TUGAS AKHIR ANALISA PERBANDINGAN EFISIENSI MOTOR DC KOMPON PENDEK DENGAN MOTOR DC KOMPON PANJANG AKIBAT PENAMBAHAN KUTUB FUAD RAHIM SITOMPUL

Transkripsi

1 TUGAS AKHIR ANALISA PERBANDINGAN EFISIENSI MOTOR DC KOMPON PENDEK DENGAN MOTOR DC KOMPON PANJANG AKIBAT PENAMBAHAN KUTUB Oleh : FUAD RAHIM SITOMPUL DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2014

2 ANALISA PERBANDINGAN EFISIENSI MOTOR DC KOMPON PENDEK DENGAN MOTOR DC KOMPON PANJANG AKIBAT PENAMBAHAN KUTUB Oleh : FUAD RAHIM SITOMPUL Disetujui oleh: Pembimbing, Ir. SYAMSUL AMIEN, M.S NIP Diketahui oleh: Ketua Departemen Teknik Elektro FT USU, Ir. SURYA TARMIZI KASIM, M.Si NIP DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2014

3 ABSTRAK Motor listrik merupakan perangkat elekromagnetis yang mengubah energi listrik menjadi energi mekanik. Motor DC memerlukan tegangan searah pada kumparan medan untuk diubah menjadi energi mekanik. Energi mekanik ini digunakan sebagai penggerak peralatan listrik seperti pompa,penggerak kipas angin, lift dan lain-lain. Karena penggunaannya yang cukup luas maka kinerjanya harus baik. Kinerja suatu motor DC dikatakan baik jika efisiensi motor tersebut tinggi. Hal itu dapat dicapai dengan mengatur bagian-bagian tertentu dari motor. Perubahan posisi sikat pada motor DC mempengaruhi efisiensinya. Dalam tugas akhir ini penulis akan melakukan analisis perbandingan efisiensi motor DC kompon pendek dengan motor DC kompon panjang akibat penambahan kutub. Dimana efisiensi motor dc kompon panjang lebih efektif dari pada efisiensi motor dc kompon pendek. Nilai efisiensi tertinggi dari motor dc kompon panjang akibat penambahan kutub adalah 81.92% terhadap torsi beban 0.6 kg. Dan efisiensi tertinggi dari motor dc kompon pendek akibat penambahan kutub adalah 80.16% terhadap torsi beban 0.6 kg.

4 KATA PENGANTAR Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Allah SWT dan Nabi Kita Muhammad SAWatas berkat, rahmat dan karunia yang dilimpahkan sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir yang berjudul: ANALISA PERBANDINGAN EFISIENSI MOTOR DC KOMPON PENDEK DENGAN MOTOR DC KOMPON PANJANG AKIBAT PENAMBAHAN KUTUB Tugas akhir ini merupakan bagian dari kurikulum yang harus diselesaikan untuk memenuhi persyaratan menyelesaikan pendidikan Sarjana Strata Satu (S-1) di Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik. Selama penulis menjalani pendidikan di kampus hingga diselesaikannya Tugas Akhir ini penulis persembahkan kepada yang teristimewa yaitu: Ayahanda Darming.F Sitompul dan Ibunda Rosida br.regar yang merupakan bagian hidup penulis yang senantiasa mendukung dan mendoakan dari sejak penulis lahir hingga sekarang, serta untuk adikadik penulis, yang selalu memberikan semangat kepada penulis dalam proses penyelesaian Tugas Akhir ini. Tugas Akhir ini, penulis banyak menerima bantuan, bimbingan serta dukungan dari berbagai pihak. Pada kesempatan ini penulis ingin menyampaikan terimakasih yang tulus dan sebesar-besarnya kepada: 1. Bapak Ir. Syamsul Amien, M.S sebagai Dosen Pembimbing Tugas Akhir penulis yang sangat besar bantuannya dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini. 2. Bapak Ir. Surya Tarmizi Kasim, M.Si dan Bapak Rachmad Fauzi ST, MT selaku Ketua dan Sekretaris Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik. 3. Kepada Ayah dan Ibu tercinta yang telah menghantarkan doa, perhatian, semangat dan segalanya sehingga penulisan Tugas Akhir ini dapat terselesaikan.

5 4. Kepada seluruh keluarga penulis yang tak henti memberi dukungan untuk menyelesaikan Tugas Akhir ini 5. Seluruh staf pengajar yang telah memberi bekal ilmu kepada penulis dan seluruh pegawai Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara atas segala bantuannya. 6. Bayu, Fernadi, Reki Seuharmon, Indra riskiawan, yoakim, rizky zuliandri, mujahiddin, lamhot'07, anna basriyani S.pdi. M.Si, Andry A. marpaung'10 bambang10, yang selalu menjadi teman penulis selama ini. 7. Seluruh teman-teman mahasiswa/i di Departemen Teknik Elektro, atas dukungan dan bantuan yang diberikan kepada penulis. 8. Semua pihak yang tidak sempat penulis sebutkan satu per satu. Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih banyak kekurangannya. Kritik dan saran dari pembaca untuk menyempurnakan Tugas Akhir ini sangat penulis harapkan. Kiranya Tugas Akhir ini dapat bermanfaat bagi kita semua. Terimakasih. Medan, Februari 2014 Penulis Fuad Rahim Sitompul

