ANALISA PERBANDINGAN PENGARUH TAHANAN
PENGEREMAN DINAMIS TERHADAP WAKTU ANTARA
MOTOR ARUS SEARAH PENGUATAN KOMPON PANJANG
DENGAN PENGUATAN KOMPON PENDEK
(Aplikasi Pada Laboratorium Konversi Energi Listrik FT –USU)
Diajukan untuk memenuhi salah satu persyaratan dalam menyelesaikanpendidikan sarjana (S-1) pada Departemen Teknik Elektro
Oleh
050402087 RICHARD N PURBA
DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
ABSTRAK
Motor arus searah adalah mesin yang merubah energi listrik arus searah menjadi energi mekanis yang berupa putaran. Berdasarkan fisiknya motor arus searah terdiri atas bagian yang diam (stator) dan bagian yang berputar (rotor).
KATA PENGANTAR
Pujian dan ucapan syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa atas segala kasihnya yang menyertai penulis setiap saat selama perkuliahan., dalam pelaksanaan penelitian tugas akhir ini, dan saat penyusunan laporan tugas akhir.
Tugas akhir ini merupakan bagian kurikulum yang harus di selesaikan untuk memenuhi persyaratan menyelesaikan pendidikan Sarjana Strata Satu di Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara, penulis berjudul :
ANALISA PERBANDINGAN PENGARUH TAHANAN
PENGEREMAN DINAMIS TERHADAP WAKTU ANTARA MOTOR ARUS SEARAH PENGUATAN KOMPON PANJANG DENGAN PENGUATAN KOMPON PENDEK
(Aplikasi pada Laboratorium Konversi Energi Listrik FT-USU)
Penulis menyampaikan rasa hormat dan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada orang tua saya, Ayahanda Robinsius Purba dan Ibunda Asmauli Lbn. Tobing yang telah membesarkan, mendidik dan terus membimbing serta mendoakan saya. Juga rasa sayang kepada saudara-saudara saya kak Bunga Purba, Rolando,Albert dan David.
Dalam kesempatan ini, penulis juga menyampaikan ucapan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada:
1. Bapak Ir.Sumantri Zulkarnain, selaku dosen Pembimbing Tugas Akhir, atas segala bimbingan, pengarahan dan motivasi dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.
3. Bapak Prof.Dr.Ir. Usman Baafai selaku Pelaksan Harian Ketua Departemen Teknik Elektro FT-USU dan Bapak Rahmat Fauzi, MT, selaku Sekretaris Departemen Teknik Elektro FT-USU.
4. Bapak Ir.Satria Ginting dan Bapak Syarifuddin Siregar selaku dosen penguji atas segala bimbingan dan saran dalam menyelesaikan tugas akhir ini.
5. Seluruh Staf Pengajar di Departemen Teknik Elektro USU dan Seluruh Karyawan di Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Elektro USU.
6. Teman-teman angkatan ’05 Teknik Elektro USU, Jonson, Ridwan, Darwin, Colin, Herman dan lain-lain yang tak dapat penulis sebutkan satu persatu. 7. Dan pihak-pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu.
Akhir kata, tugas akhir ini masih jauh dari sempurna, masih banyak kesalahan dan kekurangan, namun penulis tetap berharap semoga tugas akhir ini bisa bermanfaat dan memberikan inspirasi bagi pengembangan selanjutnya.
Medan, November 2011
DAFTAR ISI
ABSTRAK ... i
KATA PENGANTAR ... ii
DAFTAR ISI ... iv
DAFTAR GAMBAR ... vii
DAFTAR TABEL ... ix
BAB I PENDAHULUAN I.1 Latar Belakang ... 1
I.2 Tujuan dan Manfaat Penulisan ... 2
I.3 Batasan Masalah ... 3
I.4 Metode Penulisan ... 4
I.5 Sistematika Penulisan ... 4
BAB II MOTOR ARUS SEARAH II.1 Umum ... 6
II.2 Konstruksi Motor Arus Searah ... 7
II.3 Prinsip Kerja Motor Arus Searah ... 11
II.4 Reaksi Jangkar ... 18
II.5 Jenis-jenis Motor Arus Searah ... 22
II.5.1 Motor Arus Searah Penguatan Bebas ... 22
II.5.2 Motor Arus Searah Penguatan Sendiri ... 23
II.5.2.1 Motor Arus Searah Penguatan Seri... 24
II.5.2.2 Motor Arus Searah Penguatan Shunt ... 25
II.5.2.4 Motor Arus Searah Penguatan Kompon Pendek ... 28
BAB III PENGEREMAN MOTOR ARUS SEARAH III.1 Umum ... 30
III.2 Pengereman Dinamis ... 34
III.3 Pengereman Regeneratif ... 39
III.4 Pengereman Plugging ... 40
BAB IV PERBANDINGAN PENGEREMAN DINAMIS ANTARA MOTOR ARUS SEARAH PENGUATAN KOMPON PANJANG DENGAN PENGUATAN KOMPON PENDEK IV.1 Umum ... 41
IV.2 Peralatan Pengujian... 42
IV.3 Spesifikasi Motor ... 42
IV.4 Rangkaian Pengereman Dinamis Motor DC Penguatan Kompon Panjang Komulatif ... 43
IV.5 Prosedur Pengujian ... 44
IV.5.1 Pengereman Dinamis Dengan Arus Medan Ish yang Berubah saat Pengereman ... 44
IV.5.2 Pengereman Dinamis Dengan Arus Medan Ish yang Konstan saat Pengereman ... 45
IV.6 Data Hasil Pengujian ... 46
IV.7 Analisa Data Pengujian ... 47
IV.8 Grafik Pengujian Pengereman Dinamis Kompon Panjang Komulatif ... 49
IV.10 Prosedur Pengujian ... 53
IV.10.1 Pengereman Dinamis Dengan Arus Medan Ish yang Berubah saat Pengereman ... 53
IV.10.2 Pengereman Dinamis Dengan Arus Medan Ish yang Konstan saat Pengereman ... 53
IV.11 Data Hasil Pengujian ... 54
IV.12 Analisa Data Pengujian ... 55
IV.13 Grafik Pengujian Pengereman Dinamis Kompon Pendek Komulatif ... 57
IV.14 Perbandingan Pengujian Pengereman Dinamis Kompon Panjang Dengan Kompon Pendek ... 60
BAB V KESIMPULAN ... 64
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1(a) Konstruksi motor arus searah bagian stator ... 7
Gambar 2.1(b) Konstruksi motor arus searah bagian rotor ... 8
Gambar 2.2 Pengaruh penempatan konduktor pengalir arus dalam medan magnet11 Gambar 2.3 Prinsip kerja motor arus searah ... 13
Gambar 2.4 Fluksi yang dihasilkan oleh kumparan medan ... 18
Gambar 2.5 Fluksi yang dihasilkan oleh kumparan jangkar ... 19
Gambar 2.6 Hasil kombinasi antara fluksi medan dan fluksi jangkar ... 20
Gambar 2.7 Rangkaian ekivalen motor arus searah penguatan bebas ... 22
