BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
4.2. Analisa Data
4.2.5. Perhitungan Rugi-Rugi dan Efisiensi Motor DC Kompon
1) Pada Saat Beban ¼ Beban Penuh (IL = ± 2,18 Ampere)
Data-data motor DC kompon panjang pada kondisi ¼ beban penuh adalah sebagai berikut : Vt = 200 Volt IL = 2,18 Ampere Ia = 2,02 Ampere Ish = 0,16 Ampere n = 1380 Rpm
Berdasarkan data tersebut diatas maka dapat dihitung rugi-rugi motor DC kompon panjang pada situasi ¼ beban penuh yaitu :
Pin = Vt.IL = 200 x 2,18 = 436 Watt
Wc = Wrot + Wsh = 178,20 Watt
Wa = Ia².Ra = (2,02)² x 3,8 = 15,50 Watt
Wsr = Ia².Rs = (2,02)² x 0,6 = 2,45 Watt
Wbd = 2.Ia = 2 x 2,02 = 4,04 Watt Maka rugi-rugi total motor DC kompon panjang adalah : ∑W = Wc + Wa + Wsr + Wbd
= 178,20+15,50+2,45+4,04
Jadi efisiensi Motor DC Kompon Panjang pada kondisi ¼ beban penuh adalah : m = [1-∑� � ] x 100% = [1- , ]x100% = [1-0,4591]x100% = 0,5408x100% = 54,08%
2) Pada Saat Beban ½ Beban Penuh ( IL = 4,36 Ampere )
Data-data motor DC kompon panjang pada kondisi ½ beban penuh adalah sebagai berikut : Vt = 200 Volt IL = 4,36 Ampere Ia = 4,20 Ampere Ish = 0,16 Ampere n = 1350 Rpm
Berdasarkan data tersebut diatas maka dapat dihitung rugi-rugi motor DC kompon panjang pada situasi ½ beban penuh yaitu :
Pin = Vt.IL = 200 x 4,36 = 872 Watt
Wa = Ia².Ra = (4,20)² x 3,8 = 67,03 Watt
Wsr = Ia².Rs = (4,20)² x 0,6 = 10,58 Watt
Wbd = 2.Ia = 2 x 4,20 = 8,40 Watt Maka rugi-rugi total motor DC kompon panjang adalah : ∑W = Wc + Wa + Wsr + Wbd
= 178,20+67,03+10,58+8,40
= 264,21 Watt
Jadi efisiensi Motor DC Kompon Panjang pada kondisi ¼ beban penuh adalah :
m = [1-∑� � ] x 100% = [1- , ]x100% = [1-0,3030]x100% = 0,6970x100% =69,70%
3) Pada Saat Beban ¾ Beban Penuh ( IL = 5,76 Ampere )
Data-data motor DC kompon panjang pada kondisi ¾ beban penuh adalah sebagai berikut :
Vt = 200 Volt
Ia = 5,60 Ampere
Ish = 0,16 Ampere
n = 1310 Rpm
Berdasarkan data tersebut diatas maka dapat dihitung rugi-rugi motor DC kompon panjang pada situasi ½ beban penuh yaitu :
Pin = Vt.IL = 200 x 5,76 = 1152 Watt
Wc = Wrot + Wsh = 178,20 Watt
Wa = Ia².Ra = (5,60)² x 3,8 = 119,17 Watt
Wsr = Ia².Rs = (5,60)² x 0,6 = 18,81 Watt
Wbd = 2.Ia = 2 x 5,60 = 11,20 Watt Maka rugi-rugi total motor DC kompon panjang adalah : ∑W = Wc + Wa + Wsr + Wbd
= 178,20+119,17+18,81+11,20
= 327,38 Watt
Jadi efisiensi Motor DC Kompon Panjang pada kondisi ¼ beban penuh adalah :
m = [1-∑� � ] x 100% = [1- , ]x100% = [1-0,2841]x100% = 0,7158x100% =71,58%
4) Pada Saat Beban Penuh ( IL = 7,06 Ampere )
