BAB 1

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Generator dc merupakan mesin dc yan digunakan untuk mengubah energy

mekanik menjadi listrik.secara umum generator dc adalah tidak berbeda dengan

motor dc kecuali pada arah aliran daya.berdasarkan cara memberikan fluks pada

kumparan medannya,generator dc dapat dikelompokan menjadi dua yaitu

generator berpenguat bebas dan generator berpenguat sendiri.

Pada karakteristik bebeban sebuah generator dc menunjukan bagian

hubunganmantara tegangan terminal dan arus medan ketika generator

dibebani.bila generator dibebani maka akan mengalir arus beban sebesar IL.

Motor aadalah mesin yang merubah energi listrik menjadi mekanis.Pada motor

arus searah energy listrik yang diubah adalah energy arus searah yang berasal dari

sumber tegangan listrika arus searah dimana sumber tegangan ini berhubungan

kepada rangkaian medan dan rangkaian jangkar dari motor tersebut.

Tentu motor arus searah memiiki suatu nilai efisiensi karna tidak mungkin

seluruh energy listrik yang diterima oleh motor diubah menjadi energy

mekanis,karna motor arus searah memiliki tahanan kumparan jangkar,tahanan

kumparan medan,tahanan sikat dan kontak sikat,koefisiensi gesek antara sikat

dengan komutator,poros motor dengan bantalan roda,permukaan motor dengan

celah udara ,sifat ferromagnetic bahan penyusun inti jangkar dan lain

sebagainya,yang menyebabkan sejumlah energy terbuang ataupun diserap oleh

motor selama proses pengkonversian energy tersebut.

1.2 Maksud dan Tujuan

Maksud dilaksanakannya praktikum ini adalah sebagai salah satu syarat untuk

memenuhi seluruh praktikum jurusan Teknik Elektro di Institut Teknologi

Nasional (ITENAS) Bandung. Sedangkan tujuannya antara lain:

1. Menjelaskan putaran dan momen.

3. Menjelaskan prosedur menjalankan dan menghentikan semua jenis mesin DC.

4. Mengoperasikan semua jenis mesin DC. kembali pengertian motor DC secara

menyeluruh.

1

2. Menjelaskan semua jenis mesin DC,yang berisi persamaan dasar untuk

arus,tegangan,daya

1.3 Pembatasan Masalah

Agar pembahasan tidak meluas dan tidak menimbulkan penyimpangan, maka

penulis membatasi permasalahan pada mempelajari prinsip kerja dari mesin DC

dan karakteristiknya Selain itu dapat memahami cara pengoperasian mesin DC

baik berfungsi sebagai motor atau generator dalam keadaan keadaan beban nol

maupun berbeban.

1.4 Teknik Pengumpulan Data

Dalam penyusunan laporan praktikum Dasar Energi Elektrik ini

menggunakan beberapa metode pengumpulan data, diantaranya sebagai berikut :

a. Metode Observasi

Pengumpulan data dengan mengamati secara langsung objek yang diteliti.

b. Metode Dokumen

Informasi di peroleh lewat fakta yang tersimpan dalan bentuk buku atau modul,

hasil diskusi , internet dan sebagainya.

1.5 Sistematika Pembahasan

BAB I : PENDAHULUAN

Bab ini merupakan pendahuluan yang berisikan tentang latar

belakang, maksud dan tujuan, batasan masalah, teknik

pengumpulan data, dan sistematika pembahasan.

BAB II : TEORI DASAR

Bab ini menguraikan teori tentang motor DC.

BAB III: LANDASAN TEORI

Bab ini membahas alat-alat yang digunakan dalam praktikum,

prosedur percobaan, data hasil praktikum, dan pengolahan data.

2

BAB IV: ANALISA DAN TUGAS AKHIR

Bab ini menguraikan proses pengambilan data hingga didapat hasil

yang ingin dicapai. Menguraikan tentang analisa dari hasil

percobaan dan pengolahan data yang dilakukan..

