Download - Tugas Motor Listrik Tiwik
NAMA : Nurul Dwi Setyo Pertiwi
KELAS : LT.2a
NIM : 3.31.11.0.18 / 16
e-mail : [email protected]
TUGAS PERTANYAAN SOAL
1. Jangkarsebuah motor DC tegangan 230 volt dengantahanan 0.312 ohm danmengambilarus 48 A ketikadioperasikanpadabeban normal.
a. Hitunglah GGL lawan (Ea) dandaya yang timbulpadajangkar.
b. Jikatahananjangkar 0.417 ohm, keadaan yang lain sama. Berapa GGL lawan (Ea) dandaya yang timbulpadajangkar. Penurunanteganganpadasikat-sikatsebesar 2 volt untuksoal a dan b.
Penyelesaian :
a. V = Ea + Ia Ra
Ea = V – Ia Ra
Ea = (230 – 2) – (48 x 0,312) = 213 Volt
P = Ea Ia = 213 x 48 = 10224 Watt
b. Ea = V – Ia RaEa = (230 – 2) – (48 x 0,417) = 208 Volt
P = V Ia = 208 x 48 = 9984 Watt
2. Sebuah motor DC mempunyaikerapatanmedan magnet 0,8 T. Di bawahpengaruhmedan magnet terdapat 400 kawatpenghantardenganarus 10A. Jikapanjangpenghantarseluruhnya 150 mm, tentukangaya yang adapada armature.
Penyelesaian :
F = I L B
F = 10 x (400 x 0,15) x 0,8 = 480
3. Suatu Motor DC kompondpanjang 40 KW, tegangan terminal 200 V, tahanankumparan shunt, seri,danjangkarmasing - masingadalah 93 Ohm, 0,04 Ohm, dan 0,6 Ohm. Hitungteganganinduksi yang dibangkitkanpadajangkar?
Penyelesaian :
Rt=Rsh×(Rs+Ra)Rsh+(Rs+Ra)
=93×0,6493+0,64
=59,5293,64
=0,635Ohm
Ish= VRsh
=20093
=2,15 A
Is= VRs+Ra
= 2000,04+0,6
=312,5 A
Vt=Ea+ Ia Ra+ Is Rs
Ea=Vt−Ia Ra−Is Rs
Ea=200−312,5×0,6+312,5×0,04
Ea=200−187,5−12,5
4. Suatu generator DC kompondpanjang 40 KW, 250 Volt tahanankumparan shunt, seridanjangkarmasing - masingadalah 95 Ohm, 0,02 Ohm dan 0,5 Ohm hitungdaya yang dibangkitkan pada jangkar?
Penyelesaian :
I = PV
= 40000
250 = 160
Ish = 25095
= 2,6
Ia = I – Ish = 157,4Eb = V – Ia (Ra+Rs)
= 250 – 157,4(0,5+0,02)= 168,2V
P = Eb x Ia= 168,2 x 157,4= 26.474.68W
5. Suatu motor DC kompondpanjang 40 KW, tegangan terminal 200 Volt tahanankumparan shunt, seridanjangkarmasing -masingadalah 95 Ohm, 0,02 Ohm dan 0,5 Ohmhitungdaya yang dibangkitkanpadajangkar?
Penyelesaian :
Diketahui :
P=40 KW = 40 X 1000 = 40000W
VT = 250 V
Ra = 0.5 Ohm
Rs = 0.02 ohm
rsh = 95 Ohm
Dit: GGL di Ra ....?
Jawab :
Rs total = Rs + Ra
= 0,02 + 0,5
= 0,52Ohm
Rp total = Rs total + Rsh/Rs total + Rsh
= 0,52x95/0,52 + 95
= 0,51 Ohm
p = V X I
I = P/V = 40000 /250 = 160A
Ish = 250/95 = 2,63 A
Ia = I - Ish = 160-2,63= 157,73A
maka :
Eb = Vt-Ia x Ra-Ia x Rs
= 250 - (157,73 x 0,5 ) - (157,73 x 0,02 )
= 167,98 V
6. Suatu Motor DC seri 50 kW, 250 V,tahananjangkar 0,1 Ohm dantahananmedanseri 0,15 ohm, rugitegangan total sikat 2 volt.Hitung EMF (ggl) lawan ?
