Bab II Teori Dasar

Bab II Teori Dasar

II-5Bab II Teori Dasar

BAB IITEORI DASAR

2.1Dinamometer [2,5]Dinamometer adalah sebuah alat yang digunakan untuk mengukur daya dan momen pada sebuah motor. Dinamometer konvensional terdiri dari penyerap daya (rem), alat ukur (timbangan) dan sebuah batang yang terhubung pada alat ukur. Ketika motor berputar, putarannya ditahan oleh sebuah rem yang dipasang pada jarak tertentu. Sehingga dapat terukur torsinya. T = F. Llengan .......................................................(2-1) Jika putaran poros diketahui, daya mekanik dapat dihitung dengan rumus:P= T. ...........................................................(2-2) Dimana:P= daya (watt)T= torsi (newton) = kecepatan sudut (rpm)

2.1.1 Jenis-jenis DinamometerTipe atau jenis yang paling sederhana dari dinamometer absorpsi adalah rem proni (proni brake), dimana hanya sebuah alat / perangkat mekanis yang tergantung pada gesekan kering untuk mengubah energi mekanik menjadi panas. Ada banyak bentuknya, yaitu diantaranya pada gambar-gambar sebagai berikut:

(a) Dinamometer jenis Rope brake dengan timbangan pegas

(b) Dinamometer jenis Rope brake dengan timbangan meja

(c) Dinamometer jenis Prony shoe brake

(d) Dinamometer jenis Rope brake dengan tali yang dililitkanbeberapa kali.

Gambar 2.1 Berbagai jenis-jenis proni

Bentuk lain dari dinamometer yang bekerja dengan prinsip yang mirip adalah water brake (rem air), yang menggunakan gesekan dari fluida dari pada gesekan kering biasa dengan tujuan menambah energi input. Gambar dibawah ini menunjukkan kontruksi atau bentuk paling sederhana dari dinamometer jenis ini.

Gambar 2.2 Potongan melintang water brakeKapasitas dari dinamometer jenis ini adalah sebuah fungsi dari dua faktor yaitu kecepatan dan tinggi permukaan air. Penyerapan daya yaitu kira-kira sebuah fungsi kubus dari kecepatan dan penyerapannya pada kecepatan-kecepatan yang telah ditentukan dapat diatur melalui penembahan atau pengurangan tinggi permukaan air di dalam housing (rumahnya). Dinamometer tipe ini dapat dibuat dalam kapasitas yang lebih besar dari pada rem proni yang sederhana, karena panas yang ditimbulkan dapat dengan dihilangkan dengan mensirkulasi air kedalam dan ke luar housing. Bearing trunnion bearing (bearing tap-cembung) menahan housing pada dinamometer, sehingga dapat berputar dengan bebas kecuali tahanan yang timbul oleh lengan kerja / poros (reaction arm). Pada setiap alat-alat diatas, komponen dan elemen penyerap dayanya cenderung bergerak rotasi bersama dengan poros input dari mesin penggeraknya. Dalam kasus rem proni, dimana untuk water brake adalah housingnya. Dalam setiap kasus seperti rotasi yang dipaksakan oleh alat pengukur daya, seperti beberapa bentuk timbangan atau load cell, ditempatkan pada ujung lengan reaksi dengan jari-jari pulley, r.

2.1.2 Dinamometer Untuk PengujianDinamometer yang digunakan yaitu jenis elektromagnetik brake dinamometer, yang berfungsi sebagai rem adalah interaksi medan magnet stator-rotor dan beban. Supaya interaksi ini dapat terukur, maka stator motor dibuat dapat bebas dari gerak rotasi jika terjadi interaksi ini.

Gambar 2.3 elektromagnetik brake dinamometer

Saat terminal motor menerima supply listrik akibat interaksi medan magnet, rotor mengalami momen torsi searah jarum jam dan stator mengalami torsi berlawanan jarum jam, sehinggga rotor berputar. Karena rotor dapat bergerak bebas, maka rotor ini berputar dengan besarnya torsi sebanding dengan beban mekanik yang diterimanya.

2.2 Motor Induksi [2,4,5]Motor induksi merupakan motor listrik arus bolak balik (ac) yang paling luas digunakan. Penamaannya berasal dari kenyataan bahwa motor ini bekerja berdasarkan induksi medan magnet stator ke statornya, dimana arus rotor motor ini bukan diperoleh dari sumber tertentu, tetapi merupakan arus yang terinduksi sebagai akibat adanya perbedaan relatif antara putaran rotor dengan medan putar (rotating magnetic field) yang dihasilkan oleh arus stator. Kecepatan medan putar magnet:............................... (3)Dimana : P= daya (watt)F= gaya (newton)

Motor induksi sangat banyak digunakan di dalam kehidupan sehari-hari baik di industri maupun di rumah tangga. Motor induksi yang umum dipakai adalah motor induksi 3-fasa dan motor induksi 1-fasa. Motor induksi 3-fasa dioperasikan pada sistem tenaga 3-fasa dan banyak digunakan di dalam berbagai bidang industri, sedangkan motor induksi 1-fasa dioperasikan pada sistem tenaga 1-fasa yang banyak digunakan terutama pada penggunaan untuk peralatan rumah tangga seperti kipas angin, lemari es, pompa air, mesin cuci dan sebagainya karena motor induksi 1-fasa mempunyai daya keluaran yang rendah.

