BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Motor arus searah (motor DC) telah ada selama lebih dari seabad. Keberadaan motor DC telah membawa perubahan besar sejak dikenalkan motor induksi, atau terkadang disebut AC Shunt Motor. Motor DC telah memunculkan kembali Silicon Controller Rectifier yang digunakan untuk memfasilitasi kontrol kecepatan pada motor. Sedangkan untuk motor DC itu sendiri memerlukan suplai tegangan yang searah pada kumparan jangkar dan kumparan medan untuk diubah menjadi energi mekanik. Pada motor DC kumparan medan disebut stator (bagian yang tidak berputar) dan kumparan jangkar disebut rotor (bagian yang berputar). Motor DC sering dimanfaatkan sebagai penggerak pintu geser otomatis dan dalam rangkaian robot sederhana. Motor DC memiliki manfaat yang sangat banyak dalam kehidupan seharihari dan dalam dunia industri. Motor DC memudahkan pekerjaan sehingga proses industri dapat berjalan efisien. Semakin banyak industri yang berkembang, maka akan semakin banyak mesin yang digunakan. Semakin banyak mesin yang digunakan, maka semakin banyak penggunaan motor DC. Oleh karena itu sangat penting untuk mempelajari dan mengetahui pengertian motor DC, prinsip kerja, jenis-jenis motor DC, cara mengoperasikan motor DC dan aplikasinya. Agar pemahaman tersebut diperoleh maka materi ini dimasukkan ke dalam praktikum Dasar Energi Elektrik. 1.2 Rumusan Masalah Berdasarkan latar belakang di atas, rumusan masalah yang di ajukan adalah : 1
1. Apa definisi dari motor DC? 2. Bagaimana prinsip kerja dan karakteristik motor DC? 3. Konstruksi dari motor DC? 1.3 Tujuan Penulisan Tujuan yang hendak dicapai melalui penulisan laporan ini adalah : 1. Menjelaskan kembali pengertian mesin DC secara menyeluruh. 2. Menjelaskan semua jenis mesin listrik arus searah (DC), yang berisikan juga persamaan dasar untuk arus, tegangan, daya, putaran dan momen. 3. Menjelaskan prosedur menjalankan dan menghentikan semua jenis mesin listrik DC. 4. Mengoperasikan semua jenis mesin listrik DC. 1.4 Metode dan Teknik Pengumpulan Data 1.4.1 Metode Metode yang digunakan adalah deskriptif analistis/eksperimen (percobaan) karena percobaan ini bertujua untuk mendeskripsikan dan membuktikan data yang diperoleh baik dari berbagai rujukan maupun dari hasil percobaan kemudian dianalisis 1.4.2 Teknik pengumpulan data Teknik yang digunakan dalam mengumpulkan data adalah : 1.Studi kepustakaan 2.Eksperimen (percobaan) 2
1.5 Sistematis Penulisan BAB I BAB II : Pendahuluan Menguraikan latar belakang, rumusan masalah, tujuan penulisan, metode dan teknik pengumpulan dan sistematis penulisan : Teori Dasar Menguraikan tentang pengertian generator sinkron, konstruksi generator sinkron, prinsip kerja generator sinkron, reaksi jangkat pada generator sinkron dan rangkaian ekivalen. BAB III : Landasan teori Berisikan tentang alat dan bahan yang digunakan,prosedur percobaan,data pengamatan,dan pengolahan data. BAB IV BAB V : Tugas akhir dan Analisa Berisikan pertanyaan dan jawaban dari tugas akhir.menguraikan tentang analisa dari hasil percobaan dan pengolahan data yang dilakukan. : Kesimpulan dan Saran Berisikan kesimpulan mengenai hasil yang diperoleh dari praktikum yang telah dilakukan. Saran berisikan hal-hal yang harus diperbaiki pada saat praktikum. 3
BAB II TEORI DASAR 2.1 Pengertian Motor Arus Searah Motor arus searah (motor DC) adalah mesin yang merubah enargi listrik arus searah menjadi energi mekanis yang berupa putaran. Hampir pada semua prinsip pengoperasiannya, motor arus searah sangat identik dengan generator arus searah. Kenyataannya mesin yang bekerja baik sebagai generator arus 4
