Pengaruh Pengaturan Kecepatan Menggunakan Metode Pengaturan Fluksi Terhadap Efisiensi Pada Motor Arus Searah Kompon

TUGAS AKHIR

PENGARUH PENGATURAN KECEPATAN MENGGUNAKAN

METODE PENGATURANFLUKSITERHADAP EFISIENSI PADA

MOTOR ARUS SEARAH KOMPON

Diajukan untuk memenuhi salah satu syarat dalam menyelesaikan Pendidikan Sarjana (S-1) pada

Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara Oleh

BAMBANG HIDAYAT

NIM:100402006

DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

KATA PENGANTAR

Dengan Nama Allah Yang Maha Pengasih Lagi Maha Penyayang

Syukur Alhamdulillah penulis ucapkan kehadirat Allah SWT atas rahmat dan karunia yang dilimpahkan-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini yang berjudul :

PENGARUH PENGATURAN KECEPATAN MENGGUNAKAN METODE PENGATURAN FLUKSI TERHADAP EFISIENSI PADA MOTOR ARUS SEARAH

KOMPON

Penulisan Tugas Akhir ini merupakan salah satu persyaratan yang wajib dipenuhi untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik pada Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

Tugas Akhir ini penulis persembahkan kepada yang teristimewa yaitu Almarhum Ayah Soerip N tercinta dan Ibunda tercinta Tasmiah yang senantiasa mencurahkan kasih sayang dan doa yang tiada terhitung kepada penulis serta tiada bosan-bosannya mengasuh, mendidik, dan membimbing penulis dari sejak lahir hingga sekarang

Selama masa perkuliahan sampai masa penyelesaian Tugas Akhir ini, penulis banyak memperoleh bimbingan dan dukungan dari berbagai pihak. Untuk itu, dengan setulus hati penulis menyampaikan ucapan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada :

1. Bapak Ir.Syamsul Amien , M.S selaku Dosen Pembimbing Tugas Akhir penulis yang telah meluangkan waktunya untuk membimbing, membantu dan mengarahkan penulis dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.

3. Bapak Ir. Surya Tarmizi Kasim, Msiselaku Ketua Departemen Teknik Elektro FT-USU, dan Bapak Rahmad Fauzi, ST, MT selaku Sekretaris Departemen Teknik Elektro FT-USU.

4. Bapak Ir. Syamsul Amien, M.S selaku Kepala Laboratorium Konversi Energi Listrik FT-USU yang telah memberi izin riset di Laboratorium Konversi Energi Listrik FT-FT-USU. 5. Om Isroi Tanjung, ST (Om Roy) selaku Pegawai di Laboratorium Konversi Energi

Listrik FT-USU yang telah banyak membantu penulis selama menjalani masa perkuliahan.

6. Seluruh Staff Pengajar dan Pegawai di Departemen Teknik ElektroFT-USU.

7. Mahraniy, seorang teman, sahabat, dan penyemangat yang istemewa. Terima kasih atas semua bantuannya,motivasi dan dukungan yang luar biasa serta doanya kepada penulis dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini

8. Semua Keluarga Laboratorium Konversi Energi Listrik FT-USU, Djaka Cindy Djamin ,Zulfahmi Dhuha ,Diky Ikhsan,Aspar Nasution serta M.Zein

9. Kak meirina,Bang Parlin’08,Bang Syarief’08,Bg Baychan’07,Bg borong’07,Bg irvan Rosicky’08,Bang Bundel’09 serta Bang Marfans’09 yang mau berbagi pengalaman kepada penulis sehingga Penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini.

10. Sahabat-sahabat terbaikku angkatan 2010Irsyad (yang katanya mirip tapir), Adi Hutasuhut,Yudha,Riki(bosski),Lutphi,Enda,Deni,Hendra,Kevin(kribo),Suhendri,Dilla,Sy lvester,Andika Kangen Band,Fontes,Sesep dan Yang lain yang tak bisa disebutkan satu persatu terimakasih astas semuanya

12. Junior-juniorku yang baik hati,Yusmanita hanim’13,Yaumi’13,Dona’13,Elsya’13,Eli’12, Muadzah’12,Yohana’13,Maria’13,Emir’11,Rico’11,Gading’12 dan serta adik-adik junior yang telah membagi ilmu kepada penulis.

13. Seluruh pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu yang telah membantu penulis baik secara langsung maupun tidak langsung selama menjalani masa perkuliahan di Departemen Teknik Elektro FT-USU.

Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih jauh dari sempurna. Oleh sebab itu, penulis sangat mengharapkan kritik dan saran yang membangun demi penyempurnaan Tugas Akhir ini.Akhir kata, penulis berharap semoga Tugas Akhir ini dapat bermanfaat khususnya bagi penulis pribadi dan juga semua pihak yang membutuhkannya.

Medan, Mei2014 Penulis

ABSTRAK

Di dalam industri motor arus searah penguatan kompon digunakan untuk menggerakkan beban yang memiliki putaran relatif kostan.pengaturan putaran pada motor arus searah kompon mutlak dilakukan untuk mendapatkan putaran yang bervariasi sesuai kebutuhan maka ada beberapa cara yang bisa digunakan dan salah satunya adalah metode pengaturan kecepatan motor dengan menggunakan metode pengaturan fluksi(Ø) dengan cara menambahkan tahanan pada kumparan medan sehingga arus yang mengalir dapat diatur.

penambahan tahanan pada metode tersebut maka dapat merubah besaran-besaran yang pada motor tersebut terutama pada efisiensi motor.maka dari itu dalam tugas akhir ini penulis menganilis seberapa besar pengaruh pengaturan kecepatan menggunakan metode pengaturan fluksi terhadap efisiensi pada motor arus searah kompon sehingga didapat jenis motor searah kompon yang memiliki efisiensi terbaik.berdasarkan hasil penelitian didapat bahwa semakin cepat putaran motor arus searah maka efisiensi juga cenderung meningkat.pada motor arus searah kompon pendek didapat putaran tertinggi dengan 1900 Rpm dengan efisiensi sebesar 45,65% sedangkan pada motor searah kompon panjang memiliki putaran tertinggi 1850 Rpm dengan efisiensi sebesar 43,14%.

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR ... i

ABSTRAK ... iv

DAFTAR ISI... v

DAFTAR GAMBAR ... viii

DAFTAR TABEL ... xii

BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang ... 1

1.2 Perumusan Masalah………. . 2

1.2 Tujuan dan Manfaat Penulisan ... 2

1.3 Batasan Masalah ... 3

1.4 Metode Penulisan ... 3

1.5 Sistematika Penulisan ... 4

BAB II MOTOR ARUS SEARAH 2.1 Umum ... 6

2.2 Konstruksi Motor Arus Searah ... 7

2.3 Prinsip Kerja Motor Arus Searah ... 11

2.4Reaksi Jangkar ... 15

2.5 Jenis-Jenis Motor Arus Searah... 18

2.5.1 Motor Arus Searah Penguatan Bebas ... 19

2.5.2.2 Motor Arus Searah Penguatan Shunt ... 21

2.5.2.3 Motor Arus Searah Penguatan Kompon ... 22

2.5.2.3.1 Motor Arus Searah Penguatan Kompon Pendek ... 23

2.5.2.3.2 Motor Arus Searah Penguatan Kompon Panjang ... 24

2.6Gaya Gerak Listrik Lawan Pada Motor Arus Searah ... 26

2.7 Karakteristik Motor Arus Searah Penguatan Kompon ... 27

2.7.1 Karakteristik Torsi – Arus Jangkar (T/Ia)... 28

2.7.2 Karakteristik Putaran – Arus Jangkar (n/Ia) ... 29

2.7.3 Karakteristik Torsi – Putaran (T/n) ... 30

2.8Metode Pengaturan Kecepetan Motor DC ... 31

2.8.1 Metode Pengaturan Tahanan Jangkar ... 32

2.8.2 Metode Pengaturan Fluksi ... 33

2.8.3 Metode Ward Leonard ... 35

2.8Rugi-Rugi Motor DC ... 36

2.9Efisiensi Motor DC Kompon ... 40

2.9.1Efesiensi Mekanis ... 41

2.9.2Efesiensi Elektris ... 42

BAB III METODE PENELITIAN 3.1Tempat dan Waktu ... 43

3.2 Metode pengumpulan data ... 42

3.3 Langkah-Langkah Penilitian ... 44

3.4 Peralatan yang digunakan ... 45

3.5Rangkaian Pengambilan Data ... 46

3.5.1Percobaan pengaturan kecepatan tanpa beban ... 47

3.6Prosedur Percobaan ... 48

3.6.1Percobaan pengaturan kecepatan tanpa beban ... 48

3.6.21Percobaan pengaturan kecepatan berbeban... 49

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Umum ... 50

4.2 Hasil Penelitian ... 50

4.2.1Data Pengujian ... 51

4.3Analisis Data Pengujian ... 52

4.4 Grafik Hasil Pengujian ... 58

4.4.1 Grafik Pengujian Motor DC Penguatan Kompon Pendek ... 58

4.4.2 Grafik Pengujian Motor DC Penguatan Kompon Panjang ... 60

BAB V PENUTUP 5.1 Kesimpulan ... 63

5.2 Saran ... .. 64

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1Konstruksi motor arus searah bagian stator

