mesin dc dan generator dc

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Pada jaman di era ini semakin banyak peralatan yang menggunakan

listrik baik sebagai alat kerja maupun sebagai sumber tenaga listrik.

Contohnya sebagai alat kerja adalah bor listrik, kereta listrik, dan

lain sebagainya, sedangkan sebagai sumber tenaga listrik adalah

generator.

Bor listrik, kereta listrik, maupun generator dan banyak alat lainnnya

merupakan beberapa contoh dari aplikasi mesin DC di kehidupan sehari-

hari. Dan terbukti pula semakin banyak orang yang membutuhkan alat

tersebut, dan artinya semakin banyak pula yang membutuhkan aplikasi

mesin DC.

Dengan megingat sangat pentingnya mesin DC makapenulis sebagai

mahasiswa teknik elektro ITENAS sub jurusan Teknik Tenaga Listrik,

sudah seharusya mengerti tentang mesin DC baik sebagai motor maupun

generator. Penulis juga diharapkan dengan praktikum dari mata kuliah

Trafo dan Mesin DC, melalui modul Mesin Arus Searah dan Generator

Arus Searah mampu memahami pengertian mesin DC secara menyeluruh;

memahami jenis-jenis mesin DC yang berisikan persamaan dasar untuk

arus, tegangan, daya, putaran, dan momen ; menjelaskan prosedur

menjalankan dan menghentikan semua jenis mesin DC; serta mampu

mengoperasikan semua jenis mesin listirk DC.

1.2 Maksud dan Tujuan

Maksud dari praktikum ini merupakan salah satu syarat kelulusan

mata kuliah Dasar Energi Elektik. Ada pun tujuan dari praktikum ini

adalah:

1. Menjelaskan kembali pengertian mesin DC secara menyeluruh.

2. Menjelaskan semua jenis mesin listrik arus searah (DC), yang

berisikan juga persamaan dasar untuk arus, tegangan, daya, putaran

dan momen.

1

3. Menjelaskan prosedur menjalankan dan menghentikan semua jenis

mesin listrik DC.

4. Mengoperasikan semua jenis mesin listrik DC.

5.

1.3 Pembatasan Masalah

Mengingat perlunya mempraktekan apa yang telah di dapat dari

perkuliahan, maka penulis merasa perlu membahas motor DC dan

generator DC, Jenis-jenis mesin listrik arus searah, cara kerja motor arus

searah, prosedur menjalankan dan menghentikan mesin listrik arus searah,

serta pengoperasianya.

1.4 Teknik Pengumpulan Data

Dalam penyusunan laporan kerja praktek ini penulis menggunakan

beberapa metode pengumpulan data, diantaranya adalah

1. Metoda pustaka dan studi literatur

Studi literatur adalah metoda yang dilakukan dengan membaca dan

mempelajari sumber-sumber kepustakaan yang erat hubungannya

dengan topik yang penulis sajikan.

2. Metoda Pengujian

Pengujian di Laboratorium Teknik Energi Elektrik Institut Teknologi

Nasional Bandung.

1.5 Sistematika Pembahasan

BAB I : PENDAHULUAN

Menguraikan latar belakang masalah,maksud dan

tujuan,batasan masalah,metoda pengambilan data

dan sistematika penulisan.

BAB II : TEORI DASAR

Menguraikan teori tentang prinsip kerja motor dan

generator DC, jenis-jenis penguatan pada mesin DC

dan bagian-bagian mesin-mesin DC dan prinsip

kerja generator DC.

2

BAB III : LANDASAN PRAKTIKUM

Menguraikan tentang proses pengambilan

data ,pengumpulan data , pengolahan data serta

tujuan dan alat-alat pada motor dan generator DC.

BAB IV : ANALISA DAN TUGAS AKHIR

Menguraikan Menguraikan tentang analisa dari

hasil percobaan dan tugas akhir dari praktikum yang

dilakukan.

.

BAB V : SIMPULAN DAN SARAN

Berisikan kesimpulan mengenai hasil yang

diperoleh dari praktikum yang telah dilakukan.

3

BAB II

LANDASAN TEORI

2.1 Pengertian Mesin Searah (DC)

Mesin DC ada 2 jenis yaitu Generator DC dan Motor DC.

