BAB 5 motor DC

BAB V

Motor DC

5.1 Tujuan Percobaan

1. Mengetahui Prinsip kerja motor DC

2. Mengetahui knstruksi motor DC

3. Mengetehui karakteristik motor DC dengan konfigurasi baik dengan

h hubungan DC shunt, seri, atau terpisah

5.2 Dasar Teori

5.2.1 Prinsip kerja motor DC

Motor listrik arus searah adalah peralatan listrik yang berfungsi mengubah

energy listrik menjadi energy mekanik. Sebagai masukan pada motor ini adalah

energy listrik arus searah. Motor DC merupakan kebalikan dari generator arus

searah.

Prinsip kerja motor DC sama dengan generator Dc. Bila kumparan jangkar

dialirkan arus searah dan pada kumparan medan diberi penguat maka akan timbul

gaya Lorentz pada sisi kumparan jangkar tersebut.

Besarnya gaya Lorentz yang timbul adalah perkalian antara fluksi dan arus yang

dirumuskan sebagai berikut:

F = B I L

Dimana:

F = gaya yang timbul

B = keraatan fluksi

I = arus yang mengalir pada kumparan jangkar

L = panjang sisi kumparan

Gambar konstruksi motor DC adalah sebagai berikut:

Gambar 5.1 Konstruksi sederhana motor DC

Bagian-bagian utama motor DC:

1. Medan stator : menghasilkan medan magnet stator. Dapat berupa

kumparan atau magnet permanen.

2. Kumparan jangkar : berfungsi menghasilkan gaya akibat adanya gaya

gerak magnet.

3. Komutator : mengalirkan arus dari sumber kumaan rotor. Biasa disebut

cincin belah.

5.2.2 Karakteristik motor DC

5.2.2.1 Penguat terpisah

Adalah apabila arus pada rotor dan arus pada stator didapat dari 2 sumber

berbeda. Rangkaiannya adalah sbb:

Gambar 5.2 Rangkaian motor DC penguat terpisah

Ganbar 5.3 Konstruksi motor DC penguat terpisah

Persamaan arus, tegangan, dan daya:

Im = EmRm

Ia = I.L

E = V-Ia.Ra-2E

Pm = V.IL

Pout = Pm-rugu besi dan gesekan

5.2.2.2 Motor DC penguat Seri

Motor seri memiliki susunan kumparan medan yang terhubung seri dengan

armature. Sehingga arus yang mengalir pada rotor bernilai cukup besar.

Rangkaian motor seri penguat seri sebagai berikut:

Gambar 5.4 Rangkaian motor DC penguat seri

Gambar 5.5 Knstruksi motor DC penguat seri

5.2.2.3 Motor DC penguat shunt

Adalah motor DC yang memiliki susunan kumaran medan yang parallel

dengan kumparan jangkar.

Pada motor DC ini, fluks yang dihasilkan pada stator cenderung konstan karena

medan shunt langsung terhubung ke sumber masukan.

Rangkain motor DC penguat shunt dapat dilihat pada gambar berikut:

Gambar 5.6 Rangkaian mtor DC penguat shunt

Gmbar 5.7 Knstruksi motor DC penguat shunt

Persamaan arus dan tegangan:

I L = Ia+Ish Dimana: I L= arus masukan

Ish = VRsh

Ish= arus medan shunt

E = V-Ia.Ra Ia = arus armature

Ra = hambatan rotor

Rsh = hambatan shunt

5.2.2.4 Motor DC penguat kompon pendek

Merupakan motor DC penguat sendiri yang medan statornya merupakan

gabungan antara kumparan seri dan kumparan parallel. Pada kompon pendek, arus

masukan akan terbagi 2 yaitu satu arus masuk ke medan start dan sebagian masuk

ke medan seri.

Gambar motor DC kompon pendek adalah sbb:

Gambar 5.8 Rangkaian motor DC kompon pendek

Persamaan arus dan tegangan:


Ish = VabRsh


E = Vab+I L . Rs Ia = arus armature

Rs = hambatan series

Vab = tegangan rotor

5.2.2.5 Motor DC penguat kompon panjang

Merupakan motor DC penguat sendiri dan medan stator merupakan

gabungan antara kumparan seri dan kumparan shunt. Pada motor DC kompon

panjang nilai arus yang masuk ke rotor sama dengan arus yang ada pada medan

seri.

