Makalah Seminar Tugas Akhir © Mustaqim (L2F096608) i
ANALISA PERALIHAN MOTOR ARUS SEARAH DENGAN BANTUAN PEMROGRAMAN KOMPUTER
Oleh :
Mustaqim (L2F096608) Teknik Elektro Universitas Diponegoro ABSTRACT :
DC (direct current) motor operation can be divided into steady-state operation, and dynamic operation.
The transient operation is a part of the dynamic operation. In this paper, the motor operation mode is transient operatian by normal DOL (direct on line) starting. DOL starting is a direct connection of motor terminal to the source voltage.
The steady-state motor analysis have been discussed a lot, but neither to the dynamic operation or the transient operation. The difficulty in continually tracking of the motor characteristic is one reason why this problem not to be discussed or to be analyzed. To simplify in monitoring and analyzing the motor in transient characteristic, it is necessary to make a program, which can simulate the motor characteristic in transient condition. The transient operation observed in this research is to defined time, performance of electrical parameter of dc motor during starting unloaded and loaded.
Krause method or modeling method of dc motor into mathematical equation, particulary into differential equation, is used as reference for this simulation of DC motor transient operation. The Runge-Kutta method is used to solve the differential equation. The characteristic of transient condition then can be observed and analyzed from the fourth mathematic motor parameter (voltage, current, torque, and rotor speed).
By this research, the motor characteristis in transient operation especially in normal DOL starting can be drawn, so the analysis can be done.
Kata kunci : motor dc, peralihan, normal DOL, Runge-Kutta, simulasi.
I. PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Motor dc (direct current) berdasar penguatan medannya dibedakan atas motor dc penguatan terpisah dan penguatan bebas. Motor dc penguatan bebas berdasar susunan rangkaian medan dan rangkaian jangkarnya dibedakan atas motor seri, shunt dan kompon. Perbedaan susunan rangkaian tersebut memberikan perbedaan pada karakteristik dan unjuk kerja motornya.
Operasi motor dc dibedakan atas operasi mantap (steady-state), operasi dinamis dan operasi peralihan (transient). Operasi mantap adalah operasi keadaan stabil atau tanpa ada perubahan. Operasi peralihan adalah operasi beralihnya suatu keadaan mantap ke keadaan mantap yang lain akibat adanya perubahan parameter operasinya. Sedangkan operasi dinamis adalah operasi yang tersusun atas beberapa operasi keadaan mantap dan operasi peralihan.
Analisa peralihan motor dc sulit dilakukan karena terjadinya peralihan sangat singkat dan karakteristiknya tidak bisa diamati, kecuali dengan bantuan alat yang dapat mencatat tiap-tiap nilainya secara kontinyu.
Operasi motor dalam kondisi peralihan dapat disusun dalam persamaan matematis, berbentuk persamaan differensial. Dengan memecahkan persamaan differensial tersebut menggunakan metode
numerik Runge-Kutta, maka nilai-nilai karakteristiknya dapat diperoleh dan dapat dilukiskan dalam bentuk grafik kartesian. Dengan demikian analisa terhadap kondisi peralihan motor dc dapat dilakukan.[1-2]
Motor yang dianalisa adalah motor dc penguatan terpisah, shunt dan motor dc seri. Sedang operasi peralihan yang digunakan adalah operasi starting normal DOL (Direct On-Line), yaitu starting motor dengan jalan mencatu terminal motor secara langsung ke tegangan sumber[1].
1.2. Tujuan dan Manfaat
Tujuan yang hendak dicapai dalam tugas akhir ini adalah dapat menganalisa kondisi peralihan normal DOL motor dc, untuk pengasutan berbeban dan tidak berbeban.
Manfaat yang hendak dicapai dalam tugas akhir ini adalah memperoleh materi berupa simulator yang memberi gambaran kinerja kondisi peralihan operasi motor dc.
