The image cannot be displayed. Your computer may not have enough memory to open the image, or the image may have been corrupted. Restart your computer, and then open the file again. If the red x still appears, you may have to delete the image and then insert it again. PENGARUH PENAMBAHAN KUTUB BANTU PADA MOTOR ARUS SEARAH PENGUATAN SERI DAN SHUNT UNTUK MEMPERKECIL RUGI-RUGI (Aplikasi pada Laboratorium Konversi Energi Listrik FT-USU) Diajukan untuk memenuhi salah satu persyaratan dalam menyelesaikan pendidikan sarjana (S-1) pada Departemen Teknik Elektro Sub Jurusan Energi Listrik Oleh: AL MAGRIZI FAHNI NIM : 090402004 DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2014
1. Bapak Ir. Syamsul Amien, M.S selaku Dosen Pembimbing Tugas Akhir penulis yang telah meluangkan waktunya untuk membimbing, membantu dan mengarahkan penulis dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini. 2. Bapak Ir. Muhammad Zulfin, M.T selaku dosen wali penulis yang banyak memberikan masukan dan pengarahan selama penulis menempuh perkuliahan. 3. Bapak Ir. Surya Tarmizi Kasim, M.si selaku Ketua Departemen Teknik Elektro FT-USU, dan Bapak Rahmad Fauzi, ST, MT selaku Sekretaris Departemen Teknik Elektro FT-USU. 4. Om Isroi Tanjung, ST (Om Roy) selaku Pegawai di Lab. Konversi Energi Listrik FT-USU yang banyak membantu penulis selama proses pengambilan data. 5. Seluruh Staff Pengajar dan Pegawai di Departemen Teknik Elektro FT- USU. 6. Dara Pawiza Pohan, seorang teman, sahabat dan penyemangat yang luar biasa. Terima kasih atas dukungan dan doanya kepada penulis dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini. 7. Sahabat-sahabat terbaikku dari angkatan 2009, Rizky (Guru) ST, Rizal (Bang Zal), Dimas (Liverpool) ST, Yuli (Swan) ST, Nisa (Bogel) ST, Dj.Marfans (Sahabat tanpa tanda jasa), Agung (Kakak Pertama) ST, Dolcup ST, Adly wkwk (Lidi), Afit (Darman), Dinyok, Bang Fayaye (Preman Brandan), Tondy (Thailand), Wangto Tegangan Tinggi ST, Ahmad, Pak Doni, Fahrul, Nanda, Mahdi Maskur (Dukun Remi), Kentrick ST, Teguh, ii
Budi, Arif, Reza, Leo, Asri Milaqmar, Shuhaimik Akbar Alhabsy, dan semua teman-teman angkatan 2009 lainnya. 8. Senior seniorku yang baik hatinya (Bang Azhari, Bang Recky, Bang Pindo, Bang Ihksan, Bang Parlin, Bang Iqbal, dan lain-lain) yang telah bersedia berbagi pengalaman kepada penulis selama masa perkuliahan. 9. Adik adik junior (Zein, Rais, Endra, Aspar, Fikry, Yoga, Angga, Wahyudi, Mursid, Yahya, Dwi dan lain-lain) yang selalu siap sedia menolong penulis kapanpun dibutuhkan. 10. Asisten Lab. Konversi Energi Listrik FT-USU (Djaka, Diky, Dhuha, Bembeng) yang secara ikhlas membantu penulis selama proses pengambilan data. 11. Seluruh pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu yang telah membantu penulis baik secara langsung maupun tidak langsung selama menjalani masa perkuliahan di Departemen Teknik Elektro FT-USU. Penulis menyadari bahwa Tugas Akhirini masih jauh dari sempurna. Oleh karena itu, penulis sangat mengharapkan kritik dan saran yang membangun demi penyemepurnaan Tugas Akhir ini. Akhir kata, penulis berharap semoga Tugas Akhir ini dapat bermanfaat khususnya bagi penulis pribadi dan juga semua pihak yang membutuhkannya. Medan, Juni 2014 Penulis Al Magrizi Fahni iii