2.2.1 Konstruksi Motor InduksiMotor induksi adalah motor yang berputar karena adanya tegangan terinduksi yang timbul karena terpotongnya batang konduktor (rotor) oleh medan putar stator.Motor induksi pada dasarnya mempunyai 3 bagian penting sebagai berikut:1) Stator, Merupakan bagian yang diam dan mempunyai kumparan yang dapat menginduksikan medan elektromagnetik kepada kumparan rotornya. 2) Celah, Merupakan celah udara Tempat berpindahnya energi dari startor ke rotor.3) Rotor, Merupakan bagian yang bergerak akibat adanya induksi magnet dari kumparan stator yang diinduksikan kepada kumparan rotor.

Berdasarkan bentuk konstruksi rotornya, maka motor induksi dapat dibagi menjadi dua jenis seperti yang diperlihatkan pada Gambar 2.4, yaitu.1) Motor induksi dengan rotor sangkar (squirrel cage).2) Motor induksi dengan rotor belitan (wound rotor)

Gambar 2.4 Motor induksi dengan rotor sangkar (squirrel cage) dan Motor induksi dengan rotor belitan (wound rotor).

2.2.2 Jumlah Fasa Tegangan Yang DigunakanBerdasarkan karakteristik dari arus listrik yang mengalir, motor AC (Alternating Current, Arus Bolak-balik) terdiri dari 2 jenis, yaitu:a. Motor listrik AC bolak-balik 1 fasa / arus Motor AC satu fasa berbeda cara kerjanya dengan motor AC tiga fasa, dimana pada motor AC tiga fasa untuk belitan statornya terdapat tiga belitan yang menghasilkan medan putar dan pada rotor sangkar terjadi induksi dan interaksi torsi yang menghasilkan putaran. Sedangkan pada motor satu fasa memiliki dua belitan stator, yaitu belitan fasa utama (belitan U1-U2) dan belitan fasa bantu (belitan Z1-Z2), lihat Gambar 2.5.

Gambar 2.5 Prinsip Medan Magnet Utama dan Medan magnet Bantu Motor Satu fasa

b. Motor listrik AC / arus bolak-balik 3 fasaDisebut dengan motor 3 fasa karena untuk menghasilkan tenaga mekanik tegangan yang dimasukkan pada rotor tersebut adalah tegangan 3 fasa. Perputaran motor pada mesin arus bolak-balik ditimbulkan oleh adanya medan putar (fluks yang berputar) yang dihasilkan dalam kumparan statornya.

2.3 Bearing Atau Bantalan [1]Bearing atau bantalan adalah suatu bagian atau komponen yang berfungsi untuk menahan/mendukung suatu poros agar tetap pada kedudukannya. Bearing mempunyai elemen yang berputar dan bagian yang diam saat bekerja yang terletak antara poros dan rumah bearing. Ada juga komponen lain yang fungsinya sama tetapi tidak mempunyai elemen yang berputar yang disebut dengan bantalan luncur. Adapun jenis-jenis bearing atau bantalan, diantaranya yaitu:1) Ball BearingBall bearing adalah jenis bearing yang paling umum digunakan dibanyak aplikasi teknis, dari mesin hingga peralatan rumah tangga. Bearing ini cukup simpel tapi gerak putarnya efektif. Sehingga menjadi bearing yang paling banyak dipakai karena bisa menghandel baik beban putar (radial load) atau pun beban tekan dari samping (thrust load). tetapi, hanya dipakai untuk aplikasi yang bebannya tidak terlalu berat. di ball bearing ini, beban transfer dari bagian luar (outer race) ke dalam rangkaian bola-bola dalam, lalu kebagian dalam (inner race). karena bentuk bola adalah bulat, maka kontak antara inner race dan outer race sangat minim sehingga putarannya sangat lembut.

Gambar 2.6 Ball bearing

2) Roller BearingIlustrasi paling gampang untuk bearing tipe roller ini adalah conveyor belt dimana bearing di beri beban cukup berat. sesuai namanya, roller bearing berupa roller yang berbentuk silinder. jadi kontak antara bagian dalam (inner race) dan bagian luar (outer eace) bukan bertumpu pada satu titik seperti pada ball bearing, tapi segaris (sesuai lebar roller). karena titik tumpunya lebih lebar atau lebih dari satu titik, maka kekuatan tumpuan bebannya juga lebih besar. roller bearing ini juga bervariasi termasuk needle bearing, yakni menggunakan silinder dengan diameter yang sangat kecil, karena itulah, disamakan dengan jarum (needle).

Gambar 2.7 Roller bearing

3) Ball thrust bearingBearing jenis ini hanya digunakan untuk aplikasi dengan putaran gerak yang rendah, tidak bisa dipakai untuk radial load. Contoh benda yang biasanya menggunakan ball thurst bearing antara lain meja makan model putar.

