PUSAT PENGEMBANGAN BAHAN AJAR-UMB Ir. Badaruddin, MT. DASAR KONVERSI ENERGI LISTRIK 1 Modul 3
Dasar Konversi Energi Listrik Motor Arus Searah
3.1 Definisi Motor Arus Searah
Motor arus searah adalah suatu mesin yang berfungsi mengubah tenaga listrik arus searah menjadi tenaga listrik arus searah menjadi tenaga gerak, tenaga gerak tersebut berupa putaran dari pada rotor.
Motor arus searah pada jaman dahulu (sebelum di kenal menghasilkan tenaga mekanik berupa kecepatan atau berputaran.
3.2 kegunaan motor arus searah searah
Dalam kehidupan sehari – hari di gunakan pada
Motor stator mobil
Tape recorder
Pada mainan anak – anak.
Dalam bidang industry dan pabrik, digunakan pada
Traksi.
Elevator.
Conveyer.
Tram listrik
Untuk menggerakan mesin – mesin produksi di pabrik.
3.3 Prinsip Kerja Motor Arus Searah.
Berdasarkan bahwa apabila suatu penghantar yang membawa arus listrik di letakkan di dalam suatu medan magnet, maka akan timbul gaya mekanik, yang besarnya adalah:
newton
Gaya menimbulkan torsi yang akan menghasilkan rotasi mekanik sehingga motor akan berputar.
Jadi motor arus searah menerima sumber arus searah dari jala – jala kemudian di rubah menajdi energy mekanik berupa perputaran yag nantinya di pakai oleh peralatan yang lain.
Ringkasan prinsip kerja dari motor membutuhkan:
1. Adanya garis – garis gaya medan magnet (fluks) antara kutub yang berada pada stator.
PUSAT PENGEMBANGAN BAHAN AJAR-UMB Ir. Badaruddin, MT. DASAR KONVERSI ENERGI LISTRIK 2 2. Penghantar yang dialiri arus di tempatkan pada jangkar yang berada dalam medan
magnet.
3. Pada penghantar timbul gaya yang menghasilkan torsi.
3.4 Konstruksi Motor Arus Searah
Bagian yang terpenting dari motor DC adalah:
Bagian yang diam (stator):
Badan (body) motor
Magnit
Sikat – sikat
Kerangka generator
Kutub – kutub utama beserta belitannya
Bantalan – bantalan poros.
Bagian yang berputar (rotor)
Rotor jangkar dan lilitannya
Poros jangkar (armature)
Kumparan jangkar
Inti jangkar
3.5 Jenis Motor Arus Searah.
Jenis motor arus searah sama dengan jenis generator DC sebenarnya suatu mesin arus searah dapat di pakai sebagai generator dan dapat pula dipakai sebagai motor.
Dengan membalikkan generator DC, dimana sekarang tegangan Vc menjadi sumber dan tegangan jangkar Eg merupakan GGL lawan. Generator DC ini akan berlaku sebagai motor DC oleh karena itu hubungan antara tegangan Vt dan Ea dapat ditulis sebagai berikut:
1. Motor Berpenguatan Bebas.
Pada jangkar motor timbul EMF (GGL) lawan sebesar Eg yang melawan tegangan masuk (Vt).
Rangkaian ekivalen motor Dc berpenguatan bebas seperti gambar di bawah ini:
PUSAT PENGEMBANGAN BAHAN AJAR-UMB Ir. Badaruddin, MT. DASAR KONVERSI ENERGI LISTRIK 3 Dari gambar rangkaian ekivalen tersebut maka persamaan yang menyatakan hubungan tegangan , arus, daya dan tahanana dapat di tuliskan sebagai berikut:
Keterangan persamaan di atas:
= Tegangan terminal dalam Volt = EMF (GGL) lawan dalam volt = Arus dari jala – jala dalam amper
= Arus jangkar dalam amper = Arus medan dalam amper
= Tegangan pengauat dalam volt = Tahanan medan dalam ohm
= Tahanan jangkar dalam ohm
= tahanan pengatur arus medan dalam ohm = Rugi tegangan dalam sikat.
2. Motor Arus Searah Berpenguatan Sendiri Terbagi kedalam:
Motor DC shunt
Motor DC seri
Motor Dc kompon ( campuran)
Motor DC kompon pendek
Motor DC kompon panjang
a. Motor DC shunt
PUSAT PENGEMBANGAN BAHAN AJAR-UMB Ir. Badaruddin, MT. DASAR KONVERSI ENERGI LISTRIK 4 Rangkaian ekivalen motor DC shunt seperti pada ganbar di bawah ini:
Dari rangkaian ekivalen motor DC shunt tersebut, persamaan yang menyatakan hubungan antara tegangan, arus, daya dan tahanan adalah :
Dengan :
= Tegangan terminal dalam Volt = EMF (GGL) lawan dalam volt = Arus jangkar dalam amper
= Arus medan shunt dalam amper = Arus jala – jala dalam amper
= Daya input dalam watt.