Data-data motor DC kompon panjang pada kondisi ½ beban penuh adalah sebagai berikut : Vt = 200 Volt IL = 7,06 Ampere Ia = 6,90 Ampere Ish = 0,16 Ampere n = 1290 Rpm
Berdasarkan data tersebut diatas maka dapat dihitung rugi-rugi motor DC kompon panjang pada situasi ½ beban penuh yaitu :
Pin = Vt.IL = 200 x 7,06 = 1412 Watt
Wc = Wrot + Wsh = 178,20 Watt
Wa = Ia².Ra = (6,90)² x 3,8 = 180,92 Watt
Wsr = Ia².Rs = (6,90)² x 0,6 = 28,57 Watt
Wbd = 2.Ia = 2 x 6,90 = 13,80 Watt Maka rugi-rugi total motor DC kompon panjang adalah : ∑W = Wc + Wa + Wsr + Wbd
= 178,20+180,92+28,57+13,80
= 401,50 Watt
m = [1-∑� � ] x 100% = [1-, ]x100% = [1-0,2844]x100% = 0,7156x100% =71,56%
Dilihat dari hasil analisa data rugi-rugi dan efisiensi motor DC Kompon Panjang dengan metode Perlambatan (Retardation Test) dapat disusun pada tabel berikut :
No. Vt(Volt) IL(A) Ia(A) Ish(A) n(rpm) Pin(Watt) ∑W(Watt) m(%) 1 200 2,18 2,02 0,16 1380 436 200,19 54,08 2 200 4,36 4,20 0,16 1350 872 264,21 69,70 3 200 5,76 5,60 0,16 1310 1152 327,38 71,58 4 200 7,06 6,90 0,16 1290 1412 401,50 71,56
Tabel 4.10 Data Rugi-rugi dan Efisiensi Motor DC Kompon Panjang dengan Beban Bervariasi pada Metode Retardasi
Berikut ini adalah grafik antara efisiensi terhadap perubahan beban
Gambar 3.11 Grafik antara Efisiensi terhadap Beban
54,08 69,7 71,58 71,56 0 10 20 30 40 50 60 70 80 1/4 beban penuh 1/2 beban penuh 3/4 beban penuh beban penuh ηm(%) EFISIENNSI VS BEBAN Beban ηm(%)
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
Dari pembahasan yang telah dibuat, maka diperoleh kesimpulan sebagai berikut :
1. Dari hasil pengujian berbeban Motor DC Kompon Panjang dengan metode Perlambatan (Retardation Test) dapat disimpulkan efisiensi terbaik didapat pada pada kondisi ¾ beban penuh yaitu 71,58% dan efisiensi terendah terjadi pada saat kondisi ¼ beban penuh yaitu 54,08%.
2. Metode Perlambatan terbukti dapat digunakan untuk mendapatkan besar efisiensi dari suatu motor dc kompon panjang, sehingga diketahui kemampuan motor tersebut.
3. Dari hasil pengujian Motor DC Kompon Panjang dengan metode Perlambatan (Retardation Test) didapat rugi-rugi inti sebesar 84,64 Watt dan rugi-rugi terbesar terjadi pada kondisi beban penuh sebesar 401,50 Watt.
5.2 Saran
Berikut merupakan beberapa saran yang bisa diberikan dari hasil tugas akhir ini, yakni :
1. Pada pengujian selanjutnya disarankan agar tahanan variabel yang ditambahkan pada saat menambah kecepatan motor dihitung.
2. Disarankan untuk menguji motor DC lainnya
3. Disarankan untuk penelitian berikutnya menggunakan sistem yang otomatis pada saat memadukan penurunan putaran dengan penghitungan waktu, sehingga data yang didapat lebih akurat.
