MODUL MATA KULIAH PRAKTIKUM TEKNIK TENAGA LISTRIK DAN CATU DAYA

(1)

LABORATORIUM TEKNIK ELEKTRONIKA DAN TEKNIK DIGITAL

Sekolah Tinggi Teknologi Telematika Telkom Jl. D.I. Panjaitan 128 Purwokerto

Status Revisi : 00 Tanggal Pembuatan : 5 Desember 2014

MODUL

MATA KULIAH PRAKTIKUM

TEKNIK TENAGA LISTRIK

DAN CATU DAYA

SEKOLAH TINGGI TEKNOLOGI TELEMATIKA TELKOM

JL. D.I. PANJAITAN 128

PURWOKERTO

st3telkom

(2)

ii

LEMBAR PENGESAHAN

MODUL MATA KULIAH PRAKTIKUM

TEKNIK TENAGA LISTRIK DAN CATU DAYA

Materi :

Unit I : Motor DC Shunt

Unit II : Motor DC Seri

Telah disetujui dan disahkan untuk dipergunakan sebagai pedoman

pelaksanaan praktikum di Laboratorium

Disusun Oleh:

Arief Hendra Saptadi, S.T., M.Eng

Purwokerto, 28 Januari 2015

Mengesahkan,

Ketua Program Studi

Kaur. Laboratorium Teknik

D3 - Teknik Telekomunikasi

Elektronika & Teknik Digital

Eka Wahyudi, S.T.,M.Eng

Jaenal Arifin, S.T., M.Eng

st3telkom

(3)

iii

Tata Tertib Laboratorium

1. Mahasiswa wajib mengenakan seragam yang telah ditentukan pihak kampus dan dilarang menggunakan kaos dan sandal.

2. Mahasiswa tidak diperkenankan membawa makanan atau minuman dan makan atau minum didalam ruang laboratorium.

3. Laboratorium digunakan untuk aktivitas praktikum, workshop, pengujian alat tugas akhir dan segala kegiatan yang berhubungan laboratorium. Untuk kegiatan selain hal tersebut tidak diperbolehkan terkecuali mendapat ijin dari pengelola laboratorium.

4. Pengguna dilarang mengambil atau membawa keluar alat/bahan yang ada di laboratorium tanpa seijin pengelola laboratorium.

5. Menjaga kebersihan laboratorium dan membuang sampah pada tempatnya. 6. Mematuhi segala prosedur yang ditentukan pengelola laboratorium.

Tata Tertib Praktikum di Laboratorium A. Sebelum Praktikum

1. Praktikan wajib mematuhi tata tertib laboratorium yang berlaku.

2. Praktikan harus menyediakan sendiri alat-alat tulis/gambar yang diperlukan. 3. Praktikan harus menguasai dasar teori dari unit modul yang akan dilakukan. 4. Praktikan akan diberi dan briefing pre-test oleh asisten atau dosen pengampu

praktikum.

5. Praktikan melakukan pendaftaran mata kuliah praktikum yang diambil pada KRS sesuai dengan jadwal yang telah ditentukan laboratorium.

6. Praktikan diperbolehkan melakukan tukar-jadwal dengan praktikan lain setelah konfirmasi ke asisten praktikum dan mengisi formulir tukar-jadwal yang telah disediakan.

7. Praktikan wajib hadir tepat pada waktunya sesuai dengan jadwal yang telah ditentukan. Bila keterlambatan melebihi 10 menit maka yang bersangkutan tidak diperkenankan mengikuti praktikum dan baginya tidak diberikan praktikum susulan.

B. Selama Praktikum

1. Setiap unit modul sudah disediakan alat, tempat, dan bahan sendiri yang tidak boleh diubah, diganti, atau ditukar kecuali dengan sepengetahuan asisten. 2. Praktikan wajib membaca petunjuk langkah kerja dan mencatat hasil kerja

praktikum yang tercantum dalam modul praktikum ataupun sesuai arahan asisten atau dosen pengampu.

3. Apabila menjumpai kesalahan, kerusakan, atau ketidaksesuaian dengan langkah kerja praktikum, praktikan harus segera melapor pada asisten.

4. Khusus untuk praktikum yang berhubungan dengan sumber arus atau tegangan, setelah selesai menyusun rangkaian sesuai langkah kerja, praktikan harus melapor kepada asisten, dan dilarang menghubungkan rangkaian dengan sumber tegangan atau arus tanpa seijin asisten.

st3telkom

(4)

iv

5. Segala kerusakan yang terjadi karena kelalaian ataupun kesalahan praktikan akibat tidak mengikuti langkah kerja praktikum ditanggung oleh praktikan yang bersangkutan dan wajib untuk dilakukan penggantian paling lambat 1 (satu) minggu setelah terjadinya kerusakan.