searah akan bekerja baik pula sebagai motor arus searah. Oleh sebab itu sebuah mesin arus searah dapat digunakan baik sebagai motor arus searah maupun generator arus searah. Berdasarkan fisiknya motor arus searah secara umum terdiri atas bagian yang diam dan bagian yang berputar. Pada bagian yang diam (stator) merupakan tempat diletakkannya kumparan medan yang berfungsi untuk menghasilkan fluksi magnet sedangkan pada bagian yang berputar (rotor) ditempati oleh rangkaian jangkar seperti kumparan jangkar, komutator dan sikat. Motor arus menuju kutub selatan dan kumparan jangkar akan menghasilkan fluksi magnet yang melingkar. Interaksi antara kedua fluksi magnet ini menimbulkan suatu gaya. Penggunaan motor arus searah akhir-akhir ini mengalami perkembangan, khususnya dalam pemakaiannya sebagai motor penggerak. Motor arus searah digunakan secara luas pada berbagai motor penggerak dan pengangkut dengan kecepatan yang bervariasi yang membutuhkan respon dinamis dan keadaan steady-state. Motor arus searah mempunyai pengaturan yang sangat mudah dilakukan dalam berbagai kecepatan dan beban yang bervariasi. Itu sebabnya motor arus searah digunakan pada berbagai aplikasi tersebut. Pengaturan kecepatan pada motor arus searah dapat dilakukan dengan memperbesar atau memperkecil arus yang mengalir pada jangkar menggunakan sebuah tahanan. 2.2 Konstruksi Motor Arus Searah Mesin arus searah baik generator maupun motor secara umum mempunyai konstruksi yang terdiri dari bagian stator (diam) dan bagian rotor (berputar). 5
Gambar 1 Konstruksi Motor Arus Searah Bagian Stator Gambar 2 Konstruksi Motor Arus Searah Bagian Rotor Keterangan dari gambar tersebut adalah: 1. Rangka atau gandar Rangka motor arus searah adalah tempat meletakkan sebagian besar komponen mesin dan melindungi bagian mesin. Untuk itu rangka harus dirancang memiliki kekuatan mekanis yang tinggi untuk mendukung komponen-komponen mesin tersebut. Rangka juga berfungsi sebagai tempat mengalirkan fluksi magnet yang dihasilkan oleh kutub-kutub medan. Rangka dibuat dengan menggunakan bahan ferromagnetik yang memiliki permeabilitas tinggi. Rangka biasanya terbuat dari baja tuang (cast steel) atau baja lembaran (rolled steel) yang berfungsi sebagai penopang mekanis dan juga sebagai bagian dari rangkain magnet. 2. Kutub Medan 6
Kutub medan terdiri atas inti kutub dan sepatu kutub. Sepatu kutub yang berdekatan dengan celah udara dibuat lebih besar dari badan inti. Dimana fungsinya adalah untuk menahan kumparan medan di tempatnya dan menghasilkan distribusi fluksi yang lebih baik yang tersebar di seluruh jangkar dengan menggunakan permukaan yang melengkung. Inti kutub terbuat dari laminasi pelat-pelat baja yang terisolasi satu sama lain. Sepatu kutub dilaminasi dan dibaut ke inti kutub. Maka kutub medan (inti kutub dan sepatu kutub) direkatkan bersama-sama kemudian dibaut pada rangka. Pada inti kutub ini dibelitkan kumparan medan yang terbuat dari kawat tembaga yang berfungsi untuk menghasilkan fluksi magnetik. 3. Sikat Sikat adalah jembatan bagi aliran arus ke lilitan jangkar. Dimana permukaan sikat ditekan ke permukaan segmen komutator untuk menyalurkan arus listrik. Sikat memegang peranan penting untuk terjadinya komutasi. Sikat-sikat terbuat dari bahan karbon dengan tingkat kekerasan yang bermacam-macam dan dalam beberapa hal dibuat dari campuran karbon dan logam tembaga. Sikat harus lebih lunak daripada segmen-segmen komutator supaya gesekan yang terjadi antara segmensegmen komutator dan sikat tidak mengakibatkan ausnya komutator. 