LAPORAN LUCKY job job3.doc

LAPORAN MOTOR DC EKSITASI TERPISAH

DIAJUKAN SEBAGAI TUGAS MATA KULIAH

PRAKTEK LISTRIK DAN ELEKTRONIKA

DISUSUN OLEH :

LUCKY BRILLIANTONO 3211110053

5G

TEKNIK MESIN

POLITEKNIK NEGERI JAKARTA

2013

1. TUJUAN

Dalam percobaan ini , diharapkan praktikan dapat:

- Mengoperasikan motor DC jenis penguat terpisah

- Menjelaskan prinsip kerja motor DC

- Menjelaskan pengamatan tentang karakteristik motor DC

2. PENDAHULUAN

Mekanisme kerja untuk seluruh jenis motor secara umum sama :

Arus listrik dalam medan magnet akan memberikan gaya.

Jika kawat yang membawa arus dibengkokkan menjadi sebuah lingkaran/loop, maka kedua sisi loop,

yaitu pada sudut kanan medan magnet, akan mendapatkan gaya pada arah yang berlawanan.

Pasangan gaya menghasilkan tenaga putar/ torque untuk memutar kumparan.

Motor-motor memiliki beberapa loop pada dinamonya untuk memberikan tenaga putaran yang lebih

seragam dan medan magnetnya dihasilkan oleh susunan elektromagnetik yang disebut kumparan medan.

Dalam memahami sebuah motor, penting untuk mengerti apa yang dimaksud dengan beban motor. Beban

mengacu kepada keluaran tenaga putar/ torque sesuai dengan kecepatan yang diperlukan. Beban

umumnya dapat dikategorikan kedalam tiga kelompok:

Beban torque konstan adalah beban dimana permintaan keluaran energinya bervariasi dengan kecepatan

operasinya namun torque nya tidak bervariasi. Contoh beban dengan torque konstan adalah conveyors,

rotary kilns, dan pompa displacement konstan.

Beban dengan variabel torque adalah beban dengan torque yang bervariasi dengan kecepatan operasi.

Contoh beban dengan variabel torque adalah pompa sentrifugal dan fan (torque bervariasi sebagai kwadrat

kecepatan).

Beban dengan energi konstan adalah beban dengan permintaan torque yang berubah dan berbanding

terbalik dengan kecepatan. Contoh untuk beban dengan daya konstan adalah peralatan-peralatan mesin.

Gambar 1 Prinsip Dasar dari Kerja Motor Listrik

Jenis-jenis Motor Listrik

Motor listrik dapat dikategorikan berdasarkan pasokan input, konstruksi, dan mekanisme operainya.

Berikut adalah klasifikasi jenis utama motor listrik.

Gambar 2 Klasifikasi Jenis Utama Motor Listrik

Motor DC / Arus Searah

Motor DC merupakan motor listrik yang dapat mengubah daya masukan litrik arus searah menjadi daya

keluar mekanik. Motor DC/arus searah, sebagaimana namanya, menggunakan arus langsung yang tidak

langsung/direct-unidirectional. Motor DC digunakan pada penggunaan khusus dimana diperlukan

penyalaan torsi yang tinggi atau percepatan yang tetap untuk kisaran kecepatan yang luas.

Motor DC adalah motor yang memerlukan suplai tegangan searah pada kumparan jangkar dan kumparan

medan untuk diubah menjadi energi mekanik. Berdasarkan karakteristiknya, motor arus searah ini

mempunyai daerah pengaturan putaran yang luas dibandingkan dengan motor arus bolak-balik, sehingga

sampai sekarang masih banyak digunakan pada pabrik-pabrik yang mesin produksinya memerlukan

pengaturan putaran yang luas.

Gambar 5 Motor DC dan komponen

Tiga Komponen Utama Motor DC

1.   Kutub medan

Secara sederhana digambarkan bahwa interaksi dua kutub magnet akan menyebabkan perputaran

pada motor DC. Motor DC memiliki kutub medan yang stasioner dan dinamo yang menggerakan bearing

pada ruang diantara kutub medan. Motor DC sederhana memiliki dua kutub medan: kutub utara dan kutub

selatan. Garis magnetik energi membesar melintasi bukaan diantara kutub-kutub dari utara ke selatan.

Untuk motor yang lebih besar atau lebih komplek terdapat satu atau lebih elektromagnet. Elektromagnet

menerima listrik dari sumber daya dari luar sebagai penyedia struktur medan.

2.   Dinamo

Bila arus masuk menuju dinamo, maka arus ini akan menjadi elektromagnet. Dinamo yang

berbentuk silinder, dihubungkan ke as penggerak untuk menggerakan beban. Untuk kasus motor DC yang

kecil, dinamo berputar dalam medan magnet yang dibentuk oleh kutub-kutub, sampai kutub utara dan

selatan magnet berganti lokasi. Jika hal ini terjadi, arusnya berbalik untuk merubah kutub-kutub utara dan

selatan dinamo.