ABSTRAK Penggunaan motor DC akhir-akhir ini mengalami perkembangan, khususnya dalam pemakaiannya sebagai motor penggerak. Terutama untuk menggerakkan beban yang berat dan bervarisasi. Oleh sebab itu, diharapkan motor DC dapat bekerja secara efisien. Pada saat motor DC dibebani, akan mengalir arus jangkar yang mengakibatkan terjadinya reaksi jangkar. Arus jangkar yang terlalu besar akan mengakibat timbulnya rugi-rugi daya pada motor DC, salah satu cara untuk memperkecil rugi-rugi daya pada motor DC adalah dengan penambahan kutub bantu pada motor DC. Pada Tugas Akhir ini, penulis menganalisis pengaruh penambahan kutub bantu pada motor DC penguatan seri dan shunt untuk memperkecil rugi-rugi. Berdasarkan hasil penelitian, motor DC yang menggunakan kutub bantu memiliki rugi-rugi daya lebih kecil dibandingkan motor DC yang tidak menggunakan kutub bantu. iv
DAFTAR ISI KATA PENGANTAR... ABSTRAK... DAFTAR ISI... DAFTAR GAMBAR... DAFTAR TABEL... i iv v viii xi BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang... 1 1.2 Rumusan Masalah... 2 1.3 Tujuan penulisan... 2 1.4 Manfaat Penulisan... 2 1.5 Batasan Masalah... 2 1.6 Metode Penulisan... 3 1.7 Sistematika Penulisan... 4 BAB II DASAR TEORI 2.1 Umum... 6 2.2 Konstruksi Motor Arus Searah... 7 2.3 Prinsip Kerja Motor Arus Searah... 11 2.4 Reaksi Jangkar... 15 2.5 Mengatasi Reaksi Jangkar... 18 2.5.1 Pergeseran Sikat (Brush Shifting)... 19 v
2.5.2 Penambahan Kutub Bantu (interpole)... 20 2.5.3 Belitan Kompensasi (Compensating Windings)... 21 2.6 Jenis-Jenis Motor Arus Searah... 22 2.6.1 Motor Arus Searah Penguatan Bebas... 22 2.6.2 Motor Arus Searah Penguatan Sendiri... 23 2.6.2.1 Motor Arus Searah Penguatan Seri... 24 2.6.2.2 Motor Arus Searah Penguatan Shunt... 25 2.6.2.3 Motor Arus Searah Penguatan Kompon... 26 2.7 Gaya Gerak Listrik Lawan Pada Motor Arus Searah... 28 2.8 Rugi-rugi Pada Motor Arus Searah... 29 2.8.1 Rugi-rugi Tembaga (copper losses)... 31 2.8.2 Rugi-rugi Inti (core or iron losses)... 32 2.8.3 Rugi-rugi Sikat (brush losses)... 34 2.8.4 Rugi-rugi Mekanik (mechanical losses)... 34 2.8.5 Rugi-rugi Beban Stray (stray load losses)... 35 BAB III METODE PENELITIAN 3.1 Tempat dan Waktu Penelitian... 37 3.2 Metode Pengumpulan Data... 37 3.3 Langkah-Langkah Penelitian... 38 3.4 Analisa Data... 39 3.5 Peralatan Yang Digunakan... 40 3.6 Rangkaian Pengujian... 41 3.6.1 Rangkaian Pengujian Motor DC Penguatan Seri Pada Kondisi vi
Tanpa Beban... 41 3.6.2 Rangkaian Pengujian Motor DC Penguatan Seri Pada Kondisi Berbeban... 42 3.6.3 Rangkaian Pengujian Motor DC Penguatan Shunt Pada Kondisi Tanpa Beban... 43 3.6.4 Rangkaian Pengujian Motor DC Penguatan Shunt Pada Kondisi Berbeban... 44 3.7 Prosedur Pengujian... 45 3.7.1 Prosedur Pengujian Motor DC Penguatan Seri Dan Shunt Pada Kondisi Tanpa Beban... 45 3.7.2 Prosedur Pengujian Motor DC Penguatan Seri Dan Shunt Pada Kondisi Berbeban... 46 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Umum... 48 4.2 Hasil Penelitian... 49 4.3 Analisa Data... 51 4.4 Grafik Pengujian... 74 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan... 77 5.2 Saran... 78 DAFTAR PUSTAKA... 79 vii
DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Konstruksi motor arus searah bagian stator... 7 Gambar 2.2 Konstruksi motor arus searah bagian rotor... 7 Gambar 2.3 Pengaruh penempatan konduktor berarus dalam medan magnet... 11 Gambar 2.4 Prinsip perputaran motor arus searah... 13 Gambar 2.5 Fluksi yang dihasilkan oleh kumparan medan... 15 Gambar 2.6 Fluksi yang dihasilkan oleh kumparan jangkar... 16 Gambar 2.7 Hasil kombinasi antara fluksi medan dan fluksi jangkar... 17 Gambar 2.8 Pelemahan ggm akibat pergeseran bidang netral... 20 Gambar 2.9 Motor arus searah yang dilengkapi dengan kutub bantu... 21 Gambar 2.10 Rangkaian ekivalen motor arus searah penguatan bebas... 22 Gambar 2.11 Rangkaian ekivalen motor arus searah penguatan seri... 24 Gambar 2.12 Rangkaian ekivalen motor arus searah penguatan shunt... 25 Gambar 2.13 Rangkaian ekivalen motor arus searah penguatan kompon pendek... 27 Gambar 2.14 Rangkaian ekivalen motor arus searah penguatan kompon panjang... 28 Gambar 2.15 Diagram aliran daya pada motor arus searah... 30 Gambar 2.16 Perputaran jangkar di dalam motor dua kutub... 32 Gambar 2.17 Arus pusar di dalam inti jangkar yang padat dan yang dilaminasi... 34 Gambar 3.1 Rangkaian pengujian motor DC penguatan seri pada kondisi viii
tanpa beban dan tanpa kutub bantu... 41 Gambar 3.2 Rangkaian pengujian motor DC penguatan seri pada kondisi tanpa beban dengan kutub bantu... 42 Gambar 3.3 Rangkaian pengujian motor DC penguatan seri pada kondisi berbeban tanpa kutub bantu... 42 Gambar 3.4 Rangkaian pengujian motor DC penguatan seri pada kondisi berbeban dengan kutub bantu... 43 Gambar 3.5 Rangkaian pengujian motor DC penguatan shunt pada kondisi tanpa beban dan tanpa kutub bantu... 43 Gambar 3.6 Rangkaian pengujian motor DC penguatan shunt pada kondisi tanpa beban dengan kutub bantu... 44 Gambar 3.7 Rangkaian pengujian motor DC penguatan shunt pada kondisi berbeban tanpa kutub bantu... 44 Gambar 3.8 Rangkaian pengujian motor DC penguatan shunt pada kondisi berbeban dengan kutub bantu... 45 Gambar 4.1 Grafik beban dengan daya input motor DC penguatan seri... 74 Gambar 4.2 Grafik beban dengan rugi-rugi daya motor DC penguatan seri... 74 Gambar 4.3 Grafik beban dengan daya output motor DC penguatan seri... 75 Gambar 4.4 Grafik beban dengan daya input motor DC penguatan shunt... 75 ix
Gambar 4.5 Grafik beban dengan rugi-rugi daya motor DC penguatan shunt... 76 Gambar 4.6 Grafik beban dengan daya output motor DC penguatan shunt... 76 x
DAFTAR TABEL Tabel 4.1 Data Hasil Pengujian Motor DC Penguatan Seri Tanpa Beban Dan Tanpa Kutub Bantu... 49 Tabel 4.2 Data Hasil Pengujian Motor DC Penguatan Seri Tanpa Beban Dan Berkutub Bantu... 49 Tabel 4.3 Data Hasil Pengujian Motor DC Penguatan Seri Berbeban Dan Tanpa Kutub Bantu... 49 Tabel 4.4 Data Hasil Pengujian Motor DC Penguatan Seri Berbeban Dan Berkutub Bantu... 50 Tabel 4.5 Data Hasil Pengujian Motor DC Penguatan Shunt Tanpa Beban Dan Tanpa Kutub Bantu... 50 Tabel 4.6 Data Hasil Pengujian Motor DC Penguatan Shunt Tanpa Beban Dan Berkutub Bantu... 50 Tabel 4.7 Data Hasil Pengujian Motor DC Penguatan Shunt Berbeban Dan Tanpa Kutub Bantu... 51 Tabel 4.8 Data Hasil Pengujian Motor DC Penguatan Shunt Berbeban Dan Berkutub Bantu... 51 Tabel 4.9 Hasil Analisis Data Pengujian Motor DC Penguatan Seri Tanpa Kutub Bantu... 62 Tabel 4.10 Hasil Analisis Data Pengujian Motor DC Penguatan Seri Dengan Kutub Bantu... 62 Tabel 4.11 Hasil Analisis Data Pengujian Motor DC Penguatan Shunt Tanpa Kutub Bantu... 73 xi
Tabel 4.12 Hasil Analisis Data Pengujian Motor DC Penguatan Shunt Dengan Kutub Bantu... 73 xii