Generator DC adalah sebuah perangkat mesin listrik dinamis yang

mengubah energi mekanis menjadi energi listrik, dan menghasilkan arus

DC / arus searah.

Motor DC merupakan jenis motor yang menggunakan tegangan

searah sebagai sumber tenaganya, yang mengubah energi listrik menjadi

energi mekanik.

2.2 Anatomi Mesin Searah ( DC )

Anatomi mesin DC baik sebagai generator maupun sebagai motor

memiliki anatomi yang sama, yang membedakannya hanya pada energi

yang diubahnya, kalau generator DC mengubah energi mekanik menjadi

listrik, sedangkan motor DC mengubah energi listrik menjadi mekanik.

Anatomi mesin DC dan penjelasannya dapat dilihat sebagai berikut

:

Gambar 2.1 Konstruksi Mesin DC

4

Gambar 2.2 Irisan Penampang Mesin DC

1. Rangka (frame) motor.

2. Kutub Utama (main pole) disini digambarkan suatu mesin arus

searah 4 kutub. Konstruksi kutub berupa lapisan laminasi plat-

plat tipis yang saling terisolasi.

3. Dengan belitan penguat (field winding). Selama operasinya belitan

penguatan dialiri arus penguat (field current/ excitationcurrent).

Belitan penguat dengan arus penguat ini menghasilkan fluksi yang

bekerja dalam struktur magnetis mesin. Lintasan fluksi utama ini

dari kutub utara lalu menyebrang celah stator-rotor ke inti motor,

memotong belitan jangkar (armature winding) kembali

menyebrang celah udara kutub selatan di stator.

4. Kutub bantu (comutating pole) berguna untuk membantu

karakteristik mesin. Dengan pemberian keadaan fluksi terhadap

adanya fluksi mesin yang timbul dari arus jangkar pada belitan

jangkar yang lazim disebut reaksi jangkar yang bersifat

mengganggu. Belitan kutub bantu dialiri oleh arus jangkar

sehingga belitan ini terhubung seri dengan jangkar dan besarnya

konvensasi akan tergantung besarnya arus jangkar. Kutub bantu

hanya pada mesin- mesin kapasitas besar.

5. Slot rotor tempat penempatan belitan jangkar yang dialiri arus

beban. Pada ujung belitan jangkar terukur belitan jangkar

(armature voltage) yang dapa fungsinya sebagi motor adalah

tegangan masuk jangkar dan pada fungsinya sebagai generator

adalah tegangan keluar jangkar.

5

6. Inti rotor, terletak dilotor yang berputar yang merupakan tempat

belitan jangkar dan inti lotor serta tertumpu pada as

motor/generator

7. Lamel komotator, merupakan terminal dari ujung-ujung belitan

jangkar. Lamel komutator merupakan terminal hubungan luar

mesin (sumber tegangan atau beban) dengan belitan jangkar mesin

arus searah. Antara lamen komutator terdapat sekat isolasi yang

tidak boleh terhubung, kecuali saat operasi mesin dimana-mana

atau lemel komotator dapat terhubung singkat melalui sikat. Hal ini

dapat terjadi pada masa-masa pergantia pengaliran arus pada

belitan jangkar.

8. Sikat (carbon brush) pada sikat ini, terletak antara kutub N dan S

pada garis netral magnetis, guna untuk meminimalkan adanya

loncatan bunga api pada proses komutasi.

9. Terminal box, tempat penyambungan listrik..

10. As.

11. Dudukan tempat name plate.

Dalam mesin DC dari bagian – bagian di atas dapat dikelompokkan

menjadi 2 bagian yaitu :

1. Stator

Bagian ini adalah bagian mesin DC yang diam, dan yang menjadi

bagian-bagiannya adalah slot rotor, inti rotor, dan lamel komutator.

2. Rotor

Bagian ini adalah bagian mesin DC yang berputar selama beroperasi,

bagian-bagiannya yaitu frame, field winding, main pole, comutating

pole, as, name plate, sikat, dan terminal box.