Gambar 2.8 Rangkaian ekivalen motor arus searah penguatan seri ... 24
Gambar 2.9 Rangkaian ekivalen motor arus searah penguatan shunt ... 25
Gambar 2.10(a) Rangkaian Ekivalen motor arus searah penguatan kompon panjang deferensial ( lawan ) ... 26
Gambar 2.10(b) Rangkaian Ekivalen motor arus serah penguatan kompon panjang komulatif ( bantu ) ... 27
Gambar 2.11(a) Rangkaian ekivalen motor arus searah penguatan kompon pendek diferensial (lawan) ... 28
Gambar 2.11(b) Rangkaian ekivalen motor arus searah penguatan kompon pendek komulatif (lawan)... 29
Gambar 2.12 Kurva beban-kopel dan beban-kepesatan motor-kompon komulatif31 Gambar 3.1 Rangkaian kontrol pengereman dinamis ... 35
Gambar 3.2(a) Rangkaian pengereman dinamis motor DC penguatan kompon panjang komulatif dengan Ish yang berubah saat pengereman ... 35
Gambar 3.3(a) Rangkaian pengereman dinamis motor DC penguatan kompon
pendek komulatif dengan Ish yang berubah saat pengereman ... 36
Gambar 3.3(b) Rangkaian pengereman dinamis motor DC penguatan kompon
pendek komulatif dengan Ish yang konstan ... 37
Gambar 4.1 Rangkaian Kontrol Pengereman Dinamis Motor DC Penguatan Kompon ... 43 Gambar 4.2 Rangkaian pengereman dinamis motor DC penguatan kompon
panjang komulatif dengan Ish yang berubah saat pengereman ... 43
Gambar 4.3 Rangkaian pengereman dinamis motor DC penguatan kompon
panjang komulatif dengan Ish yang konstan... 44
Gambar 4.4 Rangkaian pengereman dinamis motor DC penguatan kompon
pendek komulatif dengan Ish yang berubah saat pengereman ... 52
Gambar 4.5 Rangkaian pengereman dinamis motor DC penguatan kompon
DAFTAR TABEL
Tabel 4.1 Data Pengereman Dengan Arus Medan Ish yang Berubah ... 47
Tabel 4.2 Data Pengereman Dengan Arus Medan Ish yang Konstan ... 47
... Tabel 4.3 Data Pengereman Pengereman Dinamis Motor DC Penguatan Kompon Panjang Komulatif ... 48
Tabel 4.4 Data Pengereman Dengan Arus Medan Ish yang Berubah ... 55
Tabel 4.5 Data Pengereman Dengan Arus Medan Ish yang Konstan ... 55
Tabel 4.6 Data Pengereman Dinamis Motor DC kompon pendek komutatif ... 56
ABSTRAK
Motor arus searah adalah mesin yang merubah energi listrik arus searah menjadi energi mekanis yang berupa putaran. Berdasarkan fisiknya motor arus searah terdiri atas bagian yang diam (stator) dan bagian yang berputar (rotor).
BAB I
PENDAHULUAN
I.1. Latar Belakang
Motor adalah mesin yang merubah energi listrik menjadi energi mekanis. 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 kepada rangkaian medan dan rangkaian jangkar dari motor tersebut.
Akhir-akhir ini mungkin banyak orang beranggapan bahwa tidak perlu lagi untuk mempelajari motor arus searah karena penggunaannya pada industri-industri sudah sangat kurang. Namun akhirnya beberapa tahun terakhir ini motor arus searah mengalami perkembangan khususnya dalam pemakaiannya sebagai motor penggerak.
Penggunaan motor arus searah dapat kita jumpai pada alat pengangkut di suatu pertambangan, dalam sarana transportasi yaitu pada kereta api listrik dan juga pada mobil yang disuplai oleh baterai. Pemilihan motor arus searah dibandingkan motor sinkron ataupun motor induksi karena mudah dalam pengaturan putaran baik untuk beban yang bervariasi dan juga sistem mesin DC sering kali dipergunakan pada pemakaian yang memerlukan rentang kecepatan motor yang lebar ataupun pengaturan yang teliti pada keluaran motornya.
Dalam memperlambat ataupun menghentikan motor yang sedang berjalan sangat diperlukan sistem pengereman. Jika hanya menggunakan pengereman mekanis saja tidak bisa untuk menghentikan motor tersebut karena ketika terjadi pengereman mekanis maka akan mengalir arus yang sangat besar pada jangkar, yang dimana ini dapat menimbulkan panas. Oleh sebab itulah sangat diperlukan pengereman secara elektrik.
Salah satu metode pengereman tersebut adalah pengereman dinamis. Pengereman ini sangat efisien pada sistem pengereman untuk waktu yang singkat karena motor dapat berhenti dengan cepat. Keuntungan penggunaan pengereman dinamis ini adalah pada pengereman ini tidak memerlukan pengaturan tegangan suplai karena daya yang dihasilkan tidak dipakai lagi dan rangkaian pengeremannya sangat sederhana sehingga hanya membutuhkan sedikit peralatan.
I.2. Tujuan Penulisan dan Manfaat Penulisan Adapun tujuan penulisan tugas akhir ini adalah:
1. Mengetahui hubungan antara besar tahanan pengereman dinamis dengan waktu yang diperlukan untuk membuat motor berhenti pada pengereman dinamis motor arus searah penguatan kompon panjang dalam keadaan berbeban.
2. Mengetahui hubungan antara besar tahanan pengereman dinamis dengan waktu yang diperlukan untuk membuat motor berhenti pada pengereman dinamis motor arus searah penguatan kompon pendek dalam keadaan berbeban.
Penulisan tugas akhir ini nantinya bermanfaat dalam penentuan besar tahanan pengereman pada sistem yang menggunakan pengereman dinamis.
I.3. Batasan Masalah
Adapun batasan masalah pada tugas akhir ini adalah:
1. Motor yang digunakan adalah motor DC kompon komulatif (bantu).
2. Penulisan dilakukan untuk motor arus searah penguatan kompon panjang komulatif dan motor arus searah penguatan kompon pendek komulatif dalam keadaan berbeban.
3. Pada penulisan ini tidak membahas tentang beban yang dipakai pada motor arus searah penguatan kompon panjang komulatif dan motor arus searah penguatan kompon pendek komulatif.
4. Perlambatan pada motor dianggap hanya berasal dari pengereman karena rugi-rugi yang disebabkan angin dan gesekan diabaikan.
