� � = �� 2. Efesiensi Elektrik �� = = � � �� �
3. Efesiensi Keseluruhan atau Komersial
�� = = �
� �
Terlihat pada gambar 2.7(b) bahwa A-B = rugi tembaga dan B-C = rugi besi dan gesekan
2.8 Pengujian Motor Arus Searah
Suatu mesin arus searah perlu dilakukan pengujian guna menentukan efisiensi dan rugi-rugi daya dari mesin arus searah (generator maupun rotor) yang
diuji, sehingga kita bisa mengetahui kenerja dari mesin tersebut. Ada beberapa metode pengujian yang dapat dilakukan pada mesin arus searah.
2.8.1 Uji Swinburne atau Uji Tanpa Beban
Uji ini hanya dapat dilakukan pada mesin arus searah yang memiliki fluks konstan, yaitu motor arus searah paralel dan motor arus searah kompon. Percobaan ini menggunakan rangkaian uji seperti pada gambar berikut:
Gambar 2.8(a) Rangkaian Uji Swinburne[2] 2.8.2 Uji Regeneratif atau Uji Hopkinson
Uji regeneratif dilakukan untuk mendapatkan efesiensi dari mesin arus searah pararel (baik itu motor maupun generator) yang diuji. Pada metode ini motor arus searah dan generator arus searah (diusahakan keduanya memiliki parameter yang identik) dikopel secara mekanis. Keluaran generator peda pengujian ini tidak dibuang percuma, melainkan diumpankan ke penguat medan kedua mesin yang diuji tersebut.
2.8.3 Uji Medan
Metode uji medan dilakukan untuk menguji motor arus searah seri. Prinsip pengujiannya adalah dengan mengkopel dua mesin arus searah, dimana mesin yang satu bekerja sebagai motor dan mesin yang lain bekerja sebagai generator. Keluaran dari generator dibuang ke tahanan R yang dipasang pada rangkaian uji. Rugi-rugi inti dan gesekan kedua mesin dibuat sama dengan cara menghubung seri kumparan medan generator dengan rangkaian jangkar motor sehingga penguatannya sama maka rugi-rugi inti sama dan memutar kedua mesin dengan kecepatan yang sama yang bertujuan untuk mendapatkan rugi-rugi gesekan yang sama pada kedua mesin. Berikut gambar rangkaian uji medan:
Gambar 2.8(b) Rangkaian Uji Medan [1]
2.8.4 Uji Rem (Brake Test)
Motor arus searah diberi catu daya arus searah dengan tegangan nominal, kemudian poros motor dibebani (dengan mengunakan puli) sampai amperemeter menunjukkan arus beban penuhnya.
2.8.5 Uji Perlambatan atau Retardation Test
Uji perlambatan (retardation test) ini diterapkan untuk motor arus searah, untuk mencari rugi butanya. Pada metode perlambatan kita akan mendapatkan rugi-rugi rotasi meliputi rugi-rugi-rugi-rugi besi dan mekanis (gesek dan angin) dari mesin yang diuji. Selanjutnya dengan mengetahui rugi-rugi tembaga kumparan pada saat berbeban, efisiensi dapat dihitung pada saat pembebanan tersebut. Anggap motor dc kompon panjang bekerja pada saat tanpa beban, maka prinsipnya sebagai berikut:
1. Jika suplai ke jangkar dilepas tetapi medan tetap dieksitasi normal, motor tersebut akan melambat secara bertahap dan akhirnya berhenti. Energi kinetik jangkar digunakan untuk mengatasi rugi-rugi mekanis (gesek dan angin) dan rugi-rugi besi.