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Motor Arus Searah
Motor arus searah (DC) merupakan perangkat elektromagnetis yang mengubah energi listrik arus searah menjadi energi mekanis yang biasanya digunakan, misalnya; memutar impeller pompa, fan atau blower, menggerakkan kompresor, mengangkat bahan, dan lain-lain. Mesin yang bekerja baik sebagai generator DC dalam kenyataannya akan bekerja baik juga sebagai motor DC, karena hampir pada semua prinsip pengoperasiannya motor arus searah identik dengan generator arus searah. Motor juga dimanfaatkan pada peralatan rumahan (mixer, bor listrik, fan angin) dan juga dibidang industri.
Motor arus searah disuplai tegangan yang searah pada kumparan medan untuk diubah menjadi energi mekanik. Kumparan medan pada motor arus searah dinamakan stator yaitu bagian yang diam (tidak berputar) dan kumparan jangkar dinamakan rotor yaitu bagian yang berputar. Terjadinya putaran pada kumparan jangkar dan pada medan magnet yang menimbulkan tegangan (GGL) yang arahnya berubah-ubah pada setiap setengah putaran yang menimbulkan tegangan bolak balik apabila bekerja sebagai generator. Jadi pada prinsip kerja generator arus searah adalah dengan membalik phasa tegangan dari gelombang yang mempunyai nilai positif dengan menggunakan komutator.
Proses pengkonversian energi listrik menjadi energi mekanik berlangsung di dalam medan magnet. Motor arus searah bekerja berdasarkan prinsip interaksi
antara dua fluksi magnetik. Dimana kumparan medan akan menghasilkan fluksi magnet yang arahnya dari kutub utara menuju kutub selatan dan kumparan jangkar akan menghasilkan fluksi magnet yang melingkar. Interaksi antara kedua fluksi magnet tersebut akan menimbulkan suatu gaya sehingga menimbulkan torsi.
Motor arus searah biasanya digunakan terutama untuk melayani beban dengan torsi start yang besar dan memiliki efisiensi yang tinggi sehingga lebih unggul bila dibandingkan dengan motor induksi ataupun motor sinkron. Pada penggunaannya motor arus searah harus disesuaikan dengan kebutuhan agar ekonomis dan efisiensi. Untuk memenuhi semuannya ini, maka diperlukan motor arus searah yang memiliki efisiensi dan torsi tinggi. Ketika motor arus searah dibebani, maka fluksi akan berkurang dan amper-turn medan akan berkurang juga. Hal tersebut diakibatkan oleh karena adanya reaksi jangkar. Bentuk motor arus paling sederhana memiliki kumparan satu lilitan yang bisa berputar bebas diantara kutub-kutub magnet permanen.
Gambar 2.1 Motor DC Sederhana
Catu tegangan DC dari baterai menuju lilitan melalui sikat yang menyentuh komutator, dua segmen yang terhubung dengan dua ujung lilitan. Kumparan satu
lilitan pada gambar di atas disebut angker dinamo yaitu sebutan untuk komponen yang berputar diantara medan magnet.
2.2 Kontruksi Motor Arus Searah
Motor arus searah secara umum dibagi atas dua bagian, yakni bagian yang diam (stator) dan bagian yang berputar (rotor). Berikut gambar kontruksi motor arus searah secara utuh tampak luar.
Gambar 2.2(a) Kontruksi Motor Arus Searah
Motor arus searah bagian stator dan rotor tampak dalam akan ditunjukkan pada gambar dibawah ini.
Gambar 2.2 (b) Kontruksi Stator dan Rotor Motor Arus Searah
Gambar 2.2 (c) Kontruksi Rotor Motor Arus Searah
Bagian-bagian dari motor arus searah seperti yang ada pada gambar diatas antara lain:
1. Rangka atau Gandar
Rangka motor arus searah merupakan tempat menempelnya sebagian besar komponen mesin dimana fungsinya untuk melindungi mesin, sarana
pendukung mekanik secara ke keseluruhan dan membawa fluks magnetik yang dihasilkan oleh kutub-kutub magnet. Umumnya terbuat dari baja tuang (cast steel) untuk mesin-mesin besar dan besi tuang (cast iron) untuk mesin kecil.
