Prinsip Kerja Mesin Dc

7/24/2019 Prinsip Kerja Mesin Dc

1/16

PRINSIP KERJA MESIN DC

Prinsip dasar dari sebuah mesin listrik adalah konversi energi elektromekanik,

yaitu konversi dari energi listrik ke energi mekanik atau sebaliknya dari energi

mekanik ke energi listrik. Alat yang dapat mengubah (mengkonversi) energi mekanik

ke energi listrik disebut generator, dan apabila mesin melakukan proses konversi

sebaliknya yaitu dari energi listrik ke energi mekanik disebut motor.

Mesin listrik mulai dikenal tahun 1831 dengan adanya penemuan oleh

Michael araday mengenai induksi elektromagnetik yang men!adi prinsip ker!a motor

listrik. Percobaan mengenai konsep mesin listrik di laboratoriumlaboratorium terus

dilakukan sampai tahun 18"# saat Thomas Alfa Edison memulai pengembangan

generator arus searah secara komersial untuk mendukung distribusi tenaga listrik

yang berguna bagi penerangan listrik di rumah$rumah.

Meskipun konsep mesin listrik yang digunakan saat ini tidak berbeda dari

sebelumnya, tetapi perbaikan dan proses pengembangan tidak berhenti.

Pengembangan bahan ferromagneticdan isolasi terus dilakukan untuk meningkatkan

kemampuan daya yang lebih besar dibandingkan dengan mesin listrik yang

digunakan sekarang ini. Mesin listrik memegang peranan yang sangat penting dalam

industri maupun dalam kehidupan sehari$hari. Pada powerplant digunakan untuk

membangkitkan tenaga listrik, di industri digunakan sebagai penggerak peralatan

mekanik, seperti mesin pembuat tekstil, pembuat ba!a, dan mesin pembuat kertas.

%alam kehidupan sehari$hari mesin listrik banyak diman&aatkan pada peralatan

rumah tangga listrik,kendaraan bermotor, peralatan kantor, peralatan kesehatan, dan

sebagainya.


2/16

'onversi energi baik dari energi listrik men!adi energi mekanik ( motor )

maupun sebaliknya dari energi mekanik men!adi energi listrik ( generator )

berlangsung melalui medium medan magnet. nergi yang akan diubah dari satu

sistem ke sistem lainnya, sementara akan tersimpan pada medium medan magnet

untuk kemudian dilepaskan men!adi energi sistem lainnya. %engan demikian medan

magnet disini selain ber&ungsi sebagai tempat penyimpanan energi !uga sekaligus

sebagai medium untuk mengkopel proses perubahan energi.

%engan mengingat hukum kekekalan energi, proses konversi energy

elektromekanik dalam hal ini sebagai aksi motor dapat dinyatakan sebagai berikut

Energi listrik sebagai input = Energi mekanik sebagai output

+ Energi yang diubah menjadi panas

+ Energi tersimpan pada medan magnet

Ada tiga hal pokok yang men!adi dasar ker!a

sebuah mesin listrik, yaitu

Adanya &luks magnet yang dihasilkan oleh kutub$kutub magnet.

Adanya ka*at penghantar listrik, yangmerupakan tempat terbentuknya

gayagerak listrik (ggl) atau aliran arus listrik.

+erakan realti& antara &luk magnet dengan ka*at penghantar listrik. %alam hal

ini boleh magnetnya tetap,sedangkan ka*at penghantarnya yang bergrak atau

sebaliknya. 'onstruksi sebuah mesin arus searah dapat dibagi atas

Bagian Stator:

-angka generator atau motor

nti kutub magnet dan lilitan penguat magnet

/ikat komutator


3/16

Bagian Rotor

'omutator

0angkar

ilitan !angkar

I. Prinsip Kerja Dari Generator DC

+enerator arus searah ialah suatu mesin dinamis yang mengubah tenaga

mekanis men!adi tenaga listrik. 2enaga mekanis, disini digunakan untuk memutar

kumparan ka*at penghantar dalam medan magnet ataupun sebaliknya memutar


4/16

magnet diantara kumparan ka*at penghantar. 2enaga mekanis dapat berasal dari

tenaga panas tenaga potensial air .

Proses terbentuknya listrik pada generator ialah arus penguat yang melalui

ka*at penghantar akan masuk pada !angkar, berdasarkan hukum oersted yaitu

disekitar ka*at penghantar yang dialiri arus listrik maka akan timbul medan magnet.

