MOTOR DC PENGUAT TERPISAH

Nama Praktikan : Annisa Anugra Heni

NIM : 1212020012

Kelas : 5E

Tanggal Praktikum : 02Oktober 2014

Tanggal Penyerahan : 09Oktober 2014

Pembimbing : Ir. Benhur Naninggolan, MT

Laboraturium Energi

Program Teknik Konversi Energi

Jurusan Teknik Mesin

Politeknik Negeri Jakarta 2014

BAB IPENDAHULUAN

TUJUAN

Dalam percobaan ini, diharapkan praktikan dapat : Mengoperasikan motor DC jenis penguat terpisah Menjelaskan prinsip kerja motor DC Menjelaskan pengamatan tentang karakteristik motor DC

PENDAHULUAN

1.1 Mekanisme kerja untuk seluruh jenis motor secara umum sama : Arus listrik dalam medan magnet akan memberikan gaya. Jika kawat yang membawa arus dibengkokkan menjadi lingkaran/loop, maka kedua sisi

loop, yaitu pada sudut kanan medan magnet, akan mendapatkan gaya pada arah yang berlawanan.

Pasangan gaya menghasilkan medan putar/torque untuk memutar kumparan. Motor – motor memiliki beberapa loop pada dinamonya untuk memberikan tenaga

putaran yang lebih seragam dan medan magnetnya dihasilkan oleh susunan elektromagnetik yang disebut kumparan medan. Dalam memahami sebuah motor, penting untuk menegerti apa yang dimaksud dengan beban motor. Beban mengacu kepada keluaran tenaga putar/torque sesuai dengan kecepatan yang diperlukan. Beban umumnya dapat dikategorikan dalam tiga kelompok :a) Beban torquekonstan adalah beban dimana permintaan keluaran energinya bervariasi

dengan kecepatan operasinya namun torque-nya tidak bervariasi. Contoh beban dengan torque konstan adalah conveyors, rotary kilns, dan pompa displacement konstan.

b) Beban dengan variabletorque adalah beban dengan torque yang bervariasi dengan kecepatan operasi. Contoh beban dengan variasi torque adalah pompa sentrifugal dan fan (torque bervariasi sebagai kuadrat kecepatan).

c) Beban dengan energi konstan adalah beban dengan permintaan torque yang berubah dan berbanding terbalik dengan kecepatan. Contoh untuk beban dengan daya konstan adalah peralatan – peralatn mesin.

Gambar 1 Prinsip Dasar dari Kerja Motor Listrik

1.2 Jenis – jenis Motor ListrikMotor listrik dapat dikategorikan berdasarkan pasokan input, konstruksi, dan mekanisme operasinya. Berikut adalah kalsifikasi jenis utama motor listrik.

Gambar 2 Klasifikasi Jenis Utama Motor Listrik

Motor AC (Arus bolak – balik) Motor AC ialah suatu mesin yang berfungsi  mengubah tenaga listrik arus bolak-balik (listrik AC) menjadi tenaga gerak atau tenaga mekanik berupa putaran daripada rotor. Pada motor AC, arusdilewatkanmelaluikumparan, menghasilkan torsi padakumparan. Sejaksaatitubolak, motor akanberjalanlancarhanyapadafrekuensigelombang sinus. Hal inidisebut motor sinkron.

Motor DC (Arus Searah)Motor DC merupakan motor listrik yang dapat mengubah daya masukan listrik arus searah menjadi daya keluar mekanik. Motor DC/arus searah, sebagaimana namanya, menggunakan arus langsung yang tidak lansung/direct-unindirectional. Motor DC

digunakan pada penggunaan khusus dimana diperlukan penyalaan torsi yang tinggi atau percepatan yang tetap untuk kisaran kecepatan yang luas.

Motor DC adalah motor yang memerlukan suplai tenaga searah pada kumparan jangkar dan kumparan medan untuuk diubah menjadi energi mekanik. Berdasarkan karakteristiknya, motor arus searah ini mempunyai daerah pengaturan putaran yang luas dibandingkan dengan motor arus bolak – balik, sehingga sampai sekarang masi banyak digunakan dipabrik –pabrik yang mesin produksinya memerlukan pengaturan putaran yang luas.