BAB IV: KESIMPULAN DAN SARAN

Bab ini berisi tentang kesimpulan dan saran dari hasil analisis data-

data yang telah diperoleh.

3

BAB 2

TEORI DASAR

2.1 Konstruksi Mesin DC

Mesin arus searah baik generator maupun motor secara umum mempunyai

konstruksi yang terdiri dari bagian yang diam (stator) dan bagian yang berputar

(rotor).

A. Stator (bagian yang diam)

1. Gandar (body)

2. Kutub utama (main pole)

a. Inti Kutub

Inti kutub biasanya terdiri dari laminasi besi dan mempunyai

permeabilitas yang tinggi. Bentuknya biasanya datar atau menonjol

(salient).

Gambar 2.1 Konstruksi Mesin DC

b. Sepatu kutub

Sepatu kutub berfungsi memperlebar fluks magnet sehingga meliputi

daerah yang luas di celah udara dan permukaan inti jangkar

1. Kutub Antara ( Kutub Komutasi )

4

Berfungsi membangkitkan fluks magnet didaerah diantara medan utama

agar medan utama tidak terdistorsi.Distorsi medan utama menyebabkan

ripple gelombang yang berakibat loncatan api di sikat arang.

2. Kumparan Penguat

a. Kumparan Shunt

Jumlah lilitannya banyak dengan kawat berdiameter kecil sehingga

tahanannya besar yang memungkinkan diparalel terhadap tegangan

terminal.

b. Kumparan Seri

Jumlah lilitannya sedikit dengan diameter kawat yang besar

sehingga mampu dialiri arus yang besar sementara tahanannya kecil

sehingga rugi tegangannya kecil.

c. Kumparan Komutasi/Antara

Disambung secara seri dengan kawat kumparan utama sehingga

arus yang mengalir cukup besar.Penampang kawatnya besar dan

hanya terdiri dari beberapalilitan saja.

d. Kumparan Kompensasi

Dipasang pada sepatu kutub hanya pada mesin berkapasitas besar

untuk mengantisipasi distorsi medan utama dan penyebaran fluks

yang merata selama terbebani.

3. Penutup mesin

Menurut bentuk rumah mesinnya dapat dibedakan : mesin

terbuka,setengah terbuka,tahan percikan air,tertutup dengan pendinginan

zat cair atau gas

4. Celah Udara (Air Gap)

Sebagai media medan magnet atau fluks.

5. Sikat Arang (Carbon Brush)

Untuk mengalirkan arus dari rotor ke terminal dan sebaliknya.

6. Bearing atau Bantalan

Tempat bertumpunya rotor sehingga rotor dapat berputar.Terpasang di

kedua ujung rotor dikenaldengan kisi AS (After Shaft) dan BS (Before

Shaft).

5

7. Fan (Kipas)

Terpasang pada motor-motor dengan sistem pendingin sendiri,untuk

motor dengan kapasitas kecil hingga sedang.

8. Terminal Box

Tempat tersambungnya antara kumparan-kumparan mesin DC dengan

jala-jala atau sumber tegangan.

B. Rotor (bagian yang berputar)

1. Inti Jangkar dan Poros Jangkar

Terdiri dari laminasi dengan permeabilitas tinggi,terdapat slot/alur

untuk kumparan,berlubang untuk udara pendingin.

2. Kumparan Jangkar

Terbuat dari kawat konduktor,tipe kumparan dengan kepala tertentu.

3. Komutator

Untuk merubah arus bolak-balik pada kumparan jangkar menjadi

arus searah pada terminal.Terbuat dari laminasi tembaga.