2.3 Prinsip Cara Kerja Motor Searah

Berdasarkan pada prinsip kemagnetan, maka motor DC

menggunakan prinsip kemagnetan. Penghantar yang mengalirkan arus

ditempatkan tegak lurus pada medan magnet, cenderung bergerak tegak

lurus terhadap medan. Besarnya gaya yang didesakkan untuk

6

menggerakkan berubah sebanding dengan kekuatan medan magnet,

besarnya arus yang mengalir pada penghantar, dan panjang penghantar.

Untuk menentukan arah gerakan penghantar yang mengalirkan

arus pada medan magnet, digunakan hukum tangan kanan motor.

Gambar terebut menggambarkan bagaimana torsi motor dihasilkan

oleh kumparan yang membawa arus atau loop pada kawat yang

ditempatkan pada medan magnet. Interaksi pada medan magnet

menyebebkan pembengkokan garis gaya. Apabila garis cenderung lurus

keluar, pembengkokan tersebut menyebabkan loop mengalami gerak

putaran. Penghantar sebelah kiri ditekan kebawah dan penghantar sebelah

kanan ditekan keatas, menyebabkan putaran jangkar berlawanan dengan

arah putaran jarum jam.

Gambar 2.3 Prinsip Motor DC

7

Ataupun kita juga dapat menggunakan hukum tangan kiri

seperti ini

Gambar 2.4 Aturan Tangan Kiri

Gaya elektromagnet pada motor DC timbul saat ada arus yang

mengalir pada penghantar yang berada dalam medan magnet. Medan

magnet itu sendiri ditimbulkan oleh magnet permanen. Garis- garis gaya

magnet mengalir diantara dua kutub magnet dari kutub utara menuju kutub

selatan. Menurut hukum gaya Lorentz, arus yang mengalir pada

penghantar yang terletak dalam medan magnet akan menimbulkan gaya.

Gaya F, timbul tergantung pada arus I dan arah medan magnet B. Arah

gaya F dapat ditentukan dengan aturan tangan kiri seperti pada gambar

berikut.

Motor DC magnet permanen adalah motor yang fluks magnet

utamanya dihasilkan oleh magnet permanen. Elektromagnetik digunakan

untuk medan sekunder atau fluks jangkar. Gambar 6 menggambarkan

operasi motor magnet permanen. Arus mengalir melalui kumparan jangkar

dari sumber tegangan DC, menyebabkan jangkar beraksi sebagai magnet.

Kutub jangkar ditarik kutub medan dari polaritas yang berbeda,

menyebabkan jangkar berputar. Lalu jangkar berputar searah dengan

putaran jarum jam. Apabila kutub jangkar segaris dengan kutub medan,

sikat-sikat ada ada celah di komutator dan tidak ada arus mengalirpada

jangkar. Jadi, gaya tarik atau gaya tolak magnet berhenti. Kemudian

kelembaman membawa jangkar melewati titik netral. Komutator membalik

arus jangkar ketika kutub yang tidak sama dari jangkar dan medan

berhadapan satu sama lain, sehingga membalik polaritas medan jangkar.

8

Kutub-kutub yang sama dari jangkar dan medan kemudian saling menolak,

menyebabkakan jangkar berputar terus menerus seperti diperlihatkan

Gambar 2.5 Operasi Motor DC

2.4 Prinsip Cara Kerja Mesin Arus Searah sebagai Generator DC

Untuk membangkitkan tegangan DC maka diperlukan komutator.

Komutator sendiri merupakan suatu konverter mekanik yang membuat

arus dari sumber mengalir pada arah yang tetap walaupun belitan medan

berputar.

Perhatikan gambar di bawah ini :

Gambar 2.6 Operasi Generator DC

9

Proses pembangkitan tegangan tegangan induksi tersebut dapat

dilihat pada Gambar 2.6 dan Gambar 2.7

Gambar 2.7 Proses Tegangan Induksi

Jika rotor diputar dalam pengaruh medan magnet, maka akan terjadi

perpotongan medan magnet oleh lilitan kawat pada rotor. Hal ini akan

menimbulkan tegangan induksi. Tegangan induksi terbesar terjadi saat

rotor menempati posisi seperti Gambar 2.6 (a) dan (c). Pada posisi ini

terjadi perpotongan medan magnet secara maksimum oleh penghantar.

Sedangkan posisi jangkar pada Gambar 2.6.(b), akan menghasilkan

tegangan induksi nol. Hal ini karena tidak adanya perpotongan medan

magnet dengan penghantar pada jangkar atau rotor. Daerah medan ini

disebut daerah netral.

