LAPORAN PRAKTIKUM MESIN LISTRIK
MESIN DC
MOTOR DC PENGUATAN TERPISAH
Kelompok : 1
Nama Praktikan : Ainun Nidhar
Nama Anggota Kelompok : 1. Adi Putra Utama 8. Faisal Azhari 2. Adri Pribagusdri 9. Fajry R 3. Annisa Anugra Heni 10. Febri R 4. Bayu Ardianto 11. Galih Arwy H 5. Dodo Susanto 12. Irma Tri P
6. Elika Velda Agti 13. Hidayat B S 7. Endang Rohendi
Kelas : 5E
POLITEKNIK NEGERI JAKARTA TEKNIK KONVERSI ENERGI
BAB I PENDAHULUAN
A. Tujuan
Dalam percobaan ini, diharapkan praktikan dapat : 1. Mengoperasikan motor DC jenis penguat terpisah 2. Menjelaskan prinsip kerja motor DC
3. Menjelaskan pengamatan tentang karakteristik motor DC
BAB II DASAR TEORI
Mekanisme kerja untuk seluruh jenis motor secara umum sama ; 1. Arus listrik dalam medan magnet akan memberikan gaya
2. Jika kawat yang membawa arus dibengkokkan menjadi sebuah lingkaran/loop, maka kedua sisi loop, yaitu pada sudut kanan medan magnet akan mendapatkan gaya pada arah yang berlawanan.
3. Pasangan gaya menghasilkan tenaga putar/torque untuk memutar kumparan
4. Motor-motor memiliki beberapa loop pada dinamonya untuk memberikan tenaga putaran yang lebih seragam dan medan magnetnya dihasilkan oleh susunan elektromagnetik yang
disebut kumparan medan. Dalam memahami sebuah motor, penting untuk mengerti apa yang dimaksud dengan beban motor. Beban mengacu kepada keluaran tenaga putar/torque sesuai dengan kecepatan yang diperlukan. Beban umumnya dapat dikategorikan ke dalam tiga kelompok.
Beban Torque Konstan
adalah beban dimana permintaan keluaran energinya bervariasi dengan kecepatan operasinya namun torquenya tidak bervariasi. Contoh beban torque konstan adalah
conveyors, rotarty kilns, dan pompa displacement konstan.
Beban dengan Variabel Torque Konstan
Adalah beban dengan torque yang bervariasi dengan kecepatan operasi. Contoh beban dengan variabel torque adalah pompa sentrifugal dan fan (torque bervariasi dengan sebagai kuadrat kecepatan).
Beban dengan Energi Konstan
Adalah beban dengan permintaan torque yang berubah dan berbanding terbalik dengan kecepatan. Contoh untuk beban dengan daya konstan adalah peralatan-peralatan mesin.
Gambar 2.1 Prinsip dasar dari Kerja Motor Listrik
A. Jenis-jenis Motor Listrik
Motor listrik dapat dikategorikan berdasarkan pasokan input, konstruksi, dan mekanisme operasinya. Berikut adalah klasifikasi jenis utama motor listrik
Motor Listrik
Motor Arus Bolak-Balik (AC)
Shunt Separately Excited
Motor Arus Searah (AC)
Sinkron Campuran Three Phase Induksi Sun Self Excited Single Phase
Gambar 1.1 Klasifikasi Jenis Utama Motor Listrik
1. Motor DC/Arus Searah
Motor DC merupakan motor listrik yang dapat mengubah daya masukan listrik arus searah menjadi daya keluaran mekanik. Motor DC/arus searah, sebagaimana namanya, menggunakan arus langsung yang tidak langsung/direct-undirectional. Motor DC digunakan pada penggunaan khusus dimana diperlukan penyalaan torque yang tinggi atau percepatan yang tetap untuk kisaran kecepatan yang luas.
Motor DC adalah motor yang memerlukan suplai tegangan searah pada kumparan jangkar dan kumparan medan untuk diubah menjadi energi mekanik. Berdasarkan karakteristiknya, motor arus searah ini mempunyai daerah pengaturan putaran yang lurus dibandingkan dengan motor arus bolak-balik, sehingga sampai sekarang masih banyak digunakan pada pabrik-pabrik yang mesin produksinya memerlukan pengaturan putaran yang luas.
Dinamo
Bila arus listrik menuju dynamo, maka arus ini akan menjadi electromagnet. Dynamo yang berbentuk silinder dihubungkan ke as penggerak untuk menggerakkan beban. Untuk kasus motor DC yang kecil, dynamo berputar dalam medan magnet yang dibentuk oleh kutub-kutub, sampai kutub utara-kutub selatan magnet berganti lokasi. Jika hal ini terjadi, arusnya berbalik untuk merubah kutub-kutub utara dan selatan dynamo.
