LAPORAN PRAKTIKUM MESIN LISTRIK MENGUKUR RESISTANSI BELITAN MEDAN DAN ROTOR

Transkripsi

1 LAPORAN PRAKTIKUM MESIN LISTRIK MENGUKUR RESISTANSI BELITAN MEDAN DAN ROTOR KELOMPOK : 2 PENYUSUN : Efriza Diningrat ( ) NAMA ANGGOTA KELOMPOK : Dian Riyani ( ) Drianto Darmawan ( ) Fadli ( ) Faris Sahrin ( ) Fathur Maulana ( ) Fatkhiya Mukarromah ( ) KELAS : 4E TANGGAL PRAKTIKUM : 9 September 2017 TANGGAL PENYERAHAN LAPORAN : 16 September 2017 PEMBIMBNG : Ir.Benhur Nainggolan M.T. NILAI : PROGRAM STUDI TEKNIK KONVERSI ENERGI JURUSAN TEKNIK MESIN POLITEKNIK NEGERI JAKARTA I

2 Kata Pengantar Puji syukur kehadirat Tuhan Yang Maha Kuasa atas segala limpahan Rahmat, Inayah, Taufik dan HinayahNya sehingga kami dapat menyelesaikan penyusunan laporan ini dalam bentuk maupun isinya yang sangat sederhana. Semoga makalah ini dapat dipergunakan sebagai salah satu acuan, petunjuk maupun pedoman bagi pembaca dalam administrasi pendidikan.dengan terselesaikannya laporan praktikum ini tidak terlepas dari bantuan banyak pihak yang telah memberikan saran dan bantuan kepada penulis. Untuk itu penulis mengucapkan terimakasih kepada : 1. Ir.Benhur Nainggolan M.T. selaku dosen pembimbing 2. Teman teman 5E yang telah membatu kelompok kami dalam praktikum ini Laporan ini saya akui masih banyak kekurangan karena pengalaman yang saya miliki sangat kurang. Oleh kerena itu saya harapkan kepada para pembaca untuk memberikan masukan-masukan yang bersifat membangun untuk kesempurnaan laporan ini. Harapan saya semoga makalah ini membantu menambah pengetahuan dan pengalaman bagi para pembaca, sehingga saya dapat memperbaiki bentuk maupun isi makalah ini sehingga kedepannya dapat lebih baik. Depok, 9 September 2017 Efriza Diningrat II

3 DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL... I KATA PENGANTAR... II DAFTAR ISI... III BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Tujuan... 4 BAB II DASAR TEORI 2.1 Tahanan Pengukuran Tahanan Krakteristik Motor Dan Generator Arus Searah...9 BAB III METODE PELAKSANAAN 3.1 Alat-alat yang digunakan Rangkaian Percobaan Langkah Kerja BAB IV ANALISA DATA 4.1 Data Hasil Pengamatan Pertanyaan BAB V PENUTUP 5.1 Kesimpulan Saran DAFTAR PUSTAKA III

4 BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Latar belakang terjadinya praktikum ini adalah sebagai mahasiswa/i program studi Teknik Konversi Energi kami mempelajari dua sub materi yaitu elektronika dan mekanikal, pada elektronika salah satunya mempelajari mesin listrik. Materi mesin listrik nantinya akan digunakan pada instalasi listrik misalnya pada suatu pembangkit listrik. Bagian dari materi praktikum mesin listrik salah satunya ialah praktikum motor dc penguat terpisah 1.2. Tujuan Mengukur tahanan belitan medan dan rotor dengan metode volt ampere 4