6. Praktikan yang berhalangan praktikum, wajib memberitahukan kepada dosen praktikum maksimal 1 hari sebelum praktikum diadakan dengan menyertakan surat alasan tidak hadir saat praktikum dan bagi yang sakit menyertakan surat dokter (terkecuali bagi yang mendadak hari disaat praktikum yang bersangkutan sakit, ada pertimbangan tersendiri). Jika tidak, maka bagi yang bersangkutan diberikan praktikum susulan.

7. Praktikan tidak diperkenankan bersenda gurau dan atau meninggalkan ruangan praktikum tanpa seijin asisten atau dosen pengampu, serta bersikap tidak sopan terhadap para asisten atau dosen pengampu.

8. Praktikan diwajibkan mengembalikan alat-alat yang digunakan dan dilarang meninggalkan ruangan praktikum sebelum mendapat izin dari asisten atau pengampu praktikum.

C. Setelah Praktikum

1. Lembar data praktikum wajib mendapatkan persetujuan atau tanda tangan dari asisten, bila tidak maka data tersebut akan dinyatakan tidak sah.

2. Laporan praktikum dikumpulkan ke asisten sesuai dengan aturan yang telah ditetapkan sebelumnya.

3. Praktikan akan diberi pos-test oleh asisten praktikum atau dosen pengampu. D. Ketentuan Lain

1. Praktikum susulan diselenggarakan hanya untuk mahasiswa yang berhalangan hadir pada saat praktikum dikarenakan sakit, menikah, orang tua/wali atau saudara kandung meninggal, dan dispensasi mengikuti kegiatan dari kampus. 2. Praktikum susulan akan terselenggara, jika mahasiswa yang bersangkutan

dapat menunjukkan surat keterangan resmi seperti, surat keterangan sakit dari dokter dan surat dispensasi dari bagian akademik.

3. Penyelenggaraan praktikum susulan hanya diperbolehkan atas sepengetahuan pengelola laboratorium.

st3telkom

(5)

Modul Praktikum – Teknik Tenaga Listrik dan Catu Daya – v.1.0

Lab. Elektronika dan Teknik Digital – STT Telematika TELKOM Purwokerto – 2013 1

UNIT I

MOTOR DC SHUNT

I. TUJUAN PRAKTIKUM

1. Mahasiswa mampu memahami prinsip kerja motor DC Shunt secara umum. 2. Mahasiswa mampu merakit motor DC shunt dan unit-unit pendukungnya. 3. Mahasiswa mampu mengatur penyalaan motor DC Shunt baik tanpa maupun

dengan resistor starter.

4. Mahasiswa mampu menganalisa parameter keluaran (tegangan, arus dan rotasi mesin) terhadap tegangan sumber yang berbeda-beda.

5. Mahasiswa mampu memahami pengaruh pengaturan koneksi motor DC tanpa resistor starter terhadap arah putaran motor.

II. ALAT DAN BAHAN

1. 1 set trainer praktikum Multifunction Machine dari Leybold beroperasi sebagai motor DC Shunt

2. Multimeter. 3. Kalkulator.

III. DASAR TEORI

Struktur Motor DC Shunt

Mesin-mesin DC terdiri dari stator dan rotor. Stator merupakan bagian yang statis (tidak bergerak) dari motor dan terbuat dari baja padat atau pada motor-motor yang lebih modern berupa lembaran besi yang berlapis. Stator terdiri dari kumparan-kumparan eksitasi (exciter) yang menimbulkan gaya gerak listrik saat berinteraksi dengan rotor. Rotor merupakan bagian yang dinamis (berotasi) dan terdiri dari kumparan jangkar (armature) dan komutator.

Pada motor DC Shunt, kumparan eksitasi terletak paralel terhadap armature (yang terdiri dari kumparan-kumparan kabel tipis). Kumparan eksitasi pada motor DC Shunt dapat diberikan suplai sumber tegangan terpisah atau sistem semacam ini disebut motor DC eksitasi terpisah.

st3telkom

(6)

Starting motor DC Shunt dengan Resistor Starter

Saat awal penyalaan, motor DC memiliki arus total yang sedemikian besar karena armature masih dalam posisi diam. Arus yang besar ini dapat menyebabkan kerusakan pada beberapa komponen di dalam motor DC. Sebagai pencegahnya, dilakukan pemasangan resistor starter seri terhadap armature untuk membatasi arus total.

Gambar 1-1: Starter untuk Motor DC Shunt

Pemasangan ini dilakukan dengan menghubungkan kumparan eksitasi terhadap ujung dari resistor starter lewat sebuah rel. Ini untuk memastikan bahwa tegangan penuh telah diberikan secara konstan terhadap kumparan eksitasi selama penyalaan.

Tegangan pada armature akan berubah dengan adanya pengubahan nilai pada resistor starter variabel. Sebagai akibatnya, hal ini juga akan mempengaruhi kecepatan motor.