6 DAFTAR ISI ABSTRAK... i KATA PENGANTAR... ii DAFTAR ISI... iv DAFTAR GAMBAR... viii BAB I PENDAHULUAN Latar Belakang Tujuan Penulisan Batasan Masalah Metode Penulisan Sistematika Penulisan... 3 BAB II MOTOR ARUS SEARAH... 4 II.1 Umum... 4 II.2 Konstruksi Motor Arus Searah... 4 II.3 Prinsip Kerja Motor Arus Searah... 8 II.4 Reaksi Jangkar II.5 Mengatasi Reaksi Jangkar II.5.1 Pergeseran Sikat (Brush Shifting) II.5.2 Penambahan Kutub Bantu (Interpole) II.5.3 Belitan Kompensasi (Compensating Windings) II.6 Jenis-Jenis Motor Arus Searah II.6.1 Motor Arus Searah Penguatan Bebas... 19

7 II.6.2 Motor Arus Searah Penguatan Sendiri II Motor Arus Searah Penguatan Seri II Motor Arus Searah Penguatan Shunt II Motor Arus Searah Penguatan Kompon II Motor Arus Searah Penguatan Kompon Pendek 24 II Motor Arus Searah Penguatan Kompon Panjang 25 II.7 Gaya Gerak Listrik Lawan Pada Motor Arus Searah II.8 Pengaturan Kecepatan Putaran Pada Motor Arus Searah II.9 Karakteristik Motor Arus Searah Penguatan Kompon II.9.1 Karakteristik Torsi Arus Jangkar (T/I a ) II.9.2 Karakteristik Putaran Arus Jangkar (n/i a ) II.9.3 Karakteristik Torsi Putaran (T/n) II.10 Efisiensi motor arus searah II.10.1 Efisiensi mekanis II.10.2 Efisiensi elektris BAB III METODE PENELITIAN III.1 Tempat dan Waktu penelitian III.2 Metode pengambilan data III.3 Langkah-langkah penelitian III.4 Teknik analisa data III.5 Peralatan yang digunakan III.6 Rangkaian pengujian III.6.1 Rangkaian pengujian motor DC penguatan kompon pendek dan panjang pada kondisi berbeban... 39

8 III.6.2 Rangakain pengujian motor DC penguatan kompon pendek dan panjang pada kondisi berbeban dengan penambahan kutub III.7 Prosedur pengujian III.7.1 Prosedur pengujian motor DC penguatan kompon pendek dan panjang pada kondisi berbeban III.7.2 Prosedur pengujian motor DC penguatan kompon pendek dan panjang pada kondisi berbeban dengan penambahan kutub BAB IV ANALISA DATA IV.1 Data hasil percobaan motor dc kompon pendek tanpa kutub IV.1.1 Data hasil percobaan motor dc kompon pendek tanpa kutub 43 IV.1.2 Analisa data pada percobaan motor dc kompon pendek tanpa kutub IV.2 Data hasil percobaan motor dc kompon pendek dengan kutub IV.2.1 Data hasil percobaan motor dc kompon pendek dengan kutub IV.2.2 Analisa data pada percobaan motor dc kompon pendek dengan kutub IV.3 Data hasil percobaan motor dc kompon panjang tanpa kutub IV.3.1 Data hasil percobaan motor dc kompon panjang tanpa kutub49 IV.3.2 Analisa data pada percobaan motor dc kompon panjang tanpa kutub IV.4 Data hasil percobaan motor dc kompon panjang dengan kutub IV.4.1 Data hasil percobaan motor dc kompon panjang dengan kutub IV.4.2 Analisa data pada percobaan motor dc kompon panjang dengan kutub... 53

9 IV.5 Kurva hasil percobaan BAB V KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan Saran DAFTAR PUSTAKA... 59

10 DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Kontruksi motor arus searah stator... 5 Gambar 2.2 Kontruksi motor arus searah rotor... 5 Gambar 2.3 Pengaruh penempatan konduktor berarus dlm medan magnet.. 9 Gambar 2.4 Prinsip perputaran motor arus searah Gambar 2.5 Fluksi yang dihasilkan oleh kumparan Gambar 2.6 Fluksi yang dihasilkan oleh kumparan jangkar Gambar 2.7 Hasil kombinasi antara fluksi medan dan fluksi jangkar Gambar 2.8 Kurva pemagnetan saat terjadi reaksi jangkar Gambar 2.9 Pelemahan ggm akibat pergeseran bidang netral Gambar 2.10 Motor arus searah yang di lengkapi dengan kutub bantu Gambar 2.11 Rangkaian ekuivalen motor arus searah penguatan bebas Gambar 2.12 Rangkaian ekuivalen motor arus searah penguatan seri Gambar 2.13 Rangkaian ekuivalen motor arus searah penguatan shunt Gambar 2.14 Rangkaian ekuivalen motor arus searah penguatan kompon pendek kumulatif Gambar 2.15 Rangkaian ekuivalen motor arus searah penguatan kompon pendek differensial Gambar 2.16 Rangkaian ekuivalen motor arus searah penguatan kompon panjang kumulatif Gambar 2.17 Rangkaian ekuivalen motor arus searah penguatan kompon panjang differensial Gambar 2.18 Kurva karakteristik torsi-arus jangkar Gambar 2.19 Kurva karakteristik putaran-arus jangkar... 32

11 Gambar 2.20 Kurva karakteristik torsi-putaran Gambar Rangkaian pengujian motor DC panjang pada kondisi berbeban tanpa kutub Gambar Rangkaian pengujian motor DC pendek pada kondisi berbeban tanpa kutub Gambar Rangkaian pengujian motor DC panjang pada kondisi berbeban dengan penambahan kutub Gambar Rangkaian pengujian motor DC pendek pada kondisi berbeban dengan penambahan kutub Gambar 4.5 Kurva perbandingan hasil percobaan... 55