2. Kutub Medan
Kutub Medan terdiri dari inti kutub dan sepatu kutub, dimana sepatu kutub yang berdekatan dengan celah udara dibuat lebih besar dari badan inti. Adapun fungsi dari sepatu kutub adalah menyebarkan fluks pada celah udara dan juga mengurangi reluktansi jalur magnet itu karena sepatu kutub merupakan bidang lebar.
Gambar 2.2 (d) Kontruksi Inti Kutub dan Penempatannya 3. Sikat
Sikat merupakan penghubung atau jembatan arus untuk mengalir ke lilitan jangkar. Dimana permukaan sikat ditempelkan ke permukaan segmen komutator untuk menyalurkan arus listrik. Sikat harus lebih lunak dari komutator supaya gesekan antara komutator-komutator dan sikat tidak menimbulkan arus komutator.
4. Kumparan Medan
Kumparan Medan adalah susunan konduktor yang dibelitkan pada inti kutub. Rangkain medan berfungsi untuk menghasilkan fluksi utama dibentuk dari kumparan pada setiap kutub.
5. Inti Jangkar
Inti Jankar yang biasa digunakan pada motor arus searah berbentuk silinder yang diberi alur-alur pada permukaannya sebagai tempat melilitkan kumparan-kumparan penghasil GGL induksi. Inti jangkar terbuat dari bahan ferromagnetik, dengan maksud agar komponen-komponen (lilitan jangkar) terletak dalam daerah yang induksi magnetnya besar, supaya GGL induksi dapat bertambah besar. Bahan yang digunakan untuk jangkar sejenis campuran baja silikon.
Gambar 2.2 (e) Inti Jangkar yang Berlapis-lapis 6. Kumparan Jangkar
Kumparan Jangkar pada motor arus searah berfungsi untuk tempat timbulnya torsi. Dimana fluks yang dibangkitkan oleh kumparan jangkar akan dipotong konduktor jangkar. Pada motor DC penguatan kompon panjang kumparan medan serinya diserikan terhadap kumparan jangkar,
sedangkan pada motor DC pengutan kompon pendek kumparan medan serinya diparelelkan terhadap kumparan jangkar.
7. Komutator
Komutator berfungsi sebagai fasilitas penghubung arus dari konduktor jangkar, sebagai penyearah mekanik, yang bersama-sama sikat membuat suatu kerjasama yang disebut komutasi. Komutator digunakan dalam jumlah yang besar sehingga dapat menyearahkan dengan baik dan berbentuk lempengan-lempengan (segmen komutator) dan terdapat bahan isolasi.
Gambar 2.2 (f) Komutator
2.3 Prinsip Kerja Motor Arus Searah
Motor DC bekerja berdasarkan prinsip interaksi antara dua fluksi magnetic. Ketika kumparan medan dan kumparan jangkar dihubungkan dengan sumber tegangan DC seperti gambar 2.3, maka pada kumparan medan mengalir arus medan (If), sehingga menghasilkan fluksi magnet yang arahnya dari kutub utara menuju kutub selatan. Sedangkan pada kumparan jangkar mengalir arus jangkar (Ia), sehingga pada konduktor kumparan jangkar timbul fluksi magnet yang melingkar. Fluksi jangkar ini akan memotong fluksi dari kumparan medan sehingga menyebabkan perubahan kerapatan fluksi dari medan utama. Sesuai hukum Lorentz, interaksi antara kedua fluksi magnet ini akan menimbulkan suatu gaya mekanik pada konduktor jangkar yang disebut gaya Lorentz. Besar gaya ini sesuai dengan persamaan 1 berikut ini [5] :
F = B .i .l (2.1)
Dimana :
F= gaya yang bekerja pada konduktor (N) B = kerapatan fluks magnetik (Wb/m2) i = arus yang mengalir pada konduktor (A) l = panjang konduktor (m)
Arah gaya ini dapat ditentukan dengan kaidah tangan kiri Flemming. Kaidah tangan kiri menyatakan, jika jari telunjuk menyatakan arah dari vektor kerapatan fluks B dan jari tengah menyatakan arah dari vektor arus I, maka ibu jari akan menyatakan arah gaya F yang bekerja pada konduktor tersebut.