5. Motor dianggap berputar dengan kepesatan konstan ataupun dalam keadaan steady state saat dilakukan pengereman.
I.4. Metode Penulisan
Metode yang digunakan dalam penulisan tugas akhir ini adalah: 1. Studi literatur
Penulis melakukan penulisan berdasarkan studi kepustakaan dan kajian dari buku-buku teks pendukung yang dapat
menunjang penulisan tugas akhir ini.
2. Studi bimbingan
Melakukan percobaan di Laboraturium Konversi Energi Elektrik Departemen Teknik Elektro FT-USU untuk mendapatkan data-data yang dibutuhkan selama penulisan tugas akhir ini.
I.5. Sistematika Penulisan ABSTRAK
BAB I PENDAHULUAN
Bab ini berisikan tentang gambaran umum mengenai tugas akhir yang memuat latar belakang penulisan judul, tinjauan pustaka, tujuan penulisan, pembatasan masalah, metode penulisan serta sistematika penulisan.
BAB II MOTOR ARUS SEARAH ( MOTOR DC )
Bab ini berisikan tentang teori umum mengenai motor arus searah, prinsip kerja motor arus searah dan jenis-jenis motor arus searah.
BAB III PENGEREMAN MOTOR ARUS SEARAH
Bab ini berisikan tentang teori umum mengenai pengereman pada motor arus searah dan jenis-jenis pengereman pada motor arus searah seperti pengereman dinamis, pengereman regeneratif dan pengereman plugging.
BAB IV PERBANDINGAN PENGARUH BESAR TAHANAN PENGEREMAN DINAMIS TERHADAP WAKTU ANTARA MOTOR ARUS SEARAH PENGUATAN KOMPON PANJANG DENGAN MOTOR ARUS SEARAH PENGUATAN KOMPON PENDEK
kompon pendek dan meliputi proses pengambilan data juga data-data yang diperoleh dari penulisan yaitu lamanya waktu pengereman untuk berbagai nilai tahanan dan termasuk perbandingan analisa karakteristik pengereman dinamis kedua jenis motor arus searah tersebut.
BAB V KESIMPULAN
BAB II
MOTOR ARUS SEARAH
II.1. Umum
Motor arus searah (motor DC) adalah mesin yang merubah enargi listrik arus searah menjadi energi mekanis yang berupa putaran. Hampir pada semua prinsip pengoperasiannya, motor arus searah sangat identik dengan generator arus searah. Kenyataannya mesin yang bekerja baik sebagai generator arus searah akan bekerja baik pula 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 menghasilkan fluksi magnet yang melingkar. Interaksi antara kedua fluksi magnet ini menimbulkan suatu gaya.
digunakan pada berbagai aplikasi tersebut. Pengaturan kecepatan pada motor arus searah dapat dilakukan dengan memperbesar atau memperkecil arus yang mengalir pada jangkar menggunakan sebuah tahanan.
II.2. Konstruksi Motor Arus Searah
Gambar di bawah merupakan konstruksi dari motor arus searah.
Gambar 2.1(a) Konstruksi motor arus searah bagian stator
Keterangan dari gambar tersebut adalah:
1. Rangka atau gandar
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 rangkain magnet.
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. Dimana fungsinya adalah untuk menahan kumparan medan di tempatnya dan menghasilkan distribusi fluksi yang lebih baik yang tersebar di seluruh jangkar dengan menggunakan permukaan yang melengkung
Inti kutub terbuat dari laminasi pelat-pelat baja yang terisolasi satu sama lain. Sepatu kutub dilaminasi dan dibaut ke inti kutub. Maka kutub medan (inti kutub dan sepatu kutub) direkatkan bersama-sama kemudian dibaut pada rangka. Pada inti kutub ini dibelitkan kumparan medan yang terbuat dari kawat tembaga yang berfungsi untuk menghasilkan fluksi magnetik.
3. Sikat
memegang peranan penting untuk terjadinya komutasi. Sikat-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. Rangkaian medan yang berfungsi untuk menghasilkan fluksi utama dibentuk dari kumparan pada setiap kutub.
5. Jangkar
Inti jangkar yang umumnya digunakan dalam motor arus searah adalah berbentuk silinder yang diberi alur-alur pada permukaannya untuk tempat melilitkan kumparan jangkar tempat terbentuknya ggl induksi. Inti jangkar terbuat dari bahan ferromagnetik. Bahan yang digunakan untuk jangkar ini merupakan sejenis campuran baja silikon.
6. Kumparan Jangkar
Kumparan jangkar pada motor arus searah merupakan tempat dibangkitkannya ggl induksi. Pada motor DC penguatan kompon panjang kumparan medan serinya diserikan terhadap kumparan jangkar, sedangkan pada motor DC penguatan kompon pendek kumparan medan serinya diparalel terhadap kumparan jangkar. Jenis-jenis konstruksi kumparan jangkar pada rotor ada tiga macam yaitu:
1. Kumparan jerat (lap winding)
7. Komutator
Untuk memperoleh tegangan searah diperlukan alat penyearah yang disebut komutator dan sikat. Komutator terdiri dari sejumlah segmen tembaga yang berbentuk lempengan-lempengan yang dirakit ke dalam silinder yang terpasang pada poros. Dimana tiap-tiap lempengan atau segmen-segmen komutator terisolasi dengan baik antara satu sama lainnya. Bahan isolasi yang digunakan pada komutator adalah mika.
Agar dihasilkan tegangan arus searah yang konstan, maka komutator yang digunakan hendaknya dalam jumlah yang besar.
8. Celah Udara
Celah udara merupakan ruang atau celah antara permukaan jangkar dengan permukaan sepatu kutub yang menyebabkan jangkar tidak bergesekan dengan sepatu kutub. Fungsi dari celah udara adalah sebagai tempat mengalirnya fluksi yang dihasilkan oleh kutub-kutub medan.
II.3. Prinsip Kerja Motor Arus Searah
(a) (b)
(c)
Setiap konduktor yang mengalirkan arus mempunyai medan magnet disekelilingnya. Kuat medan magnet yang timbul tergantung pada besarnya arus
yang mengalir dalam konduktor.
H = l
I N×
Weber/meter ...(2-1)
Dimana :
H = Kuat medan magnet (Weber/meter) N = Banyak kumparan (lilitan)
I = Arus yang mengalir pada penghantar (Ampere) l = Panjang dari penghantar (meter)
Pada Gambar 2.2(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 2.2(b) menggambarkan sebuah konduktor yang dialiri arus searah dan menghasilkan medan magnet (garis-garis gaya fluksi) disekelilingnya.
