DC disebut stator (bagian yang tidak berputar). Stator merupakan tempat diletakanya kumparan medan yang berfungsi untuk menghasikan fluksi. Kumparan jangkar disebut rotor (bagian yang berputar) seperti kumparan jangkar, komutator, dan sikat.

16 22 Selain itu, motor juga mempunyai 2 jenis, brush dan brushless type Motor DC terdiri dari beberapa jenis 3 (tiga) di antaranya adalah : Stepper, servo dan DC biasa Motor Stepper Motor stepper adalah perangkat elektromekanis yang bekerja dengan mengubah pulsa elektronis menjadi gerakan mekanis diskrit. Motor stepper bergerak berdasarkan urutan pulsa yang diberikan kepada motor. Karena itu, untuk menggerakkan motor stepper diperlukan pengendali motor stepper yang membangkitkan pulsa-pulsa periodik. Penggunaan motor stepper memiliki beberapa keunggulan dibandingkan dengan penggunaan motor DC biasa. Gambar Motor Stepper. Sumber : Keunggulanya antara lain : Motor dapat langsung bemberikan torsi penuh pada saat mulai bergerak. Posisi dan pergerakanya repetisinya dapat ditentukan secara presisi. Memiliki respon yang sangat baik terhadap mulai, stop, dan berbalik (perputaran). Sangat realibel karena tidak adanya sikat yang bersentuhan dengan rotor seperti pada motor DC biasa.

17 23 Dapat menghasilkan perputaran yang lambat sehingga beban dapat dikopel langsung ke porosnya. Frekuensi putaran dapat di tentukan secara bebas dan mudah pada range luas. Selain itu, motor stepper juga memiliki kelemahan, yaitu : Tidak adanya umpan balik untuk mengetahui terjadinya selisih step. Menghasilkan suwara yang sangat berisik saat beroperasi. Torsi berkurang secara drastic seiring dengan pertambahanya kecepatan. Resolusi dan akurasi dapat di ubah dengan mengganti motor Stepper secara keseluruhan. Penggunaan arus listrik tidak sebanding dengan beban yang di berikan Motor Servo Motor Servo adalah sebuah motor DC dengan umpan balik tertutup di mana posisi rotornya akan diinformasikan kembali ke rangkean control yang ada di dalam motor Servo. Motor ini terdiri dari sebuah motor DC, serangkean gear, potensiometer, dan rangkean kontrol. Potensiometer berfungsi untuk menentukan batas sudut dari putaran servo. Sedangkan sudut dari sumbu motor servo diatur berdasarkan lebar pulsa yang dikirim melalui kaki sinyal dari kabel motor.

18 24 Gambar Motor Servo. Sumber : Motor DC biasa Gambar Komponen Motor Servo. Sumber : Motor DC biasa atau sering disebut sebagai motor DC mainan merupakan jenis motor DC yang paling sederhana pengoperasiannya. Cukup dengan memberikan tegangan pada kedua terminalnya, maka motor DC tersebut akan berputar. jenis motor DC ini sering ditemui pada benda yang hanya sekedar

19 25 bergerak dan tidak memerlukan pengendalian baik kecepatan maupun posisi. Gambar Motor DC Biasa Sumber : Gambar 2.15 Komponen Motor DC Biasa. Sumber : Stuktur dan Cara Kerja Motor DC. Struktur Rotor dan Stator, secara umum, motor DC terdiri dari stator (bagian diam) berbentuk silindris dengan dengan magnet yang dipasang secara

20 26 berpasangan (poles, magnet dapat berupa magnet permanen atau kumparan electromagnet. Terdapat beda kutub magnet pada keliling stator. Didalam stator terdapat rotor (bagian bergerak) yang terdiri dari silinder besi terlaminasi yang dipasang pada batang penggerak (shaft) yang disokong oleh bantalan (bearing) sehingga shaft dapat berputar. Ruang kosong antara permukaan rotor dengan stator dapat diberi lilitan armature untuk memperbesar efek gaya Lorentz. Gambar Penampang dari motor 2 kutub. Sumber : Fluks magnet cenderung memilih jalur yang paling kecil reluktansinya. Karena reluktansi udara lebih besr dibanding reluktansi pada besi, fluks akan bergerak melewati lintasan terpebdek dari stator ke rotor. Akibatnya fluks medan magnet akan berarah tegak lurus secara radial terhadap kumparan armature. Nilai fluks magnet sama besar untuk sekeliling rotor karena besar medan magnet sama. Dengan hukum Lorentz dan aturan tangan kanan, akan dihasilkan torka yang memutar shaft berlawanan arah jarum jam untuk kondisi yang digambarkan.