5 BAB II DASAR TEORI 2.1 Tahanan Dalam suatu rangkaian listrik tentu terdapat hambatan. Hambatan/resistansi merupakan karakteristik umum dari suatu rangkaian. Berikut akan dijelaskan secara lebih detail karakteristik hambatan komponen-komponen dalam rangkaian listrik Hambatan listrik adalah perbandingan antara tegangan listrik dari suatu komponen elektronik (misalnya resistor) dengan arus listrik yang melewatinya. Sifat hambatan listrik tidak berbeda dengan sifat hambatan air yaitu jika hambatan diperbesar maka arus yang mengalir kecil dan bila hambatan di perkecil maka arus yang mengalir adalah besar. Hambatan listrik notasinya dinyatakan dengan huruf R dan satuanya dinyatakan dengan Ohm. Hambatan listrik dapat dirumuskan sebagai berikut: R = V I Keterangan : V = beda potensial (Volt) I = kuat arus (Ampere) R = hambatan (Ohm) 2.2. Pengukuran Tahanan Pengukuran tahanan dapat diklasifikasikan berdasarkan besarnya tahanan yang akan diukur. Klasifikasi besar tahanan adalah sebagai berikut : 1. Tahanan rendah, yaitu tahanan yang bernilai lebih kecil dari 1 ohm 2. Tahanan sedang, yaitu tahanan yang bernilai antara 1 sampai dengan ohm 3. Tahanan besar, yaitu tahanan yang bernilai lebih besar dari ohm 5

6 2.2.1 Pengukuran Tahanan Rendah Tahanan rendah, yaitu tahanan yang bernilai lebih kecil dari 1 ohm. Pengukuran ini harus dilakukan dengan ketelitian yang cukup tinggi. Hal ini dilaksanakan karena nilai tahanan yang diukur sangat kecil. Beberapa metoda pengukuran tahanan rendah antara lain: 1. Amperemeter-Voltmeter Method 2. Kelvin Double Bridge Method 3. Ohmmeter Method Pengukuran Tahanan Rendah dengan Metoda Amperemeter Voltmeter Pengukuran tahanan rendah dilakukan dengan cara mengukur arus yang melewati tahanan tersebut dan mengukur drop tegangan di antara tahanan tersebut dalam suatu rangkaian kemudian dihitung harga tahanannya sesuai dengan rumus V = IR. Pengukuran dengan metode ini mempunyai tingkat ketilitian yang rendah. Hal itu disebabkan oleh : 1. Apabila Voltmeter dipasang paralel sebelum Amperemeter maka sesungguhnya tegangan yang terukur oleh Voltmeter sesungguhnya adalah tegangan dari tahanan dalam amperemeter dan beban, yang terhubung seri. 2. Apabila Amperemeter dipasang seri sebelum Voltmeter maka sesungguhnya arus yang terukur oleh Amperemeter adalah penjumlahan arus yang masuk ke tahanan dalam Voltmeter dan beban, yang terhubung paralel. 6

7 2.2.3 Pengukuran Tahanan Rendah dengan Metoda Jembatan Dobel Kelvin Jembatan double Kelvin adalah modifikasi dari jembatan Wheatstone, dimana terpasang 2 pasang ratio arm. Ditemukan oleh William Thomson. Jembatan Dobel Kelvin ini biasanya digunakan untuk mengukur tahanan yang <1Ω. Cara kerjanya sama dengan jembatan Wheatstone, hanya tahanan yang dipakai bukan 4 tetapi 7. Pada saat mengukur tahanan yang rendah menggunakan jembatan Wheatstone maka tahanan dari sebuah penghantar tidak dapat diabaikan dan biasanya dapat mempengaruhi pengukuran, untuk itu perlu digunakan beberapa modifikasi harus dilakukan. Jika rasio dari R 3 / R 4 dan R 1 / R 2 seimbang dan senilai, maka Jembatan kelvin akan menjadi seimbang, maka akan didapat keadaan seperti pada jembatan Wheatstone.Sebagai hasil modifikasi ini maka didapatkanlah alat ukur baru Jembatan double Kelvin. Terdapat banyak alat- alat yang menggunakan prinsip ini mencapai keakuratan 2% dari tahanan dengan range Ω - 25Ω. Bahkan banyak ohmmeter pun menggunakan prinsip ini guna untuk membeperbesar range ukur Pengukuran Tahanan Rendah dengan Metoda Ohmmeter Pengukuran dilakukan dengan menggunakan ohmmeter khusus untuk mengukur tahanan rendah, yaitu Ducter Ohmmeter. Ducter ohmmeter khusus untuk mengukur tahanan rendah dengan ketelitian yang cukup tinggi. Ketika mengukur tahanan nenggunakan ohm meter, kita harus memastikan : 1. Tidak ada sumber tegangan di rangkaian. 2. Tahanan tidak terhubung seri ataupun paralel dengan resistor lain Pengukuran Tahanan Medium Tahanan medium, yaitu tahanan yang bernilai lebih antara 1 sampai ohm. Beberapa metoda pengukuran tahanan medium antara lain : 1. Amperemeter-Voltmeter Method 2. Wheatstone Bridge Method 7