Gambar 2.2Konstruksi motor arus searah bagian rotor

Gambar 2.3 Pengaruh penempatan konduktor berarus dalam medan magnet

Gambar 2.4 Prinsip perputaran motor arus searah

Gambar 2.5 Fluksi yang dihasilkan oleh kumparan medan

Gambar 2.6 Fluksi yang dihasilkan oleh kumparan jangkar

Gambar 2.7 Hasil kombinasi antara fluksi medan dan fluksi jangkar

Gambar 2.8Rangkaian ekivalen motor arus searah penguatan bebas

Gambar 2.9Rangkaian ekivalen motor arus searah penguatan seri

Gambar 2.10Rangkaian ekivalen motor arus searah penguatan shunt

Gambar 2.11Rangkaian ekivalen motor arus searah penguatan kompon pendek kumulatif (bantu)

Gambar 2.12Rangkaian ekivalen motor arus searah penguatan kompon pendek differensial (lawan)

Gambar 2.13Rangkaian ekivalen motor arus searah penguatan kompon panjang kumulatif (bantu)

Gambar 2.14Rangkaian ekivalen motor arus searah penguatan kompon panjang differensial (lawan)

Gambar 2.15Kurva karakteristik torsi – arus jangkar (T/Ia)

Gambar 2.16Kurva karakteristik putaran – arus jangkar (n/Ia)

Gambar 2.17Kurva karakteristik torsi – putaran (T/n)

Gambar 2.18Rangkaian Ekivalen Metode Tahanan Jangkar

Gambar 2.20 Rangkaian Ekivalen Penambahan tahanam Seri Medan Shunt dan Jangkar Gambar 2.21Diagram Aliran Daya Motor DC

Gambar 3.1Rangkaian Percobaan penambahan Tahanan Seri medan Shunt Pada Motor Dc Kompon panjang keadaan tanpa beban

Gambar 3.2Rangkaian Percobaan penambahan Tahanan Seri medan Shunt Pada Motor Dc Kompon panjang keadaan berbeban

Gambar 3.3Rangkaian Percobaan penambahan Tahanan Seri medan Shun dan jangkart Pada Motor Dc Kompon panjang keadaan tanpa beban

Gambar 3.4Rangkaian Percobaan penambahan Tahanan Seri medan Shun dan jangkart Pada Motor Dc Kompon panjang keadaan berbeban

Gambar 3.5Rangkaian Percobaan penambahan Tahanan Seri medan Shunt Pada Motor Dc Kompon panjang keadaan tanpa beban

Gambar 3.6Rangkaian Percobaan penambahan Tahanan Seri medan Shunt Pada Motor Dc Kompon panjang keadaan berbeban

Gambar 3.7Rangkaian Percobaan penambahan Tahanan Seri medan Shun dan jangkart Pada Motor Dc Kompon panjang keadaan tanpa beban

Gambar 3.8Rangkaian Percobaan penambahan Tahanan Seri medan Shun dan jangkart Pada Motor Dc Kompon panjang keadaan berbeban

Gambar 4.1 Efisiensi Vs Putaran pada pengaturan Kecepatan penambahan Tahanan pada medan shunt Kompon Pendek

Gambar 4.2 Fluksi Vs Putaran pada pengaturan Kecepatan penambahan Tahanan pada medan shunt Kompon Pendek

Gambar 4.4 Efisiensi Vs Putaran pada pengaturan Kecepatan penambahan Tahanan pada medan shuntdan jangkar(tahanan medan shunt berubah) Kompon Pendek

Gambar 4.5 Fluksi Vs Putaran pada pengaturan Kecepatan penambahan Tahanan pada medan shunt dan jangkar(tahanan medan shunt berubah) Kompon Pendek

Gambar 4.6 Fluksi Vs Efisiensi pada pengaturan Kecepatan penambahan Tahanan pada medan shuntdan jangkar(tahanan medan shunt berubah) Kompon Pendek

Gambar 4.7 Efisiensi Vs Putaran pada pengaturan Kecepatan penambahan Tahanan pada medan shuntdan jangkar(tahanan Jangkar berubah) Kompon Pendek

Gambar 4.8 Fluksi Vs Putaran pada pengaturan Kecepatan penambahan Tahanan pada medan shunt dan jangkar(tahanan Jangkar berubah) Kompon Pendek

Gambar 4.9 Fluksi Vs Efisiensi pada pengaturan Kecepatan penambahan Tahanan pada medan shuntdan jangkar(tahanan jangkar berubah) Kompon Pendek

Gambar 4.10 Efisiensi Vs Putaran pada pengaturan Kecepatan penambahan Tahanan pada medan shunt Kompon Panjang

Gambar 4.11 Fluksi Vs Putaran pada pengaturan Kecepatan penambahan Tahanan pada medan shunt Kompon Panjang

Gambar 4.12 Fluksi Vs Efisiensi pada pengaturan Kecepatan penambahan Tahanan pada medan shunt Kompon Panjang

Gambar 4.13 Efisiensi Vs Putaran pada pengaturan Kecepatan penambahan Tahanan pada medan shuntdan jangkar(tahanan medan shunt berubah) Kompon Panjang

Gambar 4.14 Fluksi Vs Putaran pada pengaturan Kecepatan penambahan Tahanan pada medan shunt dan jangkar(tahanan medan shunt berubah) Kompon Panjang

Gambar 4.16 Efisiensi Vs Putaran pada pengaturan Kecepatan penambahan Tahanan pada medan shuntdan jangkar(tahanan Jangkar berubah) Kompon Panjang

Gambar 4.17 Fluksi Vs Putaran pada pengaturan Kecepatan penambahan Tahanan pada medan shunt dan jangkar(tahanan Jangkar berubah) Kompon Panjang

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1Tipe dan jenis kerugian Motor DC

Tabel 2.2Kerugian-kerugian pada mesin DC

Tabel 4.1Data hasil pengujian Pengaturan Kecepatan Penambahan Tahanan Medan Shunt pada Motor DC Kompon Pendek tanpa beban

Tabel 4.2Data hasil pengujian Pengaturan Kecepatan Penambahan Tahanan Medan Shunt pada Motor DC Kompon Pendek berbeban

Tabel 4.3Data hasil pengujian Pengaturan Kecepatan Penambahan Tahanan Medan Shunt pada Motor DC Kompon Panjang tanpa beban

Tabel 4.4Data hasil pengujian Pengaturan Kecepatan Penambahan Tahanan Medan Shunt pada

Tabel 4.5 Hasil analisis Data pengujian Pengaturan Kecepatan Penambahan Tahanan Medan Shunt pada Motor DC Kompon Pendek

ABSTRAK

Di dalam industri motor arus searah penguatan kompon digunakan untuk menggerakkan beban yang memiliki putaran relatif kostan.pengaturan putaran pada motor arus searah kompon mutlak dilakukan untuk mendapatkan putaran yang bervariasi sesuai kebutuhan maka ada beberapa cara yang bisa digunakan dan salah satunya adalah metode pengaturan kecepatan motor dengan menggunakan metode pengaturan fluksi(Ø) dengan cara menambahkan tahanan pada kumparan medan sehingga arus yang mengalir dapat diatur.

penambahan tahanan pada metode tersebut maka dapat merubah besaran-besaran yang pada motor tersebut terutama pada efisiensi motor.maka dari itu dalam tugas akhir ini penulis menganilis seberapa besar pengaruh pengaturan kecepatan menggunakan metode pengaturan fluksi terhadap efisiensi pada motor arus searah kompon sehingga didapat jenis motor searah kompon yang memiliki efisiensi terbaik.berdasarkan hasil penelitian didapat bahwa semakin cepat putaran motor arus searah maka efisiensi juga cenderung meningkat.pada motor arus searah kompon pendek didapat putaran tertinggi dengan 1900 Rpm dengan efisiensi sebesar 45,65% sedangkan pada motor searah kompon panjang memiliki putaran tertinggi 1850 Rpm dengan efisiensi sebesar 43,14%.

BAB I

PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang

Pada motor arus searah (motor DC) energi listrik yang diubah adalah energi arus searah yang berasal dari sumber tegangan listrik arus searah. Dimana sumber tegangan ini dihubungkan ke kumparan medan dan kumparan jangkar dari motor tersebut. Kumparan medan pada motor DC disebut stator (bagian yang tidak berputar) dan kumparan jangkar disebut rotor (bagian yang berputar)

Dalam dunia industri motor arus searah banyak digunakan sebagai motor penggerak.pemilihan motor arus searah sebagai motor penggerak dibandingkan motor induksi karena motor arus searah memiliki rentang pengaturan kecepatan yang lebar.pengaturan kecepatan motor searah juga mudah dilakukan dalam berbagai kecepatan dan variasi beban.

Pada motor searah kompon jika beban bertambah maka kecepatan rotor ccenderung menurun oleh karena itu diperlukan pengaturan kecepatan,didalam melayani beban diharapkan motor arus searah mampu memiliki efisiensi maksimal sehingga motor searah kompon memiliki kinerja yang baik dalam melayani beban.