21 Jenis Jenis Motor Arus Searah. Jenis-jenis motor arus searah dapat dibedakan berdasarkan jenis penguatannya, yaitu hubungan rangkaian kumparan medan dengan kumparan jangkar. Sehingga motor arus searah dibedakan menjadi : Motor Arus Searah Penguatan Bebas : Separately Excited. Motor arus searah penguatan bebas adalah motor arus searah yang sumber tegangan penguatannya berasal dari luar motor. Di mana kumparan medan disuplai dari sumber tegangan DC tersendiri Motor Arus Searah Penguat Sendiri : Self Excited. Motor arus searah penguatan sendiri dibagi atas tiga yaitu: Motor Arus Searah Penguatan Shunt. Pada motor shunt, gulungan medan (medan shunt) disambungan secara parallel dengan gulungan dynamo (A) Lihat gambar Oleh karena itu total arus dalam jalur merupakan penjumlahan arus medan dan arus dynamo. Gambar Karakteristik Motor DC Shunt. Sumber : Modul 9 Audit Energi, Universitas Mercubuana.

22 28 Kecepatan Motor Shunt: Kecepatan pada prakteknya konstan tidak tergantung pada beban ( hingga torque tertentu setelah kecepatannya berkurang) dan oleh karena itu cocok untuk penggunaan komersial dengan beban awal yang rendah, seperti peralatan mesin. Kecepatan dapat dikendalikan dengan cara memasang tahanan dalam susunan seri dengan dynamo (kecepatan berkurang) atau dengan memasang tahanan pada arus medan (kecepatan bertambah) Motor Arus Searah Penguatan Seri. Dalam motor seri, gulungan medan (medan shunt) dihubungkan secara seri dengan gulungan dinamo (A) seperti ditunjukkan dalam gambar Oleh karena itu, arus medan sama dengan arus dinamo. Berikut tentang kecepatan motor seri. Kecepatan dibatasi pada 5000 RPM. Harus dihindarkan menjalankan motor seri tanpa ada beban sebab motor akan mempercepat tanpa terkendali. Motor-motor seri cocok untuk penggunaan yang memerlukan torque penyalaan awal yang tinggi, seperti derek dan alat pengangkat hoist.

23 29 Gambar Karakteristik Motor Seri DC Sumber : Modul 9 Audit Energi, Universitas Mercubuana Motor Arus Searah Penguatan Kompond. Gambar Karakteristik Motor Kompon DC. Sumber: Modul 9 Audit Energi, Universitas Mercubuana. Motor Kompon DC merupakan gabungan motor seri dan shunt. Pada motor kompon, gulungan medan (medan shunt) dihubungkan secara paralel dan seri dengan gulungan dinamo (A) seperti yang ditunjukkan dalam gambar 2.19.

24 30 Sehingga, motor kompon memiliki torque penyalaan awal yang bagus dan kecepatan yang stabil. Makin tinggi persentase penggabungan (yakni persentase gulungan medan yang dihubungkan secara seri), makin tinggi pula torque penyalaan awal yang dapat ditangani oleh motor ini. Contoh, penggabungan 40-50% menjadikan motor ini cocok untuk alat pengangkat hoist dan derek, sedangkan motor kompon yang standar (12%) tidak cocok. Motor arus searah penguatan kompon terbagi atas dua, yaitu: Motor Arus Searah Penguatan Kompond Pendek. Motor Arus Searah Penguatan Kompond Panjang Gaya Gerak Listrik (GGL) Lawan Pada Motor Arus Searah. Ketika jangkar motor berputar konduktornya juga berputar dan memotong fluksi utama. Sesuai dengan hukum faraday, akibat gerakan konduktor di dalam suatu medan magnetik maka pada konduktor tersebut akan timbul GGL induksi yang diinduksikan pada konduktor tersebut dimana arahnya berlawanan dengan tegangan yang diberikan pada motor. Karena arahnya melawan, maka hal tersebut disebut GGL lawan Rugi Rugi Motor Arus Searah Penguatan Sendiri. Motor DC menerima daya masukan berupa energi listrik dan menghasilkan daya keluaran berupa energi mekanis. Akan tetapi, tidak seluruh daya masukan ke motor diubah menjadi daya keluaran yang berguna, selalu ada energi yang hilang selama proses pengkonversian energi tersebut. Energi yang hilang tersebut ada yang dikonversikan menjadi panas dan ada yang diserap oleh mesin untuk mengatasi gesekan karena adanya bagian yang berputar di dalam mesin. Rugi-rugi daya dalam bentuk panas ini jika nilainya terlalu besar akan

