LAPORAN PRAKTIKUM MESIN LISTRIK MESIN DC MOTOR DC PENGUATAN TERPISAH

Transkripsi

1 LAPORAN PRAKTIKUM MESIN LISTRIK MESIN DC MOTOR DC PENGUATAN TERPISAH Kelompok : 1 Nama Praktikan : Ainun Nidhar Nama Anggota Kelompok : 1. Adi Putra Utama 8. Faisal Azhari 2. Adri Pribagusdri 9. Fajry R 3. Annisa Anugra Heni 10. Febri R 4. Bayu Ardianto 11. Galih Arwy H 5. Dodo Susanto 12. Irma Tri P 6. Elika Velda Agti 13. Hidayat B S 7. Endang Rohendi Kelas : 5E POLITEKNIK NEGERI JAKARTA TEKNIK KONVERSI ENERGI OKTOBER,

2 BAB I PENDAHULUAN A. Tujuan Dalam percobaan ini, diharapkan praktikan dapat : 1. Mengoperasikan motor DC jenis penguat terpisah 2. Menjelaskan prinsip kerja motor DC 3. Menjelaskan pengamatan tentang karakteristik motor DC BAB II DASAR TEORI Mekanisme kerja untuk seluruh jenis motor secara umum sama ; 1. Arus listrik dalam medan magnet akan memberikan gaya 2. Jika kawat yang membawa arus dibengkokkan menjadi sebuah lingkaran/loop, maka kedua sisi loop, yaitu pada sudut kanan medan magnet akan mendapatkan gaya pada arah yang berlawanan. 3. Pasangan gaya menghasilkan tenaga putar/torque untuk memutar kumparan 4. Motor-motor memiliki beberapa loop pada dinamonya untuk memberikan tenaga putaran yang lebih seragam dan medan magnetnya dihasilkan oleh susunan elektromagnetik yang 2

3 disebut kumparan medan. Dalam memahami sebuah motor, penting untuk mengerti apa yang dimaksud dengan beban motor. Beban mengacu kepada keluaran tenaga putar/torque sesuai dengan kecepatan yang diperlukan. Beban umumnya dapat dikategorikan ke dalam tiga kelompok. Beban Torque Konstan adalah beban dimana permintaan keluaran energinya bervariasi dengan kecepatan operasinya namun torquenya tidak bervariasi. Contoh beban torque konstan adalah conveyors, rotarty kilns, dan pompa displacement konstan. Beban dengan Variabel Torque Konstan Adalah beban dengan torque yang bervariasi dengan kecepatan operasi. Contoh beban dengan variabel torque adalah pompa sentrifugal dan fan (torque bervariasi dengan sebagai kuadrat kecepatan). Beban dengan Energi Konstan Adalah beban dengan permintaan torque yang berubah dan berbanding terbalik dengan kecepatan. Contoh untuk beban dengan daya konstan adalah peralatanperalatan mesin. Gambar 2.1 Prinsip dasar dari Kerja Motor Listrik A. Jenis-jenis Motor Listrik Motor listrik dapat dikategorikan berdasarkan pasokan input, konstruksi, dan mekanisme operasinya. Berikut adalah klasifikasi jenis utama motor listrik 3

4 Motor Listrik Motor Arus Searah (AC) Motor Arus Bolak-Balik (AC) Sinkron Induksi Separately Excited Self Excited Single Phase Three Phase Sun Campuran Shunt Gambar 1.1 Klasifikasi Jenis Utama Motor Listrik 1. Motor DC/Arus Searah Motor DC merupakan motor listrik yang dapat mengubah daya masukan listrik arus searah menjadi daya keluaran mekanik. Motor DC/arus searah, sebagaimana namanya, menggunakan arus langsung yang tidak langsung/direct-undirectional. Motor DC digunakan pada penggunaan khusus dimana diperlukan penyalaan torque yang tinggi atau percepatan yang tetap untuk kisaran kecepatan yang luas. Motor DC adalah motor yang memerlukan suplai tegangan searah pada kumparan jangkar dan kumparan medan untuk diubah menjadi energi mekanik. Berdasarkan karakteristiknya, motor arus searah ini mempunyai daerah pengaturan putaran yang lurus dibandingkan dengan motor arus bolak-balik, sehingga sampai sekarang masih banyak digunakan pada pabrik-pabrik yang mesin produksinya memerlukan pengaturan putaran yang luas. Gambar 2.2 Motor DC dan Komponennya 4