4. Kumparan Medan Kumparan medan adalah susunan konduktor yang dibelitkan pada inti kutub. Dimana konduktor tersebut terbuat dari kawat tembaga yang berbentuk bulat ataupun persegi. Rangkaian medan yang berfungsi untuk menghasilkan fluksi utama dibentuk dari kumparan pada setiap kutub. 5. Jangkar Inti jangkar yang umumnya digunakan dalam motor arus searah adalah berbentuk silinder yang diberi alur-alur pada permukaannya untuk tempat melilitkan kumparan jangkar tempat terbentuknya ggl induksi. Inti jangkar terbuat dari bahan ferromagnetik. Bahan yang digunakan untuk jangkar ini merupakan sejenis campuran baja silikon. 6. Kumparan Jangkar 7
Kumparan jangkar pada motor arus searah merupakan tempat dibangkitkannya ggl induksi. Pada motor DC penguatan kompon panjang kumparan medan serinya diserikan terhadap kumparan jangkar, sedangkan pada motor DC penguatan kompon pendek kumparan medan serinya diparalel terhadap kumparan jangkar. Jenis-jenis konstruksi kumparan jangkar pada rotor ada tiga macam yaitu: 1. Kumparan memusat (lap winding) 2. Kumparan Jerat (lap winding) 3. Kumparan Gelombang (wave winding) Gambar 3 Jenis Kumparan Jangkar 7. Komutator Untuk memperoleh tegangan searah diperlukan alat penyearah yang disebut komutator dan sikat. Komutator terdiri dari sejumlah segmen tembaga yang berbentuk lempengan-lempengan yang dirakit ke dalam silinder yang terpasang pada poros. Dimana tiap-tiap lempengan atau segmen-segmen komutator terisolasi dengan baik antara satu sama lainnya. Bahan isolasi yang digunakan pada komutator adalah mika. Agar dihasilkan tegangan arus searah yang konstan, maka komutator yang digunakan hendaknya dalam jumlah yang besar. 8. Celah Udara Celah udara merupakan ruang atau celah antara permukaan jangkar dengan permukaan sepatu kutub yang menyebabkan jangkar tidak bergesekan dengan sepatu kutub. Fungsi dari celah udara adalah sebagai tempat mengalirnya fluksi yang dihasilkan oleh kutub-kutub medan. 8
2.3 Prinsip Kerja Motor Arus Searah Gambar 4 Pengaruh penempatan konduktor pengalir arus dalam medan magnet Setiap konduktor yang mengalirkan arus mempunyai medan magnet disekelilingnya. Kuat medan magnet yang timbul tergantung pada besarnya arus yang mengalir dalam konduktor. dimana : H = Kuat medan magnet (Weber/meter) N = Banyak kumparan (lilitan) I = Arus yang mengalir pada penghantar (Ampere) l = Panjang dari penghantar (meter) Pada Gambar 4(a) menunjukkan sebuah medan magnet seragam yang dihasilkan oleh kutub-kutub magnet utara dan selatan yang arahnya dari kutub utara menuju kutub selatan.. Sedangkan Gambar 4(b) menggambarkan sebuah 9
konduktor yang dialiri arus searah dan menghasilkan medan magnet (garisgaris gaya fluksi) disekelilingnya. Jika konduktor yang dialiri arus tersebut ditempatkan di dalam medan magnet seragam, maka interaksi kedua medan akan menimbulkan medan yang tidak seragam seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4(c). Sehingga kerapatan fluksi akan bertambah besar di atas sebelah kanan konduktor (dekat kutub selatan) dan di bawah sebelah kiri konduktor (dekat kutub utara) sedangkan kerapatan fluksi menjadi berkurang di atas sebelah kiri konduktor dan di bawah sebelah kanan konduktor. Kerapatan fluksi yang tidak seragam ini menyebabkan konduktor di sebelah kiri akan mengalami gaya ke atas, sedangkan konduktor di sebelah kanan akan mengalami gaya ke bawah. Kedua gaya tersebut akan menghasilkan torsi yang akan memutar jangkar dengan arah putaran searah dengan putaran jarum jam. Prinsip dasar diatas diterapkan