Gambar 2.8 Tegangan rotor yang dihasilkan melalui cincin seret (1) dan komutator (2)

Jika ujung belitan rotor dihubungkan dengan slip-ring berupa dua

cincin (disebut juga dengan cincin seret), seperti ditunjukkan Gambar

2.8.(1), maka dihasilkan listrik AC (arus bolak-balik) berbentuk

sinusoidal. Bila ujung belitan rotor dihubungkan dengan komutator satu

cincin Gambar 2.8.(2) dengan dua belahan, maka dihasilkan listrik DC

dengan dua gelombang positif.

Yang perlu diingat adalah :

a. Rotor dari generator DC akan menghasilkan tegangan induksi bolak-

balik. Sebuah komutator berfungsi sebagai penyearah tegangan AC.

10

b. Besarnya tegangan yang dihasilkan oleh sebuah generator DC,

sebanding dengan banyaknya putaran dan besarnya arus eksitasi

(arus penguat medan).

Untuk menganalisa cara kerja mesin DC sebagai generator dapat

dilihat juga melalui rumus : E = V × B .l, yang artinya adalah agar timbul

tegangan induksi maka dibutuhkan :

1. Medan magnet

Medan magnet timbul dari sumber eksitasi yang dihubungkan

ke stator. Arus dari sumber ekitasi akan masuk ke lilitan stator

sehingga menghasilkan fluks yang arahnya dari kutub Utara magnet

menuju kutub selatan magnet.

2. Batang konduktor

Batang konduktor dialiri arus jangkar agar timbul fluks

magnetis juga.

3. Perlunya adanya kecepatan

Maka batang konduktor atau rotor yang memiliki fluks tadi,

diputar oleh prime mover, sehingga timbul perubahan fluks tiap

detiknya sehingga memenuhi hukum Faraday, yang artinya akan

timbul tegangan.

2.5 Reaksi Jangkar

Jangkar adalah tempat lilitan pada rotor yang berbentuk silinder

beralur. Belitan tersebut merupakan tempat terbentuknya tegangan induksi.

Pada umumnya jangkar terbuat dari bahan yang kuat mempunyai sifat

feromagnetik dengan permiabilitas yang cukup besar.

Permiabilitas yang besar diperlukan agar lilitan jangkar terletak

pada derah yang induksi magnetnya besar, sehingga tegangan induksi yang

ditimbulkan juga besar. Belitan jangkar terdiri dari beberapa kumparan

yang dipasang di dalam alur jangkar. Tiap-tiap kumparan terdiri dari lilitan

kawat atau lilitan batang.

11

Gambar 2.9 Jangkar Motor DC

Fluks magnet yang ditimbulkan oleh kutub-kutub utama dari

sebuah generator saat tanpa beban disebut fluks medan utama (Gambar

2.10). Fluks ini memotong lilitan jangkar sehingga timbul tegangan

induksi.

Gambar 2.10 Medan Eksitasi Generator DC

Bila motor dibebani maka pada penghantar jangkar timbul arus

jangkar. Arus jangkar ini menyebabkan timbulnya fluks pada penghantar

jangkar tersebut dan biasa disebut fIuks medan jangkar (Gambar 2.11).

12

Gambar 2.11 Medan Jangkar dari Generator DC (a) dan Reaksi Jangkar (b).

Munculnya medan jangkar akan memperlemah medan utama yang

terletak disebelah kiri kutub utara, dan akan memperkuat medan utama

yang terletak di sebelah kanan kutub utara. Pengaruh adanya interaksi

antara medan utama dan medan jangkar ini disebut reaksi jangkar. Reaksi

jangkar ini mengakibatkan medan utama tidak tegak lurus pada garis netral

n, tetapi bergeser sebesar sudut α. Dengan kata lain, garis netral akan

bergeser. Pergeseran garis netral akan melemahkan tegangan nominal

generator. Untuk mengembalikan garis netral ke posisi awal, dipasangkan

medan magnet bantu (interpole atau kutub bantu), seperti ditunjukkan pada

Gambar 2.12.(a).