Berdasarkan hubungan rangkaian penguat medannya, salah satu jenis motor DC adalah motor DC penguatan kompon. Motor DC penguatan kompon ada dua jenis yaitu motor DC kompon panjang dan motor DC kompon

pendek.Motor DC penguatan kompon memiliki torsi penyalaan awal yang bagus sehingga sangat banyak digunakan sebagai motor penggerak.Motor DC yang dipergunakan di bidang industri pada umumnya memiliki kapasitas daya yang relatif besar dan disesuaikan dengan beban mekanis dan volume

Dengan demikian perlu dilakukan pengujian untuk membandingkan pengaruh pengaturan putaran terhadap efisiensi motor dc kompon panjang dan motor dc kompon pendek sehingga dalam pengaturan kecepatan didapatkan efisiensi yang paling maksimal

1.2 Perumusan Masalah

Masalah yang akan dibahas dalam tugas akhir ini adalah pengaruh pengaturan kecepatan terhadap efesiensi motor DC kompon,pada tugas akhir ini pengaturan kecepatan menggunakan metode pengaturan fluksi

1.3 Tujuan dan Manfaat Penulisan

Adapun tujuan penulisan tugas akhir ini adalah untuk mengetahui perbandingan pengaruh pengaruh pengaturan kecepatan terhadap efisiensi dari motor DC kompon panjang dan motor DC kompon pendek

1.4 Batasan Masalah

Agar pembahasan tugas akhir ini mendapatkan hasil yang maksimalserta terfokus pada judul dan bidang yang telah disebutkan di atas, maka penulis perlu membatasi permasalahan yang akan dibahas. Adapun batasan masalah dalam Tugas Akhir ini adalah :

1. Motor yang digunakan adalah motor DC penguatan kompon panjang dan motor DC penguatan kompon pendek

2. Motor DC beroperasi sendiri

3. Beban yang digunakan adalah beban resistif

4. Analisis perhitungan berdasarkan peralatan yang tersedia di Laboratorium Konversi Energi Listrik

5. Hanya membahas perubahan efisiensi akibat perubahan putaran

1.5 Metode Penelitian

Metode yang digunakan dalam penulisan tugas akhir ini adalah : 1. Studi literatur

Yaitu dengan mempelajari buku referensi,jurnal,artikel dari internet,dan bahan kuliah yang mendukung dan berkaitan dengan topik tugas akhir ini.

2. Metode diskusi

Yaitu berupa tanya jawab dengan dosen pembimbing, asisten Laboratorium Konversi Energi Listrik Departemen Teknik Elektro dan teman-teman sesama mahasiswa mengenai masalah-masalah yang timbul selama penulisan tugas akhir ini berlangsung.

Melakukan percobaan di Laboratorium Konversi Energi Listrik Fakultas Teknik USU.

4. Melakukan analisa.

1.6 Sistematika Penulisan

Tugas akhir ini disusun berdasarkan sistematika penulisan sebagai berikut:

BAB I PENDAHULUAN

Bab ini merupakan pendahuluan yang berisi tentang latar belakang masalah, tujuan dan manfaat penulisan, batasan masalah, metode dan sistematika penulisan.

BAB II MOTOR ARUS

Bab ini membahas tentang motor arus searah (motorDC) secara umum, konstruksi, prinsip kerja, jenis – jenis motor DC,metode pengaturan arus serah,efisiensi motor arus searah dan

karakteristik motor DC penguatan kompon.

BAB III METODELOGI PENELITIAN

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

Bab ini berisikan tentang jenis komponen dan spesifikasi peralatan percobaan, rangkaian percobaan, prosedur percobaan, data

percobaan, analisis dan grafik hasil percobaan.

BAB V PENUTUP

BAB II

MOTOR ARUS SEARAH

2.1 Umum

Motor arus searah adalah mesin yang mengubah energi listrik arus searah menjadi energi mekanis yang berupa putaran.Pada prinsip pengoperasiannya, motor arus searah sangat identik dengan generator arus searah. Kenyataannya mesin yang bekerja sebagai generator arus searah akan dapat bekerja sebagai motor arus searah. Oleh sebab itu, sebuah mesin arus searah dapat digunakan baik sebagai motor arus searah maupun generator arus searah.

Berdasarkan fisiknya motor arus searah secara umum terdiri atas bagian yang diam dan bagian yang berputar. Pada bagian yang diam (stator) merupakan tempat diletakkannya kumparan medan yang berfungsi untuk menghasilkan fluksi magnet sedangkan pada bagian yang berputar (rotor) ditempati oleh rangkaian jangkar seperti kumparan jangkar, komutator dan sikat.

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

2.2 Konstruksi Motor Arus Searah

Secara umum konstruksi motor arus searah terbagi atas dua bagian, yaitu : 1) Stator (bagian yang diam), terdiri darirangka, komponen magnet dan sikat. 2) Rotor (bagian yang berputar), terdiri dari jangkar, kumparan jangkar dan

komutator.

Untuk lebih jelasnya, konstruksi motor arus searah dapat dilihat pada Gambar 2.1 dan Gambar 2.2 di bawah ini :

Gambar 2.1 Konstruksi motor arus searah bagian stator

Keterangan dari Gambar 2.1 dan Gambar 2.2 tersebut adalah :

1. Rangka

Rangka motor arus searah adalah tempat meletakkan sebagian besar komponen mesin dan melindungi bagian mesin. Untuk itu rangka harus dirancang memiliki kekuatan mekanis yang tinggi untuk mendukung komponen-komponen mesin tersebut.

Rangka juga berfungsi sebagai tempat mengalirkan fluksi magnet yang dihasilkan oleh kutub-kutub medan. Rangka dibuat dengan menggunakan bahan ferromagnetik yang memiliki permeabilitas tinggi. Rangka biasanya terbuat dari baja tuang (cast steel) atau baja lembaran (rolled steel) yang berfungsi sebagai penopang mekanis dan juga sebagai bagian dari rangkaian magnet.

Pada rangka terdapat papan nama (name plat) yang bertuliskan spesifikasi umum atau data teknik dari motor. Papan nama tersebut untuk mengetahui beberapa hal pokok yang perlu diketahui dari motor tersebut.

2. Kutub Medan

Kutub medan terdiri atas inti kutub dan sepatu kutub. Sepatu kutub yang berdekatan dengan celah udara dibuat lebih besar dari badan inti. Adapun fungsi dari sepatu kutub adalah :

a. Sebagai pendukung secara mekanis untuk kumparan medan.

b. Menghasilkan distribusi fluksi yang lebih baik yang tersebar di seluruh jangkar dengan menggunakan permukaan yang melengkung.

3. Sikat

Sikat adalah jembatan bagi aliran arus ke kumparan jangkar. Dimana permukaan sikat ditekan ke permukaan segmen komutator untuk menyalurkan arus listrik. Sikat memegang peranan penting untuk terjadinya komutasi. Sikat terbuat dari bahan karbon dengan tingkat kekerasan yang bermacam-macam dan dalam beberapa hal dibuat dari campuran karbon dan logam tembaga. Sikat harus lebih lunak daripada segmen-segmen komutator supaya gesekan yang terjadi antara segmen-segmen komutator dan sikat tidak mengakibatkan ausnya komutator.

4. Kumparan Medan

Kumparan medan adalah susunan konduktor yang dibelitkan pada inti kutub. Dimana konduktor tersebut terbuat dari kawat tembaga yang berbentuk bulat ataupun persegi. Belitan medan berfungsi untuk menghasilkan fluksi utama yang dibentuk dari kumparan pada setiap kutub.

5. Inti Jangkar

6. Kumparan Jangkar

Kumparan jangkar pada motor arus searah merupakan tempat dibangkitkannya ggl induksi. Kumparan jangkar ditempatkan di dalam alur-alur inti jangkar. Jenis-jenis konstruksi kumparan jangkar pada rotor ada tiga macam, yaitu :

1. Kumparan jerat (lap winding)

2. Kumparan gelombang (wave winding)

3. Kumparan zig-zag (frog-leg winding)

7. Komutator

Untuk memperoleh tegangan searah diperlukan alat penyearah yang disebut komutator. Komutator terdiri dari sejumlah segmen tembaga yang berbentuk lempengan-lempengan yang dirakit ke dalam silinder yang terpasang pada poros. Dimana tiap-tiap lempengan komutator terisolasi dengan baik antara satu dengan lainnya. Bahan isolasi yang digunakan pada komutator adalah mika.

Komutator yang digunakan dalam motor arus searah pada prinsipnya mempunyai dua bagian yaitu :

1) Komutator bar, merupakan tempat terjadinya pergesekan antara komutatordengan sikat-sikat.

2) Komutator riser, merupakan bagian yang menjadi tempat hubungan komutator dengan ujung dari lilitan jangkar.

8. Celah Udara

2.3 Prinsip Kerja Motor Arus Searah

Motor arus searah mempunyai prinsip kerja berdasarkan percobaan Lorentz yang menyatakan : “jika sebatang penghantar listrik yang berarus berada di dalam medan magnet maka pada kawat penghantar tersebut akan terbentuk suatu gaya”. Gaya yang terbentuk merupakan gaya mekanik yang sering

dinamakan gaya Lorentz. Sebuah konduktor yang dialiri arus mempunyai medan magnet disekelilingnya. Pada saat konduktor yang dialiri arus listrik ditempatkan pada suatu medan magnet, maka konduktor akan mengalami gaya mekanikseperti diperlihatkan pada Gambar 2.3 berikut :

(a) (b)

(c)

Gambar 2.3 Pengaruh penempatan konduktor berarus dalam medan magnet Kuat medan magnet yang timbul tergantung pada besarnya arus yang mengalir

dalam konduktor, seperti ditunjukkan oleh persamaan (2.1) berikut ini :

H = 

I N×

Dimana :

H = kuat medan magnet (lilitan Ampere/meter) N = banyak kumparan (lilitan)

I = arus yang mengalir pada penghantar (Ampere) = panjang dari penghantar (meter)

Pada Gambar 2.3(a) menunjukkan sebuah medan magnet seragam yang dihasilkan oleh kutub-kutub magnet utara dan selatan yang arahnya dari kutub utara menuju kutub selatan. Sedangkan Gambar 2.3(b) menggambarkan sebuah konduktor yang dialiri arus searah dan menghasilkan medan magnet (garis-garis gaya fluksi) disekelilingnya.