Penyelesaian :
Berdasarkan rangkaian ekivalen motor DC seri diketahui:
Pi = 50 KW = 50000 watt
Vt = 250 volt
Ra = 0,1 ohm
Rs = 0,15 ohm
Vsi = 2 volt
I = Pi/Vt = 50.000/250 = 200 A
I = Iα = 200 A
Vt = Eb + IαRα + IRs + Vsi
250 = Eb + 200 * 0,1 + 200 * 0,15 + 2
250 = Eb + 20 + 30 + 2
250 + Eb + 52
Eb = 250 – 52
= 198 volt
7. Suatu motor DC komponpendekdengandaya input 34,5 kW, tegangan terminal 230 V,tahananakumparanmedan shunt, medanseridanjangkar masing2 sebesar 92 , 0,015 dan 0,03 ohm.Hitung : a. Arusjangkar
b. EMF yang dibangkitkanc. Daya output
Penyelesaian :
Diketahui :
Vt = 230 volt
Rsh = 930 ohm
Rs = 0,015 ohm
Rα = 0,03 ohm
Pi = 34,5 kW = 34500 watt
I = Pi/Vt = 34500/230 = 150 A
Ish = Vt – IRs/Rsh = 230 – (150*0,015)/92 = 2,475 A
a. Arus jangkar
Iα = I – Ish
= 150 – 2,475
= 147,525 A
b. EMF (GGL)
Eb = Vt - IαRα – IRs - Vsi
= 230 – (147,525 * 0,03) – (150 * 0,015) – 0
= 223,32 volt
c. Daya output yg dibangkitkan
Poutput = Eb * Iα
= 223,32 * 147,525
= 32,945 Kw
8. Suatu motor Dc komponpanjangdengandayainput 300 kW, teg.terminal 600 V, mempunyaitahananmedan shunt : 75 Ohm, tah.jangkartermasuktah.sikat : 0,41 Ohm, tahanan Medanseri : 0,012 ohm, danresistansi yang diparaleldenganmedanserisebesar 0,036 ohm. Hitunga. arusjangkarb. EMF yang dibangkitkanc. daya yang dibangkitkan
Penyelesaian :
Diketahui :Pin = 300 kw = 300.000 wattVt = 600 voltRα = Rsikat = 0,41 ohmRs = 0,012 ohm
Tahanan seri (Rs) = tahanan 0,036 ohm= 0,012 * 0,036/0,012 * 0,036 = ohmI = Pin/Vt = 300000/600 = 500 AIsh = Vt/Rsh = 600/75 = 8 A
a. Arus JangkarIα = I – Ish
= 500 – 8 = 492 AJatuh tegangan pada medan seri Iα * Rs= 492 * 0,012 = 201,72 volt Jatuh tegangan pada jangkar dan sikat = Iα * Rα= 492 * 0,41 201,72 volt
b. Eb = Vt – Ia (Ra+Rs)
= 600 – 492 (0,41+0,0009)
= 397,8 Volt
c. P = Eb * Ia
= 397,8 * 492
= 195.736 KW
TUGAS PERTANYAAN TEORI
1. Gambarrangkaianekuivalen motor DC?
2. Bagaimana Cara mengubaharahputaran motor DC?
JAWAB :
Untuk mengubah arah putaran dari motor DC dapat dilakukan dengan cara membalik
tegangan input (+) dan (-) dari motor DC tersebut.
3. Mengapakeretalistrik di jepang (ex :keretasinkansen) menggunakan motor DC
sebagaipenggeraknya?