Rangkaian Ekuivalen Motor DC Shunt:

Tanpa Resistor Starter Dengan Resistor Starter

L+ L-IE IA RA UA U ITOT UE A1 A2 E1 E2 RE L+ L-IE IA RA UA U ITOT UE A1 A2 E1 E2 UR RS RE Keterangan:

U = Tegangan Sumber (V); UA = Tegangan Armature (V); UE = Tegangan Exciter;

UR = Jatuh Tegangan di Resistor Starter (V); IE = Arus Exciter (A); IA = Arus

Armature (A); ITOT = Arus Sumber (A); RS = Resistor Starter (); %R = Persentase

Nilai dari Resistor Starter (%)

st3telkom

(7)

Lab. Elektronika dan Teknik Digital – STT Telematika TELKOM Purwokerto – 2013 3 Nilai-nilai: Nilai-nilai: ITOT = IA + IE ITOT = IA + IE UE = IE RE UE = IE RE U = UA + IARA Karena RA 0, maka: U = UE UA UR = %R RS IA U = UA + UR + IARA Karena RA 0, maka: U  UR + UA  UE

Koneksi dan Arah Rotasi pada Motor DC Shunt

Penunjukan koneksi dan arah arus menentukan arah rotasi dari mesin. Arah rotasi dapat ditentukan dengan melihat pada sisi kemudi dari motor. Cakram sabuk (belt

disks) atau kopling dapat ditemukan disana. Ada dua jenis rotasi untuk mesin yaitu

searah jarum jam dan berlawanan jarum jam.

Koneksi dari mesin DC memiliki penunjuk yang sama untuk motor maupun generator.

Penunjuk koneksi:

Armature A1 – A2 Kumparan Shunt E1 – E2 Kumparan Eksitasi Terpisah F1 – F2

Jika sebagai contoh, dalam sistem numerik alfabet, B1 berarti ujung awal dari kumparan maka simbol dengan huruf yang sama namun dengan digit berikutnya, misalnya B2, berarti ujung akhir dari kumparan yang sama. Sudah ditentukan bahwa untuk rotasi searah jarum jam, arus mengalir melalui setiap kumparan dari bagian awal menuju bagian akhir, yaitu dari digit rendah (1) ke digit tinggi (2). Pada motor kumparan shunt, arus mengalir dari A1 ke A2 dan dari E1 ke E2 untuk rotasi searah jarum jam.

Arah rotasi dari armature ditentukan oleh arah medan eksitasi dan medan silang armature (armature cross-field). Oleh karenanya, pembalikan arah rotasi dilakukan dengan mengubah arah dari salah satu medan magnetik, atau cukup dengan salah satu arus yang menimbulkan medan magnetik tersebut. Pembalikan arah rotasi kebanyakan dilakukan dengan membalik arah arus pada armature. Dalam kasus ini, yaitu arah arus pada kumparan komutasi, dan jika diperlukan, kumparan kompensasi juga harus dibalik. Lihat gambar 1-2 (a) dan 1-2 (b).

st3telkom

(8)

(a) Searah Jarum Jam (b) Berlawanan Jarum Jam Gambar 1-2: Pengaturan Arah Rotasi Motor DC Shunt

Karakteristik Motor DC Shunt

Karakteristik sebuah Motor DC dapat dipelajari dengan membaca rating pada plat mesin. Dengan membaca nilai-nilai rating, maka dapat dilakukan perhitungan untuk mengetahui parameter-parameter pada motor DC tersebut.

Berikut ini contoh plat rating pada suatu mesin:

Gambar 1-3:

Plat Rating dari motor DC Shunt

Hersteller Typ G 805 G - Motor Nr 220 V 55 A 10 kW S1 cos ? - 1500 min-1 - Hz Err 180 V 2.4 A I.KL.F IP 23



VDE 0530/12.84



st3telkom

(9)

Lab. Elektronika dan Teknik Digital – STT Telematika TELKOM Purwokerto – 2013 5 Berikut ini informasi yang diperoleh dari plat rating di atas:

Nilai Simbol Keterangan

220 V U

(Tegangan Sumber)

Motor dapat dioperasikan dengan tegangan armature nominal sebesar 220 V.

55 A IA

(Arus Armature)

Arus Nominal yang mengalir ke dalam jalur masukan armature dan pada kondisi beban nominal.

180 V UE

(Tegangan Eksitasi)

Tegangan eksitasi nominal pada kumparan eksitasi.

2,4 A IE

(Arus Eksitasi)

Pemakaian arus pada kumparan eksitasi yang dipanaskan.

10 kW PN

(Daya motor nominal)

Motor dapat dibebani dengan daya sebesar ini pada operasi terus-menerus (S1)

1500 min-1 nN

(Kecepatan nominal motor / rpm)

Ini adalah kecepatan rotor saat motor berjalan pada beban nominal.