2.2. Prinsip Kerja Motor DC

Motor DC terdapat dalam berbagai ukuran dan kekuatan, masing- masing

didisain untuk keperluan yang berbeda-beda namun secara umum memiliki

berfungsi dasar yang sama yaitu mengubah energi elektrik menjadi energi

mekanik. Sebuah motor DC sederhana dibangun dengan menempatkan kawat

yang dialiri arus di dalam medan magnet.kawat yang membentuk loop

ditempatkan sedemikian rupa diantara dua buah magnet permanen.Bila arus

mengalir pada kawat, arus akan menghasilkan medan magnet sendiri yang

arahnya berubah-ubah terhadap arah medan magnet permanen sehingga

menimbulkan putaran.

6

2.2 Prinsip Kerja Motor DC

Pada gambar diatas sebuah loop ABCD berada dalam satu medan magnet. Jika

arah flux magnet B berasal dari kutub U ke kutub S dari magnet permanen dan

pada loop dialiri arus listrik dengan arah ABCD maka pada sisi AB akan terjadi

gaya F1 yang mengarah kebawah, dan pada sisi CD juga terjadi gaya F2 yang

mengarah keatas sesuai dengan aturan tangan kanan. Gaya F1 dan F2 tersebut

menyebabkan loop berputar berlawanan dengan arah jarum jam. Peroses tersebut

terjadi terus-menerus dan merupakan dasar dari pembentukan sebuah motor.

Gambar 2.3 Torsi Mesin DC

gambar diatas Torsi pada Loop Torsi yang dihasilkan oleh gaya F1 dan F2

sehingga menyebabkan loop berputar dapat dihitung dengan persamaan berikut.

τ=B I A N sin θ

Dimana:

B = densitas fluks magnetic yang berasal dari kutub U ke S magnet

permanen (Wb/m2)

A = luas loop yang mengalir pada ABCD

θ = sudut antara bidang normal loop ABCD dengan B

N = jumlah lilitan yang membenruk loop

Dengan memperhatikan hubungan tegangan pada motor, motor arus searah

dibedakan sbb

7

a. motor penguatan terpisah.

b. motor penguatan sendiri:

1. Motor seri

2. Motor shunt

3. Motor kompon:

Kompon shunt panjang.

Kompon shunt pendek.

4. PMDC

Pada percobaan ini motor diperlukan sebagai motor arus searah penguatan

bebas. Pada aplikasinya sering diberikan suatu medan penguatan tetap dan

pemberian tegangan jangkar variabel guna memperoleh perubahan putaran.

Tegangan variabel tersebut diperoleh dari suatu konverter statis.

2.3. Prinsip Kerja Generatoar DC

Pembangkitan tegangan induksi oleh sebuah generator diperoleh melalui dua

cara:

Dengan menggunakan cincin-seret, menghasilkan tegangan induksi

bolak-balik.

Dengan menggunakan komutator, menghasilkan tegangan DC.

Proses pembangkitan tegangan tegangan induksi tersebut dapat dilihat pada

Gambar 2.5 dan Gambar 2.6

Gambar 2.4 Proses pembangkitan tegangan tegangan induksi

Jika rotor diputar dalam pengaruh medan magnet, maka akan terjadi

perpotongan medan magnet oleh lilitan kawat pada rotor. Hal ini akan

menimbulkan tegangan induksi. Tegangan induksi terbesar terjadi saat rotor

8

menempati posisi seperti Gambar 2.4 (a) dan (c). Pada posisi ini terjadi

perpotongan medan magnet secara maksimum oleh penghantar. Sedangkan posisi

jangkar pada Gambar 2.4 (b), akan menghasilkan tegangan induksi nol. Hal ini

karena tidak adanya perpotongan medan magnet dengan penghantar pada jangkar

atau rotor. Daerah medan ini disebut daerah netral.

. Gambar 2.5 Tegangan rotor cincin seret dan komutator

Jika ujung belitan rotor dihubungkan dengan slip-ring berupa dua cincin

(disebut juga dengan cincin seret), seperti ditunjukkan Gambar 2.6 (1), maka

dihasilkan listrik AC (arus bolak-balik) berbentuk sinusoidal. Bila ujung belitan

rotor dihubungkan dengan komutator satu cincin Gambar 2.6 (2) dengan dua

belahan, maka dihasilkan listrik DC dengan dua gelombang positip.