Prinsip dasar diatas diterapkan pada motor dc. Prinsip kerja sebuah motor arus searah dapat dijelaskan dengan Gambar 2.3 berikut:
Gambar 2.3 Prinsip kerja motor arus searah
Berdasarkan gambar diatas kedua kutub stator dibelitkan dengan konduktor – konduktor sehingga membentuk kumparan yang dinamakan kumparan stator atau kumparan medan. Misalkan 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 yang dinamakan fluksi stator. Fluksi ini merupakan medan magnet yang arahnya dari kutub utara menuju kutub selatan (hal ini dapat dilihat dengan adanya garis – garis fluksi). Apabila pada kumparan jangkar mengalir arus yakni arus jangkar, maka dari hukum Lorenzt kita ketahui bahwa apabila sebuah konduktor yang dialiri arus ditempatkan pada sebuah medan magnet maka pada konduktor tersebut akan timbul gaya, maka demikian pula halnya pada kumparan jangkar. Besarnya gaya ini bergantung dari besarnya arus yang mengalir pada kumparan jangkar (Ia), kerapatan
Besar gaya yang dihasilkan oleh arus yang mengalir pada konduktor jangkar yang ditempatkan dalam suatu medan magnet adalah :
F = B . Ia . l Newton ...(2-2)
Dimana :
Ia = Arus yang mengalir pada konduktor jangkar ( Ampere )
B = Kerapatan fluksi (Weber/m2) l = Panjang konduktor jangkar (m)
Bila kumparan jangkar dari motor berputar dalam medan magnet dan memotong fluksi utama maka sesuai dengan hukum induksi elektromagnetis maka pada kumparan jangkar akan timbul gaya gerak listrik (ggl) induksi yang arahnya sesuai dengan kaidah tangan kanan, dimana arahnya berlawanan dengan tegangan yang diberikan kepada jangkar atau tegangan terminal. Karena arahnya melawan maka ggl induksi ini disebut ggl lawan, yang besarnya :
e = N dt dφ
volt ...(2-3)
dengan, φ = φmsinωt
e = N
(
)
dtt sin d φm ω
e = N .ω. φmcosωt volt
Besarnya ggl induksi maksimum dalam satu belitan adalah :
emaks = ω. φm volt
Harga rata – ratanya adalah :
er =
π 2
. emaks volt
er =
π 2
Pada satu putaran jangkar berkutub p, ggl melalui satu periode. Jika jangkar itu mengadakan n rpm atau n rps, maka bagi satu periode lamanya T, adalah :
T =
Dalam satu periode dilalui sudut yang besarnya 2π radial, sehingga :
ω =
Jangkar memuat N belitan yang terdiri a cabang paralel, sehingga tiap cabang
jangkar akan mempunyai a N
buah belitan yang tersambung seri, sehingga :
Ea = 4 .
Jika jumlah batang penghantar z, maka N = 2
bernilai konstan, maka diperoleh :
Ea = c . n . φmvolt ...(2-5)
Dimana :
T = Periode
n = Kecepatan putaran (rpm) Ea = Gaya gerak listrik induksi (volt)
p = Jumlah kutub
N = Banyaknya kumparan konduktor jangkar (belitan) a = Jalur paralel konduktor jangkar
z = Jumlah total konduktor jangkar
φ = Fluksi setiap kutub (Weber)
Pada satu kali putaran gaya F akan menghasilkan kerja sebesar F . 2π . r Joule sehingga daya mekanik (Pm) yang dibangkitkan oleh jangkar untuk n rpm sebesar:
Pm = F . 2π . r .
Daya yang dibangkitkan oleh jangkar motor yang berubah jadi daya mekanik juga tergantung dari ggl lawan dan arus jangkarnya, sehingga dapat dituliskan :
Ta =
a . 2
z . p
π . φm . Ia ... (2-8)
Oleh karena, a . 2
z . p
π bernilai konstan, maka diperoleh :
Ta = k . φm . Ia ... (2-9)
Dimana :
k = a . 2
z . p
π = konstanta
II.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 2 hal, yaitu :
1. Demagnetisasi atau penurunan kerapatan fluksi medan utama. 2. Magnetisasi silang .
U
S
O M
Bidang Netral Magnetis
Sikat
φ
Gambar 2.4 Fluksi yang dihasilkan oleh kumparan medan Dari Gambar 2.4 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 induksi konduktor pada bidang tersebut adalah nol. Seperti yang terlihat dari Gambar 2.4, sikat selalu ditempatkan disepanjang 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
U
S
Bidang Netral MagnetisO
FA
Gambar 2.5 Fluksi yang dihasilkan oleh kumparan jangkar
Penentuan arah dari garis gaya magnet yang diakibatkan oleh arus jangkar ditentukan dengan aturan putaran sekrup (cork-screw rule). 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 dari Gambar 2.6 berikut ini:
U
S
M
A
O
β
φ
Bidang netral magnetis lama
Bidang netral magnetis baru
φ
φ
rω
Gambar 2.6 Hasil kombinasi antara fluksi medan dan fluksi jangkar
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 jangkar 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 2.6 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 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.
II.5. Jenis-jenis Motor Arus Searah
Jenis-jenis motor arus searah dapat dibedakan berdasarkan jenis penguatannya, yaitu hubungan rangkaian kumparan medan dengan kumparan jangkar.
Sehingga motor arus searah dibedakan menjadi: 1. Motor arus searah penguatan bebas 2. Motor arus searah penguatan sendiri
II.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. Rangkaian ekivalen motor arus searah penguatan bebas dapat dilihat pada gambar di bawah ini:
Gambar 2.7 Rangkaian ekivalen motor arus searah penguatan bebas
Dari rangkaian tersebut berdasarkan hukum Kirchoff tentang tegangan diperoleh persamaan:
Vt = Ea + Ia.Ra + Vsikat ...(2-10)
Vf = If . Rf ...(2-11)
Dimana:
Ra = tahanan jangkar (ohm)
If = arus medan penguatan bebas (ohm)
Vf = tegangan terminal medan penguatan bebas (volt)
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. Dan untuk rumus selanjutnya Vsikat ini diabaikan.
II.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 juga dapat dihubungkan dengan keduanya,yaitu secara seri dan paralel, tergantung pada jenis penguatan yang diberikan terhadap motor.
Motor arus searah penguatan sendiri terdiri atas:
1. Motor arus searah penguatan seri 2. Motor arus searah penguatan shunt
3. Motor arus searah penguatan kompon panjang
• Motor arus searah penguatan kompon panjang komulatif (bantu)
• Motor arus searah penguatan kompon panjang diferensial (lawan)
4. Motor arus searah penguatan kompon pendek
• Motor arus searah penguatan kompon pendek komulatif (bantu)
II.5.2.1. Motor Arus Searah Penguatan Seri
Rangkaian ekivalen motor arus searah penguatan seri adalah sebagai berikut:
Gambar 2.8 Rangkaian 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.