5 Dinamo Bila arus listrik menuju dynamo, maka arus ini akan menjadi electromagnet. Dynamo yang berbentuk silinder dihubungkan ke as penggerak untuk menggerakkan beban. Untuk kasus motor DC yang kecil, dynamo berputar dalam medan magnet yang dibentuk oleh kutub-kutub, sampai kutub utara-kutub selatan magnet berganti lokasi. Jika hal ini terjadi, arusnya berbalik untuk merubah kutubkutub utara dan selatan dynamo. Komutator Komponen ini terutama ditemukan dalam motor DC. Kegunaannya adalah untuk membalikkan arah arus listrik dalam dynamo. Komutator juga membantu dalam transmisi arus antara dynamo dan sumber daya Keuntungan utama motor DC adalah sebagai pengendali kecepatan, yang tidak mempengaruhi kualitas pasokan daya. Motor ini dapat dikendalikan dengan mengatur ; - Tegangan dynamo-meningkatkan tegangan dynamo akan meningkatkan kecepatan. - Arus medan-menurunkan arus medan akan meningkatkan kecepatan. Motor DC tersedia dalam banyak ukuran namun penggunaannya pada umumnya dibatasi untuk beberapa penggunaan berkecepatan rendah, penggunaan daya rendah hingga sedang seperti peralatan mesin dan rolling mills, sebab sering terjadi masalah dengan perubahan arah arus listrik mekanis pada ukuran yang lebih besar. Juga, motor tersebut dibatasi hanya untuk penggunaan di area yang bersih dan tidak berbahaya sebab resiko percikan api pada sikatnya. Motor DC juga relatif mahal dibanding motor AC. Hubungan antara kecepatan, flux medan dan tegangan dynamo ditunjukkan dalam persamaan berikut: E b = V I a R a atau Φ ZN 6o ( P A ) maka diperoleh N = ( V I R a a Φ ) x ( 60 A ZP ) rpm 5

6 Karena V I a R a = E b, maka N = E b Φ x ( 60 A ZP ) rpm atau N = K E b Φ ini menunjikkan bahwa kecepatan sebanding dengan GGL Balik dan berbanding terbalik dengan flux atau N ~ E b Φ Gaya elektromegnetik Torque E = KΦN τ = KΦI Dengan, E = gaya elektromagnetik yang dikembangkan pada terminal dynamo (V) Φ = flux medan yang berbanding lurus dengan arus medan N = kecepatan dalam rpm T = torque eletromagnetik I = arus dynamo (A) K = konstanta persamaan Sebuah motor DC terdiri dari gulungan kawat (coil) yang berputar pada medan Magnet. Arus pada coil dialurkan melalui brush yang kontak langsung dengan split ring. Coil berada pada medan magnet tetap, dan gaya yang dikeluarkan oleh arus pada kawat menghasilkan torque pada coil. Gaya F pada kawat dengan panjang L membawa arus listrik I pada medan magnet B adalah ilb dikali dengan sinus sudut antara B dan i. Arah dari gaya F mengikuti prinsip tangan kanan seperti diperlihatkan pada gaya yang diperlihatkan memiliki besaran yang sama namun dengan arah yang berbeda, sehingga gaya-gaya tersebut menghasilkan torque. Motor DC dalam sebuah proses produksi banyak digunakan sebagai alat produksi. Dengan fungsinya sebagai salah satu alat produksi maka motor DC sangat perlu diamati stabilitasnya. Salah satu langkah untuk mengamati stabilitas motor adalah mengamati keceptan motor. Untuk mengamati kecepatan motor, 6

7 dapat digunakan metode telemetri, yaitu metode pengukuran kecepatan mototr jarak jauh. Dengan metode ini tidak perlu berdekatan dengan motor untuk mengetahui kecepatan motor. Dengan gelombang radio, dapat digunakan sebagai media untuk mentransmisikan kecepatan motor. Sehingga kecepatan motor dapat diketahui di tempat lain tanpa menggunakan kabel. 2. Motor DC (Arus Searah) Jenis-jenis motor DC : Motor DC sumber daya terpisah/separately Excited Jika arus medan dipasok dari sumber terpisah maka disebut motor DC sumber terpisah/separately excited. Motor DC sumber daya sendiri/self Excited : motor shunt Pada motor shunt, gulungan medan (medan shunt) disambungkan secara paralel dengan gulungan dinamo (A) seperti perlihatkan dalam gambar 2.3. Oleh karena itu total arus dalam jalur merupakan penjumlahan arus medan dan arus dinamo. Gambar 2.3 Karakteristik motor shunt Berikut tentang kecepatan motor shunt (E.T.E. 1997) - Kecepatan pada prakteknya konstan tidak tergantung pada beban (hingga torque tertentu setelah kecepatannya berkurang, lihat gambar 5) 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 dinamo (kecepatan berkurang) atau dengan memasang tahanan pada arus medan (kecepatan bertambah). 7