3.     Komutator

Komponen ini terutama ditemukan dalam motor DC. Kegunaannya adalah untuk membalikan

arah arus listrik dalam dinamo. Komutator juga membantu dalam transmisi arus antara dinamo dan

sumber daya.

Keuntungan utama motor DC adalah sebagai pengendali kecepatan, yang tidak mempengaruhi

kualitas pasokan daya. Motor ini dapat dikendalikan dengan mengatur:

• Tegangan dinamo – meningkatkan tegangan dinamo akan meningkatkan kecepatan

• Arus medan – menurunkan arus medan akan meningkatkan kecepatan.

Motor DC tersedia dalam banyak ukuran, namun penggunaannya pada umumnya dibatasi

untuk beberapa penggunaan berkecepatan rendah, penggunaan daya rendah hingga sedang seperti

peralatan mesin dan rolling mills, 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 resiko percikan api pada sikatnya. Motor DC juga relatif mahal dibanding

motor AC. Hubungan antara kecepatan, flux medan dan tegangan dinamo ditunjukkan dalam persamaan

berikut:

Gaya elektromagnetik :           E = KΦN

Torsi :                                      T = KΦI Nm

Dimana:

E     = gaya elektromagnetik yang dikembangkan pada terminal dinamo (volt)

Φ     =  flux medan yang berbanding lurus dengan arus medan

N     = kecepatan dalam RPM

T     =  torsi     elektromagnetik

I      = arus dinamo

K     = konstanta persamaan

Sebuah motor DC terdiri dari gilungan kawat (coil) yang berputar pada medan Magnet . Arus

pada coil dialurkan melalui brush yang kontak langsung dengan split ring. Coil berada pada medan

magnet tetap, dan gaya yang dikeluarkan oleh arus pada kawat menghasilkan torsi pada coil.

Gaya F pawa kawat dengan panjang L membawa arus listrik i pada medan magnet B adalah iLB

dikali dengan sinus sudut antara B dan i. Arah dari gaya F mengikuti prinsip tangan kanan seperti

diperlihatkan pada. Gaya yang diperlihatkan memiliki besaran yang sama namun dengan arah yang

berbeda, sehingga gaya-gaya tersebut menghasilkan torsi.

Motor DC dalam sebuah proses produksi banyak digunakan sebagai alat produksi. Dengan

fungsinya sebagai salah satu alat produksi, maka motor DC sangat perlu diamati stabilitasnya. Salah satu

langkah untuk mengamati stabilitas motor adalah mengamati kecepatan motor.Untuk mengamati

kecepatan motor, dapat digunakan metode telemetri, yaitu metode pengukuran kecepatan motor jarak jauh.

Dengan metode ini tidak perlu berdekatan dengan motor untuk mengetahui kecepatan motor. Dengan

gelombang radio, dapat digunakan sebagai media untuk mentransmisikan kecepatan motor. Sehingga

kecepatan motor dapat diketahui di tempat lain tanpa menggunakan kabel.

Jenis-Jenis Motor DC/Arus Searah

a. Motor DC sumber daya terpisah/ Separately Excited

Jika arus medan dipasok dari sumber terpisah maka disebut motor DC sumber daya

terpisah/separately excited.

b. Motor DC sumber daya sendiri/ Self Excited: motor shunt

Pada motor shunt, gulungan medan (medan shunt) disambungkan secara paralel dengan gulungan

dinamo (A) seperti diperlihatkan dalam gambar 4. Oleh karena itu total arus dalam jalur merupakan

penjumlahan arus medan dan arus dinamo.

            Gambar 6 Karakteristik Motor DC Shunt.

Berikut tentang kecepatan motor shunt (E.T.E., 1997):

• Kecepatan pada prakteknya konstan tidak tergantung pada beban (hingga torsi tertentu setelah

kecepatannya berkurang, lihat Gambar 6) dan oleh karena itu cocok untuk penggunaan komersial dengan

beban awal yang rendah, seperti peralatan mesin.

• Kecepatan dapat dikendalikan dengan cara memasang tahanan dalam susunan seri dengan

dinamo (kecepatan berkurang) atau dengan memasang tahanan pada arus medan (kecepatan bertambah).

c. Motor DC daya sendiri: motor seri

Dalam motor seri, gulungan medan (medan shunt) dihubungkan secara seri dengan gulungan

dinamo (A) seperti ditunjukkan dalam gambar 7. Oleh karena itu, arus medan sama dengan arus dinamo.

Berikut tentang kecepatan motor dc seri :

-       Kecepatan dibatasi pada 5000 RPM.

-       Harus dihindarkan menjalankan motor dc seri tanpa ada beban sebab motor akan mempercepat tanpa

terkendali.

Motor-motor seri cocok untuk penggunaan yang memerlukan torsi penyalaan awal yang tinggi,

seperti derek dan alat pengangkat hoist (lihat Gambar 7).

   Gambar 7 Karakteristik Motor DC Seri.

d. Motor DC Kompon/Gabungan.