pada motor dc. Prinsip kerja sebuah motor arus searah dapat dijelaskan dengan Gambar dibawah ini: Gambar 5 Prinsip Kerja Motor Arus Searah Berdasarkan gambar diatas kedua kutub stator dibelitkan dengan konduktor konduktor sehingga membentuk kumparan yang dinamakan kumparan stator atau kumparan medan. Misalkan kumparan medan tersebut dihubungkan dengan suatu sumber tegangan, maka pada kumparan medan itu akan mengalir arus medan (If). Kumparan medan yang dialiri arus ini akan menimbulkan fluksi utama yang dinamakan fluksi stator. Fluksi ini merupakan 10
medan magnet yang arahnya dari kutub utara menuju kutub selatan (hal ini dapat dilihat dengan adanya garis garis fluksi). Apabila pada kumparan jangkar mengalir arus yakni arus jangkar, maka dari hukum Lorenzt kita ketahui bahwa apabila sebuah konduktor yang dialiri arus ditempatkan pada sebuah medan magnet maka pada konduktor tersebut akan timbul gaya, maka demikian pula halnya pada kumparan jangkar. Besarnya gaya ini bergantung dari besarnya arus yang mengalir pada kumparan jangkar (Ia), kerapatan fluksi (B) dari kedua kutub dan panjang konduktor jangkar (l). Semakin besar fluksi yang terimbas pada kumparan jangkar maka arus yang mengalir pada kumparan jangkar juga besar, dengan demikian gaya yang terjadi pada konduktor juga semakin besar. Besar gaya yang dihasilkan oleh arus yang mengalir pada konduktor jangkar yang ditempatkan dalam suatu medan magnet adalah : F = B. Ia. l dimana : Ia = Arus yang mengalir pada konduktor jangkar ( Ampere ) B = Kerapatan fluksi (Weber/m2) l = Panjang konduktor jangkar (m) Bila kumparan jangkar dari motor berputar dalam medan magnet dan memotong fluksi utama maka sesuai dengan hukum induksi elektromagnetis maka pada kumparan jangkar akan timbul gaya gerak listrik (ggl) induksi yang arahnya sesuai dengan kaidah tangan kanan, dimana arahnya berlawanan dengan tegangan yang diberikan kepada jangkar atau tegangan terminal. Karena arahnya melawan maka ggl induksi ini disebut ggl lawan. Pada satu putaran jangkar berkutub p, ggl melalui satu periode. Jika jangkar itu mengadakan n rpm atau n rps, maka bagi satu periode lamanya T, adalah : 11
2.4 Reaksi Jangkar pada Motor Arus Searah Reaksi jangkar merupakan pengaruh medan magnet yang disebabkan oleh mengalirnya arus pada jangkar, dimana jangkar tersebut berada di dalam medan magnet. Reaksi jangkar menyebabkan terjadinya 2 hal, yaitu : 1. Demagnetisasi atau penurunan kerapatan fluksi medan utama. 2. Magnetisasi silang. Apabila kumparan medan dialiri oleh arus tetapi kumparan jangkar tidak dialiri oleh arus, maka dengan mengabaikan pengaruh celah udara, jalur fluksi ideal untuk kutub utama dari motor arus searah dua kutub, berasal dari kutub utara menuju kutub selatan seperti pada gambar dibawah ini : Gambar 6 Fluks yang dihasilkan oleh kumparan medan Dari Gambar 6 dapat dijelaskan bahwa : 1. Fluksi didistribusikan simetris terhadap bidang netral magnetis. 2. Sikat ditempatkan bertepatan dengan bidang netral magnetis. Bidang netral magnetis didefenisikan sebagai bidang di dalam motor dimana konduktor bergerak sejajar dengan garis gaya magnet, sehingga gaya gerak listrik induksi konduktor pada bidang tersebut adalah nol. Seperti yang terlihat dari Gambar 6, sikat selalu ditempatkan disepanjang bidang netral magnetis, oleh karena itu bidang netral magnetis juga disebut sebagai sumbu komutasi karena pembalikan arah arus jangkar berada pada bidang tersebut. Vektor OFM mewakili besar dan arah dari fluksi medan utama, dimana vektor ini tegak lurus terhadap bidang netral magnetis. Sewaktu hanya konduktor jangkar saja yang dialiri oleh arus listrik sementara kumparan medan tidak 12