1.3. Pembatasan Masalah
Karena kompleksnya permasalahan yang terdapat di dalam analisa motor dc, maka perlu adanya batasan-batasan untuk menyederhanakan permasalahan, yaitu :
Motor dc yang digunakan adalah motor dc penguatan terpisah, seri, dan dc shunt.
Makalah Seminar Tugas Akhir © Mustaqim (L2F096608) ii
Tidak ada perubahan torsi beban (TL = 0) selama operasinya.
Tegangan sumber adalah tegangan dc murni dengan nilai yang konstan.
Operasi peralihan motor adalah operasi normal DOL (Direct On Line).
Nilai peredaman mekanik bm adalah sangat kecil, sehingga diabaikan (pada simulasi motor dc seri) atau bm = 0 (pada motor dc penguatan terpisah dan motor dc shunt).
Perancangan menggunakan Matlab versi 5.3.
II.MOTOR DC
Gambar 1. Motor dc sederhana
Bagian motor yang tidak bergerak disebut stator, dan berfungsi menghasilkan medan fluks magnet.
Sedangkan bagian yang berputar disebut rotor atau jangkar. Dalam prinsip kerja Lorentz, kumparan jangkar berperan sebagai penghantar yang dialiri arus dan jika ditempatkan dalam medan magnet akan menghasilkan gerakan putar.
Gambar 2. Aturan tangan kiri Flemming dan penerapannya
Gerakan putar rotor motor timbul karena kumparan jangkar motor yang berfungsi sebagai penghantar dialiri dengan arus listrik dan ditempatkan di dalam medan fluks magnet. Jika suatu penghantar dengan panjang l meter dialiri dengan arus listrik i dan ditempatkan dalam medan fluks magnet B, maka dihasilkan suatu gaya yang akan menggerakkan penghantar tersebut pada porosnya. Gaya gerak tersebut disebut gaya gerak Lorentz, dan dinyatakan dalam persamaan berikut :
x l i x B F
(p.1)di mana F = gaya gerak Lorentz (Newton)
B = medan fluks magnet (Wb/m2) i = arus listrik (Ampere)
l = panjang penghantar (satuan meter) Arah gaya gerak (F), arus (I), dan medan fluks magnetik (B) dinyatakan dengan aturan tangan kiri Flemming (gambar 2).
r.LAF.if
LFF
Vf Va
ia
ra
if
LAA
rf
-
+
-
rfx +
Gambar 3. Rangkaian pengganti motor dc penguatan terpisah
r.LAF.if
LFF
Vf Va
ia
ra
if
LAA
rf
-
+
- +
it
Gambar 4. Rangkaian pengganti motor dc shunt
+
Va
ia
ra
LAA
-
+
-
rfs
Vfs LFFs r.LAFs.ifs. ifs
+
-
Vt
Gambar 5. Rangkaian pengganti motor dc seri
III.PERSAMAANMOTORDC 3.1. Motor DC Penguatan Terpisah
Dalam kondisi dinamis, persamaan tegangan dan torsi elektromagnetiknya adalah sebagai berikut :
f ff f f
f R .i L .p.i
v (p.2)
f af r a aa a a
a
r .i L .p.i ω .L .i
v
(p.3)f L r r
E
J.p.ω Bm.ω T T
T
Laf.if.ia (p.4) di mana :
vf, va = tegangan medan dan jangkar, satuan Volt ra, rf = tahanan jangkar dan medan, satuan Ohm Laa,Lff = induktansi diri jangkar dan medan (Henry) p = notasi singkat dari derivasi d/dt
r = kecepatan rotor (rev/min atau rad/sek) LAF = induktansi bersama (Henry)
J = momen lembam motor (kg.m2)
Makalah Seminar Tugas Akhir © Mustaqim (L2F096608) iii
Bm = koefisien peredaman mekanis (N.m.s dan sangat kecil sehingga diabaikan)
TL,Tfc = torsi beban dan torsi gesek (N.m atau Hp).