25 31 dapat menyebabkan kenaikan temperatur motor yang dapat merusak isolasi dan mempercepat berkurangnya umur ekonomis motor sehingga membatasi daya keluaran motor. Berikut ini proses pengkonversian energi pada motor DC dalam diagram aliran daya di bawah ini: Gambar Diagram Aliran Daya( PL Pmk ). Sumber : Untuk mengubah daya listrik ( P ) menjadi daya mekanik ( ) motor DC mengalami kerugian-kerugian yaitu : a. Pg ( rugi gesekan ). b. PJ ( Joule ) ialah kerugian-kerugian yang disebabkan oleh kerugian tembaga dan kerugian besi PJ = Ptb + Pb. c. P pada penguat. d. P pada sikat-sikat dan sebagainya. Dengan demikian selalu ada selisih antara daya masukan dan daya keluaran motor. Ini merupakan rugi-rugi daya yang terjadi di dalam motor. Dalam persamaan dinyatakan dengan :

26 32 g g m k k Akhirnya, rugi-rugi di dalam motor DC didefinisikan sebagai selisih daya antara daya masukan yang diterima motor dengan daya keluaran yang dapat dihasilkannya dimana selisih daya tersebut berubah menjadi bentuk energi yang lain yang tidak dapat digunakan bahkan dapat merugikan bagi motor itu sendiri. Sebagian tenaga listrik ( input ) motor DC hilang atau berubah menjadi panas. Dalam hal ini akan menimbulkan panas yang berlebihan yang berakibat rusaknya isolasi. Hal tersebut terjadi pada setiap mesin arus searah, baik itu generator DC maupun motor DC dan mesin AC. Kerugian kerugian itu antara lain disebabkan oleh reaksi jangkar, arus liar, gesekkan, arus yang mengalir pada belitan, rheostat dan sebagainya Rugi-Rugi Inti (core or iron losses). Rugi-rugi inti terjadi di dalam jangkar motor DC yang disebabkan oleh perputaran jangkar di dalam medan magnet kutub-kutubnya. Ada dua jenis rugirugi inti yaitu : (1) rugi hysteresis, dan (2) rugi arus pusar Rugi Hysteresis. Rugi hysteresis terjadi di dalam jangkar mesin DC karena setiap bagian jangkar dipengaruhi oleh pembalikan medan magnetik sebagaimana bagian tersebut lewat di bawah kutub-kutub yang berurut.

27 33 Gambar Perputaran jangkar di dalam motor dua kutub. Gambar 2.21 menunjukkan jangkar yang berputar di dalam motor dua kutub. Dengan menganggap ab sebagai potongan kecil dari jangkar. Ketika potongan ab berada di bawah kutub N, garis-garis magnetik lewat dari a ke b. Setengah perputaran selanjutnya, dari potongan besi yang sama berada di bawah kutub S dan garis-garis magnetik lewat dari b ke a sehingga sifat magnet di dalam besi dibalik. Untuk dapat membalik molekul-molekul magnet secara terus menerus di dalam inti jangkar, sejumlah daya diserap sehingga menyebabkan pemanasan pada inti jangkar. Daya yang diserap dan berubah menjadi panas tersebut dianggap sebagai rugi-rugi di dalam inti jangkar dan disebut sebagai rugi hysteresis Rugi Arus Pusar. Sebagai tambahan terhadap tegangan yang diinduksikan di dalam konduktor jangkar, ada juga tegangan yang diinduksikan di dalam inti jangkar. Tegangan ini menghasilkan arus yang bersirkulasi di dalam inti jangkar seperti yang ditunjukkan dalam Gambar Ini disebut sebagai arus pusar (eddy current) dan daya yang hilang karena alirannya disebut dengan rugi arus pusar. Rugi arus pusar berlaku sebagai panas yang dapat menaikkan temperatur motor dan menurunkan efisiensinya. Jika suatu inti besi padat digunakan sebagai