Akibat adanya medan magnet maka akan menimbulkan adanya &luks. Arah dari

medan tersebut ditentukan oleh hukum ma*ell yang mengatakan bah*a !ika arus

listrik yang mengalir dalam ka*at arahnya men!auhi kita maka medan magnet yang

terbentuk disekitar ka*at arahnya searah dengan !arum !am, demikian pula

sebaliknya.

luks yang berasal dari medan akan menembus !angkar , akibat adanya gerak

relati& pada !angkar maka akan mengakibatkan timbulnya arus listrik yang bolak balik

pada !angkar yang nantinya akan di searahkan pada komutator. %ari prisip ker!a dari

generator tersebut diperolehlah energi output dari generator yaitu berupa arus listrik

searah.

2elah diketahui bah*a terbentuknya ggl pada generator berdasar percobaan

&araday yang mengatakanbah*a kumparan yang digerakkan dalam medanmagnet di

dalam ka*at kumparan tersebut akan terbentuk ++.


5/16

+ambar di atas menggambarakan prisip terbentuknya ++ pada kumparan

yang berputar. 'umparan A45% terletak dalam medan magnet serba sama

sedemikian rupa sehingga sisi A4 dan 5% terletak tegak lurus pada arah &luks

magnet.

'umparan A45% diputar dengankecepatan sudut yang tet6ap terhadap sumbu

putarnya yang se!a!ar dengan sisi ab dan 5%. /esuai dengan hukum &araday ++

induksi yang terbemtuk pada A4 dan 5% besarnya sesuai dengan perubahan &luks

magnet yang dipotong kumparan A45% tiap detik yakni

(t) 7 $ d9d t volt ::::::::::::::::(1)

%imana

(t) ++ induksi sesaat yang terbentuk

d perubahan &luks magnet yang dipotong *eber

d t perubahan *aktu dalam satuan detik

!uga berlaku rumus 7 maks sin ;:::::::::::.(


6/16

Arah ggl yang terbangkit pada penghantar !angkar berhubungan dengan arah

medan magnit dan arah gerakan penghantar itu sendiri. Peraturan tangan kanan dari

lemming dapat digunakan untuk menentukan hubungan ketiga besaran tersebut

diatas.


7/16

%ari prisip ker!a dari generator tersebut diperolehlah energi output dari

generator yaitu berupa arus listrik searah. Adapun bentuk penyearahannya dapat

dilihat sebagai berikut

II. Prinsip Kerja Motor DC

Motor listrik arus searah merupakan suatu alat yang ber&ungsi mengubah daya

listrik arus searah men!adi daya mekanik. Motor listrik arus searah mempunyai

prinsip ker!a berdasarkan percobaan orents yang menyatakan.=0ika sebatang

penghantar listrik yang berarus berada di dalam medan magnet maka pada ka*at

penghantar tersebut akan terbentuk suatu gaya>.+aya yang terbentuk sering

dinamakan gaya orents. ?ntuk menentukan arah gaya dapat digunakan kaidah

tangan kiri lemming atau kaidah telapak tangan kiri. +ambar 1 melukiskan

konstruksi kaidah tangan kiri lemming.


8/16

0ika ibu !ari, !ari tengah dan !ari telun!uk disusun seperti gambar 1, garis gaya

magnet sesuai dengan arah !ari telun!uk, arus yang mengalir pada penghantar searah

dengan !ari tengah maka, gaya yang terbentuk pada ka*at penghantar akan searah

dengan arah ibu !ari. 0ika digunakan kaidah telapak tangan kiri, maka didalam

menentukan arah gaya dapat diker!akan sebagai berikut

=2elapak tangan kiri direntangkan sedemikian rupa sehingga ibu !ari dengan

keempat !ari yang lain saling tegak lurus. 0ika garis gaya magnet menembus tegak

lurus telapak tangan, arah arus sesuai dengan arah keempat !ari tangan, maka ibu !ari

akan menun!ukkan arah gaya yang terbentuk pada ka*at penghantar. @ubungan

antara garis gaya magnet, arah arus dan gaya yang terbentuk pada ka*at penghantar

dapat dilukiskan seperti gambar


9/16

?ntuk dua buah penghantar yang berarus seperti gambar 3 berada dalam medan

magnet maka pada masing$masing ka*at akan timbul suatu gaya.


10/16

0ika penghantar yang dialiri arus listrik ditempatkan di dalam medan magnit

akan menimbulkan gaya pada tiap sisi$sisi penghantar. @al ini menyebabkan putaran

dan dikenal sebagai aksi9ker!a motor.