JAWAB :
Karena motor dc mempunyai rugi rugi daya yang kecil dan kecepatannya mudah
dikendalikan dibandingkan dengan motor AC
4. Sebutkankeuntungan&Kerugian Motor DC?
JAWAB :
Keuntungan :
kecepatannya mudah dikendalikan dan tidak mempengaruhi kualitas pasokan
daya.
Motor DCini dapat dikendalikan dengan mengatur:
• Tegangan dinamo– meningkatkan tegangan dinamo akan meningkatkan
kecepatan.
• Arus medan– menurunkan arus medan akan meningkatkan kecepatan.
Kerugian :
Motor DCtersedia dalam banyak ukuran, namun penggunaannya pada umumnya
dibatasi untuk beberapa penggunaan berkecepatan rendah, penggunaan daya
rendah hingga sedang, seperti peralatan mesin dan rollingmills, 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 resikopercikan api pada sikatnya. Motor DCjuga
relatif mahal dibanding motor AC.
5. Jelaskanrugi-rugidayapada motor DC?
JAWAB :
a. Rugi-Rugi Tembaga atau Listrik
Rugi tembaga terjadi karena adanya resistansi dalam belitan jangkar dan
belitan medan magnet. Rugi tembaga akan diubah menjadi panas dalam kawat
jangkar maupun kawat penguat magnet. Desain motor DC dilengkapi dengan
kipas rotor tujuannya untuk menghembuskan udara luar masuk ke dalam
jangkar dan mendinginkan panas yang terjadi akibat rugi-rugi tembaga. Rugi
tembaga dari belitan dibagi atas:
• Rugi tembaga terjadi pada jangkar →Ia2.Ra (Watt)
• Rugi tembaga medan terdiri dari:
Ish2.Rsh Watt →MotorShunt/ Motor Kompound
Is2.Rs Watt →Motor Seri/ Motor Kompound
b. Rugi-Rugi Besi atau Magnet
• Rugi Histerisis
Ph = Bmax X f · V (Watt)
= SteinmetzHysterisisCoefficient
Bmax = Kerapatan fluks maksimum=γWbI
m2
f = Frekuensi dlm Hertz 6-30
V = Volume inti (m3)
nilai x = antara 1,6 s/d 2
Arus Pusar (Eddy Current)
Inti pada stator dan inti pada jangkar motor terdiri dari tumpukan pelat
tipis dari bahan ferromagnetis. Tujuan dari pemilihan plat tipis adalah
untuk menekan rugi-rugi arus Eddy yang terjadi pada motor DC.
Pe = Ke · Bmax2· f2· V · t2watt
Ke = Konstanta arus pusa
t = Ketebalan inti magnet (m)
c. Rugi Mekanis
Rugi mekanis yang terjadi pada motor disebabkan oleh adanya gesekan
dan hambatan angin, seperti pada bagian poros motor.
6. Jelaskan prinsip operasi motor DC seridan motor DC shunt!
JAWAB :
Motor DC Seri
Pada motor yang mempunyai hubungan seri jumlah arus yang melewati
angker dinamo sama besar dengan yang melewati kumparan. Jika beban naik
motor berputar makin pelan. Jika kecepatan motor berkurang maka medan magnet
yang terpotong juga makin kecil, sehingga terjadi penurunan EMF. kembali dan
peningkatan arus catu daya pada kumparan dan angker dinamo selama ada beban.
Arus lebih ini mengakibatkan peningkatan torsi yang sangat besar.
EMF kembali mencapai maksimum jika kecepatan angker dinamo maksimum.
Arus yang disedot dari catu daya menurun saat motor makin cepat, karena EMF
kembali yang terjadi melawan arus catu daya. EMF kembali tidak bisa sama besar
dengan arus EMF. yang diberikan pada motor d.c., sehingga akan mengalir searah
dengan EMF yang diberikan.