Gambar 3 Motor DC dan Komponen

Tiga Komponen Utama Motor DC:1) Kutub Medan

Secara sederhana digambarkan bahwa interaksi dua kutub magnet akan menyebabkan perputaran pada motor DC. Motor Dc memiliki kutub medan yang stasioner dan dinamo yang menggerakan bearing pada ruang diantara kutub medan. Motor DC sederhana memiliki dua kutub medan ; kutub utara dan kutub selatan. Untuk motor yang lebih besar atau lebih komplek terdapat satu atau lebih elektromagnet. Elektromagnet menerima listrik dari sumber daya dari luar sebagai penyedia struktur medan.

2) DinamoBila arus masuk menuju dinamo, maka arus ini akan menjadi elektromagnet. Dianamo yang berbentuk silinder, dihubungkan ke as penggerak untuk menggerakan beban. Untuk kasus motor DC kecil, dinamo berputar dalam medan magnet yang dibentuk oleh kutub – kutub, sampai kutub utara dan selatan magnet berganti lokasi. Jika hal ini terjadi, arusnya berbalik untuk merubah kutub – kutub utara dan selatan dinamo.

3) KomutatorKomponen ini terutama ditemukan dalam motor DC. Kegunaannya adalah untuk membalikan arah arus listrik dalam dinamo. Komutatir juga membantu dalam transmisi arus antara dinamo dan sumber daya.Keuntungan utama motor DC adalah sebagai pengendali kecepatan, yang tidak mempengaruhi kualitas pasokan daya. Motor ini dapat dikendalikan dengan mengatur : Tegangan dinamo – meningkatkan tegangan dinamo akan meningkatkan kecepatan.

Arus medan – menurunkan arus medan akan meningkatkan kecepatan.

Motor DC tersedia dalam banyak ukuran, namun penggunaannya pada umumnya dibatasi untuk beberapa penggunaan berkecepatan rendah, penggunaan daya rendah hingga sedang seperti peralatan mesin dan rolling mils, sebab sering terjadi masalah dengan perubahan arah arus listrik mekanis pada ukuran yang lebih besar. Juga, motor tersebut dibatasi hanya untuk penggunaan di area yang bersih dan tidak berbahaya sebab resiko percikan api pada sikatnya. Motor DC juga relatif mahal dibanding motor AC. Hubungan antara kecepatan, flux medan, dan tegangan dinamo ditunjukkan dalam persamaan berikut :

KECEPATAN MOTOR DC

Dari persamaan tegangan motor sebelumnya, diperoleh :

Eb=V−I a Ra atau ∅ ZN60 ( P

A )=V−I a Ra

Maka diperoleh N=V −I a Ra

∅x ( 60 A

ZP )rpm

Karena Eb=V−I a Ra , makaN=Eb

∅x( 60 A

ZP )rpm

Atau N=KEb

∅rpm

Ini menunjukkan bahwa kecepatan sebanding dengan GGL balik dan berbanding terbalik

dengan fluks atauN ∾Eb

∅(1)

Gaya Elektromagnetik E=KΦN (2)

TorsiT=KΦI Nm (3)

Dengan :

E = Gaya Elektromagnetik yang dikembangkan pada terminal dinamo (Volt)𝚽 = Flux Medan yang berbanding lurus dengan arus medan

N = Kecepatan (rpm)

T = Torsi elektromagnetik

I = Arus dinamo

K = Konstanta persamaan

Sebuah motor DC terdiri dari gulungan kawat (coil) yang berputar pada medan magnet. Arus pada coil dialurkan melalui brush yang kontak langsung dengan split ring. Coil berada pada medan tetap, dan gaya yang dikeluarkan oleh arus pada kawat menghasilkan torsi pada coil. Gaya F pada kawat dengan panjang L membawa arus listrik i pada medan magnet B adalah iBL dikali dengan sinus sudat B dan i. Arus dari gaya F mengikuti prinsip tangan kanan seperti diperhatikan memiliki besaran yang sama namun dengan arah yang berbeda, sehingga gaya – gaya tersebut menghasilkan torsi.

Motor DC dalam sebuah proses produksi banyak digunakan sebagai alat produksi. Dengan fungsinya sebagai salah satu alat produksi, maka motor DC sangat perlu diamati stabilitasnya. Salah satu langkah untuk mengamati stabilitas motor adalah mengamati keceptan motor. Untuk mengamati kecepatan motor, dapat digunakan metode telemetri, yaitu metode pengukuran kecepatan mototr jarak jauh. Dengan metode ini tidak perlu berdekatan dengan motor untuk mengetahui kecepatan motor. Dengan gelombang radio, dapat digunakan sebagai media untuk mentransmisikan kecepatan motor. Sehingga kecepatan motor dapat diketahui di tempat lain tanpa menggunakan kabel.