8 2.2.5 Pengukuran Tahanan Medium dengan Metoda Amperemeter Voltmeter Untuk cara ini, pemasangan rangkaian dan prinsip kerjanya sama dengan pengukuran tahanan rendah menggunakan metoda Amperemeter - Voltmeter. Tingkat ketelitiannya juga paling rendah Pengukuran Tahanan Medium dengan Metoda Jembatan Wheatstone Jembatan Wheatstone ditemukan oleh Samuel Hunter Christie pada tahun 1833 kemudian diimprovisasi dan dipopulerkan oleh Sir Charles Wheatstone pada tahun Ini biasanya digunakan untuk mengukur tahanan yang harganya tidak diketahui dengan menyeimbangkan 2 kaki dari sebuah rangkaian jembatan, dimana salah satu dari kaki tersebut terdapat tahanan yang harganya tidak diketahui. Di dalam sirkuit di bawah, pada sisi kanan R x adalah tahanan yang tidak diketahui harganya, R 1, R 2 dan R 3 adalah tahanan yang telah diketahui harganya, dan R 2 adalah sebuah potensiometer (R variabel). Jika rasio dari kedua tahanan di dalam kaki yang diketahui harganya ( R 2 / R 1 ) sama dengan rasio dari kaki yang tidak diketahui harganya ( R x / R 3 ), maka tegangan di 2 titik tengah (B dan D) akan menjadi 0 dan tidak akan ada arus yang mengalir kedalam galvanometer. R 2 terus diatur hingga kondisi seprti yang disebutkan di atas dapat terpenuhi. Arah galvanometer akan menunjukan apakah R 2 terlalu tinggi atau teralu rendah Pengukuran Tahanan Tinggi Seringkali pada pengukuran tahanan rendah, tahanan dari penghantar-penghantar, gaya gerak listrik termis adalah sumber kesalahan utama. Tetapi pada pengukuran tahanan tinggi yang jadi masalah adalah arus-arus bocor. Sehingga cara-cara untuk memperoleh pengukuran yang akuratpun berbeda-beda. Untuk mengukur tahanan tinggi digunakan alat yang disebut dengan mega ohm meter, pada dasarnya prinsip kerja mega omh meter sama dengan ohm meter biasa tetapi memiliki sensitifitas yang tinggi, dan ada sedikit perbedaan dalam rangkaian. Pengukuran tahanan tinggi sangat penting untuk keprluan perlindungan peralatan listrik dan manusia, misalnya: Tahanan isolasi (kabel, mesin listrik, dsb) Tahanan dari elemen rangkaian tegangan tinggi pada tabung hampa Tahanan bocor kapasitor, tahanan volume, dan tahanan permukaan. 8

9 2.2.7 Pengukuran Tahanan Tinggi dengan Direct Deflection Method Pengukuran Tahanan Tinggi dengan Direct Deflection Method yaitu dengan memberikan tegangan pada bahan isolasi dan kemudian mengukur arusnya dengan menggunakan galvanometer, harga tahannya dihitung menggunakan hukum Ohm. 2.3 Karakteristik Motor Dan Generator Arus Searah Medan magnet pada generator dapat dibangkitkan dengan dua cara yaitu : Dengan magnet permanen Dengan magnet remanen Pada generator arus searah berlaku hubungan-hubungan sebagai berikut : Berdasarkan cara memberikan fluks pada kumparan medannya, generator arus searah dapat dikelompokkan menjadi 2 yaitu: 1. Generator berpenguatan bebas Generator tipe penguat bebas dan terpisah adalah generator yang lilitan medannya dapat dihubungkan ke sumber dc yang secara listrik tidak tergantung dari mesin. Tegangan searah yang dipasangkan pada kumparan medan yang mempunyai tahanan Rf akan menghasilkan arus If dan menimbulkan fluks pada kedua kutub. Tegangan induksi akan dibangkitkan pada generator. 9