Karena ada dua EMF. yang saling berlawanan EMF kembali menghapuskan
EMF. Yang diberikan, maka arus yang mengalir pada angker dinamo menjadi
jauh lebih kecil jika ada EMF kembali.
Karena EMF kembali melawan tegangan yang diberikan maka resistansi angker
dinamo akan tetap kecil sementara arus angker dinamo dibatasi pada nilai yang
aman.
Motor DC Shunt
Ketikajangkar motor DC berputar di bawahpengaruh torsi penggerak,
konduktorjangkarbergerak di dalammedan magnet
danakanmenghasilkanteganganinduksi di dalamnyasepertihalnyapada generator.
GGL induksibekerjapadaarah yang berlawanandengantegangan terminal Vt
(sesuaidenganbunyiHukum Lenz) dandikenalsebagai GGL lawanatau GGL balik
Ea. GGL balikEabiasanyakurangdaritegangan terminal V,
meskipunperbedaaninikecilsekalipadasaat motor berjalan di bawahkondisi normal.
Ketikategangan DC sebesarVtdiberikanpadaterminal motor, suatumedan magnet
dihasilkandankonduktorjangkardisuplaidenganarussearah. Dengandemikian, torsi
penggerakakanbekerjapadajangkar yang menyebabkanjangkarmulaiberputar.
Karenajangkarberputar, GGL balikEadiinduksikanberlawanandengantegangan
terminal. Tegangan terminal harusmemaksaarusmengalirmelaluijangkarmelawan
GGL balik Ea. Kerjalistrik yang
dilakukanuntukmengatasidanmenyebabkanarusmengalirmelawanEadikonversikan
kedalamenergimekanik yang dibangkitkan di dalamjangkar. Dengandemikian,
pengkonversianenergi di dalam motor DC hanyamungkinjikaGGL
balikdihasilkan.
7. Jelaskanpengertianmesin DC danberikanalasannyasecarasingkat.
JAWAB :
Mesin DC adalah suatu mesin yang merubah atau mengonversikan tenaga mekanik menjadi
tenaga listrik arus searah maupun sebaliknya yaitu dari tenaga listrik arus searah menjadi
tenaga mekanik. Alasan mengapa disebut mesin DC adalah karena mesin tersebut
menggunakan/menghasilkan tenaga listrik arus searah / DC
8. Sebutkanperbedaan generator DC dan motor DC darifungsinya.
JAWAB :
Generator DC berfungsi untuk mengkonversi tenaga mekanik menjadi
tenaga listrik arus searah (DC)
Motor DC berfungsi untuk mengkonversi tenaga listrik arus searah (DC)
menjadi energi mekanik
9. Dapatkahmesin DC difungsikansebagai generator? Apasyarat agar berfungsisebagai
generator DC? Jelaskandengangambarskematik.
JAWAB : Dapat
10. Bilamesin DC difungsikansebagai motor DC apasyarat yang harusdipenuhi?
Jelaskandengangambarskematik.
11. Peragakan dengan tangan anda, bagaimana prinsip pembangkit anggl dalam semua
generator. Jelaskan singkatdanbenar.
JAWAB :
Arah dari gaya gerak listrik yang dibangkitkan pada sebuah konduktor dalam medan magnet akan berubah dengan bertukarnya arah dari magnetic flux dan arah gerakan konduktor.
Hal ini dapat ditunjukkan dengan kaidah tangan kanan Fleming yaitu;
“Apabila sebuah penghantar bergerak keluar memotong
garis gaya magnet, maka gaya gerak listrik akan
bergerak ke kiri”.
12. PeragakanjugadengantanganAnda, prinsipterjadinya torsi putarpada motor
DC.Jelaskansingkatdanbenar.
JAWAB : Prinsip motor listrik berdasarkan pada kaidah tangan kiri Fleming. Kaidah tangan kiri Flemming menyatakan jika kawat penghantar di atas telapak tangan
kiri ditembus garis medan magnet F. Pada
kawat dialirkan arus listrik DC sebesar I
searah keempat jari tangan, maka kawat
mendapatkan gaya sebesar F searah ibu jari
13. Apafungsikomutatorpada motor DC? Terangkan juga cara kerja sikat arang berikut
Komutator pada mesin DC.