Motor Kompon DC merupakan gabungan motor seri dan shunt. Pada motor kompon, gulungan

medan (medan shunt) dihubungkan secara paralel dan seri dengan gulungan dinamo (A) seperti yang

ditunjukkan dalam gambar 8. Sehingga, motor kompon memiliki torque penyalaan awal yang bagus dan

kecepatan yang stabil. Makin tinggi persentase penggabungan (yakni persentase gulungan medan yang

dihubungkan secara seri), makin tinggi pula torque penyalaan awal yang dapat ditangani oleh motor ini.

Contoh, penggabungan 40-50% menjadikan motor ini cocok untuk alat pengangkat hoist dan derek,

sedangkan motor kompon yang standar (12%) tidak cocok.

        Gambar 8 Karakteristik Motor DC Kompon.

Mesin DC yang akan kita praktekkan adalah motor DC jenis penguat terpisah. Lihat gambar

rangkaians. Karakteristik motor yang diamati dalam keadaaan tanpa beban ialah :

Arus penguatan fungsi putaran motro if=f(n);

Tegangan motor fungsi putaran motor V=f(n).

3. DAFTAR PERALATAN

1. Motor DC

2. Tachometer

3. Voltmeter (u1), 1 buah

4. Ampermeter (A), 2 buah

5. Kabel penghubung

4. LANGKAH KERJA

Untuk karakteristik If=f(n)

1. Masukkan saklar untuk penguat medan, atur sampai mencapai 0,3A konstan

2. Masukkan saklar untuk tegangan motor dari 30 V sampai 330 V. lakukan secara bertahap

3. Catat data, masukkan dalam tabel 1.

4. Matikan motor, dengan menurunkan tegangan terlebih dahulu

5. Matikan saklar untuk penguat medan

6. Ulangi percobaan yang di atas dengan mengganti penguat medan menjadi 0,34A konstan.

Untuk karakteristik Vm=f(n)

1. Catat ‘name plate’ mesin DC

2. Rangkaikan sesuai dengan diagram rangkaian

3. Masukkan saklar untuk suplai arus medan, pengaturan dari 0,34A – 0,1A. lakukan secara bertahap

4. Masukkan saklar untuk suplai tegangan dan atur untuk nilai 150 V tetap

5. Masukkan data yang diperoleh pada tabel 2 yang telah dibuat

6. Matikan motor dengan jalan turunkan tegangan motor sampai nol

7. Matikan saklar untuk penguat medan

8. Lakukan percobaan yang sama dengan mengganti suplai tegangan 210V tetap.

5. DATA HASIL PERCOBAAN

Tabel 1 n =f(V), If = Konstan Tabel 2 n = f(If), V = Konstan

V(V)If1 = 0.3 [A] If2 = 0.34 [A]

If [A]V1 = 150 [V] V2= 210 [V]

n [rpm] n [rpm] n [rpm] n [rpm]

30

60

90

120

150

180

210

240

270

300

330

256.2

552.3

987

1134

1425

1700

1990

2265

2555

2852

3123

255.8

361

824.1

935.1

1374

1643

1915

2198

2460

2753

3010

0.34

0.25

0.15

0.3

0.2

0.1

1384

1416

1487

1622

1904

2574

1909

1957

2067

2242

2658

3641

a. Tabel 1

b. Tabel 2

6.TUGAS

1. Mengapa pada saat menjalankan motor dc penguat terpisah ini langkah pertama harus memberi

penguatan medan lebih dahulu ?

2. Analisa hasil percobaan

3. Beri kesimpulan lengkap

JAWABAN

1. Bedasarkan teori, kuat medan (F) berbanding terbalik dengan kuat arus (I) dan panjang

konduktor listrik. Berdasarkan pernyataan diatas, bahwa semakin besar nilai kuat medan (B),

maka kuat arus (I) akan lebih kecil. Jadi, maksud dari penguatan medan ini supaya arus (I)

yang berada di area medan magnet menjadi kecil.

2.

a. Tabel 1

Pada praktikum kali ini, kita akan menentukan n (putaran) sama dengan fungsi dari V

(tegangan), dan If (arus) nya bernilai konstan. Hal ini membuktikan jelas bahwa ketika V

(tegangan) dinaikkan, maka n (putaran) juga akan semakin cepat berputar, karena V dan n saling

berbanding lurus. Dan berdasarkan hasil percobaan, didapat bahwa teori dan hasil praktek adalah

sesuai.

b. Tabel 2

Sekarang, kita akan menentukan n (putaran) sama dengan fungsi dari If (arus), dan V

(tegangan) nya bernilai konstan. Hal ini membuktikan jelas bahwa ketika If diturunkan, maka n

(putaran) akan semakin cepat berputar, karena n dan If berbanding terbalik. Dan berdasarkan

hasil percobaan, didapat bahwa teori dan hasil praktek adalah sesuai.

3. Berdasarkan pengamatan dan praktek yang telah dilakukan, telah teruji bahwa teori/rumus dan

hasil praktikum adalah sesuai. Seperti, n dan V saling berbanding lurus, maka jika V

diperbesar maka n juga ikut besar. Dan If jika diperkecil maka n akan naik, karena n dan If

saling berbanding terbalik.