8 Motor DC daya sendiri: motor seri Dalam motor seri, gulungan medan (medan shunt) dihubungkan secara seri dengan gulungan dinamo (A) seperti ditunjukkan dalam gambar 2.4. Oleh karena itu, arus medan sama dengan arus dinamo. Berikut keterangan motor DC seri Kecepatan dibatasi pada 5000 rpm. Harus dihindarkan menjalankan motor dc seri tanpa ada beban sebab motor akan mempercepat tanpa kendali. Motor motor seri cocok penggunaan yang memerlukan torque penyalaan awal yang tinggi, seperti derek dan alat pengangkat hoist. Gambar 2.4 Karakteristik Motor DC seri BAB III PROSEDUR PRAKTIKUM 8

9 A. Lokasi dan Waktu Tanggal : 2 Oktober 2014 Lokasi : Laboratorium Konversi Energi, Politeknik Negeri Jakarta B. Peralatan Praktikum No. Alat Jumlah 1. Multimeter analog 1 2. Multimeter digital 1 3. Amperemeter 2 4. Voltmeter 2 5. Kabel Tachometer 2 7. Rangkaian Penyearah 1 C. Langkah Praktikum 1. Rangkaian Pertama Buatlah rangkain seperti gambar di bawah ini Atur arus eksitasi pada 0,3 A dengan keadaan konstan. Lalu atur tegangan sebesar 30 V 9

10 Catat putaran yang terbaca di tachometer Ubahlah tegangan menjadi 60 V, 90 V, 120 V, 150 V, 180 V, 210 V, 240 V, 270 V, 300 V, 330 V, dan 360 V. Catat masing-masing putaran yang terbaca pada masingmasing tegangan yang di atur. Atur arus eksitasi pada 0,4 A dengan keadaan konstan. Lalu atur tegangan sebesar 30 V Catat putaran yang terbaca di tachometer Ubahlah tegangan menjadi 60 V, 90 V, 120 V, 150 V, 180 V, 210 V, 240 V, 270 V, 300 V, 330 V, dan 360 V. Catat masing-masing putaran yang terbaca pada masingmasing tegangan yang di atur. 2. Rangkaian Kedua Buatlah rangkain seperti gambar di bawah ini Atur Tegangan eksitasi pada 300 V dengan keadaan konstan. Lalu atur arus eksitasi sebesar 0,35 A Catat putaran yang terbaca di tachometer Ubahlah arus menjadi 0, 3 A; 0, 25 A; 0, 2 A; 0, 15 A. Catat masing-masing putaran yang terbaca pada masing-masing tegangan yang di atur. Atur arus eksitasi 250 V dengan keadaan konstan. Lalu atur arus eksitasi sebesar 0,35 A Catat putaran yang terbaca di tachometer Ubahlah arus menjadi 0, 3 A; 0, 25 A; 0, 2 A; 0, 15 A. Catat masing-masing putaran yang terbaca pada masing-masing tegangan yang di atur. 3.Pertanyaan : Mengapa pada saat menjalankan motor DC peguatan terpisah ini langkah pertama harus memberi penguatan medan lebih dahulu? 10

11 BAB IV DATA DAN ANALISA PRAKTIKUM 1. Data Praktikum Rangkaian pertama No. Tegangan (Volt) If = 0,4 (A) n (rpm) If = 0,3 (A) Rangkaian kedua No. If (A) V = 300 Volt n (rpm) V = 250 Volt Grafik Rangkaian pertama 11

12 N (rpm) Grafik Hubungan Banyaknya Putaran terhadap Tegangan Tegangan (Volt) If = 0,4 If = 0,3 Rangkaian kedua Grafik Hubungan Banyaknya Putaran terhadap Arus Eksitasi N (rpm) If (A) V = 300 Volt V = 250 Volt 3. Jawaban pertanyaan Arus eksitasi harus diberikan terlebih dahulu karena arus eksitasi adalah syarat dari GGL induksi. Bahwa terinduksinya ggl induksi generator harus merasakan medan magnet yang berubah-ubah, sehingga generator harus ada magnet, dengan adanya arus eksitasi maka inti rotor akan berfungsi menjadi magnet. BAB V KESIMPULAN Dari praktikum dan data yang diperoleh, dapat disimpulkan : 1. Semakin tinggi nilai V, maka putaran akan semakin cepat (dengan If konstan) 12

13 2. Semakin tinggi nilai If, maka putaran akan semakin cepat (dengan V konstan) 3. Pengaturan If konstan akan lebih baik dan lebih aman dibanding pengaturan dengan V konstan, karena pada saat V di atur konstan dan aka hubungan yang terputus maka motor akan bergerak dengan kecepatan yang tidak terhingga (melebihi batas aman putaran). 13