dieksitasi, maka disekeliling konduktor jangkar timbul ggm atau fluksi. Gambaran arah garis gaya magnet ditunjukkan pada gambar dibawah ini : Gambar 7 Fluks yang dihasilkan oleh kumparan jangkar Penentuan arah dari garis gaya magnet yang diakibatkan oleh arus jangkar ditentukan dengan aturan putaran sekrup (cork-screw rule). Besar dan arah garis gaya magnet tersebut diwakili oleh vektor OFA yang sejajar dengan bidang netral magnetis. Pada prakteknya, sewaktu mesin beroperasi maka konduktor jangkar dan konduktor medan sama- sama dialiri oleh arus listrik, distribusi fluksi resultan diperoleh dari menggabungkan kedua fluksi tersebut. Oleh karenanya distribusi fluksi medan utama yang melalui jangkar tidak lagi simetris tetapi sudah mengalami pembelokan saat mendekati konduktor yang dialiri arus tersebut. Hal tersebut dikarenakan pengaruh fluksi jangkar yang dapat dilihat dari gambar dibawah ini: Gambar 8 Hasil kombinasi antara fluksi medan dan fluksi jangkar Fluksi yang dihasilkan oleh gaya gerak magnet (ggm) jangkar menentang fluksi medan utama pada setengah bagian dari salah satu kutubnya dan 13
memperkuat. Fluksi medan utama pada setengah bagian yang lain. Hal ini jelas akan menyebabkan penurunan kerapatan fluksi pada setengah bagian dari salah satu kutubnya dan terjadi kenaikan pada setengah bagian yang lain di kutub yang sama. Efek dari intensitas medan magnet atau lintasan fluksi pada jangkar yang memotong lintasan fluksi medan utama ini disebut sebagai reaksi jangkar magnetisasi- silang (cross-magnetization). Magnetisasi- silang ini juga menyebabkan pergeseran bidang netral. Pada gambar 6 terlihat bahwa vektor OF merupakan resultan vektor OFA dan OFM, serta posisi bidang netral magnetis yang baru, dimana selalu tegak lurus terhadap vektor OF. Bidang netral magnetis motor yang baru bergeser sejauh β karena posisi bidang netral magnetis ini selalu tegak lurus terhadap vektor OF. Dengan pergeseran bidang netral ini maka sikat juga akan bergeser sejauh pergeseran bidang netral magnetis. Hal ini dapat menimbulkan bunga api di segmen komutator dekat sikat. Kebanyakan mesin listrik bekerja pada kerapatan fluksi yang dekat dengan titik jenuhnya, sehingga dapat menimbulkan kejenuhan magnetik. Apabila kejenuhan magnetik ini terjadi, maka efek penguatan fluksi resultan lebih kecil bila dibandingkan dengan efek pelemahan fluksi resultan atau dengan kata lain pertambahan kerapatan fluksi resultan pada salah satu bagian kutub lebih sedikit bila dibandingkan dengan pengurangan kerapatan fluksi pada bagian yang lainnya. Sehingga fluksi resultan akan berkurang dari harga tanpa bebannya. Hal nilah yang disebut sebagai efek demagnetisasi reaksi jangkar dan perlu dicatat bahwa demagnetisasi timbul hanya karena adanya saturasi magnetik. 2.5 Jenis Jenis Motor Arus Searah 14
Jenis-jenis motor arus searah dapat dibedakan berdasarkan jenis penguatannya, yaitu hubungan rangkaian kumparan medan dengan kumparan jangkar. Sehingga motor arus searah dibedakan menjadi: 1. Motor arus searah penguatan terpisah. Motor arus searah penguatan terpisah adalah motor arus searah yang sumber tegangan penguatannya berasal dari luar motor. Dimana kumparan medan disuplai dari sumber tegangan DC tersendiri. Rangkaian ekivalen motor arus searah penguatan bebas dapat dilihat pada gambar di bawah ini: Gambar 9 Rangkaian ekivalen motor arus searah penguatan terpisah Dari rangkaian tersebut berdasarkan hukum Kirchoff tentang tegangan diperoleh persamaan: Vt = Ea + Ia.Ra + Vsikat dan Vf = If. Rf dimana: Vt = tegangan terminal jangkar motor arus searah (volt) Ra = tahanan jangkar (ohm) If = arus medan penguatan bebas (ohm) Vf = tegangan terminal medan penguatan bebas (volt) Rf = tahanan medan penguatan bebas (ohm) Ea = gaya gerak listrik motor arus searah (volt) Vsikat = jatuh tegangan pada sikat (volt) Umumnya jatuh tegangan pada sikat relatif kecil sehingga besarnya dapat diabaikan. Dan untuk rumus selanjutnya Vsikat ini diabaikan. 15