Parameter-parameter yang dapat dihitung dari data-data diatas: 1. Arus Total (Itot) :

Itot = IA + IE = 55 + 2,4 = 57,4 A. 2. Daya Masukan (P1) : P1 = U  Itot = 220  57,4 = 12.63 kW 3. Torsi Nominal (MN) : Nm 63,73 1500 9,55 10000 n 9,55 P M N N N      4. Daya Keluaran (P2) :  = kecepatan sudut ( detik 1 ) / radian 9,55 n n 60 3,14 2 60 n π 2 ω        9,55 n M ω M P₂     atau n 9,55 P M   P2 = PN atau 10kW 56 , 9 1500 63,73 9,56 n M P2 N N      5. Efisiensi (N) : 0,79 12628 10000 P P η 1 2 N   

st3telkom

(10)

IV. PROSEDUR PRAKTIKUM

A. Plat rating Motor DC Shunt tanpa Resistor Starter

1. Untuk mencatat data-data plat rating maka modul praktikum yang harus dipersiapkan adalah:

Jumlah Deskripsi Nomor

1 Mesin Multi-fungsi 73116 2. Temukan letak plat rating pada motor DC Shunt.

3. Salin bentuk plat rating tersebut sebagaimana aslinya ke lembar praktikum. 4. Tuliskan data-data penting pada plat rating tersebut ke dalam tabel data pada

lembar praktikum.

5. Lakukan perhitungan untuk paramater-parameter motor DC Shunt pada lembar praktikum.

B. Karakteristik Motor DC Shunt tanpa Resistor Starter

1. Sebelum memulai perakitan motor DC Shunt tanpa resistor starter maka modul praktikum yang harus dipersiapkan adalah:

1 6HU Stabilizer DC 240/6 72585 1 Mesin Multi-fungsi 73116 2 Multimeter Digital GDM-8039 & 8801 1 Multimeter Zero Left 72716 1 Tachometer Mekanis/Digital - 2. Sebelum dirakit, pastikan semua power supply dalam keadaan off.

3. Rakitlah rangkaian motor DC Shunt untuk penyalaan tanpa resistor starter seperti pada Lampiran 1.

4. Pasang Tachometer pada mesin DC. Hidupkan mesin, atur tegangan (U) pada 50 V dengan memperhatikan Multimeter Zero Left. Catat nilai Rotasi (min-1) ke Tabel Data I. Catat juga hasil pembacaan Arus Total (Itot) dan

Tegangan Nominal (UN) di tabel tersebut.

5. Atur tegangan ke 100 V, ulangi langkah ke-4 di atas. Matikan mesin kembali setelah selesai.

st3telkom

(11)

C. Pengaturan Arah Rotasi Motor DC Shunt tanpa Resistor Starter

1. Sebelum memulai perakitan motor DC Shunt tanpa resistor starter maka modul praktikum yang harus dipersiapkan adalah:

1 6HU Stabilizer DC 240/6 72585 1 Mesin Multi-fungsi 73116 2. Sebelum dirakit, pastikan semua power supply dalam keadaan off.

4. Setelah keseluruhan rangkaian diperiksa oleh instruktur lab, hidupkan motor. 5. Amati arah putaran dari motor DC Shunt. Tuliskan pada Tabel Data II

mengenai arah putaran (“Searah Jarum Jam”/”Berlawanan Jarum Jam”) pada baris Koneksi I.

6. Matikan motor. Pastikan semua power supply dalam keadaan off.

8. Setelah keseluruhan rangkaian telah diperiksa oleh instruktur lab, hidupkan motor kembali.

9. Amati arah putaran dari motor DC Shunt. Tuliskan pada Tabel Data II mengenai arah putaran (“Searah Jarum Jam”/”Berlawanan Jarum Jam”) pada baris Koneksi II.

10. Matikan motor kembali.

CATATAN:

Untuk memudahkan pengamatan arah rotasi, atur tegangan sumber (U) ke nilai yang menghasilkan rotasi dengan nilai rpm yang serendah mungkin.

D. Karakteristik Motor DC Shunt dengan Resistor Starter

1. Sebelum memulai perakitan motor DC Shunt dengan resistor starter maka modul praktikum yang harus dipersiapkan adalah:

1 6HU Stabilizer DC 240/6 72585 1 Mesin Multi-fungsi 73116 2 Multimeter Digital GDM-8039 & 8801

st3telkom

(12)

1 Multimeter Zero Left 72716 1 Starter 73124 1 Tachometer Mekanis/Digital - 2. Sebelum dirakit, pastikan semua power supply dalam keadaan off.

