ANALISA PERBANDINGAN PENGARUH TAHANAN PENGEREMAN DINAMIS TERHADAP WAKTU ANTARA MOTOR ARUS SEARAH PENGUATAN KOMPON PANJANG DENGAN PENGUATAN KOMPON PENDEK (Aplikasi Pada Laboratorium Konversi Energi Listrik FT USU) Diajukan untuk memenuhi salah satu persyaratan dalam menyelesaikan pendidikan sarjana (S-1) pada Departemen Teknik Elektro Oleh RICHARD N PURBA 050402087 DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2010
ABSTRAK Motor arus searah adalah mesin yang merubah energi listrik arus searah menjadi energi mekanis yang berupa putaran. Berdasarkan fisiknya motor arus searah terdiri atas bagian yang diam (stator) dan bagian yang berputar (rotor). Untuk memperlambat ataupun menghentikan putaran motor dalam waktu yang singkat dan dapat pulih dalam waktu yang cepat dapat dilakukan dengan pengereman dinamis. Metode ini dilakukan dengan cara memutuskan suplai tegangan ke sebuah motor yang sedang berjalan lalu dihubungkan dengan sebuah tahanan pada terminal jangkarnya yang terdapat di rotor. Sehingga ini akan menyebabkan energi yang dihasilkan oleh jangkar akibat dari putaran akan dilepas melalui tahanan dalam bentuk panas. Lamanya waktu pengereman bergantung kepada besarnya tahanan pengereman yang digunakan.
KATA PENGANTAR Pujian dan ucapan syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa atas segala kasihnya yang menyertai penulis setiap saat selama perkuliahan., dalam pelaksanaan penelitian tugas akhir ini, dan saat penyusunan laporan tugas akhir. Tugas akhir ini merupakan bagian kurikulum yang harus di selesaikan untuk memenuhi persyaratan menyelesaikan pendidikan Sarjana Strata Satu di Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik,, penulis berjudul : ANALISA PERBANDINGAN PENGARUH TAHANAN PENGEREMAN DINAMIS TERHADAP WAKTU ANTARA MOTOR ARUS SEARAH PENGUATAN KOMPON PANJANG DENGAN PENGUATAN KOMPON PENDEK (Aplikasi pada Laboratorium Konversi Energi Listrik FT-USU) Penulis menyampaikan rasa hormat dan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada orang tua saya, Ayahanda Robinsius Purba dan Ibunda Asmauli Lbn. Tobing yang telah membesarkan, mendidik dan terus membimbing serta mendoakan saya. Juga rasa sayang kepada saudara-saudara saya kak Bunga Purba, Rolando,Albert dan David. Dalam kesempatan ini, penulis juga menyampaikan ucapan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada: 1. Bapak Ir.Sumantri Zulkarnain, selaku dosen Pembimbing Tugas Akhir, atas segala bimbingan, pengarahan dan motivasi dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini. 2. Bapak Arman Sani,ST,MT selaku dosen Wali penulis, atas bimbingan dan arahannya dalam menyelesaikan perkuliahan.
3. Bapak Prof.Dr.Ir. Usman Baafai selaku Pelaksan Harian Ketua Departemen Teknik Elektro FT-USU dan Bapak Rahmat Fauzi, MT, selaku Sekretaris Departemen Teknik Elektro FT-USU. 4. Bapak Ir.Satria Ginting dan Bapak Syarifuddin Siregar selaku dosen penguji atas segala bimbingan dan saran dalam menyelesaikan tugas akhir ini. 5. Seluruh Staf Pengajar di Departemen Teknik Elektro USU dan Seluruh Karyawan di Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Elektro USU. 6. Teman-teman angkatan 05 Teknik Elektro USU, Jonson, Ridwan, Darwin, Colin, Herman dan lain-lain yang tak dapat penulis sebutkan satu persatu. 7. Dan pihak-pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu. Akhir kata, tugas akhir ini masih jauh dari sempurna, masih banyak kesalahan dan kekurangan, namun penulis tetap berharap semoga tugas akhir ini bisa bermanfaat dan memberikan inspirasi bagi pengembangan selanjutnya. Medan, November 2011 Penulis
DAFTAR ISI ABSTRAK... i KATA PENGANTAR... ii DAFTAR ISI... iv DAFTAR GAMBAR... vii DAFTAR TABEL... ix BAB I PENDAHULUAN I.1 Latar Belakang... 1 I.2 Tujuan dan Manfaat Penulisan... 2 I.3 Batasan Masalah... 3 I.4 Metode Penulisan... 4 I.5 Sistematika Penulisan... 4 BAB II MOTOR ARUS SEARAH II.1 Umum... 6 II.2 Konstruksi Motor Arus Searah... 7 II.3 Prinsip Kerja Motor Arus Searah... 11 II.4 Reaksi Jangkar... 18 II.5 Jenis-jenis Motor Arus Searah... 22 II.5.1 Motor Arus Searah Penguatan Bebas... 22 II.5.2 Motor Arus Searah Penguatan Sendiri... 23 II.5.2.1 Motor Arus Searah Penguatan Seri... 24 II.5.2.2 Motor Arus Searah Penguatan Shunt... 25 II.5.2.3 Motor Arus Searah Penguatan Kompon Panjang.. 26