= Tahanan jangkar dalam ohm = Rugi tegangan dalam sikat Contoh soal
Suatu mesin arus searah shunt 220 volt mempunyai tahanan jangkar sebesar 0,5 ohm. Jika pada waktu beban penuh arus jangkar sebesar 20 amper, hitung EMF (GGL) lawan jangkar jika mesin bekerja sebagai :
a. Generator b. Motor
Penyelesaian
a. Jika mesin bekerja sebagai generator shunt seperti gambar di bawah ini:
PUSAT PENGEMBANGAN BAHAN AJAR-UMB Ir. Badaruddin, MT. DASAR KONVERSI ENERGI LISTRIK 5 Di ketahui :
= 220 volt = 20 Amper
= 0,5 Ohm ( )
b. Jika mesin bekerja sebagai motor shunt lihat gambar
( )
3. Motor DC seri
Rangkaian ekivalen motor DC seri lihat gambar di bawah ini:
PUSAT PENGEMBANGAN BAHAN AJAR-UMB Ir. Badaruddin, MT. DASAR KONVERSI ENERGI LISTRIK 6 Persamaan yang menyatakan hubungan antara arus, tegangan, daya dan tehanan adalah berdasarkan rangkaian ekivalen diatas
Keterangan persamaan :
= Tegangan terminal motor dalam Volt = EMF (GGL) lawan dari jangkar dalam volt = Arus jangkar dalam amper
= Arus medan shunt dalam amper = Arus dari jala – jala dalam amper
= Tahanan kumparan jangkar dalam ohm = Tahanan kumparan seri dalam ohm = Rugi tegangan pada sikat
Contoh soal
Suatu motor arus searah seri 50 kw, 250 volt, tahanan jangkar 0,1 ohm dan tahanan medan seri 0,15 ohm, rugi tegangan total pada sikat 2 volt.
Hitung EMF (GGL) lawan?
Penyelesaian :
Berdasarkan rangakian ekivalen motor DC seri di ketahui : = 50 kw = 50000 watt
= 250 Volt = 0,1 Ohm = 0,15 ohm = 2 volt
PUSAT PENGEMBANGAN BAHAN AJAR-UMB Ir. Badaruddin, MT. DASAR KONVERSI ENERGI LISTRIK 7
4. Motor DC kompon Terbagi :
Motor DC kompon pendek
Motor DC kompon panjang Motor DC kompon pendek
Rangkaian ekivalen motor DC kompon pendek
Berdasarkan rangkaian ekivalen dapat di buat persamaan yang menyatakan hubungan arus, tegangan, daya dan tahanan sebagai berikut:
Dengan :
= Tegangan terminal motor dalam Volt = EMF (GGL) lawan dari jangkar dalam volt = Arus jangkar dalam amper
PUSAT PENGEMBANGAN BAHAN AJAR-UMB Ir. Badaruddin, MT. DASAR KONVERSI ENERGI LISTRIK 8
= Arus medan shunt dalam amper = Tahanan kuparan jangkar dalam ohm = Tahanan kumparan seri dalam ohm
= Tahanan Kumparan medan shunt dalam ohm = Rugi tegangan dalam sikat
dalam watt.
Contoh soal
Suatu motor DC kompon pendek dengan daya input 34,5 kw, tegangan terminal 230 volt, tahanan kumparan medan shunt, medan seri, dan jangkar, masing – masing sebesar 92 ohm, 0,015 ohm, 0,03 ohm
Hitung:
a. Arus jangkar
b. EMF (GGL) lawan yang di bangkitkan oleh jangkar c. Daya output yang di bangkitkan oleh jangkar Penyelesaian
Di ketahui : = 230 volt
= 92 ohm = 0,015 ohm
= 0,03 ohm
= 34,5 kw = 34,500 watt
( )
a. Arus jangkar
b. EMF (GGL) lawan yang di bangkitkan
( ) ( )
c. Daya output yang di bangkitkan oleh jangkar
PUSAT PENGEMBANGAN BAHAN AJAR-UMB Ir. Badaruddin, MT. DASAR KONVERSI ENERGI LISTRIK 9 5. Motor Arus Searah Kompon Panjang
Rangkaian ekivalen motor DC kompon panjang seperti gambar di bawah :
Dari gambar rangkaian ekivalen tersebut persamaan yang menyatakan hubungan arus, tegangan, daya dan tahanan akan mengikuti persamaan sebagai berikut:
Keterangan : parameter persamaan diatas sama dengan motor DC kompon DC = Tegangan terminal motor dalam Volt
= EMF (GGL) lawan dari jangkar dalam volt = Arus jangkar dalam amper
= Arus medan shunt dalam amper = Tahanan kuparan jangkar dalam ohm = Tahanan kumparan seri dalam ohm
= Tahanan Kumparan medan shunt dalam ohm = Rugi tegangan dalam sikat
Contoh soal
Suatu motor DC kompon panjang dengan daya input 300 kw, tegangan terminal 600 volt, mempunyai tahanan medan shunt 75 ohm, tahanan jangkar termasuk tahanan sikat 0,41 ohm, tahanan medan seri 0,012 ohm, dan resistansi yang di parallel dengan medan seri sebesar 0,036 ohm, hitung:
a. Arus jangkar
b. EMF(GGL) lawan yang di bangkitkan oleh jangkar c. Daya yang di bangkitkan oleh jangkar
Penyelesaian Di ketahui :
PUSAT PENGEMBANGAN BAHAN AJAR-UMB Ir. Badaruddin, MT. DASAR KONVERSI ENERGI LISTRIK 10
= 300 kw = 300.000 w = 600 Volt
= 0,41 ohm = 0,012 ohm
Tahanan yang di parallel dengan = 0,036 ohm Tahanan seri ( ) = tahanan 0,036 ohm
a. Arus jangkar
Jatuh tegangan pada medan seri
Jatuh tegangan pada jangkar dan sikat
b.