28 34 inti jangkar, resistansi terhadap arus pusar ini akan menjadi kecil karena lebarnya luas penampang inti. Akibatnya, nilai arus pusar dan juga rugi arus pusarnya akan menjadi besar. Besarnya nilai arus pusar dapat dikurangi dengan membuat resistansi inti sebesar mungkin secara praktisnya. (a) (b) Gambar (a) Arus pusar di dalam inti jangkar. (b) Arus pusar di dalam inti jangkar yang dilaminasi Rugi-Rugi Mekanis (mechanical losses). Rugi-rugi mekanis di dalam motor DC merupakan rugi-rugi yang berhubungan dengan efek-efek mekanis. Ada dua bentuk dasar rugi-rugi mekanis di dalam motor DC yaitu gesekan dan angin. Rugi-rugi gesekan adalah rugi-rugi yang disebabkan oleh pergesekan antara permukaan bagian-bagian yang berputar dengan bagian-bagian yang diam dari motor, diantaranya gesekan bearing atau bantalan peluru dengan rumah bearing atau dengan as rotor. Juga gesekan antara permukaan sikat dengan komutator. Karena adanya suatu nilai koefisien gesek antara permukaan bagianbagian tersebut, walaupun kecil, diperlukan gaya untuk mengimbangi gaya lawan akibat koefisien gesek tersebut jika ingin menggerakkan rotor motor DC tersebut. Sedangkan rugi-rugi angin adalah rugi-rugi yang disebabkan oleh pergesekan antara bagian-bagian motor yang berputar dengan udara di dalam rumah (casing)

29 35 motor. Baik itu pergesekan antara permukaan rotor dengan udara pada celah udara di dalam motor ataupun gesekan udara dengan kipas pendingin yang dipasangkan pada rotor di dalam motor. Rugi-rugi angin ini bervariasi tergantung pada kecepatan rotasi motor tersebut Rugi rugi sikat (brush losses). Jika kumparan jangkar motor DC dialiri arus listrik DC maka sikatsikatnya juga akan dialiri arus yang sama. Karena sikat memiliki nilai resistansi sikat dan juga tahanan kontak antara permukaan sikat dengan komutator maka terdapat rugi jatuh tegangan pada sikat yang dinyatakan dengan. Besarnya nilai jatuh tegangan sikat-sikat pada motor DC hampir konstan dalam rentang arus jangkar yang besar Rugi-Rugi Beban Stray (stray load losses). Rugi-rugi beban stray merupakan rugi-rugi yang disebabkan oleh arus pusar di dalam tembaga dan rugi-rugi inti tambahan di dalam besi, yang timbul karena pendistorsian fluks magnetik oleh arus beban (tidak termasuk yang disebabkan oleh jatuh tegangan IR) dan rugi-rugi hubung singkat komutasi. Rugi-rugi beban stray ini tidak dapat dikategorikan ke dalam tipe rugi-rugi yang disebutkan di atas. Di dalam perhitungan rugi-rugi motor DC, besarnya rugirugi beban stray dinyatakan sebesar ± 1% dari beban penuh. Rugi-rugi di dalam motor DC di atas juga dapat dikelompokkan menjadi dua kelompok yaitu :

30 Rugi-rugi konstan. Yaitu rugi-rugi di dalam motor DC yang nilainya selalu tetap, tidak tergantung pada arus pembebanan. Rugi rugi inti + mekanis disebut dengan rugi rugi rotasi. Yang termasuk ke dalam kelompok rugi-rugi konstan adalah : a. Rugi-rugi inti yaitu rugi-rugi hysteresis dan arus pusar. b. Rugi-rugi mekanis yaitu rugi-rugi gesek dan angin. c. Rugi-rugi tembaga medan shunt Rugi-rugi variabel. Yaitu rugi-rugi di dalam motor DC yang nilainya bervariasi terhadap arus pembebanan. Yang termasuk ke dalam kelompok rugi-rugi ini adalah : a. Rugi-rugi tembaga kumparan jangkar 2 b. Rugi-rugi tembaga kumparan medan seri c. Rugi jatuh tegangan sikat Sehingga rugi-rugi total di dalam motor DC adalah : 2 ) g g = Rugi Konstan + Rugi Variabel Generator DC dan motor DC mempunyai tipe kerugian-kerugian yang sama. Kerugian-kerugian itu adalah :