Komutator
Komponen ini terutama ditemukan dalam motor DC. Kegunaannya adalah untuk membalikkan arah arus listrik dalam dynamo. Komutator juga membantu dalam transmisi arus antara dynamo dan sumber daya
Keuntungan utama motor DC adalah sebagai pengendali kecepatan, yang tidak mempengaruhi kualitas pasokan daya. Motor ini dapat dikendalikan dengan mengatur ;
- Tegangan dynamo-meningkatkan tegangan dynamo akan meningkatkan kecepatan.
- Arus medan-menurunkan arus medan akan meningkatkan kecepatan.
Motor DC tersedia dalam banyak ukuran namun penggunaannya pada umumnya dibatasi untuk beberapa penggunaan berkecepatan rendah, penggunaan daya rendah hingga sedang seperti peralatan mesin dan rolling mills, sebab sering terjadi masalah dengan perubahan arah arus listrik mekanis pada ukuran yang lebih besar. Juga, motor tersebut dibatasi hanya untuk penggunaan di area yang bersih dan tidak berbahaya sebab resiko percikan api pada sikatnya. Motor DC juga relatif mahal dibanding motor AC. Hubungan antara kecepatan, flux medan dan tegangan dynamo ditunjukkan dalam persamaan berikut:
Eb = V – IaRa atau Φ ZN 6 o
(
P A)
maka diperoleh N =(
V −IaRa Φ)
x(
60 A ZP)
rpmKarena V – IaRa = Eb, maka N = Eb Φ x
(
60 A ZP)
rpm atau N = K Eb Φini menunjikkan bahwa kecepatan sebanding dengan GGL Balik dan berbanding terbalik dengan flux atau
N ~
Eb Φ
Gaya elektromegnetik E = KΦN
Torque τ = KΦI
Dengan, E = gaya elektromagnetik yang dikembangkan pada terminal dynamo (V) Φ = flux medan yang berbanding lurus dengan arus medan
N = kecepatan dalam rpm T = torque eletromagnetik I = arus dynamo (A) K = konstanta persamaan
Sebuah motor DC terdiri dari gulungan kawat (coil) yang berputar pada medan Magnet. Arus pada coil dialurkan melalui brush yang kontak langsung dengan
split ring. Coil berada pada medan magnet tetap, dan gaya yang dikeluarkan oleh
arus pada kawat menghasilkan torque pada coil. Gaya F pada kawat dengan panjang L membawa arus listrik I pada medan magnet B adalah iLB dikali dengan sinus sudut antara B dan i. Arah dari gaya F mengikuti prinsip tangan kanan seperti diperlihatkan pada gaya yang diperlihatkan memiliki besaran yang sama namun dengan arah yang berbeda, sehingga gaya-gaya tersebut menghasilkan
torque.
Motor DC dalam sebuah proses produksi banyak digunakan sebagai alat produksi. Dengan fungsinya sebagai salah satu alat produksi maka motor DC sangat perlu diamati stabilitasnya. Salah satu langkah untuk mengamati stabilitas motor adalah mengamati keceptan motor. Untuk mengamati kecepatan motor,
dapat digunakan metode telemetri, yaitu metode pengukuran kecepatan mototr jarak jauh. Dengan metode ini tidak perlu berdekatan dengan motor untuk mengetahui kecepatan motor. Dengan gelombang radio, dapat digunakan sebagai media untuk mentransmisikan kecepatan motor. Sehingga kecepatan motor dapat diketahui di tempat lain tanpa menggunakan kabel.
2. Motor DC (Arus Searah) Jenis-jenis motor DC :
Motor DC sumber daya terpisah/Separately Excited
Jika arus medan dipasok dari sumber terpisah maka disebut motor DC sumber terpisah/separately excited.
Motor DC sumber daya sendiri/Self Excited : motor shunt
Pada motor shunt, gulungan medan (medan shunt) disambungkan secara paralel dengan gulungan dinamo (A) seperti perlihatkan dalam gambar 2.3. Oleh karena itu total arus dalam jalur merupakan penjumlahan arus medan dan arus dinamo.
Gambar 2.3 Karakteristik motor shunt
Berikut tentang kecepatan motor shunt (E.T.E. 1997)
- Kecepatan pada prakteknya konstan tidak tergantung pada beban (hingga
torque tertentu setelah kecepatannya berkurang, lihat gambar 5) dan oleh
karena itu cocok untuk penggunaan komersial dengan beban awal yang rendah, seperti peralatan mesin.
- Kecepatan dapat dikendalikan dengan cara memasang tahanan dalam susunan seri dengan dinamo (kecepatan berkurang) atau dengan memasang tahanan pada arus medan (kecepatan bertambah).
Motor DC daya sendiri: motor seri
Dalam motor seri, gulungan medan (medan shunt) dihubungkan secara seri dengan gulungan dinamo (A) seperti ditunjukkan dalam gambar 2.4. Oleh karena itu, arus medan sama dengan arus dinamo. Berikut keterangan motor DC seri Kecepatan dibatasi pada 5000 rpm.
