PENGATURAN KECAPATAN MOTOR DC SHUNT DENGAN
MENGATUR TEGANGAN BERBASIS TRANSISTOR
Disusun Guna Memenuhi Tugas Mata Kuliah Mesin DC
Di Susun Oleh :
Bagas Bahaduri Hakim 21060115060036 Moch. Wildan Ilyas 21060115060037 Arka Maisar Pratama 21060115060038
PSD III Teknik Elektro
Sekolah Vokasi
KATA PENGANTAR
Puji syukur kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas segala rahmatnya sehingga makalah ini dapat tersusun hingga selesai. Tidak lupa kami juga mengucapkan banyak terimakasih atas bantuan dari pihak yang telah berkontribusi dengan memberikan sumbangan baik materi maupun pikirannya.
Dan harapan kami semoga makalah ini dapat menambah pengetahuan dan pengalaman bagi para pembaca, Untuk ke depannya dapat memperbaiki bentuk maupun menambah isi makalah agar menjadi lebih baik lagi.
Karena keterbatasan pengetahuan maupun pengalaman kami, Kami yakin masih banyak kekurangan dalam makalah ini, Oleh karena itu kami sangat mengharapkan saran dan kritik yang membangun dari pembaca demi kesempurnaan makalah ini.
Semarang, November 2016
BAB I PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Motor listrik merupakan sebuah perangkat elektromagnetis yang mengubah energi listrik menjadi energi mekanik. Energi mekanik ini digunakan untuk, misalnya, memutar impeller pompa, fan atau blower, menggerakan kompresor, mengangkat bahan, dan lain sebagainya. Motor listrik digunakan juga di rumah (mixer, bor listrik, fan atau kipas angin) dan di industri. Motor listrik dalam dunia industri seringkali disebut dengan istilah “kuda kerja” nya industri sebab diperkirakan bahwa motor-motor menggunakan sekitar 70% beban listrik total di industri.
Salah satu jenis Motor listrik di adalah Motor DC. Motor DC tersusun dari dua bagian yaitu bagian diam (stator) dan bagian bergerak (rotor). Stator motor arus searah adalah badan motor atau kutub magnet (sikat-sikat), sedangkan yang termasuk rotor adalah jangkar lilitanya. Pada motor, kawat penghantar listrik yang bergerak tersebut pada dasarnya merupakan lilitan yang berbentuk persegi panjang yang disebut kumparan.
Dasar metode pengendalian motor DC salah satunya dengan mengatur tegangan yang masuk pada motor DC tersebut.
B. Tujuan, Manfaat dan Rumusan Masalah Tujuan
1. Memberikan informasi mengenai cara pengaturan kecepatan motor DC dengan mengubah tegangan berbasis transistor.
Manfaat
1. Agar pembaca mengetahui definisi dan dasar apa saja yang terdapat dalam motor DC.
2. Agar pembaca memahami cara pengaturan kecepatan motor DC Shunt dengan mengubah tegangan berbasis transistor.
Rumusan Masalah
1. Bagaimana cara mengaturan kecepatan motor DC dengan mengubah tegangan berbasis transistor ?
BAB II ISI A. Definisi Motor DC
Motor DC adalah motor yang digerakkan oleh energi listrik arus searah. Salah satu jenis motor DC adalah motor DC magnet permanen. Motor DC tipe ini banyak ditemui penggunaanya baik di industri maupun di rumah tangga. Pada umumnya, penggunaan motor DC jenis ini adalah untuk sumber – sumber tenaga yang kecil, seperti pada rumah tangga dan otomotif.
