1. TUJUAN Mahasiswa dapat mengukur hambatan kumparan pada generator arus searah (dc) penguatan shunt 2. LANDASAN TEORI Mesin listrik dapat bekerja sebagai motor maupun sebagai generator. Mesin listrik bekerja sebagai motor dengan mengubah energi listrik menjadi energi mekanik, dan sebagai generator dengan mengubah energi mekanik menjadi energi listrik. Bagian utama dari mesin arus searah adalah: Kutub : bagian yang menghasilkan medan magnet Jangkar : bagian dimana terdapat penghantar listrik. Gaya gerak listrik diimbaskan pada penghantar tersebut. Komutator : bagian yang mengubah sistem bolak balik pada jangkar menjadi sistem arus searah. Sikat : bagian yang menghubungkan jangkar dengan rangkaian luar. Hambatan dari generator arus searah digunakan untuk menghitung Efisiensi secara konvensional Tegangan jatuh pada hambatan Kumparan pada generator arus searahpenguatan shunt terdiri dari Kumparan jangkar (armature winding) Kumparan bantu pada kutub-kutub (auxiliary poles winding) Kumparan penguat shunt (shunt excitation winding) Arus beban mengalir melalui dua kumparan pertama. Kedua kumparan tersebut mempunyai hambatan yang sangat kecil. Kumparan lainnya yaitu kumparan penguatan shunt dihubungkan paralel dengan keluaran. Kumparan penguatan shunt mempunyai hambatan yang sangat besar. Pengukuran 1
dilakukan dengan tegangan dc. Pada saat pengukuran, mesin dalam keadaan dingin, tidak dioperasikan selama beberapa jam (setiap bagian mesin telah mencapai suhu ruangan). Motor listrik merupakan perangkat elektromagnetis yang mengubah energi listrik menjadi energi mekanik. Energi mekanik ini digunakan untuk, misalnya memutar impeller pompa, fan atau blower, menggerakan kompresor, mengangkat bahan,dll. Motor listrik digunakan juga di rumah (mixer, bor listrik, fan angin) dan di industri. Motor listrik kadangkala disebut kuda kerja nya industri sebab diperkirakan bahwa motor-motor menggunakan sekitar 70% beban listrik total di industri. Motor DC memerlukan suplai tegangan yang searah pada kumparan medan untuk diubah menjadi energi mekanik. Kumparan medan pada motor dc disebut stator (bagian yang tidak berputar) dan kumparan jangkar disebut rotor (bagian yang berputar). Jika terjadi putaran pada kumparan jangkar dalam pada medan magnet, maka akan timbul tegangan (GGL) yang berubah-ubah arah pada setiap setengah putaran, sehingga merupakan tegangan bolakbalik. Prinsip kerja dari arus searah adalah membalik phasa tegangan dari gelombang yang mempunyai nilai positif dengan menggunakan komutator, dengan demikian arus yang berbalik arah dengan kumparan jangkar yang berputar dalam medan magnet. Bentuk motor paling sederhana memiliki kumparan satu lilitan yang bisa berputar bebas di antara kutub-kutub magnet permanen. 2
Gambar 1. Motor D.C Sederhana Catu tegangan dc dari baterai menuju ke lilitan melalui sikat yang menyentuh komutator, dua segmen yang terhubung dengan dua ujung lilitan. Kumparan satu lilitan pada gambar di atas disebut angker dinamo. Angker dinamo adalah sebutan untuk komponen yang berputar di antara medan magnet Konstruksi Motor Listrik Arus Searah Secara umum konstruksi motor listrik arus searah dapat dibagi menjadi dua : a. Stator (bagian yang diam) b. Rotor (bagian yang berputar) Untuk bagian yang diam (stator) dalam motor listrik arus searah terdiri atas badan (body),inti kutub magnet dan sikat-sikat. Sedangkan untuk bagian rotornya adalah komutator,jangkar dan lilitan jangkar. 3
Bagian-bagian Motor dan Fungsinya 1. Badan Motor listrik Fungsi utama dari badan motor adalah sebagai bagian tempat untuk mengalirnya fluks magnet yang dihasilkan kutub-kutub magnet, karena itu badan motor dibuat dari bahan ferromagnetik. Disamping itu badan motor ini berfungsi untuk meletakkan alat-alat tertentu dan melindungi bagian-bagian motor lainnya. 4