3. Rakitlah rangkaian motor DC Shunt untuk penyalaan dengan resistor starter seperti pada Lampiran 2.

4. Atur Resistor Starter pada posisi 100 %. Pasang Tachometer.

5. Hidupkan mesin DC. Atur dan jaga Tegangan Sumber (U) ke 100 V dengan memperhatikan Multimeter Zero Left. Ukur nilai Arus Armature (IA),

Tegangan Armature (UA), dan Kecepatan Motor (min-1). Catat hasilnya

pada tabel data III di Lembar Praktikum.

6. Ubah nilai Resistor Starter menjadi 80 %, dan lakukan kembali langkah ke-9 diatas (tanpa menghidupkan kembali mesin dan mengatur tegangan sumber lagi). Ulangi untuk seluruh nilai Resistor Starter lainnya.

V. PERTANYAAN

1. Jelaskan kegunaan pemasangan resistor starter pada motor DC Shunt!

2. Berdasarkan tabel data II, isikan nilai P1 berdasarkan rumusan teori pada

Unit I. Gambarkan grafik dalam kertas milimeter antara Daya Masukan (sumbu horizontal) dan kecepatan rotasi (sumbu vertical) berdasarkan data dan hasil perhitungan. Berdasarkan grafik tersebut, apa kesimpulan anda? 3. Bandingkan gambar rangkaian pada Lampiran 3 dan 4 untuk motor DC

Shunt tanpa resistor starter. Jelaskan letak perbedaan koneksinya dan pengaruhnya terhadap arah rotasi (dengan mengacu pada tabel data III)! 4. Lihat kembali tabel data III. Gambarkan grafik dalam kertas milimeter antara

nilai persentase resistor starter atau %R (sumbu horizontal) dan kecepatan rotasi (sumbu vertical) berdasarkan data dan hasil perhitungan. Berdasarkan grafik tersebut, bagaimana kesimpulan anda?

5. Jika daya keluaran: P2 = UA  IA, maka hitung daya keluaran untuk setiap

nilai resistor starter dari tabel III! Hitung pula torsi (MN) untuk setiap daya

keluaran tersebut dengan menggunakan data rotasi motor dari tabel III!

st3telkom

(13)

UNIT II

MOTOR DC SERI

I. TUJUAN PRAKTIKUM

1. Mahasiswa mampu memahami prinsip kerja motor DC Seri secara umum. 2. Mahasiswa mampu merakit motor DC Seri dan unit-unit pendukungnya. 3. Mahasiswa mampu mengatur penyalaan motor DC Seri baik tanpa maupun

dengan resistor starter.

4. Mahasiswa mampu menganalisa parameter keluaran (tegangan, arus dan rotasi mesin) terhadap tegangan sumber yang berbeda-beda.

5. Mahasiswa mampu memahami pengaruh pengaturan koneksi motor DC tanpa resistor starter terhadap arah putaran motor.

II. ALAT DAN BAHAN

1. 1 set trainer praktikum Multifunction Machine dari Leybold beroperasi sebagai motor DC Seri

2. Multimeter. 3. Kalkulator.

III. DASAR TEORI

Struktur Motor DC Seri

Mesin-mesin DC terdiri dari stator dan rotor. Stator merupakan bagian yang statis (tidak bergerak) dari motor dan terbuat dari baja padat atau pada motor-motor yang lebih modern berupa lembaran besi yang berlapis. Stator terdiri dari kumparan-kumparan eksitasi (exciter) yang menimbulkan gaya gerak listrik saat berinteraksi dengan rotor. Rotor merupakan bagian yang dinamis (berotasi) dan terdiri dari kumparan jangkar (armature) dan komutator.

Pada motor DC Seri, kumparan eksitasi terletak seri terhadap armature (yang terdiri dari kumparan-kumparan kabel tipis). Kumparan eksitasi pada motor DC Seri dapat diberikan suplai sumber tegangan terpisah atau sistem semacam ini disebut motor DC eksitasi terpisah.

st3telkom

(14)

Starting motor DC Seri dengan Resistor Starter

Saat awal penyalaan, motor DC memiliki arus total yang sedemikian besar karena armature masih dalam posisi diam. Arus yang besar ini dapat menyebabkan kerusakan pada beberapa komponen di dalam motor DC. Sebagai pencegahnya, dilakukan pemasangan resistor starter seri terhadap armature untuk membatasi arus total.

L

R

Gambar 2-1: Starter untuk Motor DC Seri

Pemasangan ini dilakukan dengan menghubungkan kumparan eksitasi terhadap ujung dari resistor starter lewat sebuah rel. Ini untuk memastikan bahwa tegangan penuh telah diberikan secara konstan terhadap kumparan eksitasi selama penyalaan.

Tegangan pada armature akan berubah dengan adanya pengubahan nilai pada resistor starter variabel. Sebagai akibatnya, hal ini juga akan mempengaruhi kecepatan motor.