Sebuah motor DC magnet permanen biasanya tersusun atas magnet permanen, kumparan jangkar, dan sikat (brush). Medan magnet yang besarnya konstan dihasilkan oleh magnet permanen, sedangkan komutator dan sikat berfungsi untuk menyalurkan arus listrik dari sumber di luar motor ke dalam kumparan jangkar. Letak sikat di sepanjang sumbu netral dari komutator, yaitu sumbu dimana medan listrik yang dihasilkan bernilai nol. Hal ini dimaksudkan agar pada proses perpindahan dari sikat ke komutator tidak terjadi percikan api. Medan stator memproduksi fluks Φ dari kutub U ke kutub S. Sikat – arang menyentuh terminal kumparan rotor di bawah kutub. Bila sikat – arang dihubungkan pada satu sumber arus serah di luar dengan tegangan V, maka satu arus I masuk ke terminal kumparan rotor di bawah kutub Udan keluar dari terminal di bawah kutub S. Dengan adanya fluks stator dan arus rotor akan menghasilkan satu gaya F bekerja pada kumparan yang dikenal dengan gaya Lorentz. Arah Fmenghasilkan torsi yang memutar rotor ke arah yang berlawanan dengan jarum jam. Kumparan yang membawa arus bergerak menjauhi sikat – arang dan dilepas dari sumber suplai luar. Kumparan berikutnya bergerak di bawah sikat – arang dan membawa arus I. Dengan demikian, gaya F terus menerus diproduksi sehingga rotor berputar secara kontinyu.
Komponen-komponen yang terdapat pada motor DC yaitu: 1. Kutub Medan
2. Rotor
Bila arus masuk menuju kumparan jangkar, maka arus ini akan menjadi elektromagnet. Rotor yang berbentuk silinder, dihubungkan ke as penggerak untuk menggerakkan beban. Untuk motor DC yang kecil, rotor berputar dalam medan magnet yang dibentuk oleh kutub – kutub, sampai kutub utara dan kutub selatan magnet berganti lokasi. Jika hal ini terjadi, arus berbalik untuk merubah kutub – kutub utara dan selatan rotor.
3. Komutator
Komponen ini terdapat pada motor DC dan berfungsi untuk membalikkan arah arus listrik dalam kumparan jangkar. Komutator juga membantu dalam transmisi arus antara kumparan jangkar dan saluran daya.
Berdasarkan penguatannya, motor arus searah dapat diklasifikasi-kan menjadi motor DC penguatan terpisah dan penguatan sendiri (self excited). Motor-motor pada masing-masing kelompok memiliki karakteristik kecepatan-torsi yang berbeda.
B. Jenis – Jenis Motor DC
1. Motor arus searah penguat terpisah, (jika arus penguat magnet diperoleh dari sumber arus searah di luar motor tersebut).
2. Motor arus searah dengan penguat sendiri, (jika arus penguat magnet diperoleh dari motor itu sendiri).
Berdasarkan hubungan lilitan penguat magnet terhadap lilitan jangkar, motor arus searah dibedakan menjadi:
2.1 Motor Shunt
Motor shunt mempunyai kecapatan hampir konstan. Pada tegangan jepit konstan, motor ini mempunyai putaran yang hampir konstan walaupun terjadi perubahan beban.
Pada motor penguat shunt, kumparan medan dihubungkan paralel dengan angker.
dimana :
Ra = Hambatan kumparan armatur (Ohm) Ish = Arus kumparan medan shunt (Ohm ).
Vsh = Tegangan terminal medan motor arus searah (Volt). Rsh = Tahanan medan shunt (Ohm).
IL = Arus beban (Amp).
2.2 Motor seri
Merupakan motor arus searah yang mempunyai putaran kecapatan yang tidak konstan, jika beban tinggi maka putaran akan lambat.
Motor kompon ini mempunyai sifat seperti motor seri dan shunt, tergantung lilitan mana yang kuat (kumparan seri atau shunt).
Kompon Panjang
Pada motor kompon mempunyai dua buah kumparan medan dihubungkan seri dan paralel dengan angker. Bila motor seri diberi penguat shunt tambahan seperti gambar diatas disebut motor kompon shunt panjang.
Kompon Pendek
Motor kompon mempunyai dua buah kumparan medan dihubungkan seri dan paralel dengan angker. Bila motor shunt diberi tambahan penguat seri seperti gambar diatas disebut motor kompon shunt pendek.
Pengaturan ini dilakukan dengan mengatur tegangan yang disuplai ke motor dengan persamaan sebagai berikut.
Vt = Ea + Ia.Ra Ea = Vt - Ia.Ra. Ea = c . n.∅sh dimana :
n=Vtc .−∅Ia. Rash n = Putaran kecepatan motor (rpm). Vt = Tegangan terminal (Volt).