Gaya yang timbul pada konduktor jangkar tersebut akan menghasilkan momen putar atau torsi. Torsi yang dihasilkan motor dapat ditentukan dengan persamaan 2 berikut ini :
Ta = F .r (2.2) Dimana : Ta = torsi jangkar (N-m)
r = jari-jari motor (m)
Bila torsi yang dihasilkan motor lebih besar dari pada torsi beban maka motor akan berputar.
2.4 Reaksi Jangkar
Reaksi jangkar merupakan medan magnet yang disebabkan oleh mengalirnya arus pada jangkar, dimana jangkar tersebut berada di dalam mangnet. Reaksi jangkar mengakibatkan terjadinya 2 hal yaitu :
2. Demagnetisasi atau penurunan kerapatan fluksi medan utama. 3. Magnetisasi silang.
Apabila kumparan medan dialiri oleh arus tetapi kumparan jangkar tidak dialiri oleh arus, maka dengan mengabaikan pengaruh celah udara, jalur fluksi ideal untuk kutub utama dari motor arus searah dua kutub berasal dari kutub utara menuju kutub selatan seperti terlihat pada Gambar 2.2 berikut ini :
Dari Gambar 2.4 (a) dapat dijelaskan bahwa :
Fluksi didistribusikan simetris terhadap bidang netral magnetis
Sikat ditempatkan bertepatan dengan bidang netral magnetis.
Bidang netral magnetis didefenisikan sebagai bidang di dalam motor dimana konduktor bergerak sejajar dengan garis gaya magnet, sehingga gaya gerak listrik industry pada bidang tersebut adalah nol. Seperti yang terlihat dari Gambar 2.4 (a) sikat selalu ditempatkan disepanjang bidang netral magnetis. Oleh karena itu, bidang netral magnetis disebut juga sebagai sumbu komutasi karena pembalikan arah arus jangkar berada pada bidang tersebut. Vektor OFM mewakili besar dan arah dari fluksi medan utama, dimana vektor ini tegak lurus terhadap bidang netral matgnetis.
Sewaktu hanya konduktor jangkar saja yang dialiri arus listrik sementara kumparan medan tidak dieksitasi, maka disekeliling konduktor jangkar timbul ggm atau fluksi. Gambaran arah garis gaya magnet ditunjukkan pada Gambar 2.4 (b) berikut ini :
Gambar 2.4 (b) Fluksi yang Dihasilkan oleh Kumparan Jangkar
Penentuan arah dari garis gaya magnet yang diakibatkan oleh arus jangkar ditentukan dengan aturan putaran sekrup. Besar dan arah garis gaya magnet tersebut
diwakili oleh vektor OFA yang sejajar dengan bidang netral magnetis. Pada prakteknya, sewaktu mesin beroperasi maka konduktor jangkar dan konduktor medan sama-sama dialiri oleh arus listrik, distribusi fluksi resultan diperoleh dari menggabungkan kedua fluksi tersebut. Oleh karenanya distribusi fluksi medan utama yang melalui jangkar tidak lagi simetris tetapi sudah mengalami pembelokan saat mendekati konduktor yang dialiri arus tersebut. Hal tersebut dikarenakan pengaruh fluksi jangkar yang dapat dilihat pada Gambar 2.4 (c) berikut ini :
Gambar 2.4 (c) Hasil Kombinasi antara Fluksi Medan dan Fluksi Jangkar
Fluksi yang dihasilkan oleh gaya gerak magnet (ggm) jangkar menentang fluksi medan utama pada setengah bagian dari salah satu kutubnya dan memperkuat fluksi medan utama pada setengah bagian yang lain. Hal ini jelas akan menyebabkan penurunan kerapatan fluksi pada setengah bagian dari salah satu kutubnya dan terjadi kenaikan pada setengah bagian yang lain di kutub yang sama. Efek dari intensitas medan magnet atau lintasan fluksi pada jangar yang memotong lintasan fluksi medan utama ini disebut sebagai reaksi jangkar magnetisasi silang (cross-magnetization).