Rangkaian Ekuivalen Motor DC Seri:

Tanpa Resistor Starter Dengan Resistor Starter

L+ L-IE IA UA U UE A1 A2 D1 D2 RE RA L+ L-IE IA UA U UE A1 A2 D1 D2 RE RA UR RS Keterangan:

U = Tegangan Sumber (V); UA = Tegangan Armature (V); UE = Tegangan Exciter;

UR = Jatuh Tegangan di Resistor Starter (V); IE = Arus Exciter (A); IA = Arus Armature (A);

RS = Resistor Starter (); %R = Persentase Nilai dari Resistor Starter (%)

st3telkom

(15)

Lab. Elektronika dan Teknik Digital – STT Telematika TELKOM Purwokerto – 2013 11 Nilai-nilai: Nilai-nilai: IA = IE IA = IE UE = IE RE UE = IE RE U = UA + UE + IARA Karena RA 0, maka: U  UE + UA UR = %R RS IA U = UA + UR + UE + IARA Karena RA 0, maka: U  UA + UR + UE

Koneksi dan Arah Rotasi pada Motor DC Seri

Penunjukan koneksi dan arah arus menentukan arah rotasi dari mesin. Arah rotasi dapat ditentukan dengan melihat pada sisi kemudi dari motor. Cakram sabuk (belt

disks) atau kopling dapat ditemukan disana. Ada dua jenis rotasi untuk mesin yaitu

searah jarum jam dan berlawanan jarum jam.

Koneksi dari mesin DC memiliki penunjuk yang sama untuk motor maupun generator.

Penunjuk koneksi:

Armature A1 – A2 Kumparan Seri D1 – D2

Jika sebagai contoh, dalam sistem numerik alfabet, B1 berarti ujung awal dari kumparan maka simbol dengan huruf yang sama namun dengan digit berikutnya, misalnya B2, berarti ujung akhir dari kumparan yang sama. Sudah ditentukan bahwa untuk rotasi searah jarum jam, arus mengalir melalui setiap kumparan dari bagian awal menuju bagian akhir, yaitu dari digit rendah (1) ke digit tinggi (2). Pada motor kumparan seri, arus mengalir dari A1 ke A2 dan dari D1 ke D2 untuk rotasi searah jarum jam.

Khusus untuk motor DC seri, kumparan medan (exciter) terkoneksi seri dengan kumparan jangkar (armature). Sebagai akibatnya, kekuatan medan magnet akan tergantung dari arus armature dan selain itu juga tergantung pada beban. Karena kecepatan dan kuat medan magnet pada motor DC berbanding terbalik, maka kecepatan motor DC akan menjadi sangat tinggi pada kondisi tanpa beban. Ada kondisi berbahaya dimana motor “berpacu tinggi” dan bisa rusak!

Peringatan!

Dilarang menjalankan motor DC seri menggunakan tegangan masukan > 80 Volt !

st3telkom

(16)

(a) Searah Jarum Jam (b) Berlawanan Jarum Jam Gambar 2-2: Pengaturan Arah Rotasi Motor DC Seri

Karakteristik Motor DC Seri

Karakteristik sebuah Motor DC dapat dipelajari dengan membaca rating pada plat mesin. Dengan membaca nilai-nilai rating, maka dapat dilakukan perhitungan untuk mengetahui parameter-parameter pada motor DC tersebut.

Berikut ini contoh plat rating pada suatu mesin:

Gambar 2-3:

Plat Rating dari motor DC Seri

Hersteller Typ G 805 G - Motor Nr 220 V 55 A 10 kW S1 cos ? - 1500 min-1 - Hz Err 180 V 2.4 A I.KL.F IP 23



VDE 0530/12.84



st3telkom

(17)

Lab. Elektronika dan Teknik Digital – STT Telematika TELKOM Purwokerto – 2013 13 Berikut ini informasi yang diperoleh dari plat rating di atas:

220 V U

(Tegangan Sumber)

Motor dapat dioperasikan dengan tegangan armature nominal sebesar 220 V.

55 A IA

(Arus Armature)

Arus Nominal yang mengalir ke dalam jalur masukan armature dan pada kondisi beban nominal.

180 V UE

(Tegangan Eksitasi)

Tegangan eksitasi nominal pada kumparan eksitasi.