Persamaan - persamaan yang berlaku pada motor arus searah penguatan seri adalah: Vt = Ea + Is.Rs + Ia. Ra ...(2-12)
Karena, IL= Ia = Is ...(2-13)
Maka, Vt = Ea + Ia (Ra + Rs) ...(2-14)
Dimana :
Is = arus kumparan medan seri (Ampere)
Rs = tahanan medan seri (ohm)
IL = arus dari jala – jala (Ampere)
II.5.2.2. Motor Arus Searah Penguatan Shunt
Gambar2.9 Rangkaian ekivalen motor arus searah penguatan shunt
Pada motor shunt kumparan jangkar dihubungkan langsung pada terminal sehingga paralel dengan kumparan jangkar.
Persamaan - persamaan yang berlaku pada motor shunt adalah:
Vt = Ea + Ia.Ra ...(2-15)
sh I =
sh t R
V
...(2-16)
IL = Ia + Ish ... (2-17)
Dimana :
Ish = arus kumparan medan shunt (Ampere)
Rsh = tahanan medan shunt (Ohm)
II.5.2.3. Motor Arus Searah Penguatan Kompon Panjang
Pada motor arus searah penguatan kompon panjang, kumparan medan serinya terhubung secara seri terhadap kumparan jangkarnya dan terhubung paralel terhadap kumparan medan shunt.
Gambar2.10. (a) Rangkaian ekivalen motor arus searah penguatan kompon panjang diferensial (lawan)
Pada motor arus searah penguatan kompon panjang diferensial, polaritas kedua kumparan medannya saling berlawanan atau sesuai aturan dot, salah satu arus medannya memasuki dot sedangkan yang lainnya meninggalkan dot, sehingga fluksi yang dihasilkannya menjadi saling mengurangi.
Gambar2.10. (b) Rangkaian ekivalen motor arus searah penguatan kompon panjang komulatif (bantu)
Pada motor arus searah penguatan kompon panjang komulatif, polaritas kedua kumparan medannya sama atau dikarenakan kedua arus medannya sama – sama memasuki dot, sehingga fluksi yang dihasilkannya saling menguatkan .
Vt = Ea + Ia Ra + Is Rs ...(2-18)
IL = Ia + Ish ...(2-19)
Is = Ia ...(2-20)
Maka, Vt = Ea + Ia( Ra + Rs ) ...(2-21)
sh t sh
R V
I = ...(2-22)
II.5.2.4. Motor Arus Searah Penguatan Kompon Pendek
Pada motor arus searah penguatan kompon pendek, kumparan medan serinya terhubung secara paralel terhadap kumparan jangkar dan kumparan medan shunt.
Rangkaian ekivalen motor arus searah penguatan kompon pendek adalah sebagai berikut:
Gambar 2.11. (a) Rangkaian ekivalen motor arus searah penguatan kompon pendek diferensial (lawan)
Gambar 2.11. (b) Rangkaian ekivalen motor arus searah penguatan kompon pendek komulatif (bantu)
Pada motor arus searah penguatan kompon panjang komulatif, polaritas kedua kumparan medannya sama sehingga fluksi yang dihasilkannya saling menguatkan.
Persamaan - persamaan yang berlaku pada motor arus searah penguatan kompon pendek adalah:
Vt = Ea + Ia Ra + Is Rs ...(2-23)
IL = Is = Ia + Ish ...(2-24)
sh s s t sh
R R I V
I = − ...(2-25)
Karakteristik Motor Kompon
Pada motor arus searah kompon komulatif, ada komponen fluks yang konstan dan komponen lainnya yang sebanding terhadap arus jangkarnya (dan juga bebannya). Karena itu, motor kompon komulatif memiliki kopel mula (starting torque) lebih besar dari pada motor arus searah pararel (yang fluksnya konstan),
Motor arus searah kompon komulatif mengkombinasikan keistimewaan yang terbaik dari motor arus searah seri dan pararel. Seperti motor arus searah seri, kopel mula ekstra, seperti motor arus searah pararel, tidak akan berkecepatan lebih (overspeed) pada saat beban nol.
Pada beban ringan, medan seri memiliki pengaruh yang sangat kecil, maka motor berkelakuan seperti motor arus searah pararel. Ketika beban semakin besar, fluks seri menjadi cukup penting dan kurva kopel-kecepatan mulai terlihat seperti karakteristik motor arus searah seri.
Motor kompon komulatif mempunyai kepesatan tanpa-beban terbatas dan dapat dioperasikan dengan aman pada keadaan tanpa beban. Jika beban bertambah, kenaikan fluksi medan menyebabkan kepesatan berkurang lebih banyak dari yang di lakukan pada kepesatan motor shunt.
Kopel motor kompon komulatif lebih besar daripada kopel motor shunt untuk besarnya arus jangkar tertentu akibat adanya fluksi medan seri. Kurva beban-kopel dan beban-kepesatan ditunjukkan dalam gambar 2.12
Motor kompon-kumulatif digunakan ketika diperlukan kepesatan konstan yang lumayan dengan beban yang tak beraturan atau tiba-tiba dikenakan beban berat. Beban-beban seperti mesin cetak, mesin potong, dan mesin torak kerap kali digerakkan oleh motor kompon.
BAB III
PENGEREMAN MOTOR ARUS SEARAH
III.1. Umum
Sebuah motor listrik dapat berhenti berputar diakibatkan adanya gesekan yang terjadi pada motor. Namun tentu saja hal ini membutuhkan waktu yang lama. Untuk dapat menghentikan motor dalam waktu yang relatif singkat dilakukan pengereman.
Pengereman motor arus searah adalah suatu usaha atau gaya yang diberikan terhadap motor arus searah yang sedang berputar agar motor mengalami perlambatan ataupun berhenti dalam waktu yang singkat. Pada motor listrik seperti motor-motor traksi dan motor yang digunakan untuk alat pengangkat, pengereman merupakan suatu persoalan yang sangat penting. Dimana suatu sistem pengereman sangat menentukan keamanan dan keselamatan pada motor yang digunakan pada berbagai aplikasi.
Sebuah motor yang dipergunakan sebagai penggerak pada suatu lintasan yang menurun, misalkan pada kereta api listrik yang menuruni lereng bukit atau sebuah elevator yang mengangkut penumpang dan beban akan mengalami percepatan akibat energi potensial. Sehingga motor akan berputar semakin cepat hingga suatu kecepatan yang tidak terkontrol dan ini sangat berbahaya. Oleh sebab itulah sebuah motor harus diberikan pengereman agar kecepatannya berkurang.
terjadi pada rem akan membuat temperatur rem sangat panas. Sehingga pada keadaan ini rem membutuhkan waktu yang lama untuk melepaskan panas agar rem menjadi dingin dan dapat beroperasi kembali. Ini tentunya tidak mungkin karena motor harus bekerja lagi.
Permasalahan inilah yang menyebabkan pengereman elektris menjadi sangat dibutuhkan. Pengereman elektris dapat memperlambat motor yang sedang berputar dan menghentikannya dalam waktu yang singkat dan dapat pulih dalam waktu yang cepat. Sehingga ini sangatlah bermanfaat karena motor akan dapt terus dioperasikan kembali.