Magnetisasi silang ini juga menyebabkan pergeseran bidang netral. Pada Gambar 2.4 (c) terlihat bahwa vektor OF merupakan resultan vektor OFA dan OFM, serta posisi bidang netral magnetis yang baru, dimana selalu tegak lurus terhadap
vektor OF. Bidang netral magnetis motor yang baru bergeser sejauh β karena posisi
bidang netral magnetis ini selalu tagak lurus terhadap vektor OF. Dengan pergeseran bidang netral ini maka sikat juga akan bergeser sejauh pergeseran bidang netral magnetis. Hal ini dapat menimbulkan bunga api di segmen komutator dekat sikat.
Kebanyakan mesin listrik bekerja pada kerapatan fluksi yang dekat dengan titik jenuhnya sehingga dapat menimbulkan kejenuhan magnetik. Apabila kejenuhan magnetik terjadi, maka efek penguatan fluksi resultan lebih kecil bila dibandingkan dengan efek pelemahan fluksi resultan atau dengan kata lain pertambahan kerapatan fluksi resultan pada salah satu bagian kutub lebih sedikit bila dibandingkan dengan pengurangan kerapatan fluksi pada bagian yang lainnya. Sehingga fluksi resultan akan berkurang dari harga tanpa bebannya. Hal inilah yang disebut sebagai efek demagnetisasi reaksi jangkar dan perlu dicatat bahwa demagnetisasi timbul hanya karena adanya saturasi magnetik.
Akibat pelemahan fluks ini, efek yang ditimbulkan pada motor arus searah menjadi lebih serius, dimana pelemahan fluks akan menyebabkan motor arus searah khususnya motor arus searah paralel akan demikian cepatnya hingga tak terkendali. Oleh sebab itu, perlu dilakukannya hal-hal yang dapat mencegah atau mengurangi terjadinya hal diatas. Ada tiga cara yang dapat dilakukan, yaitu:
1. Pergeseran sikat (Brush Shifting) 2. Penambahan kutub bantu (Interpole)
3. Belitan kompensasi (Compensating Windings)
2.5 Jenis-jenis Motor Arus Searah
Jenis-jenis motor arus searah dapat dibedakan berdasarkan jenis penguatannya yaitu hubungan rangkaian kumparan medan magnet dengan kumparan jangkar. Sehingga motor arus searah dibedakan menjadi :
1. Motor arus searah penguatan bebas 2. Motor arus searah penguatan sendiri
2.5.1 Motor Arus Searah Penguatan Bebas
Motor arus searah penguatan bebas adalah motor arus searah yang sumber tegangan penguatannya berasal dari luar motor. Dimana kumparan medan disuplai dari sumber tegangan DC tersendiri.