Gambar 2.12 Generator dengan Kutub Bantu (a) dan Generator Kutub Utama, Kutub

Bantu, Belitan Kompensasi (b)

Lilitan magnet bantu berupa kutub magnet yang ukuran fisiknya

lebih kecil dari kutub utama. Dengan bergesernya garis netral, maka sikat

yang diletakkan pada permukaan komutator dan tepat terletak pada garis

netral n juga akan bergeser. Jika sikat dipertahankan pada posisi semula

(garis netral), maka akan timbul percikan bunga api, dan ini sangat

berpotensi menimbulkan kebakaran atau bahaya lainnya. Oleh karena itu,

sikat juga harus digeser sesuai dengan pergeseran garis netral. Bila sikat

13

tidak digeser maka komutasi akan jelek, sebab sikat terhubung dengan

penghantar yang mengandung tegangan. Reaksi jangkar ini dapat juga

diatasi dengan kompensasi yang dipasangkan pada kaki kutub utama baik

pada lilitan kutub utara maupun kutub selatan, seperti ditunjukkan pada

gambar 2.12 (a) dan (b), generator dengan komutator dan lilitan

kompensasinya.

Akibat dari reaksi jangkar adalah terjadinya percikan api (sparking)

yang dikarenakan perubahan normal medan rotor yang semakin dekat

dengan statornya sehingga jika jarak makin dekat akan ada loncatan-

loncatan elektron yang terjadi,awalnya sedikit namun seiring dengan

berjalannya waktu elektronnya akan semakin banyak sehingga akan timbul

loncatan elektron.

Flashover adalah fenomena yang terjadi pada mesin DC akibat

reaksi jangkar. Flashover adalah percikan api yang lebih besar dari

sparking. Dampaknya adalah ketika terjadi sparking maka yang terjadi

brush (sikat) akan cepat habis dan abunya akan semakin mengurangi

kinerja dari mesin DC tersebut. Namun dampak yang diakibatkan oleh

peristiwa flashover adalah brush akan meleleh (melting) dan jika ini terjadi

maka yang akan terjadi adalah akan terjadinya short circuit pada mesin

DC. Jika hal ini terjadi maka mesin tersebut akan rusak. Menanggulangi

flashover caranya adalah dengan mengurangi reaksi jangkarnya, salah

satunya dengan mengganti rotor menjadi permanen rotor.

Rugi dan efisiensi yang terjadi dalam mesin arus searah :

1. Rugi besi yang terdiri dari : rugi histeris dan rugi arus (Eddy Curent).

2. Rugi listrik dikenal sebagai rugi tembaga.

3. Rugi mekanik yang terdiri dari rugi geser pada sikat pada sumbu dan

rugi gesek dan rugi gesek angin.

4. Efisiensi = [Poutput / (Poutput + Rugi-rugi)]

14

2.6 Jenis-Jenis Penguatan Pada Mesin DC

Pada dasarnya jenis penguatan pada mesin DC baik sebagai motor

maupun generator sama saja, hanya perbedaannya terletak pada

peruntukannya kalau motor untuk menggerakkan motor agar memiliki

rotasi yang lebih cepat, sedangkan generator berguna untuk menaikkan

tegangan outputnya. Dan inilah jenisnya

1. Penguatan Terpisah

Mesin DC jenis ini adalah motor yang di dalamnya terdapat

arus jangkar dan arus yang mengalir pada kumparan medan, namun

berasal dari 2 sumber tegangan yang berbeda.

Gambar 2.13 Rangkaian Ekivalen Mesin DC Penguat Terpisah

2. Penguatan Sendiri

Penguatan Sendiri menurut posisi armature dan medannya

dibagi menjadi :

a. Mesin DC Shunt

Mesin DC jenis ini mempunyai ciri kumparan penguat

medan diparalel terhadap kumparan armatur. Kelebihan dari

mesin DC jenis ini yaitu tidak terlalu membutuhkan banyak

ruangan karena diameter kawat kecil. Sedangkan

kelemahannya yaitu daya keluaran yang dihasilkan kecil

karena arus penguatnya kecil.

15

Gambar 2.14 Rangkaian Ekivalen Mesin DC Shunt

b. Mesin DC Seri.

Mesin DC jenis ini mempunyai ciri kumparan penguat

medan yang dirangkai secara serii terhadap kumparan armatur.