31 37 Tipe tipe Kerugian Keterangan a. Kerugian pada belitan shunt b. Kerugian pada rheostat Kerugian shunt pada belitan penguat c. Kerugian pada penguat d. Kerugian oleh gesekkan dan oleh angin e. Kerugian karena gesekkan sikat Kerugian pada tahanan geser g t Kerugian mekanis akibat gesekkan sikatsikat Kerugian pada kipas pendingin Sikat f. Kerugian pada ventilasi Kerugian Kerugian pada lilitan jangkar pada lilitan penguat seri g. Kerugian inti h. Kerugian pada lilitan jangkar i. Kerugian pada lilitan seri j. Kerugian pada kontak sikat k. Kerugian stray load Kerugian listrik pada sikat-sikat dan kontak-kontak Kerugian-kerugian akibat arus liar pada tembaga, kerugian inti, reaksi jangkar, kerugian short circuit pada saat komutasi. Tabel 2.2 Tipe dan Jenis Kerugian Untuk lebih jelasnya pada tabel 2.3 menunjukkan jenis kerugian-kerugian pada mesin DC dan bagaimana cara menentukan besarnya kerugian-kerugian tersebut.

32 38 Tabel 2.3 Kerugian-kerugian pada Mesin DC Spesifikasi Dinamo Hi-Tech TX Brushless 500 Watt Kecepatan (Maks) Daya Tempuh Berat Kosong Masa Charge (kosong) In-put Charge km/jam Maks km 75 kg 6-8 jam 150 W Motor DC brushless-type, keunggulan motor ini dibanding dengan motor dc brush-type, antara lain:

33 39 - Memiliki effiensi yang lebih tinggi, karena menghilangkan drop tegangan ada sikat dan gesekan sikat. - Noise lebih ekcil, karena tidak terjadi gesekan antara sikat dan komutator. - Kecepatan lebih tinggi, karena tidak terdapat batasan mekanik akibat sikat dan komutator. - Dapat mengurangi biaya pemeliharaan. - Berkurang ukuran dan berat Gaya. Gaya adalah sesuatu kekuatan (tarikan atau dorongan) yang mengakibatkan benda yang dikenainya mengalami perubahan posisi atau kedudukan dan berubah bentuk. Gaya juga dapat diartikan sebagai suatu tarikan atau dorongan yang dikerahkan sebuah benda terhadap benda lain. Misalnya pada kegiatan tarik tambang yang membuat pelakunya berpindah tempat. Pertimbangan tersebut meliputi konsep-konsep gaya dan percepatan. Pada hokum kedua Newton (F= ma) Massa (m) adalah jumlah materi yang terkandung dalam suatu benda, yang tidak dipengaruhi oleh posisinya di atas permukaan bumi. Satuan SI dari Massa adalah : kilogram (kg). Berat (W) menyatakan besarnya pengaruh tarikan gravitasi bumi terhadap massa (m) benda, yang sangat tergantung dari posisi benda di atas permukaan bumi terhadap pusat bumi. Dengan formula : W = m x g (g = grafitasi bumi = 9,81-10 m/det 2 ), maka Satuan SI dari berat adalah kg. m/det 2 atau Newton. Dengan demikian massa dan berat merupakan konsep yang berbeda. Dimana berat merupakan bentuk gaya tarik grafitasi bumi dari massa benda.

34 40 Kerapatan massa benda / massa jenis ( ) adalah berat per satuan volume benda. Dengan formula : = W/V. Dalam penggunaan sehari-hari, gaya sering dijumpai berupa gaya dorong dan gaya tarik yang bekerja secara kontak lansung. Beberapa gaya berkenaan dengan sifat tidak kontak atau gaya yang bekerja jarak jauh. Gaya merupakan bentuk terkecil dari energi dan menjadi faktor terpenting dalam bidang ilmu pemesinan (Engineering Science). Karena gaya menjadi faktor penyebab terjadinya berbagai gerak dan kerusakan dalam mesin. Hubungannya dapat diperlihatkan dari satuan formulanya : Gaya (N) Energi (N m = Joule) Daya (N m/det. = Joule/det. = Watt). Dalam perhitungan gaya motor hibrida honda astrea grand tahun 1994 yang saya kombinasikan dengan motor listrik. Disini kami Cuma menghitung Gaya yang dihasilakn pada motor listrik (DC Brussless), yang telah saya kombinasi dengan motor bensin. Menghitung gaya yang bekerja pada motor. Dimana m m N = Gaya normal (N) F = gayadorong (N) W = gayaberat (N) m = massa (kg) a = percepatan (m/s2) μ= factor gesekan