Gambar 2.8 Ball thrust bearing

4) Roller thrustSesuai peruntukannya, roller thrust bearing berupa roller bearing yang bisa menahan beban cukup berat, biasa dipakai di gear set seperti transmisi atau gear box, dimana butuh rumah dan rotating shaft. Gigi matahari yang dipakai ditransmisi juga membutuhkan bearing ini.

Gambar 2.9 Roller thrust

5) Tapered rollerBearing jenis ini biasa dipakai di tromol mobil, dimana roller bearingnya punya dua bagian yang saling bersebrangan arah. Dengan demikian, dua roller bearing ini bisa menahan beban (trust load) dari dua arah tersebut.

Gambar 2.10 Tapered roller

6) Magnetic bearingMagnetic Bearing adalah bearing paling modern dengan daya kerja atau putaran tinggi. Biasanya di pakai di sistem-sistem dan perangkat tertentu seperti flywheel. Dengan bantuan magnetic bearing ini, maka flywheel bisa terapung di medan magnet. Beberapa tipe flywheel bisa berputar lebih dari 50 ribu rpm. Bandingkan dengan roller bearing biasa atau ball bearing yang akan langsung meleleh dalam kecepatan ini. Karena magnetic bearing tidak punya moving part, maka kecepatan putarnya bisa sangat cepat.

Gambar 2.11 Magnetic bearing

2.4 Kopling [3]Kopling merupakan komponen yang berfungsi untuk menghubungkan dua poros segaris agar tidak terjadi slip. Kopling memiliki 2 jenis, yaitu kopling tetap dan tidak tetap.

2.4.1 Kopling TetapKopling tetap adalah suatu elemen mesin yang berfungsi sebagai penerus putaran daya dan poros penggerak ke poros yang digerakkan tampa terjadi slip, dimana sumbu kedua poros tersebut terletak pada satu garis lurus atau dapat sedikit berbeda sumbunya. Berbeda dengan kopling tak tetap yang dapat dilepaskan dan dihubungkan bila diperlukan, maka kopling tetap selalu dalam keaadan terhubung.

2.4.2 Macam-macam Kopling TetapKopling tetap mencakup kopling kaku yang tidak mengizinkan ketidak lurusan kedua sumbu poros, kopling fleksible yang mengizinkan ketidak lurusan kedua sumbu poros, dan kopling universal yang dipergunakan bila kedua poros akan membentuk sudut yang cukup besar. Jenis-jenis kopling tetap antara lain :a. Kopling Kaku Kopling bus Kopling flens kaku Kopling flens tempab. Kopling Fleksibel Kopling flens fleksibel Kopling karet bintang Kopling karet ban Kopling gigi Kopling gigic. Kopling Universal Kopling Universal Hook Kopling Universal Kecepatan Tetap

Gambar 2.12 kopling tetap

a) Kopling KakuKopling kaku dipergunakan bila kedua poros harus dihubungkan dengan sumbu segaris. Kopling ini dipakai pada poros mesin dan transmisi umum di pabrik-pabrik. Kopling flens kaku terdiri atas naf dengan flens yang terbuat dari besi cor atau baja cor, dan dipasang pada ujung poros dengan diberi pasak serta diikat dengan baut pada flensnya. Dalam beberapa hal naf dipasang pada poros dengan sambungan pres atau kerut. Kopling ini tidak mengizinkan sedikitpun ketidak lurusan sumbu kedua poros serta tidak dapat mengurangi tumbukan dan getaran transmisi. Pada waktu pemasangan, sumbu kedua poros harus terlebih dahulu diusahaan segaris dengan tepat sebelum baut-baut flens dikeraskan. b) Kopling Karet BanMesin-mesin yang dihubungkan dengan penggeraknya melalui kopling flens kaku, memerlukan penyetelan yang sangat teliti agar kedua sumbu poros yang saling dihubungkan dapat menjadi satu garis lurus . Selain itu ,getaran dan tumbukan yang terjadi dalam penerusan daya antara mesin penggerak dan yang digerakan tidak dapat diredam, sehingga dapat memperpendek umur mesin serta menimbulkan bunyi berisik.Untuk menghindari kesulitan-kesulitan di atas dapat dipergunakan kopling karet ban. Kopling ini dapat bekerja dengan baik meskipun kedua sumbu poros yang dihubungkannya tidak benar-benar lurus. Selain itu kopling ini juga dapat meredam tumbukan dan getaran yang terjadi pada transmisi.Meskipun terjadi kesalahan pada pemasangan poros, dalam batas batas tertentu, kopling ini masih dapat meneruskan daya dengan halus. Pemasangan dan pelepasan juga dapat dilakukan dengan mudah karena hubungan dilakukan dengan jepitan baut pada ban karetnya. Variasi beban dapat pula diserap oleh ban karet, sedangkan hubungan listrik antara kedua poros dapat dicegah.

Pembuatan Elektromagnetik Brake DinamometerII-4

Pembuatan Elektromagnetik Brake Dinamometer