10 Jika generator dihubungkan dengan beban, dan Ra adalah tahanan dalam generator, maka hubungan yang dapat dinyatakan adalah: Besaran yang mempengaruhi kerja dari generator : Tegangan jepit (V) Arus eksitasi (penguatan) Arus jangkar (Ia) Kecepatan putar (n) 2. Generator berpenguatan sendiri a. Generator searah seri b. Generator Shunt 10

11 Pada generator shunt, untuk mendapatkan penguatan sendiri diperlukan : Adanya sisa magnetik pada sistem penguat Hubungan dari rangkaian medan pada jangkar harus sedemikian, hingga arah medan yang terjadi, memperkuat medan yang sudah ada. Mesin shunt akan gagal membangkitkan tegangannya kalau: Sisa magnetik tidak ada. Misal: Pada mesin-mesin baru. Sehingga cara memberikan sisa magnetik adalah pada generator shunt dirubah menjadi generator berpenguatan bebas atau pada generator dipasang pada sumber arus searah, dan dijalankan sebagai motor shunt dengan polaritas sikat-sikat dan perputaran nominal Hubungan medan terbalik, Karena generator diputar oleh arah yang salah dan dijalankan, sehingga arus medan tidak memperbesar nilai fluksi. Untuk memperbaikinya dengan hubungan-hubungan perlu diubah dan diberi kembali sisa magnetik, seperti cara untuk memberikan sisa magnetik Tahanan rangkaian penguat terlalu besar. Hal ini terjadi misalnya pada hubungan terbuka dalam rangkaian medan, hingga Rf tidak berhingga atau tahanan kontak sikat terlalu besar atau komutator kotor. c. Generator Kompon Generator kompon merupakan gabungan dari generator shunt dan generator seri, yang dilengkapi dengan kumparan shunt dan seri dengan sifat yang dimiliki merupakan gabungan dari keduanya. Generator kompon bisa dihubungkan sebagai kompon pendek atau dalam kompon panjang. Perbedaan dari kedua hubungan ini hampir tidak ada, karena tahanan kumparan seri kecil, sehingga tegangan drop pada kumparan ini ditinjau dari tegangan terminal kecil sekali dan terpengaruh.biasanya kumparan seri dihubungkan sedemikian rupa, sehingga kumparan seri ini membantu kumparan shunt, yakni MMF nya searah. Bila generator ini dihubungkan seperti itu, maka dikatakan generator itu mempunyai kumparan kompon bantu. Mesin yang mempunyai kumparan seri melawan medan shunt disebut kompon lawan dan ini biasanya digunakan untuk motor atau generator- generator khusus seperti untuk mesin las. 11

12 Dalam hubungan kompon bantu yang mempunyai peranan utama ialah kumparan shunt dan kumparan seri dirancang untuk kompensasi MMF akibat reaksi jangkar dan juga tegangan drop di jangkar pada range beban tertentu. Ini mengakibatkan tegangan generator akan diatur secara otomatis pasa satu range beban tertentu i. Kompon Panjang ii. Kompon Pendek Pembangkitan Tegangan Induksi Pada Generator Berpenguatan Sendiri Disini akan diterangkan pembangkitan tegangan induksi generator shunt dalam keadaan tanpa beban. Pada saat mesin dihidupkan (S tutup), timbul suatu fluks residu yang memang sudah terdapat pada kutub. Dengan memutarkan rotor, akan dibangkitkan tegangan induksi yang kecil pada sikat. Akibat adanya tegangan induksi ini mengalirlah arus pada kumparan medan. Arus ini akan menimbulkan fluks yang memperkuat fluks yang telah ada sebelumnya. Proses terus berlangsung hingga dicapai tegangan yang stabil. Jika tahanan medan diperbesar, tegangan induksi yang dibangkitkan menjadi lebih kecil. Berarti makin besar tahanan kumparan medan, makin buruk generator tersebut. 12

13 BAB III METODE PELAKSANAAN 3.1. Alat-Alat yang Digunakan Alat alat yang diperlukan untuk menujang pelaksanaan praktik adalah sebagai berikut: 1.Motor DC 2.Voltmeter (u1), 1 buah 3.Amperemeter (A), 2 buah 4.Kabel penghubung 3.2. Rangkaian Percobaan A E1 E V V1 E2 A A1 E V V1 B2 13

