Pengukuran Torsi Dan Daya Putar

(1)

Modul Praktikum Instrumentasi dan Pengukuran

Pengukuran Torsi dan daya putar

Dasar teori

Salah satu besaran fisik yang sering dicari dalam pengukuran pada bidang ke-energian adalah daya. Daya putar suatu peralatan yang berputar salah satu caranya adalah dengan menggunakan alat ukur putaran dan torsi. Yakni menurut mekanika dikatakan bahwa daya putar adalah sebanding dengan putaran dikalikan torsi, atau P =   n, dengan  adalah torsi dan n adalah putaran. Putaran dapat diukur dengan tachometer atau stroboskop (telah dibahas/dilakukan pada percobaan sebelumnya), dan alat ukur putaran lainnya. Untuk melakukan pengukuran torsi maka diperlukan torsimeter. Torsi adalah salah satu komponen gaya yang timbul karena efek gerakan putar, dan dapat dilakukan perhitungan bahwa torsi adalah perkalian gaya putar dalam suatu lengan di salah satu ujungnya terhadap panjang lengan dimana gaya penggerak berasal. Torsi adalah semacam momen yang timbol dari adanya benda yang berputar. Mirip dengan timbangan berat dengan menggunakan momen putar, bahwa jika dalam keadaan setimbang maka momen putar dari pada kedua ujung adalah sama. Jika gaya-gaya pada timbangan berat tidak sama maka akan timbul efek gerakan putaran.

Timbangan berat adalah salah satu alat ukur yang memanfaatkan adanya gaya berat ini.

Gambar 1. Timbangan berat

Pada timbangan berat tersebut, pada keadaan setimbang momen maka,

W l_{1 1} W l_{2 2}

Dari timbangan yang memakai dasar gaya berat tersebut dan dengan g adalah konstan, W 1 W₂ l₁ l₂ m₁ m₂

(2)

Dari persamaan di atas dapat terlihat bahwa jika torsi pada benda makin kecil pada daya yang tetap, maka kecepatan putar akan makin besar dan sebaliknya.

Pengukuran daya putar dapat dilakukan dengan mengukur torsi yang dikenakan pada benda tersebut (torsi lawan) dan kecepatan putarnya. Sedangkan cara membuat torsi lawan ada berbagai macam, seperti dengan menggunakan rem Proni, Eddy current break, generator listrik dan lain sebagainya.

Generator listrik akan berlaku sebagai sebuah pengereman mekanik yang diubah menjadi listrik dengan perantaraan medan magnetik sebagai rem-nya. Makin besar medan magnetik maka makin besar torsi lawan yang dihasilkan.

Besarnya medan magnetik ini dapat di atur dengan teknik pengaturan generator. Pada percobaan kali ini, torsi lawan akan diukur dengan cara mengukur besarnya torsi lawan pada stator generator dengan pertimbangan sebagai berikut;

Bahwa jika ada suatu pembangkit daya yang membangkitkan putaran, dan putaran tersebut dapat dikopel pada generator, maka besarnya daya putar pada rotor generator adalah sama dengan torsi rotor generator dikalikan dengan kecepatan putar-nya. Jika generator tersebut menimbulkan arus listrik, maka hal itu hanya terjadi jika ada medan magnetik yang keluar dari rotor atau pada stator. Dan besarnya torsi akibat adanya medan magnetik tersebut baik pada rotor dan pada stator adalah sama, hanya arahnya berlawanan. Untuk itu pengukuran torsi stator akan sama dengan pengukuran torsi rotornya.

Torsi stator pada generator dapat dilakukan dengan cara membuat stator setimbang astabil, hal ini dapat dilakukan dengan menggunakan lengan-lengan timbangan sedemikian hingga besarnya torsi pada stator diimbangi dengan momen putar bandul pemberat agar selalu dalam keadaan setimbang. Jika keadaan setimbang ini dapat tercapai maka dapat dikatakan bahwa torsi pada stator telah diubah menjadi momen putar dan besarnya momen putar diukur dengan memperhatikan panjang lengan dan massa bandul.

Gambar 2 Rangkaian motor-generator untuk pengukuran daya mekanik motor motor

Generator

Rotor Stator

(3)

Peralatan

Sebuah motor DC dan sebuah generator yang diperlengkapi dengan komponen penyambung torsimeter dan momen putar

Empat buah amperemeter dan emepat bauh voltmeter Sebuah load sell dan pengkondisi-sinyalnya

Lengan-lengan pengukuran momen putar dan bandul-bandulnya. Kabel-kabel

Kertas dan pensil Multimeter digital

Percobaan

Gambar 3. Pengukuran torsi dengan load cell.

1. Buat rangkaian motor generator seperti gambar 2 dengan menggunakan motr DC, dan sambungkan dengan generator yang ‘diperlengkapi komponen lengan pengukur torsi pada statornya’.

2. Buat agar motor dapat berputar, ukur arus dan tegangan pada setiap masukannya.

3. Buat agar generator dapat membangkitkan arus listrik, ukur arus dan

tegangannya. Ukur pula aurs dan tegangan baik pada eksitasinya maupun pada keluarannya.

4. Pasang load cell untuk mengukur torsi stator motor

Generator

Stator

(4)

11. Pada langkah no 10 dilakukan dengan menghidupkan generator pada beban tertentu misal ½ ampere.

12. Catat dan amati hasilnya, Cari daya mekanik yang dihasilkan oleh motor 13. Nolkan putaran.

14. Buat putaran motor tertentu misalnya 1000 rpm. Kemudian beri beban generator pada ½ ampere, 1 ampere, 1 ½ ampere dan 2 ampere; dengan mempertahankan putaran tetap. Amati torsinya. Hitung daya motor.

15. Matikan motor 16. Lepaskan Load sell

17. Hidupkan motor dan lakukan langkah 10, dan amati pada masing-masing kecepatan dengan cara memasang bandul dan menggesernya pada lengan momen sehingga tercapai kesetimbangan momen. Amati dan hitung daya motor-nya.

18. Seperti langkah 13 dan 14. Amati dengan lengan momen perubahan torsi untuk langkah 14. Catat hasilnya dan hitung dayanya.

19. Bandingkan dan analisa kedua teknik pengukuran torsi dan daya motor tersebut.

20. Simpulkan hasilnya

(5)

Lembar Catatan:

Pengukuran torsi dengan Load cell, untuk beban tetap.

Motor (Input) Generator Beban I(amp

)

V(volt) _ (rpm) I(amp) V(volt) _stator (Nm) I(amp) V(volt)

0 0 0

500 ½ 220

1000 ½ 220

1500 ½ 220

2000 ½ 220

Pengukuran torsi dengan lengan kopel, untuk beban tetap.

)

0 0 0

500 ½ 220

1000 ½ 220

1500 ½ 220

2000 ½ 220

Pengukuran torsi dengan Load cell, untuk kecepatan tetap.

)

0 0 0

1000 ½ 220

1000 1 220

1000 1 ½ 220

1000 2 A 220

Pengukuran torsi dengan lengan kopel, untuk kecepatan tetap.

)

0 0 0