Jika konduktor yang dialiri arus tersebut ditempatkan di dalam medan magnet seragam, maka interaksi kedua medan akan menimbulkan medan yang tidak seragam seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.3 (c). Sehingga kerapatan fluksi akan bertambah besar di atas sebelah kanan konduktor (dekat kutub selatan) dan di bawah sebelah kiri konduktor (dekat kutub utara) sedangkan kerapatan fluksi menjadi berkurang di atas sebelah kiri konduktor dan di bawah sebelah kanan konduktor.

Untuk lebih jelasnya, prinsip kerja sebuah motor arus searah dapat dijelaskan dengan Gambar 2.4 berikut ini :

Gambar 2.4Prinsip perputaran motor arus searah

Berdasarkan Gambar 2.4 di atas, kedua kutub stator dibelitkan dengan konduktor- konduktor sehingga membentuk kumparan yang dinamakan kumparan stator atau kumparan medan. Kumparan medan tersebut dihubungkan dengan suatu sumber tegangan, maka pada kumparan medan itu akan mengalir arus medan (If). Kumparan medan yang dialiri arus ini akan menimbulkan fluksi utama

jangkar maka arus yang mengalir pada kumparan jangkar juga besar, dengan demikian gaya yang terjadi pada konduktor juga semakin besar.

Jika arus jangkar (I) tegak lurus dengan arah induksi magnetik (B), maka besar gaya (F) yang dihasilkan oleh arus yang mengalir pada konduktor jangkar sepanjang yang ditempatkan dalam suatu medan magnet dapat ditunjukkan oleh persamaan (2.2) :

F = B . I . ...……...………...………(2.2) Dimana :

F = gaya Lorentz (Newton)

I = arus yang mengalir pada konduktor jangkar (Ampere) B = kerapatan fluksi (Weber/meter2)

 = panjang konduktor jangkar (meter)

Maka besar gaya keseluruhan yang ditimbulkan oleh jumlah total konduktor jangkar ditunjukkan oleh persamaan (2.3) :

 . I . B . Z

F= ...………...……(2.3) Dimana :

Z = jumlah total konduktor jangkar

Gaya yang terjadi pada kumparan jangkar di atas akan menghasilkan torsi yang besarnya ditunjukkan oleh persamaan (2.4) :

r . F

T_a = ...………...…(2.4)

Jika persamaan (2.3) disubstitusikan ke persamaan (2.4), maka akan menghasilkan persamaan (2.5) :

r . . I . B . Z

Dimana :

a

T = torsi jangkar (Newton-meter) r = jari-jari rotor (meter)

Apabila torsi start lebih besar dari torsi beban, maka jangkar akan berputar.

2.4 Reaksi Jangkar

Reaksi jangkar merupakan pengaruh medan magnet yang disebabkan oleh mengalirnya arus pada jangkar, dimana jangkar tersebut berada di dalam medan magnet. Reaksi jangkar menyebabkan terjadinya dua hal, yaitu :

1. Demagnetisasi atau penurunan kerapatan fluksi medan utama. 2. 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 pada Gambar 2.5 berikut ini :

U

S

O _M

Bidang Netral Magnetis

Sikat

F

 Fluksi didistribusikan simetris terhadap bidang netral magnetis.  Sikat ditempatkan bertepatan dengan bidang netral magnetis.

Bidang netral magnetis didefinisikan sebagai bidang di dalam motor dimana konduktor bergerak sejajar dengan garis gaya magnet (ggm) sehingga gaya gerak listrik (ggl) induksi konduktor pada bidang tersebut adalah nol. Seperti yang terlihat dari Gambar 2.5 sikat selalu ditempatkan di sepanjang bidang netral magnetis. Oleh karena itu, bidang netral magnetis juga disebut 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 magnetis.

Sewaktu hanya konduktor jangkar saja yang dialiri oleh arus listrik

sementara kumparan medan tidak dieksitasi, maka disekeliling konduktor jangkar timbul garis gaya magnet atau fluksi. Gambaran arah garis gaya magnet

ditunjukkan pada Gambar 2.6 berikut ini :

U

S

Bidang Netral Magnetis

O

A

F

Gambar 2.6Fluksi yang dihasilkan oleh kumparan jangkar

Penentuan arah dari garis gaya magnet yang diakibatkan oleh arus jangkar ditentukan dengan aturan putaran sekrup (corkscrew rule). Besar dan arah garis gaya magnet tersebut diwakili oleh vektor OFA yang sejajar dengan bidang netral

dan konduktor medan sama- sama dialiri oleh arus listrik, distribusi fluksi resultan diperoleh dari menggabungkan kedua fluksi tersebut. Oleh karena itu 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 dari Gambar 2.7 berikut ini:

U

S

β

magnetis lamaBidang netral

Bidang netral

magnetis baru

ω

F

A

F

M

O

F

r

Gambar 2.7Hasil kombinasi antara fluksi medan dan fluksi jangkar Fluksi yang dihasilkan oleh garis gayamagnet 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

Magnetisasi-silang ini juga menyebabkan pergeseran bidang netral. Pada Gambar 2.7dapat dilihat bahwa vektor OFr merupakan resultan vektor OFA dan

OFM, serta posisi bidang netral magnetis yang baru, di mana selalu tegak lurus

terhadap vektor OFr. Bidang netral magnetis motor yang baru bergeser sejauh β karena posisi bidang netral magnetis ini selalu tegak 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 titik jenuhnya, sehingga dapat menimbulkan kejenuhan magnetik. Apabila kejenuhan magnetik ini 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 keraptan fluksi pada bagian yang lainnya. Sehingga fluksi resultan akan berkurang dari harga tanpa bebannya. Hali inilah yang disebut efek demagnetisasi reaksi jangkar dan perlu diingat bahwa

demagnetisasi hanya terjadi karena adanya saturasi magnetik.

2.5 Jenis – Jenis MotorArus Searah

Berdasarkan sumber tegangan penguatannya, motor arus searah dapat dibagi menjadi dua, yaitu :

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. Pada motor ini, kumparan medan tidak terhubung dengan kumparan jangkar. Masing-masing kumparan tersebut disuplai dengan sumber tegangan DC tersendiri. Rangkaian ekivalen motor arus searah penguatan bebas dapat dilihat pada Gambar 2.8 di bawah ini :

+

-E_a

R_a Vf

V_t

I_{a I}

f

+

-R_f +

-Gambar 2.8 Rangkaian ekivalen motor arus searah penguatan bebas

Berdasarkan hukum Kirchoff tentang tegangan, dari Gambar 2.11 diperoleh persamaan tegangan terminal motor seperti persamaan (2.6) :

Vt = Ea + Ia.Ra + Vsikat…..………...(2.6)

Dari Gambar 2.11 diperoleh juga persamaan tegangan terminal penguat medan dari motor tersebut seperti ditunjukkan oleh persamaan (2.7) :

Vf = If . Rf………...……….……….…...(2.7)

Dimana:

Vt = tegangan terminal jangkar motor arus searah (Volt)

Ra = tahanan jangkar (Ohm)

If = arus medan penguatan bebas (Ampere)

Rf = tahanan medan penguatan bebas (Ohm)

Ea = gaya gerak listrik motor arus searah (Volt)

Vsikat= jatuh tegangan pada sikat (Volt)

Umumnya jatuh tegangan pada sikat relatif kecil sehingga besarnya dapat diabaikan, maka untuk rumus selanjutnya Vsikat ini diabaikan.

2.5.2 Motor Arus Searah Penguatan Sendiri

Motor arus searah penguatan sendiri adalah motor arus searah yang sumber tegangan penguatannya berasal dari motor itu sendiri. Dimana kumparan medan berhubungan langsung dengan kumparan jangkar. Kumparan medan dapat dihubungkan secara seri maupun paralel dengan kumparan jangkar dan dapat juga dihubungkan dengan keduanya, yaitu secara seri dan paralel, tergantung pada jenis penguatan yang diberikan terhadap motor.

Berdasarkan hubungan kumparan medan dengan kumparan jangkarnya, motor arus searah penguatan sendiri dapat diklasifikasikan sebagai berikut : 1. Motor arus searah penguatan seri

2. Motor arus searah penguatan shunt 3. Motor arus searah penguatan kompon

2.5.2.1 Motor Arus Searah Penguatan Seri

Rs

Vt

+

-Ea

Ra

Ia

IL

+

-IS

Gambar 2.9Rangkaian ekivalen motor arus searah penguatan seri

Pada motor arus searah penguatan seri, kumparan medan dihubungkan secara seri dengan rangkaian jangkar. Oleh sebab itu arus yang mengalir pada kumparan medan seri sama dengan arus yang mengalir pada kumparan jangkar.

Dari Gambar 2.12 diperoleh persamaan tegangan terminal motor seperti ditunjukkan oleh persamaan (2.8) :

Vt = Ea + Is.Rs + Ia. Ra………..………...(2.8)

Karena IL= Ia= Is

Maka persamaan (2.8) dapat juga ditulis seperti persamaan (2.9) : Vt = Ea + Ia (Ra + Rs) ………....(2.9)

Dimana :

Is = arus kumparan medan seri (Ampere)

Rs = tahanan medan seri (Ohm)

IL = arus dari jala-jala (Ampere)

2.5.2.2 Motor Arus Searah Penguatan Shunt

+

-V_{t E}

a R_a

I_a I_L

+

-R_sh

I_sh

Gambar 2.10Rangkaian ekivalen motor arus searah penguatan shunt Pada motor arus searah penguatan shunt, kumparan jangkar dihubungkan langsung pada terminal sehingga paralel dengan kumparan jangkar.

Dari Gambar 2.10 diperoleh persamaan tegangan terminal motor seperti ditunjukkan oleh persamaan (2.10) :

Vt = Ea + Ia.Ra ………….……….…...(2.10)

Sedangkan persamaan arus yang mengalir pada motor ditunjukkan oleh persamaan (2.11) dan persamaan (2.12) :

sh

I = sh

t R

V

……….………(2.11)

IL = Ia + Ish ………...(2.12)

Dimana :

Ish= arus kumparan medan shunt (Ampere)

Rsh = tahanan medan shunt (Ohm)

2.5.2.3 Motor Arus Searah Penguatan Kompon

Motor arus searah penguatan kompon merupakan gabungan motor arus searah penguatan seri dan motor arus searah penguatan shunt.Motor arus searah penguatan kompon dapat diklasifikasikan sebagai berikut :

• Motor arus searah penguatan kompon pendek kumulatif (bantu) • Motor arus searah penguatan kompon pendek differensial (lawan) 2. Motor arus searah penguatan kompon panjang

• Motor arus searah penguatan kompon panjang kumulatif (bantu) • Motor arus searah penguatan kompon panjang differensial (lawan)

2.5.2.3.1 Motor Arus Searah Penguatan Kompon Pendek

Pada motor arus searah penguatan kompon pendek, kumparan medan serinya terhubung secara paralel terhadap kumparan jangkar dan kumparan medanshunt. Motor arus searah penguatan kompon pendek terbagi menjadi dua jenis, yaitu kompon pendek kumulatif (bantu) dan kompon pendek differensial (lawan).

Pada motor arus searah penguatan kompon pendek kumulatif, polaritas kedua kumparan medannya sama. Hal ini disebabkan karena kedua arus

medannya sama-sama memasuki dot. Maka sesuai dengan aturan dot, fluksi yang dihasilkan menjadi saling menguatkan. Sedangkan pada motor arus searah penguatan kompon pendek differensial, polaritas kedua kumparan medannya saling berlawanan. Salah satu arus medannya memasuki dot sedangkan yang lainnya meninggalkan dot sehingga fluksi yang dihasilkannya menjadi saling mengurangi.

+

-Vt R_a E_a

Ia IL + -Rsh I_sh Is Rs

Gambar 2.11Rangkaian ekivalen motor arus searah penguatan kompon pendek kumulatif (bantu)

+

-Vt R_a E_a

Ia IL + -Rsh Ish Is R_s

Gambar 2.12Rangkaian ekivalen motor arus searah penguatan kompon pendek differensial (lawan)

Dari Gambar 2.11 dan Gambar 2.12 diperoleh persamaan tegangan terminal motor arus searah penguatan kompon pendek seperti ditunjukkan oleh persamaan (2.13) :

Vt = Ea + Is.Rs + Ia. Ra...(2.13)

Sedangkan persamaan arus yang mengalir pada motor ditunjukkan oleh persamaan (2.14) :

IL = Is = Ia + Ish...(2.14)

2.5.2.3.2 Motor Arus Searah Penguatan Kompon Panjang

terbagi dua, yaitu kompon panjang kumulatif (bantu) dan kompon panjang differensial (lawan).

Pada motor arus searah penguatan kompon panjang kumulatif, polaritas kedua kumparan medannya sama sehingga fluksi yang dihasilkan saling

menguatkan. Sedangkan pada motor arus searah penguatan kompon panjang differensial, polaritas kedua kumparan medannya saling berlawanan sehingga fluksi yang dihasilkan menjadi saling mengurangi.

Rangkaian ekivalen motor arus searah penguatan kompon panjang kumulatif dan motor arus searah penguatan kompon panjang differensial ditunjukkan oleh Gambar 2.16 dan Gambar 2.17 berikut ini :

+

-V_{t E}

a R_a I_a I_L + -R_sh

I_sh I_s

R_s

Gambar 2.13Rangkaian ekivalen motor arus searah penguatan kompon panjang kumulatif (bantu)

+

-V_{t E}

a R_a I_a I_L + -R_sh

I_sh I_s

R_s

differensial (lawan)

Dari Gambar 2.13 dan Gambar 2.14 diperoleh persamaan tegangan terminal motor arus searah penguatan kompon panjang seperti ditunjukkan oleh persamaan (2.15) :

Vt = Ea + Is.Rs + Ia.Ra...(2.15)

Karena Is = Ia

Maka persamaan (2.15) dapat juga ditulis seperti persamaan (2.16) :

Vt = Ea + Ia (Rs + Ra) ...(2.16)

Sedangkan persamaan arus yang mengalir pada motor ditunjukkan oleh persamaan (2.17) dan persamaan (2.18) :

IL = Ia + Ish...(2.17)

Ish = sh

t R

V

……….………(2.18)

2.6 Gaya Gerak Listrik Lawan Pada Motor Arus Searah

Ketika jangkar motor arus searah berputar di bawah pengaruh torsi penggerak, konduktor jangkar juga berputar di dalam medan magnet dan akan menghasilkan tegangan induksi di dalamnya seperti halnya pada generator. Sesuai dengan hukum Faraday, akibat gerakan konduktor di dalam suatu medan

magnetik maka pada konduktor tersebut akan timbul gaya gerak listrik (ggl) induksi yang diinduksikan pada konduktor tersebut. Sesuai dengan hukum Lentz, arah ggl induksi tersebut berlawanan dengan tegangan yang diberikan pada motor dan dikenal sebagai ggl lawan atau ggl balik Ea.

Ea =

a P .

60 Z

. n .Ф...(2.19)

Karena 60 . a

Z . P

bernilai konstan, maka dapat dianggap sebagai suatu konstanta K

sehingga persamaan (2.19) dapat juga ditulis seperti persamaan (2.20) :

Ea = K . n . Ф...(2.20)

Dimana:

Ea = gaya gerak listrik lawan motor arus searah (Volt)

K= konstanta Mesin

n = kecepatan putaran jangkar (rotasi per menit)

Φ= fluksi setiap kutub (Weber)

P= jumlah kutub

Z= jumlah total konduktor jangkar

a = jumlah kumparan tersambung paralel

2.7 Karakteristik Motor Arus Searah Penguatan Kompon

Karakteristik dari suatu motor harus diketahui, karena karakteristik dari suatu motor akan mencerminkan performansi (unjuk kerja) dari motor listrik tersebut selama kondisi operasinya.Untuk motor arus searah penguatan seri dan motor arus searah penguatan shunt hanya memiliki satu komponen medan. Sedangkan untuk motor arus searah penguatan kompon memiliki dua kumparan medan yakni kumparan medan shunt dan kumparan medan seri.

Pada motor arus searah penguatan kompon panjang dan motor arus searah penguatan kompon pendek terdapat tiga karakteristik, yaitu :

2. Karakteristik putaran – arus jangkar (n/Ia)

3. Karakteristik torsi – putaran(T/n)

2.7.1 Karakteristik Torsi – Arus Jangkar (T/Ia)

Pada motor arus searah penguatan kompon berlaku persamaan (2.24) : T = K .Фm .Ia...(2.24)

Dimana Фm= Фsh+ Фs

Sehingga persamaan (2.24) dapat juga ditulis seperti persamaan (2.25) :

T = K .(Фsh+ Фs).Ia...(2.25)

Dimana:

T = torsi jangkar (Newton-meter)

Фsh= fluksi pada kumparan medan shunt (Weber)

Фs= fluksi pada kumparan medan seri (Weber)

Dari persamaan (2.24) dapat dilihat bahwa dengan pertambahan arus jangkar (Ia) maka fluks magnetik (Фm) juga akan bertambah sehingga

menyebabkan torsi(T) meningkat. Pada motor arus searah penguatan kompon panjang, fluksi medan shunt lebih besar dibandingkan medan seri maka bentuk kurva karakteristik torsi – arus jangkar (T/Ia) seperti kurva1 pada Gambar 2.18.

Sedangkan pada motor arus searah penguatan kompon pendek, fluksi medan seri lebih besar dibandingkan dengan medan shunt maka bentuk kurva karakteristik torsi – arus jangkar (T/Ia) seperti kurva 2 pada Gambar 2.18. Untuk lebih jelasnya,

r

Gambar 2.18 Kurva karakteristik torsi – arus jangkar(T/Ia)

2.7.2 Karakteristik Putaran – Arus Jangkar (n/Ia)

Sebagaimana telah diketahui bahwa kecepatan putaran motor arus searah sesuai dengan persamaan (2.23) sehingga diperoleh persamaan (2.26) :

n ~

Φ Ea

...(2.26)

Pada motor arus searah penguatan kompon panjang, fluks magnetik (Φ) dan GGL lawan (Ea) hampir konstan di bawah kondisi normal. Dengan demikian, kecepatan

putaran motor (n) hampir selalu konstan walaupun arus jangkar (Ia) berubah-ubah

nilainya. Ketika beban bertambah, GGL lawan dan fluks magnetik berkurang akibat drop tegangan pada tahanan jangkar (Ra). Dalam hal ini, GGL lawan

ditunjukkan oleh kurva 1 pada Gambar 2.19. Untuk lebih jelasnya, bentuk kurva karakteristikputaran – arus jangkar (n/Ia) dapat dilihatpada Gambar 2.19 berikut :

Gambar 2.19 Kurva karakteristik putaran – arus jangkar (n/Ia)

2.7.3 Karakteristik Torsi – Putaran (T/n)

Karakteristik torsi – putaran (T/n) disebut juga karakteristik mekanik. Dari persamaan (2.24) dapat dilihat bahwa jika torsi (T) bertambah, maka nilai (Ia)

bertambah, sedangkan fluks magnetik (Фm) tetap. Dengan bertambahnya torsi (T),

1

2

Gambar 2.20 Kurva karakteristik torsi – putaran (T/n)

2.8 Metode Pengaturan Kecepatan Motor DC

Pengaturan kecepatan putaran pada motor DC adalah suatu usaha yang diberikan terhadap motor DC yang sedang berputar untuk mendapatkan kecepatan putaran motor sesuai yang diinginkan.