10 kW PN

(Daya motor nominal)

Motor dapat dibebani dengan daya sebesar ini pada operasi terus-menerus (S1)

1500 min-1 nN

(Kecepatan nominal motor / rpm)

Ini adalah kecepatan rotor saat motor berjalan pada beban nominal. Parameter-parameter yang dapat dihitung dari data-data diatas:

1. Arus Armature (IA) dan Arus Exciter (IE) :

IA = IE = 55 A. 2. Daya Masukan (P1) : P1 = U  IA = 220  55 = 12.1 kW 3. Torsi Nominal (MN) : Nm 63,73 1500 9,55 10000 n 9,55 P M N N N      4. Daya Keluaran (P2) :  = kecepatan sudut ( detik 1 ) / radian 9,55 n n 60 3,14 2 60 n π 2 ω        9,55 n M ω M P₂     atau n 9,55 P M   P2 = PN atau 10kW 56 , 9 1500 63,73 9,56 n M P2 N N      5. Efisiensi (N) : 0,83 12100 10000 P P η 1 2 N   

st3telkom

(18)

IV. PROSEDUR PRAKTIKUM

A. Plat rating Motor DC Seri tanpa Resistor Starter

1. Untuk mencatat data-data plat rating maka modul praktikum yang harus dipersiapkan adalah:

1 Mesin Multi-fungsi 73116 2. Temukan letak plat rating pada motor DC Seri.

3. Salin bentuk plat rating tersebut sebagaimana aslinya ke lembar praktikum. 4. Tuliskan data-data penting pada plat rating tersebut ke dalam tabel data pada

lembar praktikum.

5. Lakukan perhitungan untuk paramater-parameter motor DC Seri pada lembar praktikum.

B. Karakteristik Motor DC Seri tanpa Resistor Starter

1. Sebelum memulai perakitan motor DC Seri tanpa resistor starter maka modul praktikum yang harus dipersiapkan adalah:

1 6HU Stabilizer DC 240/6 72585 1 Mesin Multi-fungsi 73116 2 Multimeter Digital GDM-8039 & 8801 1 Multimeter Zero Left 72716 1 Tachometer Mekanis/Digital - 2. Sebelum dirakit, pastikan semua power supply dalam keadaan off.

3. Rakitlah rangkaian motor DC Seri untuk penyalaan tanpa resistor starter seperti pada Lampiran 5.

4. Pasang Tachometer pada mesin DC. Hidupkan mesin, atur tegangan (U) pada 20 V dengan memperhatikan Multimeter Zero Left. Catat nilai Rotasi (min-1) ke Tabel Data IV. Catat juga hasil pembacaan Arus Total (Itot) dan

Tegangan Nominal (UN) di tabel tersebut.

5. Atur tegangan ke 40 V, ulangi langkah ke-4 untuk seluruh nilai tegangan yang lain. Matikan mesin kembali setelah selesai.

st3telkom

(19)

C. Pengaturan Arah Rotasi Motor DC Seri tanpa Resistor Starter

1. Sebelum memulai perakitan motor DC Seri tanpa resistor starter maka modul praktikum yang harus dipersiapkan adalah:

1 6HU Stabilizer DC 240/6 72585 1 Mesin Multi-fungsi 73116 2. Sebelum dirakit, pastikan semua power supply dalam keadaan off.

4. Setelah keseluruhan rangkaian diperiksa oleh instruktur lab, hidupkan motor. 5. Amati arah putaran dari motor DC Seri. Tuliskan pada Tabel Data V

mengenai arah putaran (“Searah Jarum Jam”/”Berlawanan Jarum Jam”) pada baris Koneksi I.

6. Matikan motor. Pastikan semua power supply dalam keadaan off.

8. Setelah keseluruhan rangkaian telah diperiksa oleh instruktur lab, hidupkan motor kembali.

9. Amati arah putaran dari motor DC Seri. Tuliskan pada Tabel Data V mengenai arah putaran (“Searah Jarum Jam”/”Berlawanan Jarum Jam”) pada baris Koneksi II.

10. Matikan motor kembali.

CATATAN:

Untuk memudahkan pengamatan arah rotasi, atur tegangan sumber (U) ke nilai yang menghasilkan rotasi dengan nilai rpm yang serendah mungkin.

D. Karakteristik Motor DC Seri dengan Resistor Starter

1. Sebelum memulai perakitan motor DC Seri dengan resistor starter maka modul praktikum yang harus dipersiapkan adalah:

1 6HU Stabilizer DC 240/6 72585 1 Mesin Multi-fungsi 73116 2 Multimeter Digital GDM-8039 & 8801

st3telkom

(20)

1 Multimeter Zero Left 72716 1 Starter 73124 1 Tachometer Mekanis/Digital - 2. Sebelum dirakit, pastikan semua power supply dalam keadaan off.

3. Rakitlah rangkaian motor DC Seri untuk penyalaan dengan resistor starter seperti pada Lampiran 6.

4. Atur Resistor Starter pada posisi 100 %. Pasang Tachometer.

5. Hidupkan mesin DC. Atur dan jaga Tegangan Sumber (U) ke 50 V. Ukur nilai Arus Armature (IA), Tegangan Armature (UA), Tegangan Exciter

(UE) dan Kecepatan Motor (min-1). Catat hasilnya pada tabel data VI di

Lembar Praktikum.