Ia = Arus jangkar (Ampere). c = Konstanta.
∅sh = Fluks medan shunt (Wb) Ish = Arus shunt (Ampere).
Kita dapat mengatur kecepatan motor DC shunt dengan membuat rangkaian menggunakan software Multisim seperti berikut ini.
Dari rangkaian di atas, potensiometer berfungsi sebagai pengatur tegangan yang masuk. Dari gambar di atas diperoleh input yang masuk ke motor sebesar 0,586uA dan 1,172uV. Hampir tidak ada arus listrik yang mengalir ke motor.
Dari rangkaian diatas diperoleh saat potensiometer dalam kondisi 0% maka nilai tahanannya akan menjadi nol, sehingga arus dan tegangan dapat mengalir ke motor dengan maksimal. Dengan begitu, kita dapat mengatur sumber tegangan yang masuk dengan mengubah nilai tahanan potensiometer.
C. Cara Pengaturan Kecepatan Motor DC dengan Mengatur Tegangan Berbasis Transistor.
Dalam pengaturan kecepatan motor DC Shunt dengan mengatur tegangan berbasis transistor dapat dilakukan dengan mengatur tegangan yang disuplai ke motor. Untuk mengatur kecepatan motor DC dengan mengatur tegangan berbasis transistor memerlukan komponen untuk rangkaian pengendali motor DC sebagai berikut :
2 buah transistor
1 buah potensiometer 5k 2 buah dioda
2 buah resistor 100 ohm 1 buah resistor 250 ohm 1 buah motor DC Armature 1 buah PCB
Kabel jumper secukupnya Timah secukupnya
Solder
Pada rangkaian diatas, dapat mengubah besar tegangan dengan memanfaatkan potensiometer untuk mengatur input tegangan, dioda sebagai penyearah dan fungsi transistor sebagai saklar. Ketika input 12V diberikan dalam rangkaian tersebut dan potensiometer dalam keadaan 100%, arus listrik akan menuju ke potensiometer. Sedangkan arus yang mengalir ke transistor dan dioda akan tertahan, karena basis transistor memperoleh sedikit tegangan dan arus listrik tidak bisa melewati kaki katoda pada dioda. Sehingga motor DC hanya memperoleh tegangan sebesar 1,303uV dan arus sebesar 0,652uA. Dan arus yang mengalir ke shunt sebesar 5,213nA.
Jika potensiometer diubah dalam keadaan 70%, maka arus listrik yang mengalir dari potensiometer menuju ke basis akan lebih besar. Sehingga arus listrik yang mengalir dari kaki kolektor transistor dapat mengalir menuju kaki emitor dari transistor. Dan arus listrik dapat diteruskan ke motor DC seperti dalam rangkaian berikut.
Jika potensiometer diubah dalam keadaan 0%, maka arus dan tegangan listrik yang mengalir akan maksimal, karena nilai tahanan dalam potensiometer menjadi 0 sehingga arus yang mengalir dari potensiometer ke transistor menjadi penuh membuat transistor mengalirkan arus dan tegangan secara penuh juga seperti rangkaian dibawah ini.
BAB III PENUTUP A. Kesimpulan
1. Pengaturan kecepatan mototr DC Shunt dengan mengubah tegangan dapat dilakukan dengan membuat rangkaian seperti dibawah ini.
Kita dapat mengubah nilai tahanan potensiometer sehingga berdampak pada tegangan yang masuk. Jika tegangan bernilai besar maka kecepatan otor akan bertambah, dan berlaku sebaliknya.
2. Karakter kecepatan motor DC tipe shunt adalah :
Kecepatan pada prakteknya konstan tidak tergantung pada beban (hingga torque tertentu setelah kecepatannya berkurang) 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).
3. Pengaturan kecepatan pada motor DC dapat berfungsi seperti kipas angin, kita dapat mengatur kecepatan sesuai dengan kebutuhan kita.
http://elektronika-dasar.web.id/teori-motor-dc-dan-jenis-jenis-motor-dc/
http://daufwidiatmoko.blogspot.co.id/2014/04/pengaturan-kecepatan-motor-dc-dengan.html
https://azzahratunnisa.wordpress.com/2009/05/27/jenis-jenis-motor-dc/