Kecepatan putaran motor DC dapat dinyatakn dengan persamaan sebagai berikut :

Ea = Vt – IaRa (2.27)

Dimana Ea =

a 60

n Z Φ P

Sehingga a 60

n Z Φ P

= Vt – IaRa

Karena a 60

Z P

= K

n =

(

)

Φ K

R I V_t − a a

(2.28)

Dari persamaan (2.28) di atas dapat dilihat bahwa kecepatan (n) berbanding lurus dengan tegangan terminal motor (Vt), arus jangkar (Ia) dan

tahanan jangkar (Ra) serta berbanding terbalik dengan fluks per kutub (Φ).

Dengan demikian, kecepatan putaran motor arus searah dapat diatur dengan cara mengubah :

1. Tahanan jangkar (Ra)

2. Fluks Magnetik (Φ) 3. Tegangan terminal (Vt)

Dimana :

n = jumlah putaran K = konstanta motor Vt = tegangan terminal Ra = tahanan jangkar Ia = arus jangkar Ø = fluks magnetic

2.8.1. Metode Pengaturan Tahanan Jangkar

M GA

HB J

K

E F

Ish

Is Ia

RL

Gambar 2.21 Pengaturan kecepatan dengan tahanan seri pada jangkar Dari rangkaian gambar diatas berlaku

Vt = Ea+Ia.(Ra+Rs)

Dimana Ea= K.n.Ø

Sehingga K.n.Ø= Vt-Ia(Ra+Rs)

n = ��−��(��+��)

�.Ø

maka setiap perubahan nilai tahanan jangkar(Ra) akan menyebabkan perubahan dari putaran motor.

Metode ini memungkinkan kita untuk mengurangi kecepatan dibawah

kecepatan nominalnya. Ini hanya direkomendasikan untuk motor kecil karena

banyak daya yang terbuang dalam rheostat

2.8.2. Metode Pengaturan Fluksi

M HB

J

K

E F

Ish

Is Ia

RL GA

Gambar 2.22 Pengaturan kecepatan dengan tahanan seri pada kumparan medan Dari rangkaian diatas berlaku persamaan

gambar diatas berlaku

Vt = Ea+Ia.(Ra+Rs)

Atau Vt = Md.Wr.If + Ia.(Ra+Rs)... kondisi steady state (2.30)

Dimana If sebanding dengan Ø(fluksi).

Md = Konstanta Mesin,=K

Vt =K.Wr.Ø + Ia.(Ra+Rs) (2.31)

Dalam hal ini Vt dianggap Konstan,sehingga :

Vt -Ia.(Ra+Rs)= K1 = Konstanta.

Vt -Ia.(Ra+Rs) =K.Wr.Ø

Wr =Vt

–Ia.(Ra+Rs)

K.Ø

=

�1

�.Ø

(2.32)

Dengan adanya tahan tambahan pada kumparan medan,maka :

Ø’ = If’ = _��+�f_Rg (2.33)

Wr’ =

=

�1

�.Ø′sehingga

��′

��

=

Ø′

Ø (2.34)

Dari persamaan (2.34) diketahui bahwa setiap perubahan fluksi (Ø) akan menyebabkan perubahan putaran motor

B=µ0.�

2�� (2.37)

Ø = µ0.�

2��

.

A (2.38)

B = medan magnet (Gauss) µ0= Permitivitas bahan

I = arus (ampere)

A= Luas medan magnet(M2) a=diarmeter kawat(Meter) Ø= Garis gaya magnet (Webber)

Besar garis garis gaya magnet yang tercipta sebanding dengan besar nilai permitivitas bahan(µ0),besarnya arus yang mengalir(I) serta luas daerah yang

terpapapr medan magnet(A) dan berbanding terbalik dengan diameter Kawat(a)

Artinya : dengan mengatur I yang mengalir pada medan shunt akan menyebabkan

perubahan fluksi,sehingga putaran dari motor juga berubah,untuk mengatur I

pada medan shunt dipasang tahanan variable yang dipasang seri.

2.8.3 Metode Pengaturan Tegangan ( Ward Leonard System)

Dalam metode ini, sumber tegangan arus medannya berbeda dengan sumber tegangan jangkarnya.Metode ini menghindari kerugian-kerugian dari pengaturan kecepatan yang buruk dan efisiensi yang tidak baik, seperti pada pengaturan tahanan jangkar.

E-5

E-10

M

AC

motor G

+ -3-�

Gambar 2.23Pengaturan kecepatan dengan metode Ward Leonard

2.9 Rugi – Rugi Motor Arus Searah Penguatan Sendiri

Motor DC menerima daya masukan berupa energi listrik dan

P P

P P

P_L d mk

g j

Gambar 2.24 Diagram Aliran Daya( �_��_�� )

Untuk mengubah daya listrik ( �_� ) menjadi daya mekanik (�_�� ) motor DC mengalami kerugian-kerugian yaitu :

a. �_� ( rugi gesekan )

b. �_� ( Joule ) ialah kerugian-kerugian yang disebabkan oleh kerugian

tembaga dan kerugian besi �_� = �_�� + �_�

c. � pada penguat

d. �pada sikat-sikat dan sebagainya.

Dengan demikian selalu ada selisih antara daya masukan dan daya keluaran motor. Ini merupakan rugi-rugi daya yang terjadi di dalam motor. Dalam persamaan dinyatakan dengan :

Σ Rugi-Rugi = Daya Masukan – Daya Keluaran...(2.39)

dihasilkannya dimana selisih daya tersebut berubah menjadi bentuk energi yang lain yang tidak dapat digunakan bahkan dapat merugikan bagi motor itu sendiri.

Sebagian tenaga listrik ( input ) motor DC hilang atau berubah menjadi panas. Dalam hal ini akan menimbulkan panas yang berlebihan yang berakibat rusaknya isolasi. Hal tersebut terjadi pada setiap mesin arus searah, baik itu generator DC maupun motor DC dan mesin AC. Kerugian – kerugian itu antara lain disebabkan oleh reaksi jangkar, arus liar, gesekkan, arus yang mengalir pada belitan, rheostat dan sebagainya.

Generator DC dan motor DC mempunyai tipe kerugian-kerugian yang sama. Kerugian-kerugian itu adalah

Tabel 2.1 Tipe dan Jenis Kerugian

Tipe – tipe Kerugian Keterangan

a. Kerugian pada belitan shunt b. Kerugian pada rheostat

c. Kerugian pada penguat

d. Kerugian oleh gesekkan dan oleh angin

e. Kerugian karena gesekkan sikat-sikat

f. Kerugian pada ventilasi g. Kerugian inti

Kerugian �2R pada belitan penguat shunt

Kerugian �2R pada tahanan geser ( �_�� , R pengatur )

Kerugian mekanis akibat gesekkan sikat-sikat

Kerugian pada kipas pendingin

h. Kerugian pada lilitan jangkar i. Kerugian pada lilitan seri j. Kerugian pada kontak sikat

k. Kerugian stray load

Kerugian �2R pada lilitan penguat seri Kerugian listrik pada sikat-sikat dan kontak-kontak

Kerugian-kerugian akibat arus liar pada tembaga, kerugian inti, reaksi jangkar, kerugian short circuit pada saat

komutasi.

Untuk lebih jelasnya pada tabel 2.2 menunjukkan jenis kerugian-kerugian pada mesin DC dan bagaimana cara menentukan besarnya kerugian-kerugian tersebut.