Kelemahan pada pengereman elektris adalah ketidakmampuannya menahan beban. Ini disebabkan gaya pengereman akan menurun jika kecepatan berkurang dan pada saat motor berhenti maka tidak ada lagi gaya pengereman. Sehingga motor yang sudah berhenti tidak dapat dipertahankan.
Sehingga dapat disimpulkan bahwa pengereman elektris akan memberikan gaya pengereman yang sangat besar pada putaran yang cepat sedangkan pengereman mekanis sangat baik bekerja pada putaran yang lambat dan disamping itu juga dapat menahan motor yang sudah berhenti maka kombinasi pengereman mekanis dan elektris akan menghasilkan suatu sistem pengereman yang sangat baik.
Pengereman pada motor dc dapat dibedakan menjadi tiga bagian yaitu: 1. Pengereman dinamis
2. Pengereman regeneratif 3. Pengereman plugging
III.2. Pengereman Dinamis
Pengereman ini sangat efisien pada sistem pengereman untuk waktu yang sangat singkat karena motor dapat berhenti dengan cepat.
Pengereman ini dilakukan dengan memutuskan suplai tegangan ke sebuah motor yang sedang berjalan lalu dihubungkan dengan sebuah tahanan pada terminal jangkarnya. Sehingga motor akan berlaku sebagai generator yang mengalirkan arus melalui tahanan. Sehingga ini akan menyebabkan energi yang dihasilkan oleh jangkar akibat dari putaran akan dilepas melalui tahanan dalam bentuk panas.
Pengereman dinamis pada motor dc penguatan kompon dapat dilakukan dengan dua cara, yakni dengan mempertahankan besar arus medan shunt (Ish) tetap
konstan dan dengan besar arus medan shunt yang berubah saat pengereman.
Rangkaian kontrol pengereman dinamis pada motor arus searah penguatan kompon ditunjukkan pada gambar berikut:
Stop
Start C
C
Gambar 3.1 Rangkaian kontrol pengereman dinamis
\ Gambar 3.2. (a). Rangkaian pengereman dinamis motor DC penguatan kompon
Gambar 3.2. (b). Rangkaian pengereman dinamis motor DC penguatan kompon panjang komulatif dengan arus medan Ish yang konstan
Gambar 3.3. (b). Rangkaian pengereman dinamis motor DC penguatan kompon
pendek komulatif dengan arus medan Ish yang konstan
Pada rangkaian kontrol dari Gambar 3.1 dapat dilihat bahwa ketika tombol start ditekan maka coil C akan energize, sehingga akan menutup normaly open C dan
juga akan membuka normaly close C pada rangkaian pengereman. Sehingga dari Gambar 3.2 dan Gambar 3.3 dapat dilihat arus yang ditimbulkan oleh sumber tegangan Vt akan mengalir melalui kumparan medan Rs pada arah E ke F dan
kumparan medan Rsh pada arah J ke K serta melalui kumparan jangkar, sehingga
mengakibatkan motor akan berputar. Setelah motor berputar beberapa saat dalam keadaan normal, tombol stop ditekan maka coil C akan deenergize, sehingga suplai tegangan Vt akan terlepas dari kumparan jangkar. Seketika itu juga sebuah tahanan
pengereman Rb terhubung dengan rangkaian jangkar motor dan tahanan ini akan
berfungsi sebagai tahanan pengereman. Dalam hal ini arus yang mengalir pada kumparan medan Rs akan tetap arahnya yaitu dari E ke F demikian halnya pada
kumparan medan Rsh , sehingga pada keadaan ini motor akan tetap berputar,
diakibatkan oleh perputaran akan dilepas melalui tahanan dalam bentuk panas yang menyebabkan kecepatan motor berkurang dan sampai akhirnya akan berhenti.
Sesaat setelah tombol stop ditekan, sebuah tahanan pengereman Rb akan
terhubung kerangkaian jangkar motor. Arus yang mengalir pada saat itu tidak akan turun secara drastis, namun secara perlahan. Penurunan arus ini diakibatkan oleh adanya ggl induksi pada kumparan jangkar sebelum pengereman.
Besarnya arus yang mengalir pada waktu pengereman dinamis motor DC penguatan kompon panjang saat steady state dirumuskan sebagai berikut :
Ia(rem) =
dan besarnya torsi pengereman adalah :
Trem = k1 . φ . Ia(rem)
Sedangkan besarnya arus yang mengalir pada waktu pengereman dinamis motor DC penguatan kompon pendek dirumuskan sebagai berikut :
Ia(rem) =
dan dan besarnya torsi pengereman adalah :
Trem =
Dimana, Rb adalah besar tahanan pengereman, k3 dan k3’ adalah konstanta.
III.3. Pengereman Regeneratif
Pada pengereman regeneratif ini energi yang tersimpan pada putaran dikembalikan kepada sistem jala-jala. Cara ini biasanya dipakai pada kereta api listrik. Ketika kereta api berjalan menuruni lereng bukit maka kecepatan motor laju sekali meskipun tegangan yang diberikan tetap. Dengan bertambahnya kecepatan motor yang melebihi kecepatan nominalnya maka besar Ea akan lebih besar dari Vt.
Sehingga ini akan mengakibatkan daya dikembalikan kepada sistem jala-jala untuk keperluan lain. Pada saat daya dikembalikan ke jala-jala kecepatan menurun dan proses pengereman berlangsung seperti pengereman dinamis.
III.4. Pengereman Plugging
Yang dimaksud dengan pengereman plugging atau pengereman mendadak adalah pengereman suatu motor dalam waktu yang sangat singkat dan tiba-tiba. Prinsip pengereman plugging ini adalah dengan membalik polaritas sebuah motor arus searah.
BAB IV
PERBANDINGAN PENGEREMAN DINAMIS ANTARA MOTOR
ARUS SEARAH PENGUATAN KOMPON PANJANG DENGAN
PENGUATAN KOMPON PENDEK
IV.1. Umum
Motor DC yang memiliki penguatan medan seri dan medan shunt disebut motor DC kompon. Jika pada penguatan medan seri menambah medan shunt disebut motor DC kompon bantu dan sebaliknya, medan seri mengurangi medan shunt disebut motor DC kompon lawan.
Pengereman dinamis motor dc merupakan akibat dari pelepasan sumber ke suatu tahanan variabel. Pengereman dinamis pada motor arus searah penguatan kompon mempergunakan tahanan untuk mengalirkan arus. Tahanan berfungsi sebagai beban yang mengkonsumsi energi yang dihasilkan motor akibat dari putaran. Jadi suatu pengereman dinamis dapat dimisalkan seperti suatu pembangkit listrik dimana mesin yang semula bekerja sebagai motor seolah – olah bekerja sebagai sebuah generator yang menghasilkan energi listrik dengan tahanan sebagai sekumpulan konsumen yang mengkonsumsi energi yang dihasilkan.