Te = torsi elektromagnetis (N.m atau Hp)
Persamaan tegangan untuk kondisi mantapnya adalah sebagai berikut :
f f
f R .i
v (p.5)
f af r a a
a r .i ω.L .i
v (p.6)
Dari persamaan tegangan dan torsi dapat diperoleh persamaan untuk kecepatan putaran rotor.
2 r
f af
a .ω
.i L
.Bm 1 r
dt.dω .i L
.Bm L .i
L .J r dt
ω .d .i L
.J
L r
2 f af aa 2 f af
a 2
r 2
2 f af
aa
dt.dT .i L
L .i
L .T r .i L
V L
2 f af
aa 2
f af
L a f af
a
(p.7)
Dengan metode Runge-Kutta, dapat diperoleh penyelesaian
dt dr
, sehingga grafik hubungan antara
rterhadap waktu t dapat dilukiskan.Karena GGL lawan yang timbul adalah
f af
rL i
Eb . . , maka arus jangkar (ia) adalah :
a b s
a r
E
i v
(p.8)
sedangkan torsi elektromagnetiknya (TE) adalah :
a f af
E L .i .i
T (p.9)
3.2. Motor DC Shunt
Dalam kondisi dinamis, persamaan tegangan dan persamaan torsi elektromagnetiknya adalah sebagai berikut :
f ff f f
f r .i L .p.i
v (p.10)
f af r a aa a a
a r .i L .p.i ω .L .i
v (p.11)
a
f v
v (p.12)
f L r r
E J.p.ω Bm.ω T T
T
.ia
.i L
af f (p.13)
Persamaan tegangan untuk kondisi mantapnya adalah sebagai berikut :
f f
f r .i
v (p.14)
f af r a a
a r .i ω .L .i
v (p.15)
Dengan menggabungkan persamaan tegangan dengan persamaan torsi kondisi dinamis, maka dapat diperoleh persamaan untuk kecepatan putaran rotor.
r
f af a
i L
Bm
r .
.
1 . 2
dtd i L
Bm L i L
J r dt
d i L
J
L r
f af aa f
af a r f
af
aa
. . . .
. . .
.
2 2
2 2
2
dtdT i L
L i
L T r i L
V L
f af
aa f
af L a f af
a .
. .
.
. 2 2
(p.16)
Selanjutnya dengan metode Runge-Kutta[18-28], akan diperoleh penyelesaian untuk
dt
d , sehingga r
grafik hubungan antara
rterhadap waktu dapat dilukiskan.Dari hasil perhitungan r, selanjutnya nilai ia dan TE dapat dihitung dengan rumus keadaan mantapnya seperti pada (p.8) dan (p.9).
3.3. Motor DC Seri
Untuk motor dc seri sebagaimana ditunjukkan dalam gambar 5, berlaku hubungan sebagai berikut :
a fs
t v v
v (p.17)
t fs
a i i
i (p.18)
Persamaan tegangannya adalah sebagai berikut :
a AA FFs a AFs r a fs
t (r r ωL )i (L L )pi
v (p.19)
a AA a
AFs r a
a (r ω L )i p.(L )i
v (p.20)
fs FFs fs
fs
fs (r )i p.(L ).i
v (p.21)
L r r
a AFs
e L i J.p.ω Bm.ω T
T 2 (p.22)
dimana :
vt = tegangan terminal atau tegangan total (Volt).
vfs = tegangan medan komponen seri (Volt).
rfs = tahanan medan komponen seri (Ohm).
ifs = arus medan komponen seri (Ampere) LAFS = induktansi bersama komponen seri (Henry).
LFFS = induktansi medan komponen seri (Henry).
Untuk unjuk kerja kondisi mantapnya dapat dijabarkan lebih lanjut sebagai berikut :
a AFs r a fs
t (r r ω L )i
v (p.23)
2 a AFs
e L i
T (p.24)
Dengan menggabungkan persamaan tegangan dengan torsi dalam kondisi dinamis, maka dapat diperoleh persamaan untuk kecepatan putaran rotor.