2.3 Jenis – Jenis Motor DC (Arus Searah)a. Motor DC sumber daya terpisah/Separately Excited

Jika arus medan dipasok dari sumber terpisah maka disebut motor DC sumber daya terpisah/separately excited

b. Motor DC sumber daya sendiri/Self Excited : Motor ShuntPada motor shunt, gulungan medan (medan shunt) disambungkan secara paralel dengan gulungan dinamo (A) seperti perlihatkan dalam gambar 4. Oleh karena itu total arus dalam jalur merupakan penjumlahan arus medan dan arus dinamo.

Berikut tentang kecepatan motor shunt (E.T.E. 1997)

Kecepatan pada prakteknya konstan tidak tergantung pada beban (hingga torsi tertentu setelah kecepatannya berkurang, lihat gambar 5) dan oleh karena itu cocok untuk penggunaan komersial dengan beban awal yang rendah, seperti peralatan mesin.

Kecepatan dapat dikendalikan dengan cara memasang tahanan dalam susunan seri dengan dinamo (kecepatan berkurang) atau dengan memasang tahanan pada arus medan (kecepatan bertambah).

c. Motor DC daya sendiri ; motor seriDalam motor seri, gulungan medan (medan shunt) dihubungkan secara seri dengan gulungan dinamo (A) seperti ditunjukkan dalam gambar 6. Oleh karena itu, arus medan sama dengan arus dinamo.

Berikut keterangan motor DC seri

Kecepatan dibatasi pada 5000 rpm. Harus dihindarkan menjalankan motor dc seri tanpa ada beban sebab motor akan

mempercepat tanpa kendali. Motor – motor seri cocok penggunaan yang memerlukan torsi penyalaan awal yang tinggi,

seperti derek dan alat pengangkat hoist.

BAB II

PERCOBAAN

ALAT DAN BAHAN

NO Peralatan Gambar Fungsi

1 Multimeter Analog(1 buah)

Menghitung Besar Arus, Tegangan & Tahanan

2 Multimeter Digital(1 buah)

Menghitung Besar Arus, Tegangan & Tahanan

3 Amperemeter(2 buah)

Menghitung Besar Arus

4 Voltmeter(2 buah)

Menghitung Besar Tegangan

5 Kabel Penghubung(20)

Menghubungkan alat yang satu dengan yang lain

6 Tachometer(2 buah)

Menghitung rpm motor listrik

7 RangkaianPenyearah(1 buah)

Sebagai penyearah DC

GAMBAR RANGKAIAN :

BAB IIIDATA HASIL PERCOBAAN

TABEL 1

N = f (V) If = konstan

NO Tegangan (Volt) N (rpm)If = 0,4 A If = 0,3 A

1 0 ~ ~2 30 254 2413 60 515 5414 90 786 8325 120 1033 11036 150 1309 13917 180 1558 16648 210 1818 19359 240 2095 223010 270 2362 251011 300 2635 279412 330 2902 306813 360 3159 ~

0 50 100 150 200 250 300 350 4000

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

GRAFIK HUBUNGAN PUTARAN DENGAN TEGANGAN

If = 0,4 AIf = 0,3 A

Tegangan (V)

N (r

pm)

TABEL 2

N = f (If) ; V = konstan

NO IfN (rpm)

V = 300 Volt

V = 250 Volt

1 0,15 3826 31762 0,2 3250 26853 0,25 2957 24424 0,3 2801 23075 0,35 2693 2224

0.15 0.2 0.25 0.3 0.350

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

GRAFIK HUBUNGAN PUTARAN DENGAN ARUS

V = 300 VoltV = 250 Volt

If (A)

N (r

pm)

BAB IV

KESIMPULAN DAN SARAN

Kesimpulan :

Berdasarkan hasil percobaan yang telah kami lakukan, dapat diambil dua poin, yaitu hubungan antara N dengan V berbanding lurus, kenaikan tegangan (Volt) diikuti dengan kenaikan putaran (rpm); sedangkan hubungan N dengan If berbanding terbalik, kenaikan arus diikuti dengan penurunan putaran.

Saran :

Dalam melakukan percobaan ini,diperlukan ketelitian dan konsentrasi dalam merangkai rangkaian alat dan pembacaan alat ukur, terutama tachometer. Perlu diperhatikan SOP dalam pemakaian alat agar alat tidak mudah rusak.