2. Jika suplai ke jangkar dan medan dilepas bersamaan, motor juga akan melambat dan akhirnya berhenti. Pada kasus ini energi kinetik jangkar digunakan hanya untuk mengatasi rugi-rugi mekanis (gesek dan angin) saja. Ini diperkirakan karena tidak adanya fluks sehingga tidak ada rugi-rugi besi. Dengan menjalankan pengujian pertama, kita akan mendapatkan nilai rugi-rugi gesek, angin dan besi. Namun demikian, jika kita menjankan pengujian kedua, maka dapat dipisahkan antara rugi-rugi mekanis dengan rugi-rugi besi. Besarnya energi kinetik dari putaran jangkar atau rotor (rugi-rugi putaran) sebesar:
Ek= Jω² (2.22)
ω = kecepatan sudut, (rad/s) = �
n = putaran normal (rpm)
Maka pada metode retardasi, laju perubahan energi kinetik dianggap untuk mengatasi rugi-rugi rotasi motor. Jika perubahan energi kinetik ini disimbolkan dengan ∆�, maka:
∆ = �
(2.23)
∆ = �� (2.24)
= J� � (2.25)
1. Menentukan dw/dt
Pada pengujian metode perlambatan digunakan rangkaian seperti gambar berikut:
Gambar 2.8(c) Rangkaian Uji Perlambatan Arus Searah [1]
Seperti pada gambar 2.8(c) diatas sebuah Voltmeter V dihubungkan dengan kumparan jangkar. Voltmeter digunakan sebagai indikator kecepatan dengan peningkatan yang sesuai, karena E � N, dan N ��. Ketika catu daya diputus, kecepatan putar jangkar menurun dan juga tegangan yang ditunjukkan oleh Voltmeter menurun. Dengan memperhatikan nominal dari
tegangan yang jatuh (menurun) pada lamanya waktu yang berbeda, sebuah kurva digambarkan antara waktu dan kecepatan (didapat dari nilai tegangannya).
Gambar 2.8(d) Kurva Hasil Uji Perlambatan Arus Searah
Dari gambar P yang dihubungkan ke kecepatan normal, sudut tegangan AB digambar, kemudian:
= �
Dari persamaan (2.25), dimana � =2�N/60 (N dalam rpm), sehingga:
W = � [ � ] [ � ] (2.26)
W = [ �]²�. (2.27)
W = , �. (2.28)
W = Ek = , �. (2.29)
2. Menentukan Momen Inersia
Ada dua metode dalam menentukan momen inersia, yaitu: yang pertama metode dengan menghitung momen inersia dan yang kedua metode dengan mengeliminasi momen inersia.
Pertama-tama kurva penurunan (retardasi) digambar dengan jangkar saja. Kemudian roda gila dari momen inersia J1 dikunci pada poros dan kurva penurunan digambar kembali. Waktu perlambatan akan lebih lama karena adanya kombinasi peningkatan momen inersia. Untuk tiap kecepatan yang diberikan, dN/dt1 dan dN/dt2 ditentukan seperti sebelumnya. Perlu diingat bahwa rugi-rugi pada kedua kasus hampir sama, karena penambahan roda gila tidak terlalu berpengaruh (diabaikan) terhadap rugi-rugi.
Dari persamaan (2.29) diatas, maka: Pada kasus pertama, �� = [ �]²�.
Pada kasus kedua, �� = [ �]². � + � . � + � . [ ] = �. [ ] Atau [ + ] = [ ]/[ ] � = � � / /− / � = � � − � = � � − (2.30)
Karena nilai J1, t1 dan t2 (dari pengamatan pada percobaan), maka momen inersia jangkar (J) dan rugi-rugi rotasinya (W=Ek) dapat ditentukan. b. Metode Dengan Mengeliminasi Momen Inersia
Dalam metode ini, pertama-tama waktu diambil atau dicatat pada saat terjadi perlambatan, katakanlah 5% dicatat pada kondisi hanya jangkar saja. Berikutnya, kopel perlambatan mekanis atau elektris dipasok ke jangkar dan
waktu dicatat lagi. Metode menggunakan kopel elektris diperlihatkan pada gambar 2.8(c), saklar ganda S ketika memutus jangkar dari tegangan catu dayanya, secara otomatis menghubungkannya dengan resistansi. Daya yang ditarik oleh resistansi ini berlaku sebagai kopel perlambatan pada jangkar, dengan begitu membuatnya menjadi lambat dengan cepat.
Rugi-rugi tambahan = Ia².(Ra+R) atau V.Ia
Dimana: Ia arus rata-rata melalui R, V tegangan rata-rata di R. Ambil Ek sebagai daya, maka:
�� = [ �] �. �′� + �� = [ �] �. Sehingga: � +�′ � = �� = �′�� − �� = �′�� −
Dimana: dN/dt1= kisar perubahan kecepatan tanpa beban tambahan dN/dt2= kisar perubahan kecepatan dengan beban tambahan