Makalah Seminar Tugas Akhir © Mustaqim (L2F096608) iv
af L af
r r
af
s L
T L
bm.ω dt
.dω L . J v
L r r
af f
a bm.ω T
dt Jdω L .
r r
r r bm.ωr2 TL.ωr dt
J.ω dω
dt dT dt bm.dω dt
d ω J 2.L .
L
L r L
2 r 2
af ff
aa (p.25)
Selanjutnya dengan metode Runge-Kutta, akan diperoleh penyelesaian untuk
dt
dr , sehingga grafik hubungan
rterhadap waktu dapat dilukiskan.Pada motor dc seri, arus jangkar (ia) adalah :
f a af r
s
a ω.L r r
i v
(p.26)
sedangkan torsi elektromagnetiknya (TE) adalah :
2 a af
E
L .i
T
(p.27)IV.Metode Runge-Kutta[18-28]
Untuk suatu persamaan
n n
n
n
f x y
dx
dy ,
,dengan h merupakan interval yang ada di antara yn
dan yn+1, maka persamaan Runge-Kutta tersebut adalah sebagai berikut :
h x x
hk y y
k k k k k
k y h x hf k
k y h x hf k
k y h x hf k
y x hf k
n n
n n
n n
n n
n n
n n
1 1
4 3 2 1
3 4
2 3
1 2
1
) 2
2 6( 1
) ,
(
2 ) , 1 2 ( 1
2 ) , 1 2 ( 1
) , (
V. Diagram Alir
Diagram alir (flow chart) untuk keseluruhan program meliputi lima buah diagram alir sebagai berikut:
1. Diagram Alir Utama (Gambar 6)
Menampilkan pemilihan motor DC yang akan disimulasikan dan proses simulasi motor.
2. Diagram Alir Motor DC
Menampilkan simulasi proses motor dc penguatan terpisah (Gbr 7), shunt (Gbr 8), dan seri (Gbr 9). Meliputi proses pemasukan data,
penentuan grafik, proses hitung simulasi dan penyusunan grafik.
3. Diagram Alir Proses Hitung (Gambar 10) Menampilkan proses pemasukan data, penentuan grafik, proses hitung waktu dan kecepatan putar rotor, proses simpan data dan pengambilan data, proses hitung arus dan torsi, dan proses penyusunan grafik simulasi.
START SIMULASI
Motor DC Penguatan Terpisah?
Proses operasi motor DC penguatan
terpisah
Proses operasi motor DC Shunt
Proses operasi motor DC seri
Tutup proses
END Simulasi Motor DC
Shunt?
Ya Tidak
Tidak
Ya
Gambar 6. Diagram Alir Utama Simulasi Motor DC
START MOTOR_PI
Proses hitung simulasi motor penguatan terpisah persamaan (p.7)
Pengambilan masukan data untuk parameter motor (ra, rf, laa, lff, laf, wr, bm, J, ia_rated), dan
parameter operasi (vs, vf, PO, TL, TFC, dan t_akhir).
Penentuan grafik-grafik yang akan ditampilkan
Proses pengambilan data hasil perhitungan
Penyusunan hasil perhitungan ke dalam grafik-grafik yang diinginkan
END SIMULASI MOTOR_PI
Gambar 7. Diagram Alir Proses Motor DC Penguatan Terpisah
Makalah Seminar Tugas Akhir © Mustaqim (L2F096608) v
START MOTOR_SH
Proses hitung simulasi motor dc shunt persamaan (p.16) Pengambilan masukan data untuk parameter motor (ra, rf, laa, lff, laf, wr, bm, J, ia_rated), dan
parameter operasi (vs, PO, TL, TFC, dan t_akhir).
Penentuan grafik-grafik yang akan ditampilkan
Proses pengambilan data hasil perhitungan
Penyusunan hasil perhitungan ke dalam grafik-grafik yang diinginkan
END SIMULASI MOTOR_SH
Gambar 8. Diagram Alir Proses Motor DC Shunt
START MOTOR_SE
Proses hitung simulasi motor dc seri persamaan (p.25)
Pengambilan masukan data untuk parametter motor (ra, rf, laa, lff, laf, wr, bm, J, ia_rated), dan parameter operasi (vs, PO, TL, TFC, dan
t_akhir).