Pada badan motor terdapat papan nama (name plat) yang bertuliskan spesifikasi umum atau data teknik dari motor. Papan nama tersebut untuk mengetahui beberapa hal pokok yang perlu diketahui dari motor tersebut. Selain papan nama badan motor juga terdapat kotak hubung yang merupakan tempat ujung-ujung penguat magnet dan lilitan jangkar. Ujung-ujung lilitan jangkar ini tidak langsung dari lilitan jangkar tetapi merupakan ujung kawat penghubung lilitan jangkar yang melalui komutator dan sikat-sikat. Dengan adanya kotak hubung akan memudahkan dalam pergantian susunan lilitan penguat magnet dan memudahkan pemeriksaan kerusakan yang mungkin terjadi pada lilitan jangkar maupun lilitan penguat tanpa membongkar mesin. Untuk mengetahui ujung-ujung lilitan tersebut, setiap pabrik/negara mempunyai normalisasi huruf tertentu, yang mana hal tersebut dapat dinyatakandalam tabel di bawah ini : 2. Inti kutub magnet dan lilitan penguat magnet Sebagaimana diketahui bahwa fluks magnet yang terdapat pada motor arus searah dihasilkan oleh kutub-kutub magnet buatan yang dibuat prinsipelektromagnetis. Lilitan penguat magnet berfungsi untuk mengalirkan arus listrik sebagai terjadinya proses elektromagnetis. 5
3. Sikat-sikat Fungsi utama dari sikat-sikat adalah untuk jembatan bagi aliran arus darililitan jangkar dengan sumber tegangan. Disamping itu sikat-sikat memegangperanan penting untuk terjadinya komutasi. Agar gesekan antara komutatorkomutatordan sikat tidak mengakibatkan ausnya komutator, maka bahan sikat lebihlunak dari komutator. Biasanya dibuat dari bahan arang (coal). 4. Komutator Komutator yang digunakan dalam motor arus searah pada prinsipnyamempunyai dua bagian yaitu : a. Komutator bar merupakan tempat terjadinya pergesekan antara komutatordengan sikat-sikat. b. Komutator riser merupakan bagian yang menjadi tempat hubungan komutatordengan ujung dari lilitan jangkar. Keterangan : a. Segmen komutator b. Pemasangan komutator c. Susunan komutator d. Komutator bar e. Riser f. Isolator g. Poros h. Ring pengunci 6
5. Baut Isolator yang digunakan yang terletak antara komutator yang satu dengan komutator yang lain harus dipilih sesuai dengan kemampuan isolator tersebut terhadap suhu yang terjadi dalam mesin. Jadi disamping sebagai isolator terhadap listrik, juga harus mampu terhadap suhu tertentu. Berdasarkan jenis isolator yang digunakan terhadap kemampuan panas ini maka pada mesin listrik dikenal : a. Klas A : jika temperatur tinggi diijinkan 70 C (katun, sutera, kertas) b. Klas B : jika temperatur tinggi diijinkan 110 C (serat asbes, serat gelas) c. Klas H : jika temperatur tinggi diijinkan 185 C (mika, gelas, porselin, keramik). 6. Jangkar (angker) Umumnya jangkar yang digunakan dalam motor arus searah adalah berbentuk selinder dan diberi alur-alur pada permukaannya untuk tempat melilitkan kumparan-kumparan tempat terbentuknya GGL lawan. Seperti halnya pada inti kutub magnet, maka jangkar dibuat dari bahan berlapis-lapis tipis untuk mengurangi panas yang terbentuk karena adanya arus liar (Edy current). Bahan yang digunakan jangkar ini sejenis campuran baja silikon. 7
Adapun konstruksinya dari jangkar tersebut dapat dilukiskan seperti dibawah ini : 7. Lilitan jangkar (angker) Lilitan jangkar pada motor arus searah berfungsi sebagai tempat terbentuknya GGL lawan. Pada prinsipnya kumparan terdiri atas : a. Sisi kumparan aktif, yaitu bagian sisi kumparan yang terdapat dalam alur jangkar yang merupakan bagian yang aktif (terjadi GGL lawan sewaktu motorbekerja). b. Kepala kumparan, yaitu bagian dari kumparan yang terletak di luar alur yangberfungsi sebagai penghubung satu sisi kumparan aktif dengan sisi kumparanaktif lain dari kumparan tersebut. 8
c. Juluran, yaitu bagian ujung kumparan yang menghubungkan sisi aktif dengankomutator. 3. DAFTAR PERALATAN No Nama Jumlah 1 Generator shunt 1 Buah 2 Voltmeter 1 Buah 3 Amperemeter 1 Buah 4 Multimeter 1 Buah 5 Kabel penghubung Secukupnya 9
4. LANGKAH KERJA Gambar 1 Kumparan Jangkar dan Kumparan Bantu Gambar 2 Kumparan Penguatan Shunt 1. Buat rangkaian seperti pada gambar 1.1 2. Berikan tegangan dc 0 10 Volt. 3. Catat pembacaan arus dan tegangan pada tabel 1.1. matikan sumber tegangan. 4. Buat rangkaian seperti gambar 1.2 5. Atur tegangan sumber 0 200 Volt. 6. Catat pembacaan arus dan tegangan pada tabel 1.2 10
DATA HASIL PERCOBAAN Tabel 1.1 Kumparan jangkar V (volt) I (Ampere) Tabel 1.2 Kumparan medan V (volt) I (Ampere) 11