4esarnya gaya dapat ditentukan dengan persamaan

F = B.I.l . sin

+aya yang terbentuk pada penghantar (e*ton)

'uat arus yang mengalir (Ampere)

4 'erapatan garis gaya magnet (Bb9mC)

D /udut antara garis gaya magnet dengan posisi ka*at penghantar

'arena ka*at penghantar tersebut bergerak didalam medan magnet makasesuai dengan percobaan araday, pada ka*at penghantar tersebut akan terbentuk

++ nduksi. ++ induksi ini mempunyai arah mela*an tegangan yang

menyebabkan, sehingga ++ induksi ini sering disebut ++ la*an. ?ntuk


11/16

menentukan ++ la*an a mempunyai persamaan dengan ++ induksi pada

generator arus searah yaitu

E = C n

%imana

besarnya ggl

5 konstanata mesin

n putaran

E &luks

'arena tegangan pemakaian dan ggl la*an berla*anan arah satu sama lain,

!umlah tegangan pada !angkar adalah selisih dari kedua tegangan ini. %engan

demikian arus !angkar dapat dihitung dengan persamaan

$

Dimana :

Ia = arus jangkar

Vt = tegangan terminal

Eg = ggl lawan

Ra = tahanan jangkar

0ika ggl la*an turun, arus naik dan sebaliknya. +gl la*an dapat diatur dengan

mengubah medan magnit dan9atau dengan mengubah kecepatan motor.

2idak ada perbedaan kunstruksi antara motor %5 dengan generator %5.

Perbedaannya hanya pada pemakaiannya. /ebuah mesin %5 bila diputar dengan

penggerak mula dapat membangkitkan ggl dan mensuplai arus kepada rangkaian luar.


12/16

Mesin yang sama bila dihubungkan dengan sumber tegangan yang sesuai, dapat

digunakan sebagai motor. 'er!a motor ter!adi apabila sebatang penghantar yang

dialiri arus ditempatkan di dalam medan magnit. +aya yang ter!adi akan

menghasilkan torsi atau menyebabkan timbulnya putaran bila penghantar tersebut

bebas berputar.

4esarnya gaya yang ter!adi tergantung pada besarnya kerapatan &luksi, arus

pada penghantar dan pan!ang penghantar yang berada di dalam medan magnit.

4esarnya 2orsi yang digunakan pada poros sebuah mesin %5 dapat dihitung dengan

persamaan berikut ini

T = .r Ne!ton "eter

dimana

2 7 2orsi dalam e*ton meter

7 gaya dalam e*ton

r 7 !ari$!ari dalam meter

Pada generator, gaya diberikan pada poros untuk memutarkan !angkar. %alam

halnya dengan motor, gaya dihasilkan bila penghantar yang dialiri arus listrik

ditempatkan di dalam medan magnit. Motor menghasilkan torsi sebagai akibat adanya

interaksi antara medan magnit yang ditimbulkan oleharus !angkar dengan medan

magnit dari kutub$kutub magnit. ?ntuk motor dalam prakteknya, secara umum

besarnya torsi berbanding lurus dengan &luksi medan dan arus !angkar. 'ecuali pada

motor seri.


13/16

@ubungan yang ada antara arus pada penghantar, medan magnit dan arah gaya

ditentukan oleh peraturan tangan kiri lemming. ni adalah peraturan yang digunakan

bila mesin beker!a sebagai motor.

Huungan pada peraturan tangan kiri !lemming

?ntuk mmbalik putaran motor dapat dilkakukan dengan cara membalik

sumber tegangan terminal yang diberikan pada motor ataupun dapat dilakukan

dengan cara membalik polaritas sumber penguatan sehingga menghasilkan arah torka

yang berla*anan. amun apa bila dilakukan pembalikan sumber terminal dan !uga

pembalikan polaritas sumber penguatan maka arah putaran motor akan tetap dan tidak

mengalami perubahan.


14/16

#AMPIRAN

Pertan$aan%pertan$aan:


15/16

2?+A/ MA'AA@

PRINSIP KERJA MESIN DC

F@

'FMPF' G

/? /A%H A'

-A/A0A

A+?/2F

A. -A@A% IJA


16/16

0?-?/A '2-F A'?2A/ 2''

?K-/2A/ @A/A?%%

Prinsip Kerja Mesin Dc

Documents