Rangkaian motor DC kompon panjang sbb:

Gambar 5.9 Rangkaian mtr DC kompon Panjang

Persamaan arus dan tegangan :


Ish = VRsh


E = V+Ia(Ra+Rs) Ia = arus armature

Ra = hambatan rotor

Rsh = hambatan shunt

Rs = R series

5.2.3 Karakteristik kurva

5.2.3.1 Karakteristik putaran

Karakteristik putaran dieroleh berdasarkan persamaan yaitu:

n = V−IaRacФIa

Sehingga variable pada setiap nilai bila Ia naik, maka fluksi akan turun

karena adanya reaksi jangkar. Pada motor penguat terpisah fluksi tetap tidak

dipengaruhi reaksi jangkar, maka putarannya juga hampir tetap. Demikian juga

ada enguat shunt, karena tahanan jangkar pada Ra sangat kecil, maka putarannya

juga hampir tetap. Sedangkan pada penguat seri, karena fluksi sebanding dengan

arus jangkar maka pada waktu tidak ada aliran arus jangkar berarti tidak ada

fluksi. Hal ini berakibat utaran tak berhingga. Oleh karena itu, sebelum dijalankan

motor penguat seri harus sudah ada beban. Perlu diingat bahwa dengan

meningkatnya arus jangkar Ia menyebabkan reaksi jangkar juga ikut besar dan

rugi-rugi tegangan pada jangkar semakin besar pula.

Reaksi jangkar bisa melemahkan medan tapi dibagian lain juga dapat

menguatkan. Oleh karena itu, perubahan tegangan terminal pada kumparan

jangkar dipengaruhi selain Io, Ra juga oleh besar dan sifat reaksi jangkar terhadap

medan utama.

Selain itu, adanya sifat kejenuhan permeabilitas bahan ferrmagnetis yang

dipakai pada mesin yaitu meskipun arus medan diperbesar berapapun, fluksi tidak

akan bertambah (sudah mencapai titik jenuh).

Karakteristk putaran dari berbagai macam jenis penguat yang berbeda

digambarkan pada grafik sbb:

Gambar 5.10 Karakteristik putaran motor DC

5.2.3.2 Torsi

Torsi didefinisikan sebagai aksi dari suatu gaya medan rotor yang dapat

mempengaruhi beban untuk ikut bergerak. Trsi yang dibangkitkan motor DC

merupakan aksi dari fluks medan, arus armature (Ia) yang menghasilkan medan

magnet di daerah sekitar knduktr. Oleh karena itu, trsi dirumuskan:

T = k . Ф . Ia

Dimana : Ф = fluks medan

Ia = arus armature

K = konstanta

Gambar 5.11 karakteristik momen motor DC

5.3 Alat dan bahan

1. Motor DC penguat shunt, seri, terpisah

2. Dida bridge

3. Multimeter

4. Tachometer

5. Sumber AC

6. Ampermeter DC/AC

7. Regulator

8. Jumper

5.4 Rangkaian percobaan

5.4.1 Percobaan motor DC penguat terpisah

Gambar 5.12 Rangkaian motor DC penguat terpisah

5.4.2 Percobaan motor DC penguat shunt

Gambar 5.13 Rangkaian motor DC penguat shunt

5.4.3 Percobaan motor DC penguat seri

Gambar 5.14 Rangkaian motor DC penguat seri

5.5 Langkah percobaan

5.5.1 Percobaan mtor DC penguat seri

1. Membuat rangkaian percobaan seperti gambar

2. Membuat agar pada rangkaian eksitasi telah tercatu oleh sumber DC

3. Menghidupkan saklar driver motor DC, kemudian menaikkan putaran

motor DC dengan memutar regulator

4. Menaikkan arus penguatan secara bertahap hingga motor mencapai

putaran nominalnya






putaran nominalnya

4. Mencatat harga arus jangkar, arus eksitasi dan putaran tiap kali terjadi

kenaikan arus jangkar

5. Mematikan sumber tegangan



2. Membuat agar pada rangkaian eksitasi telah tercatu oleh sumber DC




putaran nominalnya

5. Mencatat kerja arus jangkar (tetep konstan) dan puteran setiap terjadi

kenaikan

6. Menurunkan tegangan sumber untuk mengakhiri percobaan

5.6 Data percobaan

5.6.1 Percobaan motor DC penguat seri

Table 5.1 Data percobaan penguat seri

No Vs (volt) I (A) If (A) n

1 8 0,32 0,45 235

2 9,3 0,32 0,5 304

3 13 0,33 0,6 566

4 14 0,76 0,66 612

5 15 0,88 0,67 680


Table 5.2 Data percobaan penguat shunt

No Vs (volt) Idc (A) Ic (A) If (A) n

1 7,3 1,56 0,66 1,09 327

2 8,8 1,82 0,72 1,44 337

3 10,8 1,91 0,88 1,59 368

4 12 2,25 0,85 1,8 403

5 15 2,82 0,9 2,26 433


Table 5.3 Data percobaan penguat terpisah

No Vs (volt) Va (A) Ia (A) If (A) n

1 5 12 2,68 2,37 323

2 5 13 2,62 2,4 415,7

3 5 14 2,27 2,31 467,5

4 5 15 2,45 2,28 591,1

5 5 16 2,51 2,17 641,9

5.7 Analisa dan pembahasan

5.7.1 Motor DC penguat seri

Table 5.4 Data percobaan penguat seri

No Vs (volt) I (A) If (A) n

1 8 0,32 0,45 235

2 9,3 0,32 0,5 304

3 13 0,33 0,6 566

4 14 0,76 0,66 612

5 15 0,88 0,67 680

Dari tabel diatas dapat dilihat bahwa semakin besar nilai nilai Vs maka

semakin besar pula putarannya. Berikut ini grafik perbandingan If – putaran

Gambar 5.15 grafik hubungan If – n

Dari grafik diatas terlihat bahwa arus sebanding dengan putaran

meskipun grafiknya tidak linear. Saat If = 0,4 putaranya adalah 304. Hal ini

menunjukkan bahwa percobaan sesuai teori

Gambar 5.16 grafik ideal If – n

Berdasarkan grafik perhitungan dan grafik ideal terlihat sedikit

perbedaan. Hal ini dikarenakan kesalahan dalam pembacaan alat ukur..

Pada penguat seri, makin cepat putaran rotor yang dihasilkan motor DC,

maka makin besar pula arusa medan (If) yang dihasilkan.

Sedangkan hubungan antara Ia dengan putaran adalah:

Gambar 5.17 grafik hubungan Ia – n

Dari grafik diatas dapat dilihat bahwa setiap kenaikn Ia maka nilai

putaran akan semakin naik, walaupun kenaikannya tidak linier.

Gambar 5.18 grafik ideal hub Ia - n

Gambar diatas menunjukkan grafik ideal hubungan Ia – n. grafik

mengalami saturasi pada kenaikan Ia.

- Hubungan Vf – n motor DC penguat seri

Gambar 5.19 grafik hubungan Vf – n

Dari grafik diatas data dilihat bahwa putaran pada motor DC sebanding

dengan Vf. Semakin besar nilai ideal hubungan Vf – n motor DC penguat seri

digambarkan sebagai berikut:

Gambar 5.20 grafik ideal hubungan Vf – n

Dari hasil percobaan menunjukkan bahwa hasilnya hampir sama dengan

grafik ideal. Hal ini membuktikan bahwa hasil percobaan telah sesuai dengan

teori. Bahwa semakin besar Vf maka n akan semakin besar.

5.7.2 Motor DC penguat shunt

Table 5.5 Data percobaan motor DC penguat shunt

No Vs (volt) Idc (A) Ic (A) If (A) n

1 7,3 1,56 0,66 1,09 327

2 8,8 1,82 0,72 1,44 337

3 10,8 1,91 0,88 1,59 368

4 12 2,25 0,85 1,8 403

5 15 2,82 0,9 2,26 433

Dari tabel diatas dapat dilihat semakin besar nilai Vs maka putaran (n)

juga akan semakin besar.

Berikut akan digambarkan grafik hub If –n


Dari grafik diatas dapat dilihat semakin besar nilai arus medan If, maka

semakin besar putaran yang dihasilkan. Berikut ini grafik idealnya :

Gambar 5.22 grafik ideal hubungan If – n

Dari grafik diatas dapat dilihat bahwa grafik akan mengalami saturasi

pada kondisi semakin besar If ditambah terus, kenaikan putaran motr hanya

sedikit.

Dari percobaan yang dilakukan terlihat bahwa grafik percobaan sudah

sama dengan grafik idealnya.

Hubungan Ia – n pada motor DC penguat shunt


Dari grafik diatas dapat dilihat bahwa kenaikan nilai arus Ia akan

menambah nilai putaran pada motor DC.

Berikut adalah grafik idealnya :

Gambar 5.24 grafik ideal hubungan Ia – n

Dari kedua grafik diatas dapat disimpulkan bahwa antara percobaan dan

grafik ideal telah sesuai dengan teori yang ada.