a. Rangkaian Ekivalen
Rangkaian ekivalen motor arus searah penguatan bebas dapat dilihat pada Gambar 2.5 (a) berikut ini :
Ra Ia Ea Rf Vf If Vt +
-Gambar 2.5 (a) Rangkaian Ekivalen Motor DC Penguatan Bebas Persamaan umum motor arus searah penguatan bebas
V = Ea+ IaRa (2.3)
V = I + R (2.4)
Dimana: V = tegangan terminal jangkar motor arus searah Volt
Ia = arus jangkar Ampere
Ra= tahanan jangkar Ohm
I = arus medan penguatan bebas Ampere
R = tahanan medan penguatan bebas Ohm
V = tegangan terminal medan penguatan bebas Volt
Ea = gaya gerak listrik motor arus searah Volt
b. Karakteristik
Karakteristik motor arus searah dapat ditunjukkan dengan penambahan beban sehingga Tb > Tindakan menyebabkan perlambatan putaran motor (ω) dari
hubungan persamaan EB = k.Φ.ω.
Menurunnya nilai ω akan berakibat jatuhnya tegangan EB, begitu juga dari hubungan persamaan U = EB + IA.RA, maka IA bertambah. Dengan naiknya IA, maka kopel induksinya pun akan meningkat (persamaan Tind = k. Φ.IA) untuk mengimbangi kopel beban dan akhirnya besar kopel induksinya sama dengan kopel beban pada kecepatan putar yang lebih rendah dari semula.
2.5.2 Motor Arus Searah Penguatan Sendiri
Motor arus searah penguatan sendiri terbagi atas tiga, yaitu: motor arus searah penguatan shunt, motor arus searah penguatan seri dan motor arus searah penguatan kompon.
1. Motor Arus Searah Penguatan Shunt a. Rangkaian Ekivalen
R
aE
a+
-I
LV
tR
shI
shI
aGambar 2.5(b) Rangkaian Ekivalen Motor DC Penguatan Shunt
Persamaan umum motor arus searah penguatan shunt
Vt=Ea+IaRa
Vsh=Vt=Ish . Rsh (2.5)
IL=Ia+Ish (2.6)
Dimana : Ish=arus kumparan medan shunt (Ampere)
Vsh=tegangan terminal medan shunt motor arus searah Volt
Rsh=tahanan medan shunt (Ohm)
b. Karakteristik
Pada dasarnya karakteristik motor arus searah jenis ini memiliki karakteristik yang sama dengan karakteristik motor arus searah berpenguatan terpisah apabila diberikan pasokan tegangan yang cukup stabil.
2. Motor Arus Searah Penguatan Seri a. Rangkaian Ekivalen
R
aE
a+
-I
LV
tI
aR
sGambar 2.5(c) Rangkaian Ekivalen Motor DC Penguatan Seri Persamaan umum motor arus searah penguatan seri
Vt= Ea+ Ia Ra+ Rs (2.7)
Ia= [Vt- Ea
Ra- Rs] (2.8)
Ia= IL= If
Dimana : Ia=arus kumparan medan seri (Ampere)
Ra=tahanan jangkar (Ohm)
Ea=gaya gerak listrik motor arus searah Volt
Vt=tegangan terminal jangkar motor arus searah Volt
b. Karakteristik
Ketika beban meningkat, IA bertambah dan fluks meningkat. Maka Tind pun akan meningkat secara kuadratis terhadap arus jangkar IA. Jadi, pada saat kondisi kejenuhan tercapai, fluks tidak lagi akan tergantung pada IA, maka Tind
sebanding dengan IA dan kurvanya akan berbentuk garis lurus.
Adapun hubungan antara kopel dan kecepatannya:
IA = √Tind k
Ketika kopel induksi menuju nol, maka kecepatan putar motor akan menuju ke harga tak berhingga, hal ini merupakan salah satu kerugian motor arus searah berpenguatan seri.
Namun dalam praktiknya, kopel induksi tersebut tidak dapat menjadi nol karena adanya rugi-rugi mekanis, inti, dan rugi besi yang harus diatasi. Bagaimanapun, jika tidak ada beban yang dihubungkan ke motor arus searah jenis ini, maka putaran motor menjadi sangat cepat dan cukup membahayakan. Karenanya jangan pernah sama sekali tidak membebankan motor jenis ini dan
juga dalam menghubungkan dengan beban jangan menggunakan mekanisme penggerak yang mudah putus seperti ban-kopel (V-belt).