IV.2 Peralatan Pengujian
1. Motor Arus Searah AEG 1,2 KW 2. 1 Unit Power Pack MV 1300 3. 1 buah roda pejal
4. 1 Unit Tahanan Geser 5. 1 Volt meter
6. 3 Ampere meter 7. 3 Magnetic Contactor 8. Stop Watch
IV.3 Spesifikasi Motor
P = 1,2 KW
IL = 7,1 A
Ish = 0.177 A
N = 1500 rpm
Lap Winding Jumlah Kutub = 2 Komutator = 81 Kelas Isolasi = B Hasil Pengukuran :
IV.4 Rangkaian Pengereman Dinamis Motor DC Penguatan Kompon Panjang Komulatif
Stop
Start C C
Gambar 4.1 Rangkaian Kontrol Pengereman Dinamis Motor DC Penguatan Kompon
Gambar 4.2 Rangkaian Pengereman Dinamis Motor DC Penguatan Kompon Panjang Komulatif Dengan Arus Medan Ish yang Berubah Saat
Pengereman
Gambar 4.3 Rangkaian Pengereman Dinamis Motor DC Penguatan Kompon Panjang Komulatif Dengan Arus Medan Ish yang Konstan Saat
IV.5. Prosedur Pengujian
IV.5.1. Pengereman Dinamis Dengan Arus Medan Ish yang Berubah saat
Pengereman
1. Peralatan dirangkai seperti pada Gambar 4.1 dan Gambar 4.2.
2. Atur tahanan pengereman Rb sebesar 10 Ω pada tahanan geser.
3. Tekan tombol start.
4. Atur tegangan suplai sampai motor mencapai putaran 1500 rpm dan arus medan Ish 0,17 A.
5. Catat tegangan suplai Vt, dan arus jangkar Ia pada saat menjadi motor.
6. Siap-siap mengukur waktu dengan stopwatch dan lepaskan sumber tegangan Vt dengan menekan tombol stop, sehingga motor terhubung ketahanan
pengereman yang telah diatur. Pengujian dilakukan sebanyak 4 kali dengan tahanan pengereman yang sama. Catat waktu pengereman, dan arus jangkar pada saat pengereman.
7. Prosedur yang sama dilakukan untuk besar tahanan pengereman yang lain
yakni 20 Ω, 30 Ω, 40 Ω, 50 Ω.
IV.5.2. Pengereman Dinamis Dengan Arus Medan Ish yang Konstan saat
Pengereman
1. Peralatan dirangkai seperti pada Gambar 4.3.
2. Atur tahanan pengereman Rb sebesar 10 Ω pada tahanan geser.
3. Tekan tombol start.
4. Atur tegangan suplai sampai motor mencapai putaran 1500 rpm dan arus medan Ish 0,17 A..
5. Catat tegangan suplai Vt, dan arus jangkar Ia pada saat menjadi motor.
terhubung ketahanan pengereman yang telah diatur. Pengujian dilakuka n sebanyak 4 kali dengan tahanan pengereman yang sama. Catat waktu pengereman, dan arus jangkar pada saat pengereman.
7. Prosedur yang sama dilakukan untuk besar tahanan pengereman yang lain
yakni 20 Ω, 30 Ω, 40 Ω, 50 Ω.
IV.6. Data Hasil Pengujian
Data pada saat keadaan motor belum di rem :
Vt = 220 Volt Rsh = 1,275 K Ω
Ish = 0,17 A Ra = 3,8 Ω
Ia = Is = 0,1 A Rs = 0,6 Ω
Dari data –data sebelum pengereman diperoleh : IL = Ia + Ish = 0,17 A + 0,1 A = 0,27 A
Ea = Vt – Ia ( Ra + Rs )
Ea = 220 volt – 0,1A ( 6,3 + 0,6 ) Ω
Ea = 220 volt – 0.69 volt
Ea = 219,31 volt
Untuk mendapat Rmax dalam percobaan ini dapat dihitung dengan :
Ea = Ia ( Ra + Rsh + Rmax)
219,31 = 0,1 ( 3,8 + 1275 + Rmax )
219,31 = 0,38 + 127,5 + 0,1Rmax
0,1Rmax = 91,43 Ω
Tabel 4.1. Data Pengereman Dengan Arus Medan Ish yang Berubah
Tabel 4.2. Data Pengereman Dengan Arus Medan Ish yang Konstan
Rb
IV.7. Analisa Data Pengujian
Dari hasil pengujian diambil nilai rata – ratanya : Misal :
Data 1 pada pengereman dinamis dengan arus medan Ish yang berubah saat
=
08 , 157
92 , 7 31 , 219 ×
= 9.71 N- m
Cara perhitungan yang sama dilakukan untuk data yang lain sehingga didapatkan hasilnya sebagai berikut :
Tabel 4.3. Data Pengereman Pengereman Dinamis Motor DC Penguatan Kompon Panjang Komulatif
Rb
(ohm)
Dengan Ish yang Berubah
Dengan Ish yang Konstan
Ia rem (Amp)
t (det)
Trem
(N-m)
Ia rem (Amp)
t (det)
Trem
IV.8. Grafik Pengujian Pengereman Dinamis Kompon Panjang Komulatif
Dari grafik tersebut diketahui hubungan antara waktu pengereman dan tahanan pengereman melalui persamaan berikut:
t
= K2Dari grafik tersebut diketahui hubungan antara arus pengereman dengan tahanan pengereman sebagai berikut:
Dari grafik tersebut diketahui hubungan antara tahanan pengereman dengan torsi pengereman sebagai berikut:
Trem =
b s a sh s b a
sh b
R R R R R R R
R R c
) (
) (
) .(
K.
+ + +
+ + . n . φ
2
Trem = n . φ2
Trem =
n . φ2
IV.9 Rangkaian Pengereman Dinamis Motor DC Penguatan Kompon Pendek Komulatif
Gambar 4.4 Rangkaian Pengereman Dinamis Motor DC Penguatan Kompon Pendek Komulatif Dengan Arus Medan Ish yang Berubah Saat Pengereman
Gambar 4.5 Rangkaian Pengereman Dinamis Motor DC Penguatan Kompon Pendek Komulatif Dengan Arus Medan Ish yang Konstan Saat Pengereman
IV.10. Prosedur Pengujian
IV.10.1. Pengereman Dinamis Dengan Arus Medan Ish yang Berubah saat
Pengereman
1. Peralatan dirangkai seperti pada Gambar 4.1 dan Gambar 4.4.
3. Tekan tombol start.
4. Atur tegangan suplai sampai motor mencapai putaran 1500 rpm dan arus medan Ish 0,17 A.
5. Catat tegangan suplai Vt, arus jangkar Ia, dan arus medan Is pada saat menjadi
motor.