- Hubungan Vf dan n pada motor DC enguat shunt.

Gambar 5.25 grafik hubungan Vf – n

Dari grafik diatas dapat dilihat bahwa semakin besar nilai tegangan Vf

maka semakin besar pula putaran ada motor. Hal ini terjadi karena jika semakin

bear Vf maka medan yang dihasilkan motor (medan jangkar) akan tambah besar.

Grafik ideal (hubungan Vf – n data dilihat pada gambar berikut:

Gambar 5.26 grafik ideal hubungan Vf – n

Dari gambar diatas dapat dilihat bahwa ercbaan hampir sama dengan

kndisi idealnya.

- Hubungan antara Idc / arus masukan dengan putaran (n)

Gambar 5.27 grafik hubungan Idc – n

Dari gambar grafik diatas dapat dilihat bahwa grafik cenderung naik.

Semakin beesar nilai Idc maka besar utaran motor akan semakin bertambah.

Berikut adalah grafik ideal

Gambar 5.28 grafik ideal hubungan Idc– n

Dari kedua grafik diatas dapat dilihat bahwa grafik percobaan dan grafik

idealnya sudah sama. Hal ini menunjukkan bahwa percobaan yang dilakukan

benar.

5.7.3 Motor DC penguat terpisah

Table 5.6 Data percobaan penguat terpisah

No Vs (volt) Va (A) Ia (A) If (A) n

1 5 12 2,68 2,37 323

2 5 13 2,62 2,4 415,7

3 5 14 2,27 2,31 467,5

4 5 15 2,45 2,28 591,1

5 5 16 2,51 2,17 641,9

`

Dari tabel diatas dilihat bahwa kondisi tegangan ada stator dibuat tetap

sedang varinature bervariasi. Semakin kenaikan Va maka putaran akan semakin

naik.

Berikut ini grafik If – n


Dari grafik diatas dapat dilihat grafik cenderung turun. Semakin besar

arus medan If, kecepatan pada motor akan turun.hal ini dikarenakan semakin

besar If maka medan ada stator akan naik dan motor mengalami pengereman.

Berikut grafik idealnya:

Gambar 5.30 grafik ideal hubungan If– n

Grafik ideal diatas menunjukkan grafik yang berbanding terbalik.

Semakin besar If, n akansemakin menurun. Hubungan Ia –n motor DC penguat

terpisah :


Dari grafik diatas dapat dilihat bahwa grafik cenderung turun. Hal ini

dikarenakan semakin besar Ia, maka putaran motor akan turun. Berikut grafik

idealnya:

Gambar 5.32 grafik ideal hubungan Ia – n

Grafik ideal diatas menunjukkan grafik yang berbanding terbalik.

Semakin besar nilai Ia, maka putaran motor akan semakin berkurang.

Hubungan V – n pada motor DC penguat terpisah:

Gambar 5.33 grafik hubungan V – n

Dari grafik diatas dapat dilihat bahwa V sebanding dengan n. semakin

besar nilai V maka puteran motor akan bertambah cepat. Hal ini karena semakin

besar tegangan yang dicatu ke rotor maka medan yang dihasilkan juga semakin

besar. Bereikut grafik idealnya:

Gambar 5.34 grafik ideal hubungan V – n

Dari grafik diatas jika dibandingkan dengan grafik hasil percobaan,

maka akan namak bawa grafik percobaan sudah sesuai dengan grafik idealnya.

5.8 Kesimpulan

1. Motor DC adalah motor yang bekerja dengan menggunakn catu daya

searah

2. Pada motor penguat seri, arus pada rotor bearnya sama dengan arus yang

ada pada armature Ia = If

3. Pada motor penguat shunt, tegangan pada armature sama dengan tegangan

ada medan shunt

4. Pada motor penguat terisah, tegangan pada stator dibuat tetap untuk

menghasilkan medan tetap. Sedangkan medan pada rotor bervariasi untuk

menghasilkan karakteristik putaran motr DC

5. Pada motor DC penguat sendiri, nilai medan stator harus lebih kecil dari

medan rotor agar motor dapat berputar, Vr > Vs

6. Apabila medan pada stator lebih besar dari medan rotor maka motor DC

akan mengalami pengereman. Atau biasa disebut dynamic breaking

7. Secara keseluruhan, percobaan motor DC yang dilakukan sudah sesuai

dengan teori.

BAB 5 motor DC

Documents

Transcript of BAB 5 motor DC