2. Motor arus searah penguatan sendiri. Motor arus searah penguatan sendiri adalah motor arus searah yang sumber tegangan penguatannya berasal dari motor itu sendiri. Dimana kumparan medan berhubungan langsung dengan kumparan jangkar. Kumparan medan dapat dihubungkan secara seri maupun paralel dengan kumparan jangkar. Dan juga dapat dihubungkan dengan keduanya,yaitu secara seri dan paralel, tergantung pada jenis penguatan yang diberikan terhadap motor. Motor arus searah penguatan sendiri terdiri atas: 1. Motor arus searah penguatan seri. Gambar 10 Rangkaian ekivalen motor arus searah penguatan seri Pada motor arus searah penguatan seri, kumparan medan dihubungkan secara seri dengan rangkaian jangkar. Oleh sebab itu arus yang mengalir pada kumparan medan seri sama dengan arus yang mengalir pada kumparan jangkar. Persamaan - persamaan yang berlaku pada motor arus searah penguatan seri adalah: Vt = Ea + Is.Rs + Ia. Ra Karena, IL= Ia = Is Maka, Vt = Ea + Ia (Ra + Rs) Dimana : Is = arus kumparan medan seri (Ampere) Rs = tahanan medan seri (ohm) IL = arus dari jala jala (Ampere) 2. Motor arus searah penguatan shunt. 16
Gambar 11 Rangkaian ekivalen motor arus searah penguatan shunt Pada motor shunt kumparan jangkar dihubungkan langsung pada terminal sehingga paralel dengan kumparan jangkar. Persamaan - persamaan yang berlaku pada motor shunt adalah: Vt = Ea + Ia.Ra Ish = Vt/Rsh IL = Ia + Ish Dimana : Ish = arus kumparan medan shunt (Ampere) Rsh = tahanan medan shunt (Ohm) 3. Motor arus searah penguatan kompon panjang. Pada motor arus searah penguatan kompon panjang, kumparan medan serinya terhubung secara seri terhadap kumparan jangkarnya dan terhubung paralel terhadap kumparan medan shunt. Rangkaian ekivalen motor arus searah penguatan kompon panjang adalah sebagai berikut: a.motor arus searah penguatan kompon panjang komulatif (bantu). Gambar 12 Rangkaian ekivalen motor arus searah penguatan kompon panjang komulatif (bantu) Pada motor arus searah penguatan kompon panjang komulatif, polaritas kedua kumparan medannya sama atau dikarenakan kedua 17
arus medannya sama sama memasuki dot, sehingga fluksi yang dihasilkannya saling menguatkan. b.motor arus searah penguatan kompon panjang diferensial (lawan). Gambar 13 Rangkaian ekivalen motor arus searah penguatan kompon panjang diferensial (lawan) Pada motor arus searah penguatan kompon panjang diferensial, polaritas kedua kumparan medannya saling berlawanan atau sesuai aturan dot, salah satu arus medannya memasuki dot sedangkan yang lainnya meninggalkan dot, sehingga fluksi yang dihasilkannya menjadi saling mengurangi. 4. Motor arus searah penguatan kompon pendek. Pada motor arus searah penguatan kompon pendek, kumparan medan serinya terhubung secara paralel terhadap kumparan jangkar dan kumparan medan shunt. a.motor arus searah penguatan kompon pendek komulatif (bantu). Gambar 14 Rangkaian ekivalen motor arus searah penguatan kompon pendek komulatif (bantu) 18