Rotor dari generator DC akan menghasilkan tegangan induksi bolak-balik.

Komutator berfungsi sebagai penyearah tegangan AC.

Besarnya tegangan yang dihasilkan oleh sebuah generator DC, sebanding

dengan banyaknya putaran dan besarnya arus eksitasi (arus penguat

medan).

2.4. Reaksi Jangkar

Fluks magnet yang ditimbulkan oleh kutub-kutub utama dari sebuah

generator saat tanpa beban disebut fluks medan utama (Gambar 2.7). Fluks ini

memotong lilitan jangkar sehingga timbul tegangan induksi.

9

Gambar 2.6 Medan Eksitasi Generator DC

Bila generator dibebani maka pada penghantar jangkar timbul arus jangkar.

Arus jangkar ini menyebabkan timbulnya fluks pada penghantar jangkar tersebut

dan biasa disebut fIuks medan jangkar (Gambar 2.8).

Gambar 2.7.Medan Jangkar dari Generator DC (a) dan Reaksi Jangkar (b).

Munculnya medan jangkar akan memperlemah medan utama yang terletak

disebelah kiri kutub utara, dan akan memperkuat medan utama yang terletak di

sebelah kanan kutub utara. Pengaruh adanya interaksi antara medan utama dan

medan jangkar ini disebut reaksi jangkar. Reaksi jangkar ini mengakibatkan

medan utama tidak tegak lurus pada garis netral n, tetapi bergeser sebesar sudut α.

Dengan kata lain, garis netral akan bergeser. Pergeseran garis netral akan

melemahkan tegangan nominal generator. Untuk mengembalikan garis netral ke

posisi awal, dipasangkan medan magnet bantu (interpole atau kutub bantu),

seperti ditunjukkan pada Gambar 2.9(a).

10

Gambar 2.8 Generator dengan Kutub Bantu (a) dan Generator Kutub Utama, Kutub

Bantu, Belitan Kompensasi (b)

Lilitan magnet bantu berupa kutub magnet yang ukuran fisiknya lebih kecil

dari kutub utama. Dengan bergesernya garis netral, maka sikat yang diletakkan

pada permukaan komutator dan tepat terletak pada garis netral n juga akan

bergeser. Jika sikat dipertahankan pada posisi semula (garis netral), maka akan

timbul percikan bunga api, dan ini sangat berpotensi menimbulkan kebakaran atau

bahaya lainnya. Oleh karena itu, sikat juga harus digeser sesuai dengan pergeseran

garis netral. Bila sikat tidak digeser maka komutasi akan jelek, sebab sikat

terhubung dengan penghantar yang mengandung tegangan. Reaksi jangkar ini

dapat juga diatasi dengan kompensasi yang dipasangkan pada kaki kutub utama

baik pada lilitan kutub utara maupun kutub selatan, seperti ditunjukkan pada

gambar 2.8 (a) dan (b), generator dengan komutator dan lilitan kompensasinya.

Akibat dari reaksi jangkar adalah terjadinya percikan api (sparking) yang

dikarenakan perubahan normal medan rotor yang semakin dekat dengan statornya

sehingga jika jarak makin dekat akan ada loncatan-loncatan elektron yang

terjadi,awalnya sedikit namun seiring dengan berjalannya waktu elektronnya akan

semakin banyak sehingga akan timbul loncatan elektron.

Flashover adalah fenomena yang terjadi pada mesin DC akibat reaksi jangkar.

Flashover adalah percikan api yang lebih besar dari sparking. Dampaknya adalah

ketika terjadi sparking maka yang terjadi brush (sikat) akan cepat habis dan

abunya akan semakin mengurangi kinerja dari mesin DC tersebut. Namun dampak

yang diakibatkan oleh peristiwa flashover adalah brush akan meleleh (melting)

dan jika ini terjadi maka yang akan terjadi adalah akan terjadinya short circuit

pada mesin DC. Jika hal ini terjadi maka mesin tersebut akan rusak.