Penentuan grafik-grafik yang akan ditampilkan
Proses pengambilan data hasil perhitungan
Penyusunan hasil perhitungan ke dalam grafik-grafik yang diinginkan
END SIMULASI MOTOR_SE
Gambar 9. Diagram Alir Proses Motor DC Seri
VI. Hasil Simulasi dan Analisa 6.1 Hasil dan Analisa Simulasi Motor DC
Penguatan Terpisah
Pada Contoh Data 1, variabel motor dan operasinya adalah sebagai berikut:
ra = 0.6 rf = 240
Laa = 0.012 H Lff = 120 H Laf = 1.8 H Vs = 240 V
n = 1220 rpm J = 1 kg.m2 Bm = 0 N.m.s iarated = 16.2 A
TL awal = 5 Hp Vf = 240 V
tf = 2 detik TFC = 0 Hp
membaca input data berupa parameter motor dan parameter operasi,
serta pilihan grafik
menyamakan satuan torsi (Nm) dan kecepatan putar (rad/sec)
menentukan nilai t0=0, tf=tf dan nilai awal wr0=0
menghitung t dan wr dengan ode45ku.m misal : [t,wrpi]=ode45ku('wrpi',[t0 tf],[wr0 wr0])
menyusun file berisi persamaan yang akan dipecahkan (mis : wrpi)
menyimpan hasil hitung t ke dalam waktu.txt
menyimpan hasil hitung wr ke dalam putar.txt
membuka data wr di putar.txt menghitung ia dan menyimpan hasil
hitungnya ke arus.txt START
1
membuka data ia di arus.txt menghitung Te dan menyimpan hasil
hitungnya ke putar.txt 1
Jika grafik ia-t ditampilkan, membuka data ia di arus.txt
dan t di waktu.txt.
Menyusun grafik ia-t, dilengkapi dengan xlabel, ylabel dan title grafik
Jika grafik Te-t ditampilkan, membuka data Te di torsi.txt
dan t di waktu.txt.
Menyusun grafik Te-t, dilengkapi dengan xlabel, ylabel dan title grafik
Jika grafik wr-t ditampilkan, membuka data wr di putar.txt
dan t di waktu.txt.
Menyusun grafik wr-t, dilengkapi dengan xlabel, ylabel dan title grafik
Jika grafik vs-t ditampilkan, membuka data t di waktu.txt.
Menyusun grafik vs-t, dilengkapi dengan xlabel, ylabel dan title grafik Jika grafik ia-wr ditampilkan, membuka data ia di arus.txt
dan wr di putar.txt.
Menyusun grafik ia-wr, dilengkapi dengan xlabel, ylabel dan title grafik
END
Gambar 10. Diagram Alir Proses Hitung
Dari grafik hasil perhitungan (gambar 11a), selanjutnya dapat diketahui karakteristik motor sebagai berikut :
(1) Pada saat starting normal DOL, ia mencapai maksimum 400 A saat r = 0 rad/sec karena Eb masih nol, sehingga tidak ada ggl yang melawan tegangan sumber. Untuk arus medan if nilainya tetap sebesar 1 A karena tegangan medannya tetap.
(2) Torsi elektromagnetis TE mencapai nilai maksimum 720 Nm pada saat ia maksimum.
Dengan adanya torsi maka jangkar terputar, sehingga menghasilkan kecepatan putar rotor.
(3) Setelah r berangsur-angsur meningkat, maka Eb juga meningkat sebanding dengan peningkatan r tersebut. Akibatnya ggl yang melawan tegangan sumber vs juga semakin besar, sehingga nilai ia semakin turun.
(4) TE ditentukan oleh Laf, if dan ia. Karena nilai Laf dan if tetap, maka besar TE bergantung pada besar ia. Seiring penurunan nilai ia maka nilai TE juga menurun.