Tabel 2.2 Kerugian-kerugian pada Mesin DC Kerugian- kerugian Cara menentukan

Perputara (Stray Power )

Gesekan :

Bantalan

Sikat

Kipas pendingin (windage)

Inti jangkar :

Histerisis

Arus liar

Biasanya ditentukan melalui tes

Tembaga

Lilitan jangkar Lilitan kutub bantu

�� ² ��

Lilitan seri

Lilitan kompensasi Kontak sikat Lilitan shunt

�� ² ���

�� ² ��

( 1 s/d 6 ) x �_� U �_�ℎ

Stray Load Losses 1 percent dari output untuk mesin yang lebih besar dari 150 KW ( 200 HP )

2.10 Efisiensi Motor DC Penguatan Kompon

Efisiensimotor arus searah merupakan perbandingan antara daya keluaran dengandaya masukanyang dinyatakan dalam persen (%) dari motor arus searah tersebut.Daya masukan yang diterima oleh motor arus searah berupa daya listrik sedangkandaya keluaran yang dihasilkannya berupa daya mekanik yaitu gerak rotor dan hasil selisih antara daya masukan dengan daya keluaran motor disebut rugi-rugi.dimana rugi-rugi motor arus searah sangat dipengaruhi oleh arus jangkar dan arus medan shunt dimana jika Ia dan Ish berubah maka rugi-rugi juga berubah sehingga sangat mempengaruhi efesiensi. Dengan demikian, efisiensi suatu motor arus searah diperoleh dengan menggunakan persamaan (2.40) :

η = x 100% P

P in out

(2.40)

Karena Pout = Pin – ΣRugi-Rugi (2.41)

Pin = Pout +ΣRugi-Rugi (2.42)

Maka efisiensi motor arus searah dapat juga dituliskan sepertipersamaan (2.44) dan persamaan (2.45) :

η = in in P Rugi Rugi

P −

∑

−

x 100 % (2.44)

η =

∑

−

+ Rugi Rugi

P

P out

out

x 100 % (2.45)

Dimana :

η = efisiensi motor arus searah (%)

Pin = daya masukan motor arus searah (Watt)

Pout= daya keluaran motor arus searah (Watt)

Efisiensi yang dinyatakan oleh persamaan (2.44) disebut juga sebagai efisiensi komersial atau efisiensi keseluruhan (overall efficiency). Selain itu, dalam motor arus searah dikenal juga dua macam efisiensi lainnya, yaitu

2.10.1 Efisiensi Mekanis

Efisiensi mekanis pada motor arus searah dapat diperoleh dengan menggunakan persamaan (2.41) :

ηm = x 100%

P P a out (2.46) Dimana :

Pout = daya keluaran motor arus searah = Ta x ω (Watt)

Pa = daya yang dibangkitkan pada kumparan jangkar = Ea x Ia(Watt)

Tsh= torsi poros dari motor arus searah (Newton-meter)

ω = kecepatan putaran rotor (radian per detik)

Pout =Ta x ω ...( 2.48)

Pout =Ta x 2πN...(2.49)

2.10.1 Efisiensi Elektris

Efisiensi elektris atau efisiensi listrik pada motor arus searah dapat diperoleh dengan menggunakan persamaan :

ηe=

in a P

P

x 100%...(2.50)

Dimana :

Pin = Vt x IL(Watt)

Vt= tegangan terminal motor arus searah (Volt)

IL= arus jala-jala (Ampere)

Dari persamaan (2.44) dan persamaan (2.47)diperoleh hubungan antara efisiensi mekanis dengan efisiensi elektris yaitu seperti persamaan (2.48) :

BAB III

METODE PENELITIAN

3.1 Tempat dan Waktu Penelitian

Pengambilan data dalam penelitian tugas akhir ini dilakukan di Laboratorium Konversi Energi Listrik Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara pada tanggal 10-15April 2014 pukul 14.00 s.d. 18.00 WIB.

3.2 Metode Pengumpulan Data

Metode pengumpulan data dalam suatu penelitian akan sangat menentukan keberhasilan penelitian, oleh karena itu perlu direncanakan dengan tepat dalam memilih metode untuk pengumpulan data. Sedangkan metode-metode tersebut adalah sebagai berikut :

1. Metode Dokumentasi

Yang dimaksud metode dokumentasi adalah cara memperoleh data melalui hal-hal atau variabel yang berupa catatan, transkrip, buku, surat kabar, majalah dan lain-lain. Adapun dokumentasi yang akan peneliti gunakan adalah data-data yang berhubungan perubahan kecepetan serta parameter yang mempengaruhi efisiensi .

2. Metode Observasi

penulis langsung berada di lokasi penelitian yaitu di Laboratorium Konversi Energi Listrik dan mengadakan penelitian mengenai hal-hal yang perlu dicatat sebagai data dalam penelitian.

3.3 Langkah – Langkah Penelitian

Langkah-langkah penelitian yang ditempuh dalam penelitian ini meliputi : 1. Tahap Persiapan

Tujuan dari tahap persiapan penelitian adalah untuk mengkoordinasikan agar saat penelitian dapat berjalan dengan lancar. Langkah-langkah yang dilakukan adalah sebagai berikut :

a) Mempersiapkan alat dan bahan untuk penelitian, semua alat dan bahan yang akan digunakan harus dipersiapkan terlebih dahulu.

b) Mengkondisikan obyek penelitian.

Obyek penelitian yang dimaksudkan disini adalah Motor Dc kompon.Yaitu memastikan apakah Motor DC dapat beroperasi.Memeriksa Power Supply dan Multimeter apakah sudah disetting dengan benar. c) Mengkondisikan alat ukur.

Alat ukur sebagai alat pengambil data harus memiliki validitas yang baik.Untuk mendapatkan validitas yang baik alat ukur harus disetting sesuai dengan keadaan seperti skala operasi.

2. Tahap Pengambilan Data

Tujuan dari tahap ini untuk memperoleh data penelitian yang meliputi perubahanarus dan tegangan akibat pengaturan kecepatan pada motor arus searah serta pengaruhnya terhadap efisiensi motor arus searah kompon

Penelitian mengenai pengaruh pengaturan kecepatan motor arus searah menggunakan metode kontrol fluksi terhadap efisiensi motor arus searah kompon ini dilakukan pada Laboratorium Konversi Energi Listrik FT-USU. Peralatan-peralatan yang digunakan pada penelitian ini adalah sebagai berikut :

1. Motor arus searah AEG 1 unit

Spesifikasi : Motor yang digunakan pada pengujian ini adalah motor arus searah AEG tipe Gd 110/110 G-Mot Nr. 7983745 dengan penguatan kompon yang terdapat di Laboratorium Konversi Energi Listrik FT-USU dengan spesifikasi sebagai berikut:

V = 220 V P = 1,2 kW IL = 7,1 A

Ish = 0.177 A

n = 1400 rpm Jumlah Kutub = 2 Kelas Isolasi = B

Tahanan Medan Shunt (J-K) = 1,25 kΩ Tahanan Medan Seri (E-F) = 0,6 Ω Tahanan Jangkar (GA-HB) = 3,8 Ω

1. 1 unit Motor Arus Searah AEG 1,2 kW 2. 1 unit Generator Arus Searah AEG 2 kW

5. 4 unit Tahanan Geser 6. 2 buah Voltmeter 7. 4 buah Amperemeter 8. 1 buah Tachometer 9. Kabel Penghubung

3.5 Rangkaian Pengambilan Data

3.5.1 Rangkaian percobaan pengaturan kecepatan motor arus serah kompon menggunakan tahanana seri pada kumparan medan

`` M GA HB G n T J K P T A C 3Φ R S T S + -E F A1 A2 V1 A3

1 I_L I_s

I_sh

I_a

R

M

GA

HB

G

n T J K

P

T

A

C

3

Φ

R

S

T

S

+

-E F

A

1

A2

V1

A3

1

I

_s

I

_a

I

sh

I

L

R

Gambar 3.2 rangkaian percobaan pengaturan kecepatan motor arus searah menggunakan tahanan seri pada medan shunt motor DC kompon pendek tanpa beban

M GA HB G GA HB n T S3 RL J K P T A C 3Φ R S T S + -E F A1 A2 V1 A3 1 V2 Ish

Is Ia

IL

K

AC P T D C J S2 A4 + -If RL

M GA HB J K P T A C 3Φ R S T S +

-E F A1

A V1 A3 1 G GA HB n T S3 RL V2

IL Is Ia

Ish

K

AC P T D C J S2 A4 + -If RL

Gambar 3.4 rangkaian percobaan pengaturan kecepatan motor arus searah menggunakan tahanan seri pada medan shunt motor DC kompon pendek berbeban

3.6Prosedur Pengambilan Data

3.6.1 pengaturan kecepatan motor arus serah kompon menggunakan tahanan seri pada kumparan medan

3.6.1.1 pengaturan kecepatan motor arus serah kompon panjang menggunakan tahanan seri pada kumparan medan

1.Peralatan dirangkai seperti gambar 1(untuk tanpa beban) dan gambar 3(berbeban).

2.Tekan tombol ON untuk menyalakan PTDC

3.Atur tegangan terminal pada motor DC sampai mencapai tegangan 180 volt 4.Atur tahanan R1 sebesar 100Ω,200Ω, 300Ω,400Ω, 500Ω,600Ω, 700Ω,800Ω, ,

5.Catat setiap perubahan keceptan,arus medan dan arus jangkar pada setiap perubahan R1

3.6.1.2 pengaturan kecepatan motor arus serah kompon pendek menggunakan tahanan seri pada kumparan medan

1.Peralatan dirangkai seperti gambar 2(untuk tanpa beban) dan gambar 4(berbeban)

2.Tekan tombol ON untuk menyalakan PTDC

3.Atur tegangan terminal pada motor DC sampai mencapai tegangan 180 volt 4.Atur tahanan R1 sebesar 100Ω,200Ω, 300Ω,400Ω, 500Ω,600Ω, 700Ω,800Ω, ,

900Ω,1000Ω

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Umum

Mesin listrik berfungsi sebagai motor listrik apabila didalamnya terjadi proses konversi dari energi listrik menjadi energi mekanik.Sedangkan untuk motor dc itu sendiri memerlukan suplai tegangan yang searah pada kumparan jangkar dan kumparan medan untuk diubah menjadi energi mekanik. Energi mekanik ini digunakan sebagai penggerak peralatan listrik seperti pada pompa. Karena penggunaannya yang cukup luas maka kinerjanya harus baik.

4.2 Hasil Penelitian

Penelitian dari tanggal 10 April sampai tanggal 15April 2014 di Laboratorium Konversi Energi Listrik, diperoleh data pengujian tanpa beban dan berbeban.

4.2.1 Data Pengujian

Tabel 4.1 Data Pengaturan Kecepatan dengan menggunakan pengaturan Arus medan pada motor arus searah Kompon pendek tanpa beban.

