Program Studi Teknik Listrik – Jurusan Teknik Elektro 1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Motor listrik merupakan perangkat elektromagnetis yang mengubah energi listrik menjadi energi mekanik. Energi mekanik yang dihasilkan sangat bermanfaat dalam kehidupan sehari-hari, misalnya untuk memutar impeller pompa, fan atau blower, menggerakan kompresor, mengangkat bahan,dll.
Motor listrik mempunyai berbagai jenis seperti motorAC maupun DC , pada jenis AC ataupun DC pula terdapat lagi jenis-jenis motor yang berbeda fungsi dan spesifikasinya maka perlu adanya penjelasan secara khusus tentang jenis-jenis motor sehingga tidak akan terjadi ketidaksesuain dalam penggunaan motor listrik.
1.2 Batasan Masalah
Berdasarkan latar belakang yang telah diuraikan, maka permasalahan yang akan dibahas dalam makalah ini adalah :
1. Motor DC penguat terpisah 2. Motor DC penguat sendiri 3. Motor servo AC/DC
1.3 Tujuan
Tujuan dari pembuatan makalah ini adalah untuk :
1.3.1 Tujuan Umum
1. Mengetahui apa yang dimaksud dengan motor DC 2. Mengetahui jenis-jenis motor DC.
1.3.2 Tujuan Khusus
1. Mengetahui pengertian serta prinsip kerja motor DC penguat terpisah. 2. Mengetahui pengertian serta prinsip kerja motor DC penguat sendiri. 3. Mengetahui pengertian serta prinsip kerja Motor servo AC/DC.
Program Studi Teknik Listrik – Jurusan Teknik Elektro 2
BAB II
Landasan Teori
2.1 Pengertian Motor Listrik
Motor listrik merupakan perangkat elektromagnetis yang mengubah energi listrik menjadi energi mekanik. Energi mekanik yang dihasilkan sangat bermanfaat dalam kehidupan sehari-hari, misalnya untuk memutar impeller pompa, fan atau blower, menggerakan kompresor, mengangkat bahan,dll. Motor listrik digunakan juga di rumah (mixer, bor listrik, fan angin) dan di industri. Motor listrik kadangkala disebut “kuda kerja” nya industri sebab diperkirakan bahwa motor-motor menggunakan sekitar 70% beban listrik total di industri.
Gambar 2.1 Diagram alur motor listrik.
2.2 Pengertian Motor DC
Motor arus searah (DC) ialah suatu mesin yang berfungsi mengubah tenaga listrik arus searah menjadi gerak atau energi mekanik, dimana tenaga gerak
tersebut berupa putaran dari rotor.
2.2.1 Prinsip Kerja Motor DC
Prinsip kerja suatu motor arus searah adalah suatu kumparan jangkar terdiri dari belitan dan terletak diantara kutub-kutub magnet. Kalau kumparan dilalui arus maka pada kedua sisi kumparan bekerja gaya Lorentz. Aturan tangan kiri dapat digunakan untuk menentukan arah gaya Lorentz, dimana gaya jatuh pada telapak tangan, jari-jari yang
Program Studi Teknik Listrik – Jurusan Teknik Elektro 3 yang direntangkan menunjukkan arah arus, maka ibu jari yang direntangkan menunjukkan arah gaya.
Kedua gaya yang timbul merupakan sebuah kopel. Kopel yang dibangkitkan pada kumparan sangat tidak teratur, karena kopel itu berayun antara nilai maksimum dan nol. Untuk mendapatkan kopel yang relatif sama dan sama besar, dibagi sejumlah besar kumparan di sekeliling jangkar. Kumparan-kumparan itu dihubungkan dengan lamel tersendiri pada komutator, sehingga
motor arus searah tidak berbeda dengan generator arus searah. Perbedaan motor dan generator hanya terletak pada konversi dayanya. Generator adalah mesin listrik yang mengubah daya masuk mekanik menjadi daya listrik. Sedangkan motor mengubah daya masuk listrik menjadi mekanik.
Gambar 2.2 Bagian-bagian motor DC.
Bagian-bagian motor DC
Stator Rangka
Rangka mesin merupakan bagian dari tempat mengalirnya fluks magnet,bagian ini terbuat dari bahan ferromagnetic. Fungsi dari rangka adalahuntuk meletakkan alat-alat tertentu dan bagian-bagian mesin lainnya.
Inti kutub magnet dan lilitan penguat magnet
Kutub-kutub magnet pada mesin listrik menghasilkan fluks magnet.Elektromagnetisme terjadi akibat kutub diberi lilitan penguat magnet yangberfungsi untuk tempat aliran arus.-
Program Studi Teknik Listrik – Jurusan Teknik Elektro 4 Sikat komutator merupakan alat terjadinya proses komutasi. Fungsi utamakomutator adalah sebagai penghubung aliran arus jangkar ke terminal luar dan atau dari terminal luar ke jangkar.
Rotor Komutator
Bagian ini merupakan alat yang berfungsi sebagai penyearah mekanik. Agar menghasilkan penyearah yang baik, jumlah komutator yang digunakanharus banyak.
Jangkar
Jangkar memiliki bentuk silinder yang diberi alur pada bagian permukaannya untuk melilitkan kumparan-kumparan tempat terbentuknya GGL imbas.
Lilitan jangkar
Lilitan jangkar terdiri atas beberapa kumparan yang dipasang di dalam alur jangkar. Tiap kumparan dapat terdiri atas lilitan kawat atau lilitan batang.Fungsi lilitan jangkar sebagai terbentuknya GGL imbas.
2.3 Jenis Motor DC
1. Motor arus searah penguatan terpisah. 2. Motor arus searah penguatan sendiri.
Motor arus searah penguat sendiri dapat diklasifikasi sebagai berikut :
a) Motor arus searah penguatan shunt. b) Motor arus searah penguatan seri. c) Motor arus searah kompon.
Kompon panjang Kompon pendek
2.4 Pengertian Motor Servo
Motor servo adalah sebuah motor dengan sistem closed feedback di mana posisi dari motor akan diinformasikan kembali ke rangkaian kontrol yang ada di dalam motor servo. Motor ini terdiri dari motor dc, rangkaian gear , potensio meter dan rangkaian control.
Program Studi Teknik Listrik – Jurusan Teknik Elektro 5
BAB III
Motor DC Penguat Terpisah, Motor DC Penguat Sendiri,
Motor Servo AC dan DC
3.1 Motor DC Penguat Terpisah
Motor DC penguat terpisah adalah merupakan salah satu dari jenis motor dc yang dapat menambah kemampuan daya dan kecepatan karena memiliki fluks medan (Ф) yang dihasilkan oleh kumparan medan, yang terletak secara terpisah dan mempunyai sumber pembangkit tersendiri berupa tegangan dc.
Sehingga, jenis motor dc penguat terpisah ini sangat memungkinkan untuk dapat membangkitkan fluks medan (Ф) bila dibandingkan dengan menggunakan motor dc magnet permanen. Karena motor dc penguat terpisah mempunyai fleksibilitas dalam pengontrolan.
Gambar 3.1 Rangkaian motor DC penguat terpisah Persamaan arus, tegangan dan daya pada motor DC penguat terpisah: Im = (ampere)
Ia = IL
E =V- (Ia X Ra) - 2∆e (volt) Pin = V X IL
Pj = Pm = E X Ia (watt)
Program Studi Teknik Listrik – Jurusan Teknik Elektro 6
3.2 Motor DC Penguat Sendiri
3.2.1 Motor DC Shunt
Motor shunt mempunyai pengaturan kecepatan yang baik dan digolongkan sebagai motor kecepatan konstan walaupun kecepatannya agak berkurang sedikit dengan bertambahnya beban. Jika beban ditambahkan pada motor shunt, kecepatan motor langsung cenderung menjadi lambat. Ggl lawan langsung berkurang karena bergantung pada kecepatan, dan praktis fluksi medan adalah konstan. Berkurangnya ggl lawan dengan bertambanya beban memugkinkan arus jangkar bertambah sehingga memberikan kopel yang besar untuk setiap beban yang bertambah. Bertambahnya arus jangkar menyebabkan penurunan, Ia Ra lebih besar yang berarti ggl lawan tidak kembali pada harga semula tetapi tetap pada harga yang lebih rendah. Seperti dibuktikan pada persamaan diatas
Kecepatan dasar motor shunt adalah kecepatan medan penuh, yang perlu diperhatikan adalah bahwa rangkaian medan shunt motor yang sedang berjalan tanpa beban, sama sekali tidak boleh dibuka. Hilangnya fluksi medan menyebabkan kecepatan motor naik hingga kesuatu harga tinggi yang dapat membahayakan.
Cara hubungannya yaitu medan shunt dihubungkan langsung pada terminal sehingga paralel dengan rangkaian jangkar. Tahanan geser medan biasanya dihubungkan seri dengan medan.
Program Studi Teknik Listrik – Jurusan Teknik Elektro 7 Persamaan arus dan tegangan:
Ea = Vt + Ia X Ra Ish =
IL = Ia + Ish dimana:
Ish = arus kumparan medan shunt [ Ohm ]. IL = arus beban [ Ampere ].
Vt = tegangan terminal medan motor arus searah [ Volt ]. Rsh = tahanan medan shunt [ Ohm ].
Rs = tahanan medan seri [ Ohm ].
3.2.2 Motor DC Seri
Pada motor seri, medan dihubungkan secara seri dengan jangkar. Oleh karena medan seri harus mengalirkan seluruh arus jangkar, maka lilitannya sedikit dan kawatnya relatif besar. Setiap perubahan beban menyebabkan perubahan arus jangkar dan juga perubahan fluksi arus medan. Oleh sebab itu, ketika beban berubah, kecepatan juga berubah.
Motor seri tidak mempunyai kecepatan beban nol yang terbatas. Jika beban dibuang dari motor, fluksi medan berkurang. Jika beban semua dibuang, fluksi praktis menjadi nol dan kecepatan motor menjadi tinggi dan berbahaya.
Program Studi Teknik Listrik – Jurusan Teknik Elektro 8 Persamaan arus dan tegangan:
IL = Is = Ia
Ea = Vt - IL (Rs+Ra) dimana :
Is = arus kumparan medan seri [ Ampere ]. Rs = tahanan medan seri [ Ohm ].
IL = arus beban [ Ampere ].
3.2.3 Motor DC Kompon
Motor kompon merupakan karakter kerja gabungan dari motor seri dan shunt. Motor DC kompon mempunyai kecepatan tanpa beban terbatas dan dapat dioperasikan dengan aman pada keadaan tanpa beban. Jika beban bertambah, kenaikan fluks medan menyebabkan kecepatan berkurang lebih banyak dari yang dilakukan pada kecepatan motor shunt.
Pada motor DC kompon ini terbagi menjadi 2 bagian, yaitu : Motor kompon panjang
Motor kompon pendek
3.2.3.1 Motor DC Kompon Panjang
Program Studi Teknik Listrik – Jurusan Teknik Elektro 9 Persamaan arus dan tegangan:
IL = Ish + Ia Ish =
Vt = E + Ia (Ra+Rs) dimana:
Rsh = tahanan medan shunt [ Ohm ]. Rs = tahanan medan seri [ Ohm ].
3.2.3.2 Motor Kompon Pendek
Gambar 3.5. Rangkaian motor DC kompon pendek
Persamaan arus dan tegangan: IL = Ish + Ia
Ish =
V = Vab + IL X Rs
Pengaturan kecepatan motor dapat dilakukan dengan tiga cara secara manual maupun otomatis yaitu :
1. Pengaturan fluks medan Φ 2. Pengaturan tahanan jangkar Ra 3. Pengaturan tegangan terminal Vt
Dengan mengatur arus medannya, kecepatan putar motornya hanya dapat dibuat lebih tinggi dari kecepatan normalnya, seperti dapat dilihat pada rumus.
Program Studi Teknik Listrik – Jurusan Teknik Elektro 10
3.3 Motor Servo
Motor servo adalah jenis motor yang digunakan sebagai penggerak pada sistem servo (servosystem) seperti pada penggerak pada kontrol posisi lengan robot. Motor servo secara struktur mesin listrik ada 2 macam : motor servo dc dan motor servo ac.
3.3.1 Motor Servo DC
Motor servo dc mempunyai konstruksi yang sama dengan konstruksi motor
dc. Dalam motor dc konvensional sikat dan cincin belah merupakan suatu
kerugian. Karena ada gesekan antara sikatdan cincin maka akan terjadi rugi gesek,
timbulnya percikan api dan terkikisnya sikat arangmaupun cincin.
Gambar 3.6. Prinsip kerja motor servo
Prinsip kerja motor didasarkan pada peletakan suatu konduktor dalam suatu medan magnet. Pembahasan mengenai prinsip aliran medan magnet akan membantu kita memahami prinsip kerja dari sebuah motor. Jika suatu konduktor dililitkan dengan kawat berarus maka akan dibangkitkan medan magnet berputar. Kontribusi dari setiap putaran akan merubah intensitas medan magnit yang ada dalam bidang yang tertutup kumparan. Dengan cara inilah medan magnit yang kuat terbentuk. Tenaga yang
digunakan untuk mendorong flux magnit tersebut disebut Manetomotive Force ( MMF). Flux magnet digunakan untuk mengetahui seberapa banyak flux pada daerah disekitar koil atau magnit permanent. Medan magnit pada motor DC servo dibangkitkan oleh
Program Studi Teknik Listrik – Jurusan Teknik Elektro 11 magnit permanent, jadi tidak perlu tenaga untuk membuat medan magnit. Flux medan magnit pada stator tidak dipengaruhi oleh arus armature. Oleh karena itu, kurva perbandingan antara kecepatan dengan torsi adalah linier.
3.3.2 Motor Servo AC
Motor servo AC bekerja pada kecepatan tetap pada sistim frekwensi
tertentu. Motor ini memerlukan arus searah (DC) untuk pembangkitan daya dan
memiliki
torque awal yang rendah, dan oleh karena itu motor sinkron cocok
untuk penggunaan awal dengan beban rendah, seperti kompresor udara,
perubahan frekwensi dan generator motor. Motor sinkron mampu untuk
memperbaiki faktor daya sistim, sehingga sering digunakan pada sistim yang
menggunakan banyak listrik.
Program Studi Teknik Listrik – Jurusan Teknik Elektro 12
BAB IV PENUTUP
4.1 Kesimpulan
1. Motor arus searah (DC) ialah suatu mesin yang berfungsi mengubah tenaga listrik arus searah menjadi gerak atau energi mekanik, dimana tenaga gerak tersebut berupa putaran dari rotor.
2. Motor DC terbagi menjadi
Motor arus searah penguatan terpisah, Motor arus searah penguatan sendiri,
Motor arus searah penguat sendiri dapat diklasifikasi sebagai berikut : a. Motor arus searah penguatan shunt.
b. Motor arus searah penguatan seri. c. Motor arus searah kompon.
Kompon panjang Kompon pendek
3. Motor DC penguat terpisah mendapatkan arus penguat medan rotor dan medan stator dari luar motor sedangkan motor DC penguat sendiri mendapatkan arus penguat magnet berasal dari motor itu sendiri.
4. Pada dasarnya prinsip kerja motor servo AC dan DC sama namun pada motor servo AC diperlukan
memerlukan arus searah (DC) untuk pembangkitan daya.
4.2 Saran
1. Untuk pemilihan jenis motor listrik disarankan untuk mencari informasi secara
mendalam sehingga tidak akan ada ketidaksesuaian baik dalam pemahaman dan
penggunaan.
2. Untuk penyusunan makalah tentang jenis motor listrik kedepannya disarankan
agar mencari data jenis motor listrik secara keseluruhan dan lengkap.
Program Studi Teknik Listrik – Jurusan Teknik Elektro 13