II.5.2.4 Motor Arus Searah Penguatan Kompon Pendek... 28 BAB III PENGEREMAN MOTOR ARUS SEARAH III.1 Umum... 30 III.2 Pengereman Dinamis... 34 III.3 Pengereman Regeneratif... 39 III.4 Pengereman Plugging... 40 BAB IV PERBANDINGAN PENGEREMAN DINAMIS ANTARA MOTOR ARUS SEARAH PENGUATAN KOMPON PANJANG DENGAN PENGUATAN KOMPON PENDEK IV.1 Umum... 41 IV.2 Peralatan Pengujian... 42 IV.3 Spesifikasi Motor... 42 IV.4 Rangkaian Pengereman Dinamis Motor DC Penguatan Kompon Panjang Komulatif... 43 IV.5 Prosedur Pengujian... 44 IV.5.1 Pengereman Dinamis Dengan Arus Medan I sh yang Berubah saat Pengereman... 44 IV.5.2 Pengereman Dinamis Dengan Arus Medan I sh yang Konstan saat Pengereman... 45 IV.6 Data Hasil Pengujian... 46 IV.7 Analisa Data Pengujian... 47 IV.8 Grafik Pengujian Pengereman Dinamis Kompon Panjang Komulatif... 49 IV.9 Rangkaian Pengereman Dinamis Motor DC Penguatan Kompon Pendek Komulatif... 52
IV.10 Prosedur Pengujian... 53 IV.10.1 Pengereman Dinamis Dengan Arus Medan I sh yang Berubah saat Pengereman... 53 IV.10.2 Pengereman Dinamis Dengan Arus Medan I sh yang Konstan saat Pengereman... 53 IV.11 Data Hasil Pengujian... 54 IV.12 Analisa Data Pengujian... 55 IV.13 Grafik Pengujian Pengereman Dinamis Kompon Pendek Komulatif... 57 IV.14 Perbandingan Pengujian Pengereman Dinamis Kompon Panjang Dengan Kompon Pendek... 60 BAB V KESIMPULAN... 64 DAFTAR PUSTAKA... 66
DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1(a) Konstruksi motor arus searah bagian stator... 7 Gambar 2.1(b) Konstruksi motor arus searah bagian rotor... 8 Gambar 2.2 Pengaruh penempatan konduktor pengalir arus dalam medan magnet11 Gambar 2.3 Prinsip kerja motor arus searah... 13 Gambar 2.4 Fluksi yang dihasilkan oleh kumparan medan... 18 Gambar 2.5 Fluksi yang dihasilkan oleh kumparan jangkar... 19 Gambar 2.6 Hasil kombinasi antara fluksi medan dan fluksi jangkar... 20 Gambar 2.7 Rangkaian ekivalen motor arus searah penguatan bebas... 22 Gambar 2.8 Rangkaian ekivalen motor arus searah penguatan seri... 24 Gambar 2.9 Rangkaian ekivalen motor arus searah penguatan shunt... 25 Gambar 2.10(a) Rangkaian Ekivalen motor arus searah penguatan kompon panjang deferensial ( lawan )... 26 Gambar 2.10(b) Rangkaian Ekivalen motor arus serah penguatan kompon panjang komulatif ( bantu )... 27 Gambar 2.11(a) Rangkaian ekivalen motor arus searah penguatan kompon pendek diferensial (lawan)... 28 Gambar 2.11(b) Rangkaian ekivalen motor arus searah penguatan kompon pendek komulatif (lawan)... 29 Gambar 2.12 Kurva beban-kopel dan beban-kepesatan motor-kompon komulatif31 Gambar 3.1 Rangkaian kontrol pengereman dinamis... 35 Gambar 3.2(a) Rangkaian pengereman dinamis motor DC penguatan kompon panjang komulatif dengan I sh yang berubah saat pengereman... 35 Gambar 3.2(b) Rangkaian pengereman dinamis motor DC penguatan kompon panjang komulatif dengan I sh yang konstan... 36
Gambar 3.3(a) Rangkaian pengereman dinamis motor DC penguatan kompon pendek komulatif dengan I sh yang berubah saat pengereman... 36 Gambar 3.3(b) Rangkaian pengereman dinamis motor DC penguatan kompon pendek komulatif dengan I sh yang konstan... 37 Gambar 4.1 Rangkaian Kontrol Pengereman Dinamis Motor DC Penguatan Kompon... 43 Gambar 4.2 Rangkaian pengereman dinamis motor DC penguatan kompon panjang komulatif dengan I sh yang berubah saat pengereman... 43 Gambar 4.3 Rangkaian pengereman dinamis motor DC penguatan kompon panjang komulatif dengan I sh yang konstan... 44 Gambar 4.4 Rangkaian pengereman dinamis motor DC penguatan kompon pendek komulatif dengan I sh yang berubah saat pengereman... 52 Gambar 4.5 Rangkaian pengereman dinamis motor DC penguatan kompon pendek komulatif dengan I sh yang konstan... 52
DAFTAR TABEL Tabel 4.1 Data Pengereman Dengan Arus Medan I sh yang Berubah... 47 Tabel 4.2 Data Pengereman Dengan Arus Medan I sh yang Konstan... 47... Tabel 4.3 Data Pengereman Pengereman Dinamis Motor DC Penguatan Kompon Panjang Komulatif... 48 Tabel 4.4 Data Pengereman Dengan Arus Medan I sh yang Berubah... 55 Tabel 4.5 Data Pengereman Dengan Arus Medan I sh yang Konstan... 55 Tabel 4.6 Data Pengereman Dinamis Motor DC kompon pendek komutatif... 56 Tabel 4.7 Data Perbandingan Pengereman Dinamis Kompon Panjang dengan Kompon Pendek... 60