BAB IPENDAHULUAN

I.1 Latar Belakang

Pemeriksaan alat-alat listrik merupakan kegiatan awal yang harus dilakukan seorang pratikan sebelum melakukan suatu percobaan terhadap peralatan listrik. Untuk itu praktikan diwajibkan mengetahui minimal apa nama alat tersebut, kegunaannya untuk apa, cara menggunakannya bagaimana dan yang akan diuji kali ini adalah mengetahui seberapa besar tahanan masing-masing kumparan dan seberapa besar tahanan isolasi antara kumparan dengan body.

I.2 Tujuan Praktikum

Praktikum pemeriksaan mesin-mesin listrik ini bertujuan agar mahasiswa dapat mengetahui kondisi mesin-mesin listrik baik secara fisik maupun kinerjanya sehingga dapat menentukan apakah mesin-mesin ini akan digunakan masih layak untuk dipakai atau tidak dipakai

I.3 Rumusan Masalah

1. Apa yang harus dilakukan sebelum kita menggunakan alat listrik ?2. Peralatan apa saja yang dibutuhkan untuk menguji alat listrik ?3. Bagaimana pengaruh kondisi mekanis terhadap alat listrik ?4. Bagaimana pengaruh nilai tahanan terhadap alat-alat yang diuji ?

BAB IIDASAR TEORI

II.1 Alat Yang Diperiksa

II.1.1 Motor DC

Motor DC adalah salah satu jenis mesin listrik yang merubah energi listrik menjadi kerja mekanis atau gerak. Sumber energi motor DC adalah listrik DC. Sumber listrik juga bisa berasal dari listrik AC, namun harus menggunaka komutator untuk merubah arus AC menjadi arus DC.

Motor DC bekerja dengan prinsip gaya lorentz. Gaya lorentz ditimbulkan dengan step-step sebagai berikut :1. Kumparan medan, yaitu bagian yang statis (stator) yang mengahasilkan medan

magnet.2. Kumparan jangkar, bagian yang diinduksi oleh ggl (tegangan/voltase) dari sumber

listrik.3. Ketika kumparan jangkar diinduksikan oleh arus, sesuai prinsip gaya lorentz yang

ada pada tepi kumparan jangkar, akan menghasilkan torsi terhadap poros motor sehingga menghasilkan gerak mekanis.

Gambar II.1. Prinsip kerja gaya lorentz dalam motor DC.http://ec.wikipedia.org/wiki/DC_motor

Berdasarkan sumber penguat arus magnetnya, motor DC dibagi menjadi dua macam, yaitu penguat terpisah dan penguat sendiri.

1. Motor DC penguat terpisah dapat diilustrasikan seperti gambar berikut :

Vr

Ir

Rr Vt

IaMotor DC jenis penguat terpisah membutuhkan arus atau

sumber listrik terpisah untuk menimbulkan medan magnet

pada kumparan jangkar. Hubungan seri memiliki keuntungan

torsi motor yang tinggi.

Vr = Ir.Rr

Vt = Ea + Ia.Ra

Ea = C.n.ɸGambar II.1. Motor DC penguat

terpisah

Ea

B

e

2. Motor DC penguat sendiri memiliki satu sumber tenaga yang menyuplai kedua kumparan jangkar dan medan. Hubungan pararel memiliki keuntungan pengaturan kecepatan yang bagus. Hubungan antara kumparan jangkar dan medan dibagi menjadi beberapa seperti berikut :

a. Hubungan shunt/paralel b. Hubungan seri

Gambar II.2. Motor DC Shunt Gambar II.3. Motor DC Seri

Vr = Vt Ish = Ia Vt = Ish.Rsh Vs = Is.Rs Vt = Ea + Ia.Ra Vt = Ea + Ia.Ra + Ia.Rs Ea = C.n.ɸ Ea = C.n.ɸ

c. Hubungan short compund d. Hubungan long compund

Gambar II.4. Short compund Gambar II.5. Motor DC long compund

IL = Ish + Ia IL = Ia + Ish Vsh = Ish.Rsh = Ea + Ia.Ra Vs = Is.Rs Vt = Vsh + Vs Vt = Ea + Ia.Ra + Ia.Rs Ea = C.n.ɸ Ea = C.n.ɸ