Kelebihan dari Mesin DC jenis ini yaitu daya output yang

dihasilkan besar. Sedangkan kelemahannya yaitu arus beban

yang diminta sangatlah besar, sesuai dengan beban yang

dipikulnya, jika tegangan inputnya tidak stabil maka flux

magnit yang dihasilkan oleh kumparan seri tidak stabil pula,

sehingga daya output yang dihasilkan tidak stabil.

Gambar 2.15 Rangkaian Mesin Penguat Seri

16

c. Mesin DC Kompon

Pada umumnya Mesin DC Kompond dibuat untuk

mengurangi kelemahan yang terjadi pada Mesin DC Shunt

maupun Seri. Jenisnya ada dua macam, yaitu Mesin DC

Kompond Panjang dan Mesin DC Kompond Pendek, ciri khas

yang membedakan keduanya yaitu tata letak kumparan

penguat medan tambahan. Pada mesin DC kompon pendek

kumparan penguat medan diletakkan seri dengan pada mesin

DC Shunt. Sedangkan pada mesin DC Kompond panjang,

kumparan penguat medan tambahan diletakkan secara seri

antara kumparan armatur dan kumparan penguat medan shunt

pada Mesin DC Shunt.

Gambar 2.16 Rangkaian Mesin DC Penguat Kompon. (Kiri : kompon pendek,

Kanan : Kompon Panjang)

17

BAB III

LANDASAN PRAKTIKUM

3.1. Alat-alat Praktikum

1. Motor arus searah dan unit bebannya 1 buah

2. Generator arus searah dan unit penggeraknya 1 buah

3. Catu daya tegangan searah 1 buah

4. Voltmeter DC 1 buah

5. Amperemeter DC 1 buah

6. Tachometer 1 buah

7. Kabel Jumper Secukupnya

3.2. Prosedur Percobaan

3.2.1 Menjalankan Motor Arus Searah

1. Mencatat data motor yang terdapat pada name plate.

2. Membuat rangkaian kerja seperti gambar 3.1 dibawah ini.

3. Menyalakan MCB jala-jala.

4. Mengatur arus penguatan (eksitasi) motor dengan memutar tegangan

pada variac eksitasi sampai maksimum.

5. Mengatur arus jangkar dengan memutar tegangan pada variac

jangkar motor hingga putaranya 1500 rpm.

6. Mencatat semua hasil percobaan, yaitu : Vt, If, Ia, dan n dimana

motor pada kondisi belum beban.


jangkar motor hingga tegangannya minimum.


pada variac eksitasi sampai minimum.

9. Mematikan MCB Jala-Jala.

18

Gambar 3.1. Rangkaian Kerja Motor Arus Searah

3.2.2 Menjalankan Generator Arus Searah

1. Membuat rangkaian kerja seperti gambar 3.1 diatas ini.



pada variac eksitasi sampai maksimum.



5. Mengatur arus penguatan (eksitasi) pada generator dengan memutar

tegangan pada variac eksitasi generator sampai tegangan keluaran

Vt=220 volt.

6. Mencatat semua hasil percobaan, yaitu : n, If, dan VL.

7. Mengatur arus penguatan (eksitasi) pada generator dengan memutar

tegangan pada variac eksitasi generator sampai tegangan keluaran

Vt=0.




pada variac motor eksitasi sampai minimum.

10. Mematikan MCB Jala – Jala.

19

3.2.3 Menjalankan Generator Arus Searah Dengan Beban

1. Membuat rangkaian kerja seperti gambar 3.1 diatas ini.


3. Mengatur arus penguatan (eksitasi) motor dengan memutar

tegangan pada variac eksitasi sampai maksimum.



5. Mengatur arus penguatan (eksitasi) pada generator dengan

memutar tegangan pada variac eksitasi generator sampai tegangan

keluaran Vt=220 volt.

6. Menghidupkan satu saklar lampu sebagai beban 100 watt pada

panel berbeban dan catat hasil percobaan, yaitu: Vt, Ia, If (pada

Motor), VL, Ia, If (pada Generator) dan n.

7. Menhidupkan satu saklar lampu sebagai beban 200 watt pada panel

berbeban dan catat hasil percobaan, yaitu: Vt, Ia, If (pada Motor),

VL, Ia, If (pada Generator) dan n.







