NAMA : Nurul Dwi Setyo Pertiwi

KELAS : LT.2a

NIM : 3.31.11.0.18 / 16

e-mail : nurul_pertiwi03@yahoo.com

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