6. Ubah nilai Resistor Starter menjadi 80 %, dan lakukan kembali langkah ke-9 diatas (tanpa menghidupkan kembali mesin dan mengatur tegangan sumber lagi). Ulangi untuk seluruh nilai Resistor Starter lainnya.

V. PERTANYAAN

1. Mengapa perputaran motor DC Seri lebih kencang daripada motor DC Shunt untuk nilai tegangan sumber yang sama?

2. Berdasarkan tabel data IV, isikan nilai P1 berdasarkan rumusan teori pada

Unit II. Gambarkan grafik dalam kertas milimeter antara Daya Masukan (sumbu horizontal) dan kecepatan rotasi (sumbu vertical) berdasarkan data dan hasil perhitungan. Berdasarkan grafik tersebut, apa kesimpulan anda? 3. Bandingkan gambar rangkaian pada Lampiran 7 dan 8 untuk motor DC Seri

tanpa resistor starter. Jelaskan letak perbedaan koneksinya dan pengaruhnya terhadap arah rotasi (dengan mengacu pada tabel data V)!

4. Lihat kembali tabel data VI. Gambarkan grafik dalam kertas milimeter antara nilai persentase resistor starter atau %R (sumbu horizontal) dan kecepatan rotasi (sumbu vertical) berdasarkan data dan hasil perhitungan. Berdasarkan grafik tersebut, bagaimana kesimpulan anda?

5. Jika daya keluaran: P2 = UA  IA, maka hitung daya keluaran untuk setiap

nilai resistor starter dari tabel VI! Hitung pula torsi (MN) untuk setiap daya

keluaran tersebut dengan menggunakan data rotasi motor dari tabel VI!

st3telkom

(21)

Lembar Praktikum Teknik Tenaga Listrik dan Catu Daya

Lab. Elektronika dan Teknik Digital – STT Telematika TELKOM Purwokerto – 2013 1 UNIT I Motor DC Shunt Hari/tanggal Praktikum : ... Nama Praktikan : ... No. MHS : ... Partner : 1. Nama : ... No. MHS : 2. Nama : ... No. MHS : Nama Asisten : ... Paraf Asisten :

DATA HASIL PRAKTIKUM

A. Plat Rating

1. Bentuk Plat Rating: 3. Analisa/Perhitungan: Arus Total =

Daya Masukan =

Torsi Nominal =

2. Tabel Data:

Nilai Simbol Keterangan Daya Keluaran = U Tegangan Sumber

IA Arus Armature

UE Tegangan Eksitasi

IE Arus Eksitasi Efisiensi =

PN Daya Motor Nominal

nN RPM

st3telkom

(22)

B. Karakteristik tanpa Resistor Starter

 Tabel Data I: Tegangan Sumber (U) Tegangan Nominal (UN) Arus Total (Itot) Daya Masukan (P1) Rotasi (min-1) 50 V 100 V 150 V 200 V

C. Pengaturan Arah Rotasi

 Tabel Data II:

Motor DC Shunt tanpa Resistor Starter Jenis Koneksi Arah Putaran

I II

D. Karakteristik dengan Resistor Starter

 Tabel Data III:

Resistor Starter (% x 120 ) IA (mA) UA (V) n (min-1) UR (V) UR + UA (V) UN (V) 100 80 60 40 20 0

st3telkom

(23)

Lab. Elektronika dan Teknik Digital – STT Telematika TELKOM Purwokerto – 2013 3 UNIT II Motor DC Seri Hari/tanggal Praktikum : ... Nama Praktikan : ... No. MHS : ... Partner : 1. Nama : ... No. MHS : 2. Nama : ... No. MHS : Nama Asisten : ... Paraf Asisten :

DATA HASIL PRAKTIKUM

A. Plat Rating

1. Bentuk Plat Rating: 3. Analisa/Perhitungan: Arus Armature =

Arus Exciter =

Daya Masukan =

Torsi Nominal =

2. Tabel Data:

U Tegangan Sumber Daya Keluaran = IA Arus Armature

UE Tegangan Eksitasi

PN Daya Motor Nominal Efisiensi =

nN RPM

st3telkom

(24)

B. Karakteristik tanpa Resistor Starter

 Tabel Data IV:

Tegangan Sumber (U) Tegangan Nominal (UN) Arus Total (Itot) Daya Masukan (P1) Rotasi (min-1) 20 V 40 V 60 V 80 V

C. Pengaturan Arah Rotasi

 Tabel Data V:

Motor DC Seri tanpa Resistor Starter Jenis Koneksi Arah Putaran

I II

D. Karakteristik dengan Resistor Starter

 Tabel Data VI:

Resistor Starter (% x 120 ) IA (mA) UA (V) n (min-1) UR (V) UE (V) UR +UE + UA (V) UN (V) 100 80 60 40 20 0