Makalah Seminar Tugas Akhir © Mustaqim (L2F096608) vi
(i.a). Grafik ia-t
(ii.a) Grafik r-t
(iii.a) Grafik TE - t
(iv.a) Grafik ia - r
(v.a) Grafik vs - t
Gambar 11a. Tampilan normal DOL motor dc penguatan terpisah hasil simulasi
(i.b) Grafik ia-t, sb. X = t (detik), sb. Y = Ia (Ampere)
(ii.b) Grafik r-t, sb. X = t (detik), sb. Y = r (rad/sec)
(iii.b) Grafik TE - t, sb. X = t (detik), sb. Y = TE (N.m)
(iv.b) Grafik ia - r, sb.X = Ia (Amp), sb.Y = r (rad/sec)
(v.b) Grafik vs – t, sb. X = t (detik), sb. Y = vs (Volt) Gambar 11b. Tampilan normal DOL motor dc penguatan terpisah
dari psbdcmotor tanpa three step starter[5].
Makalah Seminar Tugas Akhir © Mustaqim (L2F096608) vii
(i) Grafik ia-t
(ii) Grafik r-t
(iii) Grafik TE – t
(iv) Grafik ia - r
(v) Grafik vs – t
Gambar 12. Tampilan normal DOL motor dc shunt
(5) Karena TE yang memutar jangkar berkurang maka r sedikit demi sedikit mencapai kestabilannya yaitu pada kecepatan 127.9260 rad/sec. Setelah r mantap, maka ia juga mencapai kemantapan (sebesar 16.2219 A).
Demikian pula TE mencapai kemantapan pada 29.1994 Nm.
(i) Grafik ia-t
(ii) Grafik r-t
(iii) Grafik TE – t
(iv) Grafik ia - r
(v) Grafik vs – t
Gambar 13. Tampilan normal DOL motor dc seri
(6) Operasi starting normal DOL (direct on line) menghasilkan ia starting dan TE starting yang sangat besar sehingga merusak jangkar motor, oleh karenanya perlu dikendalikan di dalam pengemudian motor agar ia maksimal adalah sama dengan iarated-nya.
(7) Solusi untuk mencegah terjadinya kerusakan akibat arus dan torsi starting yang tinggi adalah
Makalah Seminar Tugas Akhir © Mustaqim (L2F096608) viii
dengan memasang tahanan luar yang berupa three step starter, four step starter atau automatic starter. Tujuannya untuk membatasi ia saat starting.
(8) Pada motor yang segera berputar cepat, operasi starting normal DOL dapat diterapkan karena vs dapat segera dilawan oleh Eb, sehingga ia
starting tidak sampai merusak jangkar.
6.2 Hasil dan Analisa Simulasi Motor DC Shunt Pada Contoh Data 1, variabel motor dan operasinya adalah sebagai berikut :
Ra = 0.6 rf = 240
Laa = 0.012 H Lff = 120 H Laf = 1.8 H Vs = 240 V n = 1220 rpm J = 1 kg.m2 Bm = 0 N.m.s ia_rated = 16.2 A
TL awal = 5 Hp tf = 2 detik
Dari grafik hasil perhitungan (gambar 12), dapat diketahui karakteristik motor sebagai berikut : (1) Pada saat starting normal DOL, maka arus
jangkar ia mencapai nilai maksimum 400 A saat r = 0 rad/sec. Hal ini karena ggl lawan Eb masih nol, sehingga tidak ada ggl yang melawan tegangan sumber. Arus medan if tetap sebesar 1 A karena tegangan medannya tetap.
(2) Torsi elektromagnetis TE mencapai nilai tertinggi 720 Nm pada saat ia maksimum.
Adanya torsi tersebut maka jangkar akan terputar, sehingga mulai menghasilkan r. (3) Setelah r berangsur meningkat, maka Eb juga
meningkat sebanding dengan peningkatan r. (4) Karena nilai Eb semakin meningkat maka ggl
yang melawan tegangan sumber vs juga semakin besar, sehingga nilai ia semakin turun.