Menanggulangi flashover caranya adalah dengan mengurangi reaksi jangkarnya,

salah satunya dengan mengganti rotor menjadi permanen rotor.

11

Rugi dan efisiensi yang terjadi dalam mesin arus searah :

1. Rugi besi yang terdiri dari : rugi histeris dan rugi arus (Eddy

Curent).

2. Rugi listrik dikenal sebagai rugi tembaga.

3. Rugi mekanik yang terdiri dari rugi geser pada sikat pada sumbu

dan rugi gesek dan rugi gesek angin.

4. Efisiensi = [Poutput / (Poutput + Rugi-rugi)]

2.5. Komutasi

Mesin listrik disebut mesin DC (arus searah) karena mempunyai sistem

komutasi pada cara kerjanya dimana fungsi dari komutator ini adalah

menyearahkan arus-tegangan dari AC menjadi DC secara mekanis pada

terminalnya untuk generator DC. Sedangkan pada motor DC untuk

menjalankannya memerlukan catu daya DC yang dikonversike AC pada

kumparan jangkarnya.Komutasi tersebut dilakukan oleh salah satu komponen

mesin DC yang disebut komutator. Adapun prinsip kerja dari komutator dapat

dijelaskan sebagai berikut:

2.9 Kerja Dari Komutator

Saat komutator bergerak dari posisi di t0 sampai pada posisi t5. Pada saat

t = t0 , segmen komutator tepat berimpit dengan carbon brush (sikat arang). Jika

ada dua jalan parallel dalam kumparan jangkar tersebut maka arus jangkar Ia yang

mengalir pada masing-masing jalan parallel adalah Ia/2 dengan arah seperti yang

ditunjukkan pada gambar 2.9 . Dengan demikian arus yang mengalir pada

kumparan A = Ia/2 dan arahnya ke kanan. Jika arah putaran jangkar ke kanan

seperti pada gambar dan pada saat t = t1 , sikat terletak diantara dua komutator

12

dengan perbandingan 1 : 3 maka distribusi arus pada masing-masing segmen

komutator adalah Ia/4 pada komutator sebelah kiri , dan 3Ia/4 pada komutator

sebelah kanan. Dari hukum Kirchoff untuk arus, kita dapatkan besar arus yang

megalir pada kumparan A = Ia/4 dengan arah masih tetap ke kanan.

Pada t = t2 posisi sikat tepat berada ditengah-tengah diantara dua segmen

komutator, sehingga tidak ada arus yang mengalir pada kumparan A (pada kondisi

ini kumparan A sama dengan berada di bidang netral). Pada t = t3 sikat berada

antara dua segmen komutator dengan perbandingan letak 1 : 3. Disini arus yang

mengalir pada kumparan A = Ia/4, dengan arah arus terbalik yaitu ke kiri.

Akhirnya pada t = t4 sikat meninggalkan segmen komutator sebelah kiri. Pada

kumparan A mengalir arus sebesar Ia/2 yang arahnya ke kiri. Jika arus dalam

kumparan A digambarkan sebagai fungsiwaktu diperoleh hasil seperti terlihat

pada gambar 2.10. Fungsi tersebut merupakan fungsi linier komutasi yang

dihasilkan jika rapat arus dalam sikat seragam. Tapi karena adanya pengaruh

induktans kumparan dan tahanan sikat untuk arus yang cukup besar maka fungsi

tersebut tidak linier lagi melainkan berupa garis lengkung.

Gambar 2.10 Fungsi Arus Pada Mesin DC

Demikianlah dengan adanya arus yang berbalik arah dalam kumparan jangkar

yang berputar dalam medan magnet dihasilkan tegangan induksi (ggl) dengan

bentuk gelombang seperti pada gambar 2.11.