JAWAB :
Komutatorataucincinbelah (split ring)
berfungsiuntukmembalikaraharuspadasetengahsiklusnegatifdariarusbolakbalik.
Kontak-kontaklistrikpada rotating ring disebut "sikat“.
Pada sketsa gambar sebelah kiri, sisi
coil a terletak pada pole N dan
membawa arus positip sebab hal ini
terhubung ke
segmentshadedcommutator yang bergantian disupuplay dari sikat atas. Sisi a memancarkan
kerapatan fluk langsung dari kiri (N) ke kanan (S) dan akan menghasilkan gerakan kebawah.
Tenaga/gerakan ini akan tetap selama sisi coil berada pada pole N. Kebalikannya sisi b
mempunyai arus negatip tetapi juga terletak pada kerapatan fluk langsung dari kanan kekiri.
Sehingga akan menghasilkan gerakan ke atas. Dengan demikian torsi pada rotor berlawanan
jarum jam arahnya.
Ketika motor bergerak pada posisi gambar kanan, arus kedua sisi akan berbalik, sebab
sisi b sekarang menyuplai arus positip melalui unshadedcommutatorsegment. Arah gaya pada
masingmasing sisi koil terbalik, denagn kata lain arah toesi akan berbalik. Pada periode yang
singkat ketika coildiluar pengaruh fluk dan comutasi tak terhubung, torsinya nol.
14. Gambarkanskematikpengawatan generator Shunt dan generator Kompound.
JAWAB :
Diagram Rangkaian Generator Shunt Diagram Rangkaian Generator Kompon
15. Jelaskan bagian kompounden-kompounden yang termasuk kelompok stator dan
kelompok
rotorpada motor DC, berikut fungsi masing-masing.
JAWAB :
Bagian stator motor DC terdiri atas: rangka motor, belitan stator, sikat
arang, bearing, dan terminal box, sedangkan bagian rotor terdiri: komutator,
belitan rotor, kipas rotor, dan poros rotor
16. Terangkan dengan gambar skematik prinsip dasar terjadinya reaksi jangkar pada genera-
tor DC.
JAWAB :
17. Mengapa pemasangan kutub bantu dapat meminimumkan terjadinya reaksi jangkar?
JAWAB :
Karena arus yang menuju kutub bantu sama besarnya dengan arus yang
menuju rangkaian jangkar. Sehingga reaksi jangkar pada motor terkendali
secara otomatis oleh kutub bantu. Belitan kutub bantu dirangkaikan secara
seri dengan rangkaian jangkar.
18. Sebuah mesin DC terdiri atas belitan jangkar, belitan kutub bantu, dan belitan kutub
Kompensasi terhubung seri. Anda gambarkan skematik pengawatan berikut berikan
notasi
Yang tepat pada masing-masing kompounden tersebut.
JAWAB :
Tabel 6.1 Notasipengenalbelitan Generator DC
A Belitan rotor / jangkar
B Belitan kutub magnet bantu
C Belitankutub magnet kompensasi
D Belitankutub seri
E Belitan kutubShunt
F Belitan kutub terpisah
Rangkaian generator DC dapatdikenalidari diagram
pengawatannyadannotasipengenalkutubmagnetnya. Pengawatandenganbelitanjangkar
A1-A2, disambungseridenganmagnet kutubbantu B1-B2 dandiserijugadenganbelitan
magnet kutubkompensasi
Pengawatanberikutnyaterdirikutub bantu kompensasi C1-C2 dan C3-C4diseri
denganmagnet bantu B1-B2 dan B3-B4 dan di tengah-tengahrangkaianterpasangbelitan
rotor,keseluruhannyadisebutrangkaianjangkar / rotor A1-A2