14 3.3. Langkah Kerja Rangakaian 1 : Mengukur Resistansi Belitan Medan Dengan Volt Ampere 1.Rangkailah seperti gambar 1 (E1 dan E2 terminal belitan medan) 2.Variasi tegangan E hingga tidak melebihi arus nominal eksitasi 3.Lakukan pengukuran 5-6 kali kemudia hitung tahanan rata-rata 4.Hasil pengukuran masukan pada tabel 1 Rangkaian 2 : Mengukur Resistansi Belitan Rotor Dengan Volt Ampere 1.Rangkailah seperti gambar 2 (A1 dan B2 terminal jangkar) 2.Variasi tegangan E hingga tidak melebihi arus nominal jangkar 3.Lakukan Pengukuran 5-6 kali kemudian hitung tahanan rata-rata 4.Hasil pengukuran masukan pada tabel 2 14

15 BAB IV ANALISA DATA 4.1.Data Hasil Pengamatan Dan Analisa Rangkaian 1 No Vr( Volt ) If ( Ampere) RF ( Ohm ) , , ,24 537, ,32 553, ,4 547,5 RF Rata-Rata 537,625 Analisa : Terdapat ketidakseragaman dalam hasil pengukuran, hal ini dapat dikarenakan kurang telitinya dalam membaca alat ukur dan kurang tepatnya dalam mensupply If Rangkaian 2 No V( Volt ) Ia ( Ampere) Ra ( Ohm ) 1 9 0, ,4 42, ,6 48, ,5 0,8 41, Ra Rata-Rata 43, Analisa : Terdapat ketidakseragaman dalam hasil pengukuran, hal ini dapat dikarenakan kurang telitinya dalam membaca alat ukur dan kurang tepatnya dalam mensupply Ia. Perhitungan Resistansi Rf = Vf / If...( 1 ) Ra = V / Ia...( 2 ) Mengukur Tahanan Belitan Medan Dan Jangkar Dengan Ohm Meter Dari hasil pengukuran Ohm meter didapatkan tahanan medan ( E1 dan E2) sebesar 550 ohm, dan tahanan jangkar (A1 dan B2) sebesar 20 ohm. 15

16 4.2. Pertanyaan a. Tuliskan data mesin yang ada pada name plate dan jelaskan artinya b. Hitung tahanan rata-rata belitan jangkar Ra dan medan Rf c. Bandingkan hasil pengukuran kedua metode tersebut d. Mengapa tahan jangkar lebih kecil dari tahanan medan? e. Metode mana yang menghasilkan resistansi lebih kecil dan mengapa? Jawab : a) Name Plate Pada Mesin Listrik Motor Rozzano-Mi-Italy D.C. motor excitation : Shunt Type DL 2055/S : Supply Voltage Rated Current Rated Power : 400 V : 14,2 A : 5KW Rated Speed : 3000 G/1 Rated Excitation Current Insulation Class : 0,56 A : F 16