(5) TE merupakan hasil kali dari Laf, if dan ia. Karena Laf dan if tetap, maka besar TE
bergantung pada besar ia. Seiring penurunan nilai ia maka nilai TE juga menurun.
(6) Karena TE berkurang maka r sedikit demi sedikit mencapai kestabilan pada 127.9260 rad/sec. Setelah r mantap, maka ia mencapai kemantapan (16.2219 A). Demikian pula TE
mencapai kemantapan pada 29.1994 Nm.
(7) Operasi starting normal DOL menghasilkan ia
starting dan TE starting yang sangat besar yang dapat merusak jangkar motor, oleh karenanya perlu dikendalikan di dalam pengemudian motor agar ia maksimal adalah sama dengan iarated-nya.
(8) Solusi untuk mencegah kerusakan jangkar akibat arus dan torsi starting yang tinggi adalah dengan memasang tahanan luar yang berupa three step starter, four step starter atau
automatic starter. Tujuannya adalah untuk membatasi besar arus jangkar saat starting.
(9) Pada motor yang segera berputar cepat, operasi starting normal DOL dapat diterapkan karena Eb yang melawan vs langsung besar, sehingga ia starting tidak sampai merusak jangkar motor.
(10) Karakteristik motor dc shunt sama dengan karakteristik motor dc penguatan terpisah.
6.3 Hasil dan Analisa Simulasi Motor DC Seri Untuk Contoh Data 1, variabel motor dan operasinya adalah sebagai berikut :
Ra = 0.38 rf = 3.125 Laa = 38.5 mH Lff = 6.8 H Laf = 65 mH Vs = 160 V n = 1520 rpm J = 0.128 kg.m2 iarated = 42.5 A TL awal = 5.5 Hp tf = 20 detik TFC = 0 Hp
Dari grafik hasil perhitungan (gambar 13), dapat diketahui karakteristik motor sebagai berikut : (1) Pada saat starting, maka ia mencapai nilai
maksimum 45.3681A saat r = 0 rad/sec. Hal ini karena Eb masih nol. TE mencapai nilai tertinggi 133.7871 Nm pada saat ia maksimum.
Dengan torsi tersebut jangkar akan terputar, menghasilkan kecepatan putar rotor r. (2) Setelah r berangsur meningkat, maka Eb
meningkat. Namun karena Eb ditentukan oleh besar arus medan if yang sama dengan ia, maka kenaikan Eb tidak serta merta menurunkan besar ia seperti pada motor dc penguatan terpisah dan shunt. Penurunan ia yang terjadi relatif kecil dibandingkan motor dc yang lain.
(3) Torsi elektromagnetik (TE) ditentukan oleh kuadrat ia. Sedikit perubahan pada ia sangat berpengaruh terhadap besar TE. Oleh karena itu motor seri memiliki daerah operasi perubahan kecepatan yang sangat luas meski perubahan ia-nya kecil, dengan syarat beban yang terpasang pada motor besar.
(4) Karena torsi yang memutar jangkar berkurang maka r berkurang hingga mencapai kestabilannya pada kecepatan 69.6850 rad/sec.
(5) Setelah r-nya mantap, maka ia juga mencapai kemantapan (19.9141 A). Demikian pula TE
juga mencapai kemantapan pada 25.7770Nm.
(6) Bila beban motor rendah, sedangkan torsi yang dihasilkan besar, maka r akan sangat besar sehingga sangat berbahaya. Oleh karena itu operasi harus dilakukan dalam kondisi berbeban dan bebannya besar.
(7) Operasi normal DOL dapat diterapkan pada motor dc seri.
Makalah Seminar Tugas Akhir © Mustaqim (L2F096608) ix
VI.PENUTUP
6.1. Kesimpulan
Dari hasil simulasi dan analisanya, maka penulis dapat mengambil beberapa kesimpulan sebagai berikut :
6.1.1. Kesimpulan Umum.
(1) Operasi starting normal DOL pada motor dc menghasilkan arus starting dan torsi starting yang sangat besar.