6. Siap-siap mengukur waktu dengan stopwatch dan lepaskan sumber tegangan Vt dengan menekan tombol stop, sehingga motor terhubung ketahanan
pengereman yang telah diatur. Pengujian dilakukan sebanyak 4 kali dengan tahanan pengereman yang sama. Catat waktu pengereman, dan arus jangkar pada saat pengereman.
7. Prosedur yang sama dilakukan untuk besar tahanan pengereman yang lain
yakni 20 Ω, 30 Ω, 40 Ω, 50 Ω.
IV.10.2. Pengereman Dinamis Dengan Arus Medan Ish yang Konstan saat
Pengereman
1. Peralatan dirangkai seperti pada Gambar 4.5.
2. Atur tahanan pengereman Rb sebesar 10 Ω pada tahanan geser.
3. Tekan tombol start.
4. Atur tegangan suplai sampai motor mencapai putaran 1500 rpm dan arus medan Ish 0,17 A.
5. Catat tegangan suplai Vt, arus jangkar Ia, dan arus medan Is pada saat menjadi
motor.
6. Siap-siap mengukur waktu dengan stopwatch dan lepaskan sumber tegangan Vt dari kumparan jangkar dengan menekan tombol stop, sehingga motor
7. Prosedur yang sama dilakukan untuk besar tahanan pengereman yang lain
yakni 20 Ω, 30 Ω, 40 Ω, 50 Ω.
IV.11. Data Hasil Pengujian
Data pada saat keadaan motor belum di rem :
Vt = 220 Volt Rsh = 1,275 K Ω
Ish = 0,17 A Ra = 3,8 Ω
Ia = 0,1 A Rs = 0,6 Ω
Is = IL = 0,27 A
Dari data –data sebelum pengereman diperoleh : Ea = Vt – Ia . Ra – Is . Rs
Ea = 220 volt – [(0,1x 6,3) – (0,27 x 0,6)] volt
Ea = 220 volt – 2,45 volt
Ea = 219,532 volt
Untuk mendapat Rmax dalam percobaan ini dapat dihitung dengan :
Ea = Ia ( Ra + Rsh + Rmax)
219,532 = 0,1 ( 3,8 + 1275 + Rmax )
219,532 = 0,38 + 127,5 + 0,1Rmax
0,1Rmax = 91,652 Ω
Rmax = 916,5 Ω
Tabel 4.4. Data Pengereman Dengan Arus Medan Ish yang Berubah
Tabel 4.5. Data Pengereman Dengan Arus Medan Ish yang Konstan
IV.12. Analisa Data Pengujian
Dari hasil pengujian diambil nilai rata – ratanya : Misal :
Data 1 pada pengereman dinamis dengan arus medan Ish yang berubah saat
pengereman :
Tabel 4.6. Data Pengereman Dinamis Motor DC Penguatan Kompon Pendek Komulatif
Rb
(ohm)
Dengan Ish yang Berubah Dengan Ish yang Konstan
Ia rem (Amp)
t (det)
Trem
(N-m)
Ia rem (Amp)
t (det)
Trem
(N-m)
10 7.60 15.46 9.32 10.21 1.43 12.52
20 6.66 20.12 8.16 7.96 2.87 9.76
30 4.62 23.43 5.66 5.74 3.89 7.04
40 3.56 26.29 4.36 4.78 4.58 5.86
50 3.30 27.38 4.05 4.64 5.39 5.69
IV.13. Grafik Pengujian Pengereman Dinamis Kompon Pendek Komulatif
Dari grafik tersebut diketahui hubungan antara waktu pengereman dan tahanan pengereman melalui persamaan berikut:
Trem = K . ϕ . Ia(rem)
Ia(rem) =
Dari grafik tersebut diketahui hubungan antara arus pengereman dengan tahanan pengereman sebagai berikut:
Ia(rem) =
n . ϕ
Ia(rem) =
n . ϕ
Ia(rem) = n . ϕ
Ia(rem) = n . ϕ
Dari grafik tersebut diketahui hubungan antara tahanan pengereman dengan torsi pengereman sebagai berikut:
Trem =
n . ϕ2
Trem =
n . ϕ2
IV.14. Perbandingan Pengujian Pengereman Dinamis Kompon Panjang Dengan Kompon Pendek
Tabel 4.7 Perbandingan pengereman dinamis kompon panjang dengan kompon pendek
Rb (Ω)
Motor DC Kompon Panjang Komulatif Motor DC Kompon Pendek Komulatif
BAB V
KESIMPULAN
Dari pembahasan yang telah dilakukan maka dapat disimpulkan sebagai berikut :
1. Semakin besar tahanan pengereman maka waktu pengereman akan semakin lama, yang artinya besar tahanan pengereman sebanding terhadap lamanya waktu pengereman pada motor arus searah penguatan kompon komulatif. 2. Dengan besar arus medan shunt (Ish)yang berubah, waktu pengereman pada
motor arus searah penguatan kompon panjang komulatif relatif lebih cepat dibandingkan waktu pengereman pada penguatan kompon pendek komulatif, namun pada arus medan shunt (Ish) yang konstan waktu pengereman pada
motor arus searah penguatan kompon panjang komulatif relatif lebih lama di bandingkan pada penguatan kompon pendek komulatif .
3. Dengan besar arus medan shunt (Ish) yang berubah, arus pengereman Ia,rem
pada penguatan kompon panjang komulatif lebih besar dibandingkan arus pengereman Ia,rem pada penguatan kompon pendek komulatif, demikian pula
halnya dengan torsi pengereman Trem.
4. Dengan besar arus medan shunt (Ish) yang konstan, arus pengereman Ia,rem
pada penguatan kompon panjang komulatif lebih kecil dibandingkan arus pengereman Ia,rem pada penguatan kompon pendek komulatif, demikian pula
halnya dengan torsi pengereman Trem.
DAFTAR PUSTAKA
1. Chapman S J, “Electric Machinery Fundamental”, Mc Graw-Hill Book Company, 1985.
2. Eugene C. Lister, “Mesin dan Rangkaian Listrik”, Edisi Keenam, Penerbit Erlangga, Jakarta, 1993.
3. Kumar, K. Murugesh, ”DC Machines & Transformer”, Vikas Publishing House PVT LTD, New Delhi, 1982.
4. Sumanto, DRS, MA, ”Mesin Arus Searah”, Yogyakarta, 1996.
5. Thearaja B. L, “A Teks-Book of Electrical Technology”, Nurja Construction & Development, New Delhi, 1989.
6. Wijaya, Mochtar, ”Dasar-Dasar Mesin Listrik”, Penerbit Djambatan, Jakarta, 2001