10.Setelah selesai Matikan satu saklar lampu sebagai beban 400 watt

pada panel berbeban.







20

14.Mengatur arus penguatan (eksitasi) pada generator dengan

memutar tegangan pada variac eksitasi generator sampai tegangan

keluaran Vt=0.

15.Mengatur arus jangkar dengan memutar tegangan pada variac


16.Mengatur arus penguatan (eksitasi) motor dengan memutar

tegangan pada variac motor eksitasi sampai minimum.

17.Mematikan MCB Jala – Jala.

3.3 Data dan Hasil Pengamatan Praktikum

Tabel 1 Name Plate Motor DC

Daya 3 HP

Tegangan 180 V / 15 A

Exitacy / If 220 V / 2 A

RPM 1500 r/menit

Tabel 2 Percobaan Motor Tanpa Beban

Vt (volt) If (Ampere) Ia (ampere) Ra ( Ohm) N (rpm)

180 0,6 1.1 1.1 1499

Tabel 3 Percobaan Menjalankan Generator Arus Searah

N (rpm) If (ampere) VL (volt)

1499 0,1 17,6 mV

21

Tabel 4 Percobaan Generator Arus Searah dengan Menaikan Beban

Beban

(Watt)

MOTORN(rpm)

GENERATOR

Vt Ia If VL Ia If

100 284 3,15 1.32 1504 156 1.7 3.41

200 278 1,11 1.45 1506 122 5.1 9.4

300 438 4.17 2.25 1484 94 7.35 4.13

400 487 4,97 0.81 1457 91 2.58 4.18

500 105 4,07 0.06 1435 78 1.55 0.53

22

3.4 Pengolahan Data

23

BAB IV

ANALISA DAN KESIMPULAN

4.1 Analisa

1. Motor DC bisa berputar karena berdasarkan rumus F=(l× B ) .i, yang

merupakan syarat agar timbul gaya sudah dipenuhi, karena l adalah

panjang konduktor sendiri yang diberikan penguatan, B adalah

medan magnet yang dihasilkan dari sumber eksitasi, dan i adalah

arus dari sumber. Dan ketika tegangan jangkar dinaikkan maka akan

timbul fluks, dan fluks ini akan bertabrakan dengan fluks dari

eksitasi, selain sebagai salah satu cara agar motor bisa berputar

karena saling berpotongnya fluks, tapi juga karena dalam satu

kumparan tertutup dan adanya perubahan fluks magnetis terhadap

waktu maka lama kelamaan akan timbul torka lawan, yang

mengakibatkan melambatnya putaran motor.

2. Cara kerja generator DC :

Berdasarkan rumus : E = V × B .l, yang artinya adalah agar

timbul tegangan induksi maka dibutuhkan :

a. Medan magnet

Medan magnet timbul dari sumber eksitasi yang

dihubungkan ke stator. Arus dari sumber ekitasi akan masuk ke

lilitan stator sehingga menghasilkan fluks yang arahnya dari

kutub Utara magnet menuju kutub selatan magnet.

b. Batang konduktor

Batang konduktor dialiri arus jangkar agar timbul fluks

magnetis juga.

c. Perlunya adanya kecepatan

Maka batang konduktor atau rotor yang memiliki fluks tadi,

diputar oleh prime mover dalam hal ini motor DC, sehingga

timbul perubahan fluks tiap detiknya sehingga memenuhi

hukum Faraday, yang artinya akan timbul tegangan.

26

3. Ketika beban ditambahkan pada generator, putaran generator akan

semakin melambat karena ketika beban bertambah maka besar

tegangan dari rotor akan bertambah sehingga menyebabkan adanya

torka lawan. Selain itu bisa dibuktikan dengan rumus :

P=V Iacos∅

Ia↑= P ↑V cos∅

Ketika daya output semakin besar denga fluks yang sama dan

tegangan yang sama maka arus jangkar akan membesar.

Ea=Vt−IaRa

Ea=cn∅

∅=If

cn∅=Vt−IaRa

n ↓=Vt−Ia↑ Rac∅

Jadi bisa dilihat ketika beban semakin naik maka arus jangkar

semakin membesar yang menyebabkan besarnya tegangan di rotor

yang merupakan ggl lawan membesar sehingga dengan kondisi If

yang tetap dan tegangan yang tetap, namum beban semakin besar,

maka putarannya akan semakin melambat.