Gambar 2.11 Bentuk gelombang AC yang di Searahkan Oleh Komutator

13

2.6. Rangkaian Ekivalem Motor DC

Gambar 2.12 Rangkaian Motor Penguat Terpisah

Gambar 2.13. Rangkaian Motor Shunt

Gambar 2.14 Rangkain Motor Seri

14

Gambar 2.15 Rangkaian Motor Kompon Panjang

Gambar 2.16 Rangkaian Motor Kompon Pendek

2.7. Rangkaian Ekivalen Generator DC

Gambar 2.17 Rangkaian Motor Penguat Terpisah

Gambar 2.18. Rangkaian Motor Seri

15

Gambar 2.19. Rangkaian Motor Shunt

Gambar 2.20.Rangkaian Motor Kompon Panjang

Gambar 2.21 Rangkaian Motor Kompon Pendek

16

BAB III

LANDASAN TEORI

3.1 Alat-Alat Praktikum

Motor arus searah dan unit bebannya 1 buah

Generator arus searah dan unit penggeraknya 1 buah

Catu daya tegangan searah 1 buah

Voltmeter DC 1 buah

Amperemeter DC 1 buah

Tachometer 1 buah

Variac 3 buah

Kabel penghubung secukupnya

3.2 Prosedur Percobaan

1. Catat data motor yang terdapat pada name plate.

2. Buat rangkaian kerja seperti gambar 4.1 dibawah ini.

3. Periksakan rangkaian percobaan yang telah anda buat kepada asisten.

Gambar 3.1 Rangkaian kerja motor arus searah

4. “ON” kan sumber catu daya.

5. Setelah arus penguatan (exitance) motor dengan memberikan arus

penguatan (If) dengan catat If nominal. (Var untuk eksitasi max)

6. Lakukan pengaturan tegangan jangkar motor Vt = 180 Volt.

7. Catat semua petunjukan besaran alat ukur : Vt, If, Ia, dan n dimana motor

pada kondisi belum beban.

17

8. Sekarang motor boleh dioperasikan.

3.3 Data dan Hasil Pengamatan Praktikum

Name plate Mesin dan Generator dcTabel 3.1. Name plate mesin dc dan generator dc

3.3.1. Percobaan menjalankan motor

Tabel 3.2. Percobaan menjalankan motor

Vt ( volt ) If ( Ampere ) Ia ( Ampere ) N ( rpm )

180 0,7 2,67 1482

3.3.2. Percobaan generator tanpa beban

Tabel 3.3. Percobaan generator beban nol

N ( rpm ) If ( Ampere ) VL ( Volt )

1363 0,5 167,9

18

Daya 3 Hp

Tegangan 180 V /15 A

Eksitasi 220 V/ 2 A

RPM 1500 rpm

3.3.3. Percobaan generator berbeban

Tabel 3.4. Percobaan generator berbeban

Beban

( Watt )

MOTOR n

( rpm )

GENERATOR

Vt Ia If VL Ia If

100 170 5,8 0,7 1369 167,2 0,2 0,5

200 170 6,46 0,7 1347 162,7 0,8 0,5

300 160 6,96 0,7 1312 158,2 1,2 0,5

400 160 7,54 0,7 1292 155 1,4 0,5

3.4. Pengolahan data

Percobaan motor tanpa beban

Pin = Vt x Ia

= 180 x 2,67 = 480,6 W

Prugi2 = Ia2 * Ra

= 22 * 1.1 = 4,4 W

Pout = Pin – Prugi2

= 480,6 – 4,4 = 476,2 W

η = (Pout / Pin) x 100%

= (476,2/480,6) x 100 % = 99,08 %

T = (Pout x 60) / (2π x η)

= (476,2 x 60) / (2π x 99,08%) = 4589,599 Nm

Percobaan generator tanpa beban

Pin = Vt x Ia

= 180 x 2,67 = 480,6 W

Prugi2 = Ia2 * Ra

= 22 * 1.1 = 4,4 W

Pout = Pin – Prugi2

= 480,6 – 4,4 = 476,2 W

η = (Pout / Pin) x 100%

= (476,2/480,6) x 100 % = 99,08 %

19

T = (Pout x 60) / (2π x η)