Pada motor arus searah penguatan kompon panjang komulatif, polaritas kedua kumparan medannya sama sehingga fluksi yang dihasilkannya saling menguatkan. b.motor arus searah penguatan kompon pendek diferensial (lawan) Gambar 15 Rangkaian ekivalen motor arus searah penguatan kompon pendek diferensial (lawan) Pada motor arus searah penguatan kompon pendek diferensial, polaritas kedua kumparan medannya saling berlawanan, sehingga fluksi yang dihasilkannya menjadi saling mengurangi. 19
BAB III LANDASAN PRAKTIKUM 3.1 Alat-Alat Yang Digunakan 1. Motor arus searah dan unit bebannya 1 buah 2. Generator arus searah dan unit penggeraknya 1 buah 3. Catu daya tegangan searah 1 buah 4. Voltmeter DC 1 buah 5. Amperemeter DC 1 buah 6. Tachometer 1 buah 7. Variac 2 buah 8. Kabel jumper secukupnya 3.2 Prosedur Percobaan 1. Mencatat data motor yang terdapat pada name plate. 2. Membuat rangkaian kerja seperti gambar dibawah ini. 20
Gambar 16 Rangkaian percobaan motor arus searah 3. Melaporkan hasil rangkaian kepada asisten untuk diperiksa rangkaiaanya. 4. Menghidupkan saklar ON MCB pada sumber catu daya ke Adjust. 5. Menghidupkan saklar ON MCB pada rangkaian panel. 6. Setelah arus penguatan (exitance) motor dengan memberikan arus penguatan (If) dengan Mencatat If nominal. 7. Melakukan pengaturan tegangan jangkar motor Vt = 180 Volt. 8. Memutarkan sumber variac sampai motor berkecepatan 1500rpm. 9. Mencatat semua petunjukan besaran alat ukur : Vt, If, Ia, dan n dimana motor pada kondisi belum beban. 10. Menurunkan sumber catu daya sampai menuju nol. 11. Mematikan saklar OFF MCB pada rangkaian panel. 12. Mematikan saklar OFF MCB p pada sumber catu daya dari Adjust ke tengah/ netral. 13. Merapihkan alat-alat praktikum. 3.3 Data dan Hasil pengamatan Tabel 3.1 Data mesin DC Mesin DC Daya 3 HP Tegangan/ I 180V/ 15A Excitacy/ If 220V/ 2A Ra 1,1Ω RPM 1500 r/min Tabel 3.2 Data Hasil Pengamatan Vt ( volt ) If ( Ampere ) Ia ( Ampere ) N ( rpm ) Vam (volt) 180 0,45 1,4 1477 160 21
3.4. Pengolahan data P in = Vt X Ia P rugi2 = Ia 2 X Ra = 180 X 1,4 = (1,4) 2 X 1,1 = 252 W = 2,156 W = Σ rugi rugi P out = P i Σ rugi rugi = 252 2,156 = 249,8 W 22
BAB IV ANALISA DAN TUGAS AKHIR 4.1 Analisa 1. Dalam menjalankan motor DC ada hal-hal yang harus diperhatikan yaitu menjalankan exitacy pada stator terlebih dahulu kemudian menjalankan jangkar pada rotor. Hal ini dilakukan agar motor berjalan dengan baik. 2. Daya dan efisiensi yang diukur pada saat praktikum adalah motor DC dengan pembebanan nol. Maka nilai yang diperoleh merupakan nilai acuan atau patokan apabila dilakukan penambahan beban. 3 Pada saat penambahan beban, arus medan (If) tidak berubah (konstan) / tetap sedangkan arus jangkar (Ia) berubah. Pada saat ditambah beban Ia merupakan arus jangkar generator yang akan berubah saat beban berubahubah, hal ini terjadi karena Ia dipengaruhi oleh beban. Vt = Ea+Ia.Ra+e. Sedangkan If merupakan arus penguatan pada kumparan medan di rotor dan tidak dipengaruhi oleh beban 4. Pada percobaan ini, ketika arus jangkar dimasukkan terlebih dahulu maka putaran pada motor akan cepat sekali dan tidak stabil. Hal ini dikarenakan pada motor benda yang berputar adalah jangkar maka jika arus jangkar terlebih dahulu yang kita masukkan akan membuat motor berputar lebih cepat dan tidak ada penahan pada putaran motor. Yang menahan putaran adalah arus medan (eksitasi). Dengan menyalakan eksitasi maka akan ada medan magnet distator yang akan menahan gerak putar dari rotor. Sehingga putaran motor lebih teratur. 4.2 Tugas Akhir 23
1. Analisa bagaimana penurunan kecepatan (n) pada pembebanan motor yang makin tinggi sedangkan If tidak berubah? Jawab : Pada saat percobaan, penurunan kecepatan (n) tidak terjadi karena pembebanan yang dilakukan pada praktikum ini adalah pembebanan nol. 2. Buat grafik n = f(ia) pada kertas millimeter dan analisa? Jawab : Ia n Gambar 17 Grafik If Analisanya adalah Jika arus jangkar naik maka putaran akan ikut naik pula, jadi arus jangkar sebanding dengan putaran motor (n). 3. Kenapa pada saat menjalankan mesin DC sumber excitacy dahulu lalu sumber jangkar? Jawab : Karena mesin DC membutuhkan penggerak mula, penggerak mula berasal dari excitacy dari stator dan jangkar pada rotor. Untuk menggerakkan rotor memerlukan adanya medan magnet pada stator. Medan magnet berasal dari tegangan excitacy. 4. Diagram pengawatan? Jawab : (LAMPIRAN) 24
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan Berdasarkan hasil percobaan dan laporan akhir dapat disimpulkan bahwa : 1. Motor arus searah (motor DC) adalah mesin yang merubah enargi listrik arus searah menjadi energi mekanis yang berupa putaran. Hampir pada semua prinsip pengoperasiannya, motor arus searah sangat identik dengan generator arus searah. Kenyataannya mesin yang bekerja baik sebagai generator arus searah akan bekerja baik pula sebagai motor arus searah. Oleh sebab itu sebuah mesin arus searah dapat digunakan baik sebagai motor arus searah maupun generator arus searah. 2. Berdasarkan fisiknya motor arus searah secara umum terdiri atas bagian yang diam dan bagian yang berputar. Pada bagian yang diam (stator) merupakan tempat diletakkannya kumparan medan yang berfungsi untuk menghasilkan fluksi magnet sedangkan pada bagian yang berputar (rotor) 25
ditempati oleh rangkaian jangkar seperti kumparan jangkar, komutator dan sikat. 3. Prosedur menjalankan dan menghentikan motor DC adalah dalam menjalankan motor DC ada hal-hal yang harus diperhatikan yaitu menjalankan exitacy pada stator terlebih dahulu kemudian menjalankan jangkar pada rotor. Hal ini dilakukan agar motor berjalan dengan baik. Hal ini juga berlaku dalam mematikan motor DC. Dalam mematikan motor DC, variac yang terhubung pada jangkar harus dimatikan perlahan terlebih dahulu, kemudian variac pada exitacy yang terhubung oleh sumber. Hal ini dilakukan agar motor DC tidak rusak. 4. Motor arus searah penguat terpisah merupakan motor yang didalamnya terdapat dua arus yaitu arus dari motor dan arus jangkar yang berasal dari 2 sumber tegangan yang berbeda. 5. Motor arus searah penguatan sendiri adalah motor arus searah yang sumber tegangan penguatannya berasal dari motor itu sendiri. Dimana kumparan medan berhubungan langsung dengan kumparan jangkar. Kumparan medan dapat dihubungkan secara seri maupun paralel dengan kumparan jangkar. Dan juga dapat dihubungkan dengan keduanya,yaitu secara seri dan paralel, tergantung pada jenis penguatan yang diberikan terhadap motor. 5.2 Saran 1. Cek semua alat dan bahan yang akan digunakan sebelum melakukan percobaan. 2. Setelah terangkai semua, lakukan pengecekan jumper pastikan tidak ada bagian yang kendor. 3. Pada saat menyalakan terlebih dahulu eksitasi setelah itu jangkar, dan saat mematikan jangkat terlebih dahulu setelah itu eksitasi. 4. Sebelum melepas semua jumper pada komponen rangkaian pastikan semua listrik atau sumber tegangan dalam keadaan OFF, 26
DAFTAR PUSTAKA Modul Praktikum Dasar Energi Elektrik 2012 http://repository.usu.ac.id/bitstream/123456789/21583/3/chapter%20ii.pdf 27
http://k3titl-smknesaba.blogspot.com/2010/03/generator-dc-dan-generator-ac.html http://luqman96.files.wordpress.com/2009/05/generator-arus-searah_doc.pdf Zuhal, Dasar Tenaga Listrik. ITB Bandung. 28