(2) Arus starting yang sangat besar dapat merusak jangkar sehingga perlu dibatasi di sekitar nilai nominalnya dengan peralatan starter.
6.1.2. Kesimpulan Motor DC Penguatan Terpisah.
(1) Operasi starting Normal DOL pada motor penguatan terpisah menghasilkan arus dan torsi starting yang sangat besar.
(2) Operasi starting normal DOL harus disertai peralatan starter untuk mencegah rusaknya jangkar motor.
(3) Torsi starting yang sangat besar menyebabkan r meningkat dengan cepat, sehingga Eb meningkat. Akibatnya ia
menurun drastis, demikian pula TE. (4) Operasi normal DOL (tanpa penambahan
starter) dapat diterapkan pada motor yang mampu segera menghasilkan kecepatan putaran yang tinggi.
6.1.3. Kesimpulan Motor DC Shunt.
(1) Operasi starting normal DOL pada motor shunt menghasilkan arus dan torsi starting yang sangat besar.
(2) Operasi starting normal DOL harus disertai peralatan starter untuk mencegah rusaknya jangkar motor.
(3) Torsi starting yang sangat besar menyebabkan r meningkat dengan cepat, sehingga Eb meningkat. Akibatnya ia
menurun drastis, demikian pula TE. (4) Operasi normal DOL (tanpa penambahan
starter) dapat diterapkan pada motor yang mampu segera menghasilkan kecepatan putaran yang tinggi.
(5) Karakteristik motor dc shunt sama dengan karakteristik motor dc penguatan terpisah.
6.1.4. Kesimpulan Motor DC Seri.
(1) Operasi normal DOL menghasilkan arus starting yang besar, namun masih di sekitar ia nominal. Sehingga operasi normal DOL dapat diterapkan pada motor dc seri.
(2) Sedikit perubahan pada nilai ia sudah cukup mempengaruhi besar TE dan r,
sehingga aplikasinya cukup aman dan memiliki daerah perubahan kecepatan putaran yang sangat luas.
(3) Motor harus dioperasikan dalam keadaan berbeban, dan beban yang terpasang harus cukup besar (35 % - 45 % dari beban maksimum).
6.2. Saran
1. Tugas akhir ini belum menyertakan motor dc kompon, baik kompon panjang maupun kompon pendek. Demikian pula untuk motor DC hasil pengembangan, seperti motor DC tanpa sikat, dan motor DC magnet semi permanen.
2. Operasi peralihan dapat dilengkapi dengan operasi perubahan beban mendadak, operasi pengereman, operasi tegangan lebih, operasi arus lebih, dan operasi perubahan tegangan sumber.
DAFTAR PUSTAKA
[1] Krause P.C., Analysis of Electric Machinery, McGraw-Hill Book Company.
[2] Duane Hanselman and Bruce Littlefield, The Student Edition of Mathlab V5.3 Version 4 Users Guide, Prentice Hall Englewood Cliffs.
[3] Ayres Frank, Jr and Penna Carlisle, Theory and Problems of Differential and Integral CALCULUS, 2nd Edition (Schaum Series), McGraw-Hill, 1990.
[4] Krause Paul C., Sebuah Program Simulink : psbdcmotor.mdl,
C:\MATLABR11\toolbox\powersys\powerde mo\psbdcmotor.mdl
[5] Sumanto MA, Drs, Mesin Arus Searah , Penerbit Andi Offset Yogyakarta, 1991.
Mustaqim, lahir di Ds. Nglebur, Kec. Jiken, Kab. Blora, Jawa Tengah pada 26 Januari 1978. Sejak tahun 1996 penulis menjadi mahasiswa Teknik Elektro Universitas Diponegoro Semarang, dan pada semester ke-5 mengambil konsentrasi di Bidang Ketenagaan.
Pengesahan, Mengetahui/Mengesahkan
Pembimbing II :
Mochammad Facta, S.T. M.T.
NIP. 132 321 134