= (476,2 x 60) / (2π x 99,09%) = 4589,599 Nm

Percobaan generator berbeban

Beban 100

Pin = Vt x Ia

= 170 x 5,8 = 986 W

Prugi2 = Ia2 * Ra

= 22 * 1.1 = 4,4 W

Pou t = Pin – Prugi2

= 986 – 4,4 = 981,6 W

η = (Pout / Pin) x 100%

= (981,6/986) x 100 % = 99,55 %

T = (Pout x 60) / (2π x η)

= (986,1 x 60) / (2π x 99,55%) = 9459,12 Nm

Beban 200

Pin = Vt x Ia

= 170 x 6,64 = 1128,8 W

Prugi2 = Ia2 * Ra

= 22 * 1.1 = 4.4 W

Pou t = Pin – Prugi2

= 1128,8 – 4.4 = 1124,4 W

η = (Pout / Pin) x 100%

= (1124,4/1128,8) x 100 % = 99.61 %

T = (Pout x 60) / (2π x η)

= (1128,8 x 60) / (2π x 99.61%) = 10821,4 Nm

Beban 300

Pin = Vt x Ia

= 160 x 6,96 = 1113,6 W

Prugi2 = Ia2 * Ra

= 22 * 1.1 = 4.4 W

Pou t = Pin – Prugi2

= 1113,6 – 4.4 = 1109,2 W

η = (Pout / Pin) x 100%

20

= (1109,2/1113,6) x 100 % = 99.6 %

T = (Pout x 60) / (2π x η)

= (1109,2 x 60) / (2π x 99.6%) = 10634,6 Nm

Beban 400

Pin = Vt x Ia

= 160 x 7,54 = 1206,4 W

Prugi2 = Ia2 * Ra

= 22 * 1.1 = 4.4 W

Pou t = Pin – Prugi2

= 1206,4 – 4.4 = 1202 W

η = (Pout / Pin) x 100%

= (1202/1206,4) x 100 % = 99,63 %

T = (Pout x 60) / (2π x η)

= (1206,4 x 60) / (2π x 99.63%) =11563,05 Nm

3.5 Wirring Diagram Wiring

3.5.1 Wiring percobaan menjalankan motor tanpa beban

Gambar 3.2Wiring percobaan motor tanpa beban

21

3.5.2.Wiring percobaan generator tanpa beban

Gambar 3.3 Wiring percobaan generator tanpa beban

3.5.3.Wiring percobaan generator berbeban

Gambar 3.4 Wiring percobaan generator berbeban

22

BAB IV

ANALISA DAN TUGAS AKHIR

4.1 Analisa

1. Perputaran di generator maupun di motor berkurang seiring dengan

bertambahnya beban.

2. Arus listrik pada generator bertambah seiring dengan bertambahnya

beban.

3. Momen kopel (T) meningkat seiring dengan bertambahnya tegangan.

4. Momen kopel generator sama dengan momen kopel motor.

5. Daya motor tidak sama dengan daya generator

Pada pengaturan dalam percobaan motor, kita menggunakan 2 cara, yaitu

eksitasi dari arus dan jangkar. Pada saat percobaan ketika arus jangkar

dimasukkan terlebih dahulu, maka perputan motor tidak stabil atau lebih

cepat dari sebelumnya, hal ini dikarenakan pada motor benda yang

berputar adalah jangkar, maka jika arus jangkar terlebih yang diberikan

akan membuat putaran motor lebih cepat atau tidak stabil dan tidak adanya

penahan pada putaran motor yang menahan putaran adalah arus medan

atau eksitasi. Dengan hidupnya eksitasi maka akan ada medan magnet di

stator yang akan menahan gerak putar dari rotor.

6.