17 Arti dari name plate di atas adalah, motor di atas bertipe eksitasi shunt, yang artinya Pada penguat eksitasi E1-E2 terhubung paralel dengan rotor (A1-A2). Untuk supply voltage, artinya untuk menghidupkan motor tersebut dibutuhkan tegangan 400 V, untuk Rated Current, artinya adalah mesin tersebut memiliki kemampuan maksimal mengalirkan arus sebesar 14,2 A, untuk Rated Power, artinya adalah mesin tersebut memiliki kemampuan maksimal membangkitkan daya sebesar 5 KW, untuk Rated Speed, artinya adalah mesin tersebut memiliki kecepatan maksimal sebesar 3000 rpm, untuk Excitation Current artinya adalah mesin tersebut memiliki kemampuan maksimal mengalirkan arus eksitasi sebesar 0,56 A, untuk Insulation kelas F artinya motor listrik ini masuk ke kelas F untuk ketahanan motor pada temperature kelas F,yaitu untuk peningkatan temperatur sebesar 105 deg C, untuk margin hotspot sebesar 10 deg C,dan untuk maksimal suhu operasi dari motor ini adalah Class F = = 145 deg C ; 10 deg C (Hot Spot). b) Menghitung Tahanan Rata-Rata Belitan Jangkar Ra dan Medan Rf Ra rata-rata = Ra1+Ra2+Ra3+Ra4+Ra5 5 Ra rata-rata = 45+42,5+48,3+41, Ra rata-rata = 43,541 Ohm Rf rata-rata = Rf1+Rf2+Rf3+Rf4+Rf5 5 Rf rata-rata = ,5+553, ,5 5 Rf rata-rata = 537,625 Ohm c) Membandingkan hasil kedua metode Hasil yang didapatkan dalam mengukur resistansi menggunakan metode volt ampere dan menggunakan ohm meter terdapat perbedaan, nilai resistansi yang didapatkan dengan metode volt ampere lebih kecil dari pada menggunakan metode ohm meter. d) Penyebab Tahanan Jangkar lebih kecil dibandingkan Tahanan Medan karena kumparan pada tahanan jangkar lebih kecil dan sedikit, ini menyebabkan nilai tahanan pada jangkar lebih kecil dibandingkan tahanan medan, tapi dengan lebih kecilnya tahanan jangkar dari pada tahanan medan, menyebabkan arus yang melalui jangkar lebih besar dari pada arus yang melalui tahanan medan 17

18 e) Hasil yang didapatkan dalam mengukur resistansi menggunakan metode volt ampere dan menggunakan ohm meter terdapat perbedaan, nilai resistansi yang didapatkan dengan metode volt ampere lebih kecil dari pada menggunakan metode ohm meter. Metode yang menghasilkan tahanan lebih kecil adalah dengan menggunakan metode volt ampere, hal ini dikarenakan terdapat rugi-rugi pada alat ukur, sehingga data yang terbaca lebih kecil dari pada tahanan aslinya. Resistansi yang didapatkan dengan metode volt ampere lebih kecil bisa juga dikarenakan ketidaktepatan dalam pembacaan alat ukur, karena menggunakan volt meter dan ampere meter analog, sehingga bisa saja terjadi kesalahan dalam membaca alat ukur tersebut. 18

19 BAB V PENUTUP 5.1. Kesimpulan Hasil yang didapatkan dalam mengukur resistansi menggunakan metode volt ampere dan menggunakan ohm meter terdapat perbedaan, nilai resistansi yang didapatkan dengan metode volt ampere lebih kecil dari pada menggunakan metode ohm meter. Hal ini dikarenakan terdapat rugi-rugi pada alat ukur, sehingga data yang terbaca lebih kecil dari pada tahanan aslinya. Resistansi yang didapatkan dengan metode volt ampere lebih kecil bisa juga dikarenakan ketidaktepatan dalam pembacaan alat ukur, karena menggunakan volt meter dan ampere meter analog, sehingga bisa saja terjadi kesalahan dalam membaca alat ukur tersebut. Tahanan Jangkar memiliki nilai yang lebih dibandingkan dengan Tahanan Medan, hal ini dikarenakan kumparan pada tahanan jangkar lebih kecil dan sedikit, ini menyebabkan nilai tahanan pada jangkar lebih kecil dibandingkan tahanan medan, tapi dengan lebih kecilnya tahanan jangkar dari pada tahanan medan, menyebabkan arus yang melalui jangkar lebih besar dari pada arus yang melalui tahanan medan Saran Dalam melakukan percobaan ini, diperlukan ketelitian dan konsentrasi dalam merangkai rangkaian alat dan pembacaan alat ukur, terutama tachometer, jika telah selesai merangkai, pastikan rangkaian telah terangkai dengan benar (untuk memastikan rangkaian sudah benar, bisa ditanyakan kepada dosen pembimbing). Dalam Praktikum ini, perlu diperhatikan SOP dalam pemakaian alat agar alat tidak mudah rusak. 19

20 Daftar Pustaka ejournal.unsri.ac.id/index.php/jmt/article/download/2409/pdf LISTRIK-X-1.pdf staff.ui.ac.id/system/files/users/chairul.hudaya/material/makalahmotordc.doc 20