Vt= 180 Volt

No R1 Ia Ish Is IL n

1 100 2,63 0,15 2,78 2,78 1600

2 200 2,65 0,13 2,78 2,78 1750

3 300 2,69 0,12 2,81 2,81 1820

4 400 2,72 0,11 2,83 2,83 1950

5 500 2,74 0,10 2,84 2,84 2050

6 600 2,84 0,10 2,94 2,94 2150

7 700 2,86 0,09 2,95 2,95 2300

9 900 2,91 0,08 2,99 2.99 2500 10 1000 2,93 0,07 3,00 3,00 2600

Tabel 4.2 Data Pengaturan Kecepatan dengan menggunakan pengaturan Arus medan pada motor arus searah Kompon pendek berbeban

Vt = 180 Volt RL = 100Ω If = 0,5 A

No R1 Ia Ish Is IL n

1 100 6,00 0,13 6,13 6,13 1400 2 200 6,34 0,12 6,46 6,46 1500 3 300 6,49 0,11 6,6 6,6 1550 4 400 6,84 0,10 6,94 6,94 1600 5 500 7,01 0,10 7,11 7,11 1620 6 600 7,14 0,09 7,23 7,23 1700 7 700 7,32 0,09 7,41 7,41 1720 8 800 7,49 0,08 7,57 7,57 1800 9 900 7,65 0,08 7,73 7,73 1820 10 1000 7,79 0,07 7,86 7,86 1900

Tabel 4.3 Data Pengaturan Kecepatan dengan menggunakan pengaturan Arus medan pada motor arus searah Kompon panjang tanpa beban.

Vt= 180 Volt

No R1 Ia Ish Is IL N

1 100 2,52 0,14 2,52 2,56 1600 2 200 2,58 0,13 2,58 2,61 1750 3 300 2,62 0,12 2,62 2,74 1850 4 400 2,65 0,11 2,65 2,81 1950 5 500 2,68 0,10 2,68 2,78 2100 6 600 2,73 0,10 2,73 2,83 2200 7 700 2,76 0,09 2,76 2,85 2300 8 800 2,80 0,09 2,80 2,89 2450 9 900 2,84 0,08 2,84 2,92 2500 10 1000 2,89 0,07 2,89 2,96 2550

Vt = 180 Volt RL = 100Ω If = 0,5 A

No R1 Ia Ish Is IL N

1 100 5,14 0,14 5,14 5,28 1400 2 200 5,53 0,13 5,53 5,66 1450 3 300 5,65 0,12 5,65 5,77 1500 4 400 5,88 0,11 5,88 5,99 1550 5 500 6,00 0,10 6,00 6,1 1600 6 600 6,12 0,10 6,12 6,22 1620 7 700 6,27 0,09 6,27 6,36 1700 8 800 6,44 0,09 6,44 6,53 1720 9 900 6,60 0,08 6,60 6,68 1800 10 1000 6,70 0,07 6,70 6,77 1850

4.3 Analisis Data Pengujian

Efisiensi dan torsi pada motor dapat dihitung dari hasil pengujian motor pada kondisi berbeban. Sedangkan rugi-rugi besi dan rugi-rugi gesek yang merupakan rugi-rugi konstan pada motor dapat dihitung dari hasil pengujian motor pada kondisi tanpa beban.

• Dari Hasil Pengujian Pada Kondisi Tanpa Beban

Daya masukan motor pada kondisi tanpa beban adalah : (Pin)o= Vtx IL

Pada kondisi tanpa beban, seluruh daya masukan pada motor digunakan untuk melayani rugi-rugi daya yang terdiri dari :

− Rugi-rugi tembaga yaitu rugi-rugi tembaga pada kumparan jangkar, pada

kumparan medan seri, dan pada kumparan medan shunt : (Pcu-total)o= ( Ia )2xRa+ ( Is )2xRs + ( Ish )2 x Rsh

− Rugi-rugi konstan yaitu rugi-rugi besi serta rugi-rugi gesekan dan angin :

• Dari Hasil Pengujian Pada Kondisi Berbeban

Daya masukan motor pada kondisi berbeban adalah : Pin= Vtx IL

Pada kondisi berbeban, daya masukan motor digunakan untuk melayani beban dan juga rugi-rugi daya. Rugi-rugi daya pada saat motor dibebani adalah :

− Rugi-rugi tembaga :

Pcu-total= ( Ia )2xRa+ ( Is )2xRs + ( Ish )2 x Rsh

− Rugi-rugi total pada motor :

Σ Rugi-Rugi =Pcu-total + Pkonstan

Sehingga daya keluaran motor yang digunakan untuk melayani beban adalah : Pout= Pin – Σ Rugi-Rugi

Maka efisiensi motor adalah :

η = x 100% P

P in out

Untuk menghitung torsi pada motor, dihitung terlebih dahulu besar ggl armatur pada motor :

− Untuk motor DC penguatan kompon panjang, yaitu :

Ea= Vt– Ia x (Rs + Ra)

− Untuk motor DC penguatan kompon pendek, yaitu :

Ea = Vt – Is x Rs –Ia x Ra

Perubahan Fluksi :

Selanjutnya, berdasarkan data-data yang diperoleh dari hasil pengujian pada kondisi tanpa beban dan kondisi berbeban, maka dilakukan perhitungan untuk mendapatkan efisiensi dan torsi motor arus searah penguatan kompon panjang dan motor arus searah penguatan kompon pendek maupun Kompon Panjang untuk setiap perubahan tahanan yang mengatur arus medan dan jangkar.

1.1 pengujian pengaturan kecepatan dengan menggunakan metode pengaturan fluksi(pengaturan arus medan dengan menambahkan tahananan seri pada medan shunt) pada motor dc kompon pendek

a)pada saat R1= 100

• Pada Kondisi Tanpa Beban

(Pin)o = Vtx IL

(Pin)o = 180 x 2,78

(Pin)o = 500,4 Watt

(Pcu-total)o = ( Ia )2xRa+ ( Is )2xRs + ( Ish )2 x Rsh

= (2,63)2 x 3,8 + (2,78)2 x 0,6 + (0,15)2 x 1250 = 26,28+ 4,63+28,125

= 59,035 Watt Pkonstan = (Pin)o – (Pcu-total)o

= 500,4- 59,035 = 441,365 Watt

• Pada Kondisi Berbeban

Pin = Vtx IL

Pin = 180 x 6,13

(Pcu-total) = ( Ia )2xRa+ ( Is )2xRs + ( Ish )2 x Rsh

= (6)2 x 3,8 + (6,13)2 x 0,6 + (0,14)2 x 1250 = 136,8+22,54+21,25

= 180,59 Watt

Pout = Pin – Pcu-total – Pkonstan

= 1103,4– 180,59 – 441,365 = 481,445

η = x 100% P

P in out

= x 100%

11034 481,445

= 43,63% Ea = Vt – Is x Rs –Ia x Ra

= 180 – 6,13 x 0,6 – 6,00 x 3,8 = 153,2 Volt

C x Ø = n E_a

= 1400 153,2

= 0,109

Tabel 4.5 hasil pengujian pengaturan kecepatan dengan menggunakan metode pengaturan fluksipada motor dc kompon pendek

No R1 Ia Ish Is IL N η(%) C x Ø 1 100 6,00 0,13 6,13 6,13 1400 43,63 0,109 2 200 6,34 0,12 6,46 6,46 1500 46,10 0,1014 3 300 6,49 0,11 6,6 6,6 1550 44,70 0,0980 4 400 6,84 0,10 6,94 6,94 1600 45,53 0,0936 5 500 7,01 0,10 7,11 7,11 1620 45,72 0,0919 6 600 7,14 0,09 7,23 7,23 1700 44,90 0,0874 7 700 7,32 0,09 7,41 7,41 1720 45,24 0,0858 8 800 7,49 0,08 7,57 7,57 1800 45,59 0,0816 9 900 7,65 0,08 7,73 7,73 1820 45,46 0,0804 10 1000 7,79 0,07 7,86 7,86 1900 45,65 0,0767

2. untuk motor dc kompon Panjang metode pengaturan arus medan dengan menambahkan tahananan seri pada medan shunt

a) R1=100

• Pada Kondisi Tanpa Beban

(Pin)o= Vtx IL

= 180 x 2,56 (Pin)o= 460,8Watt

(Pcu-total)o= ( Ia )2 x Ra+ ( Is )2 x Rs + ( Ish )2 x Rsh

= (2,44)2 x 3,8 + (2,44)2 x 0,6 + (0,14)2 x 1250 = 22,62 + 3,57 + 24,5

(Pcu-total)o= 50,69 Watt

Pkonstan= (Pin)o – (Pcu-total)o

• Pada Kondisi Berbeban

Pin= Vtx IL

= 180 x 5,28 Pin= 950,4Watt

Pcu-total= ( Ia )2 x Ra+ ( Is )2 x Rs + ( Ish )2 x Rsh

= (5,14)2 x 3,8 + (5,14)2 x 0,6 + (0,14)2 x 1250 = 100,39 + 15,85 + 24,5

Pcu-total= 156,59 Watt

Pout= Pin – Pcu-total – Pkonstan

= 980,4 – 156,59 – 410,11 Pout= 383,7 Watt

η = x 100% P

P in out

= x 100% 980,4

383,7

η =39,14 %

Ea = Vt– Ia x (Rs + Ra)

= 180–5,14 x (0,6+ 3,8) = 180–22,62

C x Ø = n E_a

= 1400 157,38

= 0,1124

Dengan persamaan yang sama seperti diatas nilai efisi