3. Motor Arus Searah Penguatan Kompon
Motor arus searah penguatan kompon terbagi atas dua, yaitu : 3.1Motor Arus Searah Penguatan Kompon Pendek
Ra Ea + -IL Vt Ia Rs Rsh Ish
Gambar 2.5 (d) Rangkaian Ekivalen Motor DC Penguatan Kompon Pendek
Persamaan umum motor arus searah penguatan kompon pendek
IL=Ia+Ish
Vt=Ea+IaRa+ILRs (2.9)
Pin=VtIL (2.10)
Dimana : ILRs=tegangan jatuh pada kumparan seri IaRa=tegangan jatuh pada kumparan jangkar Ea=gaya gerak listrik motor arus searah Volt
3.2Motor Arus Searah Penguatan Kompon Panjang a. Rangkaian Ekivalen Ra Ea + -IL Vt Rs Rsh Ish Ia
Gambar 2.5 (e) Rangkaian Ekivalen Motor DC Penguatan Kompon Panjang
Persamaan umum motor arus searah penguatan kompon panjang
IL=Ia+Ish
Vt=Ea+Ia(Ra+Rs) (2.11)
Pin=VtIL Vt=Vsh
Dimana : IaRs=tegangan jatuh pada kumparan seri IaRa=tegangan jatuh pada kumparan jangkar
b. Karakteristik
Motor DC penguatan kompon memiliki dua kumparan medan yakni kumparan medan shunt dan kumparan medan seri. Berikut ini tiga karakteristik dari sebuah motor DC penguatan kompon panjang:
Dengan penambahan arus jangkar (Ia) sehingga ( ) bertambah dan torsi (T) juga besar.
T=K.∅m.Ia dimana ∅m=∅sh+∅s
T=K(∅sh+∅s)Ia (2.12)
Jika fluksi medan shunt lebih besar dibandingkan medan seri maka bentuk karakteristik torsi dan arus seperti kurva 1. Sedangkan jika fluksi medan seri lebih besar dibandingkan dengan medan shunt maka bentuk karakteristik torsi dan arus seperti kurva 2. Gambar karakteristik untuk torsi dan arus dapat dilihat seperti gambar berikut ini:
Gambar 2.5 (f) Karakteristik Torsi dan Arus Jangkar
2. Karakteristik Putaran (n=n(Ia))V
Untuk motor kompon panjang:
Vt=Ea+Ia(Ra+Rs) (2.13)
Ea=C(∅sh+∅s)n (2.15)
Jadi :
n
=∅ ℎ+∅ [Vt − Ia Ra + Rs ] (2.16)
Dengan pertambahan arus jangkar (Ia), fluks (∅) juga akan bertambah dan [Vt-Ia(Ra+Rs)] berkurang. Dengan pertambahan arus jangkar maka kecepatan jatuh pada motor kompon lebih cepat dibandingkan dengan motor arus shunt. Karakteristik dari kecepatan dengan arus jangkar dapat digambarkan sebagai berikut:
Gambar 2.5(g) Karakteristik Kecepatan dan Arus Jangkar
3. Karakteristik Mekanis (T=T(n))V
Ini merupkan kurva antara kecepatan (n) dan torsi (T) dari motor DC. Jika torsi T=k.∅.Ia bertambah, maka nilai (Ia) bertambah, sedangkan fluks (∅) tetap. Dengan bertambahnya torsi (T) maka kecepatan (n) akan menurun, maka kurva motor kompon ini sama dengan motor shunt. Untuk medan shunt karakteristik kecepatan dan torsi ini mendekati ke motor shunt
seperti kurva 1. Sedangkan untuk medan seri karakteristik kecepatan dan torsi mendekati ke motor seri seperti kurva 2. Seperti gambar berikut: