Laporan
MOTOR LISTRIK AC DAN DC
NAMA : NURHIDAYAH RUSMAN
NIM : G041231091
KELOMPOK : IIIA (TIGA)
ASISTEN : ANDI RITA MUARIJAH
LABORATORIUM SISTEM KONTROL OTOMATIK PROGRAM STUDI TEKNIK PERTANIAN DEPARTEMEN TEKNOLOGI PERTANIAN
FAKULTAS PERTANIAN UNIVERSITAS HASANUDDIN
MAKASSAR 2024
MOTOR LISTRIK AC DAN DC
Nurhidayah Rusman1) dan Andi Rita Muarijah2)
1) Praktikan Praktikum Listrik dan Elektrifikasi Pertanian Program Studi Teknik Pertanian Universitas Hasanuddin
2) Asisten Praktikum Listrik dan Elektrifikasi Pertanian Program Studi Teknik Pertanian Universitas Hasanuddin
ABSTRAK
Di era modern ini, aktivitas manusia sangat bergantung pada listrik sebagai sumber energi. Motor listrik sangat berguna dalam kehidupan sehari-hari membantu pekerjaan manusia dan berfungsi sebagai penghasil putaran tinggi. Motor listrik memiliki peran penting dalam bidang pertanian, terutama dalam mendukung mekanisasi pertanian modern. Mesin-mesin pengolah hasil pertanian seperti pemanen, pemisah biji, penggiling dan pengering sangat mengandalkan motor listrik untuk menjalankan fungsinya dengan efisien. Tujuan dari praktikum Motor Listrik AC dan DC yaitu untuk mampu mengetahui bagian bagian dari motor listrik AC dan DC serta untuk mengetahui perbedaan dari motor listrik AC dan DC. Metode yang digunakan dalam praktikum ini merangkai dan menghitung nilai kecepatan motor Listrik AC dan DC. Hasil dari praktikum ini rangkaian motor listrik DC dengan komponen seperti Motor-DC, BD139, Cell dan POT-HG, sedangkan rangkaian motor listrik AC dengan komponen Vsource, Motor-Servo, V3Phase, Button dan G2R-2S-AC220. Grafik 1 menunjukkan bahwa hubungan antara kecepatan dan torsi pada motor listrik DC berbanding terbalik sedangkan grafik 2 menunjukkan bahwa hubungan antara kecepatan dan tegangan pada motor listrik AC berbanding lurus. Kesimpulan dari praktikum ini Motor listrik AC menggunakan arus bolak-balik yang menghasilkan medan magnet berputar dan prinsip induksi elektromagnetik untuk menghasilkan putaran sedangkan motor listrik DC menggunakan arus searah yang menghasilkan medan magnet tetap dan prinsip gaya Lorentz untuk menghasilkan putaran, dengan perbedaan konstruksi, kecepatan, dan penggunaan yang signifikan dalam berbagai aplikasi industri dan rumah tangga.
Kata Kunci: Kecepatan, Putaran, Torsi
PENDAHULUAN Latar Belakang
Motor listrik telah menjadi elemen penting dalam kehidupan sehari-hari karena kemampuannya untuk menggerakkan perangkat dan mesin yang memudahkan pekerjaan manusia. Contoh penggunaannya termasuk memutar baling-baling kipas angin dan berbagai peralatan rumah tangga seperti pengering rambut, mixer, pompa air, mesin cuci, mesin jahit dan bor. Di era modern ini, aktivitas manusia sangat bergantung pada listrik sebagai sumber energi. Motor listrik sangat berguna dalam kehidupan sehari-hari membantu pekerjaan manusia dan berfungsi sebagai penghasil putaran tinggi. Prinsip kerja motor listrik mengubah energi listrik menjadi energi mekanik. Secara umum, motor listrik berfungsi untuk mengubah energi listrik menjadi energi mekanik. Perangkat yang bekerja sebaliknya, mengubah energi mekanik menjadi energi listrik, disebut generator
atau dinamo. Dalam motor listrik, konversi energi listrik menjadi energi mekanik terjadi melalui proses elektromagnetisme, dimana energi listrik diubah menjadi energi magnet.
Motor listrik memiliki peran penting dalam bidang pertanian, terutama dalam mendukung mekanisasi pertanian modern. Mesin-mesin pengolah hasil pertanian seperti pemanen, pemisah biji, penggiling dan pengering sangat mengandalkan motor listrik untuk menjalankan fungsinya dengan efisien. Motor listrik memastikan alat-alat ini dapat beroperasi dengan kecepatan dan presisi tinggi sehingga meningkatkan produktivitas dan kualitas hasil pertanian. Selain itu, motor listrik juga digunakan pada sistem irigasi otomatis yang membantu petani dalam mengelola air secara lebih efektif, mengurangi tenaga kerja manual dan meningkatkan efisiensi penggunaan sumber daya air. Dengan demikian, penerapan motor listrik dalam pertanian tidak hanya mempercepat proses kerja tetapi juga mendukung keberlanjutan dan modernisasi sektor pertanian.
Berdasarkan uraian diatas, maka perlu dilakukan praktikum Motor Listrik AC dan DC untuk mengetahui bagian bagian motor listrik AC dan DC. Praktikum ini juga untuk mengetahui perbedaan dari motor listrik AC dan DC. Jadi praktikum ini sangat perlu dilakukan untuk meningkatkan produktivitas pertanian.
Tujuan dan Kegunaan Praktikum
Tujuan dari praktikum Motor Listrik AC dan DC yaitu untuk mampu mengetahui bagian bagian dari motor listrik AC dan DC serta untuk mengetahui perbedaan dari motor listrik AC dan motor listrik DC.
Kegunaan dari praktikum Motor Listrik AC dan DC yaitu agar mampu mengaplikasikan Motor Listrik AC dan DC dalam kehidupan sehari hari maupun industri pertanian untuk meningkatkan produktivitas pertanian.
TINJAUAN PUSTAKA Motor Listrik
Motor listrik adalah sebuah perangkat elektromagnetis yang mengubah energi listrik menjadi energi mekanik. Energi mekanik ini digunakan untuk menghasilkan gerakan rotasi atau putaran yang dapat digunakan dalam berbagai aplikasi seperti menggerakkan peralatan rumah tangga, kendaraan listrik dan mesin-mesin industri. Motor listrik beroperasi dengan prinsip induksi elektromagnetik dimana arus listrik yang dialirkan ke dalam kumparan rotor membuat medan magnet yang berlawanan arah dengan medan magnet stator. Interaksi antara medan magnet membuat rotor berputar (Kurniawan 2020).
Motor listrik memiliki beberapa komponen penting, seperti stator coil, rotor coil, main shaft dan bearing. Stator coil adalah bagian dari motor yang berfungsi sebagai tempat arus listrik mengalir dan menghasilkan medan magnet. Rotor coil adalah bagian yang berputar dan berfungsi sebagai tempat medan magnet yang dibuat oleh arus listrik. Main shaft adalah poros yang berputar dan bearing adalah bagian yang memungkinkan poros tersebut berputar dengan lancar (Kurniawan 2020).
Dalam aplikasi motor listrik dapat digunakan untuk menggerakkan berbagai jenis peralatan seperti pompa, kompresor dan mesin pengolah makanan. Motor listrik juga dapat digunakan untuk menggerakkan kendaraan seperti mobil listrik dan sepeda motor listrik. Motor listrik juga dapat digunakan untuk menggerakkan komponen mekanik lainnya, seperti roda gigi, engkol dan pengumpan. Fungsi motor listrik adalah untuk mengubah daya listrik menjadi daya mekanis secara berurutan untuk menghasilkan gerakan rotasi atau putaran. Sederhananya, motor listrik pada kendaraan listrik maupun motor listrik pada peralatan rumah tangga, seperti kipas angin dan peralatan lainnya mempunyai prinsip kerja yang sama (Yudha 2020).
Motor Listrik AC
Motor listrik arus bolak-balik menggunakan arus listrik yang berubah arah secara berkala dalam interval waktu tertentu. Motor ini terdiri dari dua bagian utama yaitu stator dan rotor. Stator adalah bagian yang diam dan biasanya terbuat dari lilitan kawat tembaga yang menghasilkan medan magnet yang tetap. Sementara itu, rotor adalah bagian yang berputar dan digunakan untuk memutar poros motor. Salah satu karakteristik khas dari motor AC adalah medan magnet putar yang dihasilkan oleh lilitan stator (Umam 2021).
Konsep ini dapat diilustrasikan pada motor tiga fasa dimana terdapat tiga kumparan yang ditempatkan secara bergeser 120 derajat satu sama lain. Setiap kumparan terhubung ke satu fase sumber daya tiga fasa. Ketika arus tiga fasa tersebut mengalir melalui kumparan-kumparan ini, medan magnet putar dihasilkan di dalam inti stator. Kecepatan medan magnet putar ini bergantung pada jumlah kutub stator dan frekuensi dari sumber daya. Kecepatan ini disebut sebagai kecepatan sinkron yang dapat dihitung menggunakan rumus tertentu. Keunggulan utama dari motor AC adalah kemampuannya untuk menghasilkan torsi yang konstan pada berbagai kecepatan putaran sehingga sangat cocok untuk aplikasi yang memerlukan kontrol kecepatan yang baik (Umam 2021).
Motor Listrik DC
Sebagian besar motor listrik beroperasi dengan cara menggunakan interaksi antara medan magnet dan konduktor yang membawa arus listrik untuk menghasilkan gaya, meskipun ada juga motor elektrostatik yang menggunakan gaya elektrostatik. Sebaliknya, energi mekanik dapat diubah menjadi energi listrik melalui proses yang dilakukan oleh generator seperti alternator atau dinamo. Banyak jenis motor listrik yang dapat berfungsi sebagai generator, dan sebaliknya. Motor listrik dan generator sering disebut sebagai mesin listrik. Motor listrik arus searah (DC) merupakan salah satu jenis motor DC. Motor DC dapat beroperasi sebagai generator DC, mengubah energi mekanik menjadi energi listrik DC atau sebagai motor DC, mengubah energi listrik DC menjadi energi mekanik dalam bentuk putaran. Struktur dasar motor DC terdiri dari stator (bagian yang diam) yang berisi kumparan medan magnet dan rotor (bagian yang berputar) yang berisi kumparan jangkar. Ketika kumparan jangkar berputar di dalam medan magnet akan terjadi perubahan arah arus pada setiap setengah putaran dan akan menghasilkan sebuah tegangan bolak-balik (Umam et al., 2021).
Prinsip dasar dari motor arus searah melibatkan pembalikan fase negatif dari gelombang sinusoidal menjadi gelombang dengan nilai positif melalui penggunaan komutator. Dengan demikian, arus yang mengalir melalui kumparan jangkar akan berubah arah sesuai dengan putaran kumparan di dalam medan magnet. Hal ini menghasilkan tegangan yang dihasilkan oleh motor DC (Umam et al., 2021).
Rotor
Rotor adalah bagian penting dari motor listrik yang berputar karena adanya gaya elektromagnetik dari stator. Gaya elektromagnetik ini dihasilkan oleh interaksi antara medan magnet yang dibuat oleh stator dan kumparan medan pada rotor. Rotor biasanya terdiri dari inti besi yang dikelilingi oleh kumparan kawat yang disebut kumparan medan. Ketika arus listrik dialirkan melalui kumparan medan, rotor menghasilkan medan magnet sendiri yang berinteraksi dengan medan magnet stator yang menyebabkan rotor tersebut akan berputar (Mulyadi et al., 2019).
Motor listrik, termasuk motor AC dan motor DC memiliki rotor sebagai bagian yang berputar. Rotor pada motor sinkron adalah magnet permanen yang disinkronkan dengan medan magnet berputar sedangkan rotor pada motor induksi berputar karena gaya elektromagnetik yang dihasilkan oleh interaksi antara medan magnet stator dan medan
magnet rotor. Rotor memainkan peran penting dalam menghasilkan putaran pada motor listrik. Rotor berputar karena gaya elektromagnetik yang dihasilkan oleh stator yang pada gilirannya akan menghasilkan energi mekanik yang dapat digunakan untuk menggerakkan berbagai aplikasi seperti kendaraan listrik, peralatan industri, sektor energi terbarukan dan masih banyak yang lainnya (Mulyadi et al., 2019).
Stator
Stator merupakan bagian motor yang diam dan bertugas menghasilkan medan elektromagnetik yang menginduksi arus pada kumparan rotor. Struktur stator terdiri dari kumparan stator dan inti laminasi. Inti stator dibuat dari lembaran besi yang dilaminasi dan disatukan. Fungsi inti ini tidak hanya sebagai penyangga mekanis, tetapi juga sebagai saluran untuk medan magnet yang dihasilkan. Setiap kumparan stator terletak dalam alur yang disebut belitan fasa, di mana setiap belitan dipisahkan secara elektrik sejauh 120 derajat. Kawat yang digunakan untuk kumparan stator terbuat dari tembaga yang telah dilapisi dengan isolasi tipis. Inti stator beserta belitan kemudian ditempatkan dalam sebuah cangkang silindris (Baihaqi 2020).
Tachometer
Tachometer adalah sebuah alat ukur yang digunakan untuk mengukur kecepatan putaran poros atau piringan pada sebuah mesin. Alat ini biasanya menampilkan Revolutions Per Minute (RPM) pada sebuah pengukur skala analog namun ada juga yang versi tampilan digital. Berdasarkan prinsip kerjanya, tachometer dibagi menjadi dua yaitu tachometer kontak dan tachometer non-kontak. Tachometer kontak adalah jenis tachometer yang melakukan kontak fisik dengan poros atau permukaan yang diukur. Jenis ini terdiri dari poros logam dengan ujung kontak dari bahan karet, roda kontak permukaan karet, bagian konversi optik atau mekanis dan tampilan pembacaan. Alat ini bekerja dengan cara membawa roda yang berputar bebas yang bersentuhan dengan sebuah cakram. Cakram tersebut akan mendorong roda untuk menciptakan pulsa. Pulsa-pulsa ini akan dihitung oleh tachometer dalam Revolutions Per Minute (RPM). Tachometer non-kontak, sebaliknya tidak melakukan kontak fisik dengan objek yang diuji. Jenis ini sudah termasuk tachometer optik, induktif dan akustik. Tachometer optik terdiri dari pemancar, penerima dan tampilan pembacaan dimana tachometer ini biasanya digunakan untuk pengukuran pada motor atau mesin listrik yang berputar. Tachometer induktif digunakan untuk mengukur kecepatan putaran mesin pembakaran (Tunggal et al., 2020).
METODOLOGI PRAKTIKUM Waktu dan Tempat
Praktikum Motor Listrik AC dan DC dilakukan pada Selasa, 21 Mei 2024 pada pukul 12.00 – 13.00 yang Bertempat di Laboratorium Penyimpanan Alat dan Mesin Pertanian, Departemen Teknologi Pertanian, Fakultas Pertanian, Universitas Hasanuddin, Makassar.
Alat
Alat yang digunakan pada praktikum Motor Listrik AC dan DC adalah software proteus, button, Motor-DC, G2R-2S-AC220, Motor-Servo, V3phase, Vsource, default, BD139, cell, POT-HG, bidir, power, ground dan bus.
Bahan
Bahan yang digunakan pada praktikum Motor Listrik AC dan DC adalah listrik.
Prosedur Praktikum
Adapun prosedur praktikum Motor Listrik AC dan DC
1. Membuat rangkaian motor listrik AC menggunakan software proteus
2. Mencari komponen button, G2R-2S-AC220, Motor-Servo, V3phase dan Vsource 3. Mengatur komponen yang telah didapatkan pada sirkuit
4. Menyambungkan seluruh komponen
5. Memasukkan nilai tegangan dan mengamati hasil Revolutions Per Minute (RPM) 6. Membuat rangkaian motor listrik DC Mencari komponen default, cell, output, bidir,
power, ground dan bus
7. Mengatur komponen yang telah didapatkan pada sirkuit 8. Menyambungkan seluruh komponen
9. Memasukkan nilai tegangan dan mengamati hasil Revolutions Per Minute (RPM) HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil
Gambar 1. Rangkaian Motor Listrik DC
Gambar 2. Rangkaian Motor Listrik AC
Grafik Hubungan antara Kecepatan dan Torsi Motor Listrik DC
Grafik Hubungan antara Kecepatan dan Torsi Motor Listrik AC Pembahasan
Pada gambar 1 terlihat rangkaian motor listrik DC yang terdiri dari beberapa komponen seperti Motor-DC, BD139, Cell serta POT-HG. Motor DC dapat beroperasi sebagai generator DC, mengubah energi mekanik menjadi energi listrik DC atau sebagai motor DC, mengubah energi listrik DC menjadi energi mekanik dalam bentuk putaran. Struktur dasar motor DC terdiri dari stator (bagian yang diam) yang berisi kumparan medan magnet dan rotor (bagian yang berputar) yang berisi kumparan jangkar. Hal tersebut sesuai dengan pernyataan dari Umam et al., (2021).
Pada gambar 2 terlihat rangkaian motor listrik AC yang terdiri dari komponen Vsource, Motor-Servo, V3Phase, button serta G2R-2S-AC220. Komponen motor listrik AC lebih banyak dari komponen motor listrik DC. Motor listrik arus bolak-balik menggunakan arus listrik yang berubah arah secara berkala dalam interval waktu tertentu. Motor ini terdiri dari dua bagian utama, yaitu stator dan rotor. Stator adalah bagian yang diam dan biasanya terbuat dari lilitan kawat tembaga yang menghasilkan medan magnet yang tetap. Sementara itu, rotor adalah bagian yang terus
0 20 40 60 80 100 120
0% 20% 40% 60% 80% 100%
Kecepatan (RPM)
Torsi
Hubungan antara Kecepatan dan Torsi Motor Listrik DC
0 50 100 150 200 250 300
0 20 40 60 80 100
Kecepatan (RPM)
Tegangan
Hubungan antara Tegangan dan Kecepatan
Motor Listrik AC
berputar dan digunakan untuk memutar poros dari motor. Hal tersebut sesuai dengan pernyataan dari Umam (2021).
Pada grafik 1 terlihat hubungan antara kecepatan dan torsi pada motor listrik DC berbanding terbalik. Apabila nilai torsi pada motor listrik DC rendah maka nilai kecepatan motor listrik akan tinggi, apabila nilai torsi pada motor listrik DC tinggi maka kecepatan motor listrik akan rendah. Jadi, nilai kecepatan akan semakin tinggi apabila nilai pada torsi semakin rendah. Pengukuran ini dapat dilakukan menggunakan alat ukur yang disebut tachometer, hal ini sesuai pernyataan dari Tunggal (2020) bahwa Tachometer adalah sebuah alat ukur yang digunakan untuk mengukur kecepatan putaran poros atau piringan pada sebuah mesin, alat ini biasanya menampilkan Revolutions Per Minute (RPM).
Pada grafik 2 terlihat hubungan antara kecepatan dan tegangan pada motor listrik AC berbanding lurus. Apabila nilai tegangan pada motor listrik AC tinggi maka nilai kecepatan motor listrik akan tinggi, apabila nilai tegangan pada motor listrik AC rendah maka kecepatan motor listrik akan rendah juga. Jadi nilai kecepatan akan semakin tinggi mengikuti semakin tingginya tegangan motor tersebut. Hal ini sesuai pernyataan dari Umam (2021) bahwa kecepatan medan magnet putar ini bergantung pada jumlah kutub stator dan frekuensi dari sumber daya. Kecepatan ini disebut sebagai kecepatan sinkron yang dapat dihitung menggunakan rumus tertentu.