Harus dihindarkan menjalankan motor dc seri tanpa ada beban sebab motor akan mempercepat tanpa kendali.
Motor – motor seri cocok penggunaan yang memerlukan torque penyalaan awal yang tinggi, seperti derek dan alat pengangkat hoist.
Gambar 2.4 Karakteristik Motor DC seri
BAB III
A. Lokasi dan Waktu Tanggal : 2 Oktober 2014
Lokasi : Laboratorium Konversi Energi, Politeknik Negeri Jakarta B. Peralatan Praktikum
No. Alat Jumlah
1. Multimeter analog 1 2. Multimeter digital 1 3. Amperemeter 2 4. Voltmeter 2 5. Kabel 40 6. Tachometer 2 7. Rangkaian Penyearah 1 C. Langkah Praktikum 1. Rangkaian Pertama
Buatlah rangkain seperti gambar di bawah ini
Atur arus eksitasi pada 0,3 A dengan keadaan konstan. Lalu atur tegangan sebesar 30 V
Catat putaran yang terbaca di tachometer
Ubahlah tegangan menjadi 60 V, 90 V, 120 V, 150 V, 180 V, 210 V, 240 V, 270 V, 300 V, 330 V, dan 360 V. Catat masing putaran yang terbaca pada masing-masing tegangan yang di atur.
Atur arus eksitasi pada 0,4 A dengan keadaan konstan. Lalu atur tegangan sebesar 30 V
Catat putaran yang terbaca di tachometer
Ubahlah tegangan menjadi 60 V, 90 V, 120 V, 150 V, 180 V, 210 V, 240 V, 270 V, 300 V, 330 V, dan 360 V. Catat masing putaran yang terbaca pada masing-masing tegangan yang di atur.
2. Rangkaian Kedua
Buatlah rangkain seperti gambar di bawah ini
Atur Tegangan eksitasi pada 300 V dengan keadaan konstan. Lalu atur arus eksitasi sebesar 0,35 A
Catat putaran yang terbaca di tachometer
Ubahlah arus menjadi 0, 3 A; 0, 25 A; 0, 2 A; 0, 15 A . Catat masing-masing putaran yang terbaca pada masing-masing tegangan yang di atur.
Atur arus eksitasi 250 V dengan keadaan konstan. Lalu atur arus eksitasi sebesar 0,35 A
Catat putaran yang terbaca di tachometer
Ubahlah arus menjadi 0, 3 A; 0, 25 A; 0, 2 A; 0, 15 A . Catat masing-masing putaran yang terbaca pada masing-masing tegangan yang di atur.
3. Pertanyaan :
Mengapa pada saat menjalankan motor DC peguatan terpisah ini langkah pertama harus memberi penguatan medan lebih dahulu?
BAB IV
DATA DAN ANALISA PRAKTIKUM
1. Data Praktikum Rangkaian pertama No. Tegangan (Volt) n (rpm) If = 0,4 (A) If = 0,3 (A) 1 0 0 0 2 30 254 241 3 60 515 541 4 90 785 832 5 120 1033 1103 6 150 1309 1391 7 180 1558 1664 8 210 1818 1935 9 240 2095 2230 10 270 2362 2510 11 300 2635 2794 12 330 2902 3068 13 360 3159 - Rangkaian kedua No. (A)If n (rpm) V = 300 Volt V = 250 Volt 1 0.15 3826 3176 2 0.2 3250 2685 3 0.25 2957 2442 4 0.3 2801 2307 5 0.35 2693 2224 2. Grafik Rangkaian pertama
0 50 100 150 200 250 300 350 400 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 Grafik Hubungan
Banyaknya Putaran terhadap Tegangan
If = 0,4 If = 0,3 Tegangan (Volt) N (rpm) Rangkaian kedua 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0 1000 2000 3000 4000 5000 Grafik Hubungan Banyaknya Putaran terhadap
Arus Eksitasi V = 300 Volt V = 250 Volt If (A) N (rpm) 3. Jawaban pertanyaan
Arus eksitasi harus diberikan terlebih dahulu karena arus eksitasi adalah syarat dari GGL induksi. Bahwa terinduksinya ggl induksi generator harus merasakan medan magnet yang berubah-ubah, sehingga generator harus ada magnet, dengan adanya arus eksitasi maka inti rotor akan berfungsi menjadi magnet.
BAB V KESIMPULAN
Dari praktikum dan data yang diperoleh, dapat disimpulkan :
2. Semakin tinggi nilai If, maka putaran akan semakin cepat (dengan V konstan)
3. Pengaturan If konstan akan lebih baik dan lebih aman dibanding pengaturan dengan V konstan, karena pada saat V di atur konstan dan aka hubungan yang terputus maka motor akan bergerak dengan kecepatan yang tidak terhingga (melebihi batas aman putaran).