4. Untuk menjalankan mesin DC ini yang dinyalakan terlebuh dahulu

adalah sumber eksitasi lalu dilanjutkan jangkar, karena sumber

eksitasi berfungsi sebagai medan magnet pada mesin DC, selain itu

untuk menjaga putaran rotor tetap stabil, karena apabila jangkar

sendiri yang bekerja maka putarannya akan tidak stabil.

5. Dan untuk menghentikan mesin DC dimulai dari jangkar, lalu

dilanjutkan ke eksitasi agar putaran rotor tetap stabil.

6. Dalam praktikum ini, sistem penguatan yang dipakai adalah sistem

penguatan terpisah, karena bisa dilihat dari sumber yang dipakai

berbeda, untuk eksitasi memakai sumber sendiri, dan jangkar pun

memakai sumber sendiri.

7. Komutator adalah suatu konverter mekanik yang membuat arus dari

sumber mengalir pada arah yang tetap walaupun belitan medan

27

berputar. Komutator juga berfungsi sebagai saklar, yaitu

menghubung singkatkan kumparan jangakar. Komutator berupa

cincin belah yang dipasang pada ujung kumparan jangkar, bila

kumparan jangkar berputar, maka cincin belah ikut berputar. Karena

kumparan berada dalam medan magnet maka akan timbul tegangan

bolak balik sinusoida. Dan bila kumparan telah berputar setengah

putaran, sikat akan menutup celah cincin sehingga tegangan menjadi

nol. Karena cincin berputar terus maka celah akan terbuka lagi dan

timbul tegangan lagi. Bila perioda tegangan sama dengan perioda

perputaran cincin maka tegangan yang timbul adalah tegangan arus

searah gelombang penuh.

4.2 Kesimpulan

1. Motor DC bisa berputar karena berdasarkan rumus F=( l× B ) .i, yang

merupakan syarat agar timbul gaya sudah dipenuhi, karena l adalah

panjang konduktor sendiri yang diberikan penguatan, B adalah

medan magnet yang dihasilkan dari sumber eksitasi, dan i adalah

arus dari sumber

2. Cara kerja generator DC :

Berdasarkan rumus : E = V × B .l, yang artinya adalah agar

timbul tegangan induksi maka dibutuhkan :

a. Medan magnet

b. Panjang konduktor.

c. Kecepatan.

3. Ketika beban ditambahkan pada generator, putaran generator akan

semakin melambat.

4. Untuk menjalankan mesin DC ini yang dinyalakan terlebuh dahulu

adalah sumber eksitasi lalu dilanjutkan jangkar.

5. Dalam praktikum ini, sistem penguatan yang dipakai adalah sistem

penguatan terpisah.

28

6. Komutator adalah suatu konverter mekanik yang membuat arus dari

sumber mengalir pada arah yang tetap walaupun belitan medan

berputar.

7. Untuk menghentikan mesin DC dimulai dari jangkar, lalu

dilanjutkan ke eksitasi agar putaran rotor tetap stabil.

29

DAFTAR PUSTAKA

Modul Praktikum Transformator dan Mesin DC, 2013.

Chapman, Stephen J, Electric Machinery Fundamentals, Mc Graw Hill, New York, 1985

http://dunia-listrik.blogspot.com/2009/01/generator -dc.html

http://sindhu-neutron.blogspot.com

http://indomicron.co.cc/fag/jangkar

http://www.w3.org/1999/html

http://konversi.wordpress.com/2008/09/01/motor-arus-searah-dc

http://akhdanazizan.com/gambar-hubungan-star-delta-motor-listrik-3-fasa

30

http://akhdanazizan.com/gambar-hubungan-star-delta-motor-listrik-3-fasa

http://konversi.wordpress.com/2008/09/01/motor-arus-searah-dc

http://www.w3.org/1999/html

http://indomicron.co.cc/fag/jangkar

http://sindhu-neutron.blogspot.com/

http://dunia-listrik.blogspot.com/2009/01/generator%20-dc.html

mesin dc dan generator dc

Documents