KESIMPULAN
Motor listrik DC dengan komponen seperti Motor-DC, BD139, cell, POT-HG dan lainnya sedangkan rangkaian motor listrik AC dengan komponen Vsource, Motor-Servo, V3Phase, button dan G2R-2S-AC220. Perbedaan motor listrik AC dan DC yaitu Motor listrik AC menggunakan arus bolak-balik yang menghasilkan medan magnet berputar dan prinsip induksi elektromagnetik untuk menghasilkan putaran yang dapat diatur kecepatan dengan mengatur frekuensi tegangan bolak-balik, membuatnya sangat cocok untuk aplikasi yang memerlukan kontrol kecepatan yang baik. Motor listrik DC menggunakan arus searah yang menghasilkan medan magnet tetap dan prinsip gaya Lorentz untuk menghasilkan putaran yang dapat diatur kecepatan dengan mengatur tegangan listrik yang diberikan ke motor dengan perbedaan konstruksi, kecepatan dan penggunaan yang signifikan dalam berbagai aplikasi industri dan rumah tangga.
DAFTAR PUSTAKA
Baihaqi, I. 2020. Studi Inspeksi Kelayakan Instalasi dan Instrumen Tenaga Listrik.
Sinusoida. 22(2):21-33.
Kurniawan, A. 2020. Perancangan mesin pengaduk adonan kerupuk. Disertasi Politeknik Negeri Sriwijaya.
Mulyadi, R., Artika, K. D., & Khalil, M. 2019. Perancangan Sistem Kelistrikan Perangkat Elektronik pada Mobil Listrik. Jurnal Teknik Mesin. 6(1):07-12.
Tunggal, T. P., Kirana, L. A., Arfianto, A. Z., Helmy, E. T., & Waseel, F. 2020. The Design of Tachometer Contact and Non-Contact using Microcontroller. Journal of Robotics and Control (JRC). 1(3):65-69.
Umam, F., Hairil Budiarto, S. T., Dafid, A., & Md, A. 2021. Motor Listrik. Media Nusa Creative (MNC Publishing).
Yudha, H. M. 2020. Buku Ajar Penggunaan Motor Listrik. Pantera Publishing.
LAMPIRAN Lampiran 1. Tabel Hasil Pengamatan
Tabel 1. Hasil Pengamatan Motor Listrik DC
Torsi Kecepatan (RPM)
10% 108
20% 94,5
50% 56,7
80% 21,2
Tabel 1. Hasil Pengamatan Motor Listrik AC
Tegangan Kecepatan (RPM)
10 148
20 162
50 201
80 241
Lampiran 2. Prosedur Kerja Software Proteus
Gambar 3. Tampilan New Project Proteus
Gambar 4. Tampilan Sirkuit Proteus
Gambar 5. Pemilihan Komponen Motor-DC
Gambar 6. Pemilihan Komponen BD139
Gambar 7. Pemilihan Komponen Cell
Gambar 8. Pemilihan Komponen POT-HG
Gambar 9. Tampilan Sirkuit Proteus
Gambar 10. Tampilan Rangkaian Motor Listrik DC
Gambar 11. Pemilihan Komponen Vsource
Gambar 12. Pemilihan Komponen Motor-Servo
Gambar 13. Pemilihan Komponen V3Phase
Gambar 14. Pemilihan Komponen Button
Gambar 15. Pemilihan Komponen G2R-2S-AC220
Gambar 16. Tampilan Rangkaian Motor Listrik AC
Lampiran 3. Dokumentasi Praktikum Motor Listrik AC dan DC
Gambar 17. Merangkai Motor Listrik AC dan DC pada proteus