II.1.2 Motor Induksi 1 Phase

Motor adalah suatu mesin listrik yang berfungsi merubah energi listrik menjadi energy mekanik. Jenis – jenis dari motor ini sangat banyak, salah satunya adalah motor induksi. Pada motor induksi, arus yang diperoleh pada motor ini diperoleh dari arus yang terinduksi sebagai akibat adanya perbedaan relative antara putaran rotor dan medan putar (magnetic field) yang dihasilkan oleh arus stator.

Vt Vt

IaIsh

Rsh

Ia

Ra Ea

Ia

Ra Ea

Ish

Rsh

Vt

Ia

Ra Ea Ish

Rs

Vt

Rs

Ia

Ra Ea Ish

Rsh

Lilitan stator pada motor 1 fase terdiri atas dua jenis, yaitu lilitan utama dan lilitan bantu.

Gambar II.6 Motor 1 Fasehttp://4.bp.blogspot.com/--7TtkbAB_YU/UX-m1CwsJhI/AAAAAAAAAq0/

g9_ewlgnsK4/s400/32.jpg

Kedua lilitan tersebut dibuat sedemikian rupa sehingga nantinya arus yang mengalir pada masing-masing lilitan yaitu lilitan utama (Iu) dan lilitan bantu (Ib) tidak sefase. Adanya perbedaan fase pada lilitan stator akan terjadi medan putar. Akibatnya batang-batang konduktor pada rotor akan timbul GGL induksi dan menghasilkan arus. Arus yang terjadi didalam medan magnet tersebut akan menimbulkan gaya (F) pada rotor. Apabila kopel mula yang dihasilkan gaya (F) pada rotor cukup besar untuk memikul beban, maka rotor akan berputar searah dengan medan putar.

II.1.3 Motor Induksi 3 Phase

Motor induksi adalah sebuah mesin listrik yang mengubah energi listrik menjadi energi gerak dengan menggunakan gandengan medan listrik dan mempunyai slip diantara medan stator dengan medan rotor. Pada umumnya motor induksi AC tiga phase digunakan, khusunya untuk motor bertenaga besar. Perbedaan phase pada listrik tiga-phase memberikan medan elektromagnetik berputar pada motor.

Berikut ini prinsip kerja dari motor induksi 3 phase atau biasa disebut dengan motor asinkoron 3 phase :

1. Apabila sumber tegangan 3 phase dihubungkan pada kumparan stator, maka akan timbul medan putar dengan kecepatan:Ns = 120 .f / pDimana : Ns = kecepatan medan putar stator

f = frekuensi p = jumlah kutub

2. Medan putar stator tersebut akan momotong batang konduktor pada rotor.3. Sebagai akibatnya pada kumparan rotor timbul induksi (ggl) sebesar

E2S = 4,44 f2.N2 ( untuk tiap phase), Dimana : f2 = frekuensi pada rotor

N2 = putaran rotor

E2S = tegangan induksi pada saat rotor berputar 4. Karena kumparan rotor adalah rangkaian yang tertutup, maka ggl (E) akan

menimbulkan arus (I). 5. Adanya arus (I) didalam medan magnet menimbulkan gaya (F) pada rotor.

F = B.I.L ; Dimana : B = Medan magnet I = Arus yang mengalir L = Panjang konduktor

6. Bila kopel mula yang dihasilkan oleh gaya (F) pada rotor cukup besar untuk memikul kopel beban, rotor akan berputar searah dengan medan putar stator, dimana kopel timbul karena rotor mempunyai jari-jari.

T = K.Ir.Is.sinδ Dimana ; T = Kopel

K = konstanta, K = 1x r Ir = Arus pada rotor

Is = Arus statorr = Jari-jari rotorδ = Sudut kopel

7. Agar pada rotor terbangkit tegangan terinduksi diperlukan perbedaan relatif antara kecepatan medan putar stator (ns) dengan kecepatan berputar rotor (nr), perbedaan inilah yang disebut slip (S) dinyatakan dengan:

S=ns−nrns

x100 %

8. Bila nr = ns, tegangan tidak akan terinduksi dan arus tidak mengalir pada kumparan jangkar rotor, dengan demikian tidak dihasilkan kopel. Kopel motor akan timbul apabila nr < ns.

9. Dilihat dari cara kerjanya, motor induksi disebut juga sebagai motor tak serempak atau asinkron.

Gambar II.7 Prinsip Kerja Motor 3 Fasa

II.1.4 Generator 3 phase

Generator, yaitu mesin yang mengubah energi kinetik menjadi energi listrik.. Pada percobaan akan dipakai Generator Sinkron 3 Phasa. Untuk generator sinkron tiga fasa, harus ada tiga belitan yang masing-masing terpisah sebesar 120 derajat listrik dalam ruang sekitar keliling celah udara seperti diperlihatkan pada kumparan a – a’, b – b’ dan

c – c’ pada gambar bawah. Masing-masing lilitan akan menghasilkan gelombang Fluksi sinus satu dengan lainnya berbeda 120 derajat listrik. Dalam keadaan seimbang besarnya fluksi sesaat:

Gambar II.8. Phase generator AC 3 phase http://onnyapriyahanda.com/generator-dan-sistem-eksitasi/

II.1.5 Transformator

Transformator adalah alat yang digunakan untuk menaikkan atau menurunkan tegangan bolak – balik (AC). Transformator terdiri dari 3 komponen pokok yaitu: kumparan pertama (primer) yang bertindak sebagai input, kumparan kedua (skunder) yang bertindak sebagai output, dan inti besi yang berfungsi untuk memperkuat medan magnet yang dihasilkan.

Gambar II.9. Bagian transformatorhttp://genius.smpn1-mgl.sch.id/file.php/1/ANIMASI/fisika/Transformator/index.html

Prinsip kerja transformator ialah ketika kumparan primer dihubungkan dengan sumber tegangan bolak-balik, perubahan arus listrik pada kumparan primer menimbulkan medan magnet yang berubah. Medan magnet yang berubah diperkuat oleh adanya inti besi dan dihantarkan inti besi ke kumparan sekunder, sehingga pada ujung-ujung kumparan sekunder akan timbul ggl induksi. Keterangan :Vp = tegangan primer (volt) Vs = tegangan sekunder (volt) Np = jumlah lilitan primerNs = jumlah lilitan sekunder

Berdasarkan perbandingan antara jumlah lilitan primer dan jumlah lilitan skunder transformator ada dua jenis yaitu:

1. Transformator step up yaitu transformator yang mengubah tegangan bolak-balik rendah menjadi tinggi, transformator ini mempunyai jumlah lilitan kumparan sekunder lebih banyak daripada jumlah lilitan primer (Ns > Np).

Gambar II.10 Step Up Transformatorhttp://www.worsleyschool.net/science/files/transformers/page.html

2. Transformator step down yaitu transformator yang mengubah tegangan bolak-balik tinggi menjadi rendah, transformator ini mempunyai jumlah lilitan kumparan primer lebih banyak daripada jumlah lilitan sekunder (Np > Ns).

Gambar II.11 Step Down Transformatorhttp://www.worsleyschool.net/science/files/transformers/page.html

3. Auto-transformer, yaitu transformer yang hanya memiliki satu lilitan. Perbedaan voltase diperoleh dengan cara tapping pada titik tertentu diantara kumparan. Keuntungan trafo jenis ini adalah murah dan ringkas. Namun kerugiannya adalah lebih rentan kan short circuit

Gambar II.12 AutotransformatorDrs.Sumanto, MA 1991 “Teori transformator”

II.2 Alat Yang Digunakan

II.2.1 Multimeter

Multimeter adalah alat test yang multiguna. Dengan mengoperasikan sakelar banyak posisi, meter dapat secara cepat dan mudah dijadikan sebagai sebuah voltmeter, sebuah ammeter atau sebuah ohmmeter. Alat ini mempunyai berbagai penepatan (disebut 'range') pada setiap mempunyai pilihan AC atau DC. Beberapa multimeter kelebihan tambahan layaknya sebagai pengukur transistor dan range untuk pengukuran kapasitansi dan frekuensi. Multimeter dibagi 2 berdasarkan pembacaan hasil pengukurunnya, yaitu multimeter digital dan multimeter analog.

Multimeter DigitalSeluruh multimeter digital mempunyai batterai untuk memberi daya pada

penampilannya juga tidak membutuhkan daya dari rangkaian dalam pengukurannya . Pada alat ini pengukurannya lebih cermat karena nilai yang dihasilkan sudah dalam bentuk angka. Cara kerja dari alat ini dengan menghubungkan probe ke komponen yang akan diukurdengan alat multimeter dengan demikian nilai akan tertera pada layar multimeter tersebut. Sebelumnya menentukan apa yang akan diukur dengan multimeter.

Gambar II.10. Multimeter digitalhttp://13121002elektronikadasarbsi.blogspot.com/2013/03/pengertianfungsi-multimeter-

analog-dan.html

Multimeter AnalogMeter-meter Analog mengambil sedikit tenaga dari rangkaian yang diuji

untuk mengoperasikan jarum penunjuknya. Battery didalam meter untuk menyediakan jangkah pengukuran resistansi, akan habis dalam masa tahunan tetapi membiarkan meter pada jangkah pengukuran resistansi akan membuat batterai terus bekerja sampai habis. Cara kerja alat multimeter ini adalah sebelum dimulai pengukuran poastikan jarum multimeter di angka nol terlebih dahulu kemudian memilih arah besaran dengan memutar tuas di bagian bawah layar. Ketika nilai sudah menunjukkan angka nol maka kedua probe bisa digabungkan dengan cara probe warna merah ke kutub positif dan warna hitam ke kutub negatif. Dan ketika penggunaan multimeter ini kutub tidak boleh terbalik karena akan menyebabkan kerusakan pada alat tersebut.

Gambar II.11. Multimeter digitalhttp://13121002elektronikadasarbsi.blogspot.com/2013/03/pengertianfungsi-multimeter-

analog-dan.html

Fungsi dari alat multimeter ini dapat :1. Mengukur tegangan DC / AC2. Mengukur kuat arus DC3. Mengukur nilai hambatan sebuah resistor4. Mengecek hubung singkat / koneksi5. Mengecek transistor

II.2.2 Merger Test

Merupakan suatu alat pemeriksa tahanan isolasi pada alat-alat listrik terutama motor listrik baik itu tahanan antar kumparan maupun tahanan antara kumparan dengan body. Cara kerja dari alat ini yaitu setelah menghubungkan megger dengan alat listrik yang ingin kita hitung tahanan isolasinya, putar tuas pada megger. Kemudian perhatikan nilai resistansi yang ditunjukkan alat tersebut pada saat jarum menunjukkan angka konstan.

Gambar II.12. Magertesthttp://www.antonfredianto.com/2011/09/insulation-test-dengan-megger.html

II.3 Aplikasi di Dunia Marine

Motor DC sebagai pompa pada kapal.

Gambar II.13. Pompa pada kapalhttp://bisnizinvestasi.blogspot.com/2012/10/permesinan-yang-ada-di-kapal.html

Motor 1 phase sebagai AHU blower pada kapal.

Gambar II.14. Blower pada kapalhttp://www.dimaggio.org/discovery_dome/go-dome.htm

Motor Induksi 3 phase sebagai diesel electric propulsion system

Gambar II.15. Diesel electric propulsion http://www.maritimeworld.web.id/2010/12/fungsi-generator-pada-kapal.html

Generator 3 phase : sebagai penyedia sumber listrik di kapal.

Gambar II.16. Generator pada kapal http://infomarso2.blogspot.com/2010/11/pengerjaan-genset-di-kapal-seagrass.html

Transformator sebagai menurunkan tegangan listrik di kapal.

Gambar II.17. Autotransformator pada kapalhttp://tukanglistrikshipyard.blogspot.com/2013/02/start-dengan-resistor-stator-star-

delta.html