Dari percobaan generator DC dan motor DC berbeban dapat dibuktikan

dengan menggunakan rumus diatas bahwa putaran (n) akan semakin turun

jika beban bertambah dan Ia semakin tinggi.

7. Pada percobaan generator berbeban ketika beban bertambah besar maka Ia

pun bertambah besar sementara If tetap dan n (kecepatan) turun.

4.2 Tugas Akhir

23

1. Analisa bagaimana penurunan kecepatan (n) pada pembebanan motor yang

makin tinggai sedangkan If tidak dirubah.

2. Buat grafik n = f (Ia) pada keras millimeter dan analisa.

3. Jelaskan secara bertahap cara kerja dari motor DC?

4. Jelaskan secara bertahap cara kerja dari generator DC?

Jawab:

1. E = cn

= If

E = Vt – Ia.Ra

cn = Vt – Ia.Ra

Arus eksitasi (If) berguna untuk membuat inti rotor menjadi magnet,

ntuk mendapat medan magnet pada rotor yakni dengan cara inti rotor dililit

dengan kawat berarus (If) yang bertujuan agar dipol-dipol inti motor

searah sehingga bersifat magnet, dengan arus searah maka arah fluksi kan

serah juga, sesuai dengan rumus = If, hal ini lah yang membuat arus If

menjadi konstan.

Daya out put naik menyebabkan arus jangkar pada motor ikut naik, dari

persamaan ggl adanya putaran dan arus medan menyebabkan timbulnya

fluk dan ggl. Dari rangkaian pengganti motor terdapat dari persamaan

motor E = Vt – Ia.Ra. Arus jangkar naik sedangkan parameter yang lain

seperti tegangan jepit, tahanan jangkar, serta fluk konstan menyebabkan

putaran turun

2. Dari persamaan diatas arus jangkar naik menyebabkan putaran naik.

24

kesimpulan:

nilai putaran pada motor berbandng terbaik dengan nilai arus pada

jangkar, semakin tinggi niali arus pada jangkar maka akan semakin kecil

nilai putaran pada motor.

3. Cara kerja motor dc

Pada motor dc terdapat rotor dan stator, dimana pada rotor terdapat

kumparan jangkar dan pada stator terdapat kumparan medan. Arus eksitasi

dialirkan pada kumparan medan, maka kumparan medan akan berubah

menjadi magnet (kutub) dan medan elektromagnetik akan menginduksi

dari kurub utara ke kutub selatan. Fluksi tersebut melewati rotor dan

menembus celah-celah jangkar. Pada saat kumparan jangkat diberi arus

(Ia), maka pada tiap sisi dari kumparan jangkar akan timbul fluksi, dari

fluksi ini akan saling bertolakan dengan fluksi medan sehingga membuat

rotor berputar.

4. Cara kerja generator dc.

Pada generator dc terdapat rotor dan stator, dimana pada rotor terdapat

kumparan medan dan pada stator terdapat kumparan jangkar. Cara kerja

dari generator dc sama saja dengan cara kerja motor dc, yaitu generator

diberi penguatan mula sehingga rotor berputar. Ketika rotor berputar

25

eksitasi dialiri arus sehingga timbul medan magnet (fluksi) yang

memotong batang konduktor pada rotor sehingga menimbulkan ggl.

26

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1. Kesimpulan

1. Harga I generator maupun motor akan semakin besar dibandingkan

dengan

harga I generator.

2. Perputaran motor akan menurun pada penambahan beban S.

3. Harga cos ϕ cenderung meningkat pada penambahan beban.

4. Rugi daya yang timbul dapat berasal dari panas belitan motor dan

generator,

serta sambungan antara generator dan motor yang kurang baik. Rugi daya

ini

menyebabkan daya motor tidak sama dengan daya generator.

5. Tegangan pada motor tidak menurun pada penambahan/ pengurangan

beban.

Prinsip kerja suatu generator arus searah berdasarkan hukum ferday:

e= -N d /dt

dimana: N = jumlah lilitan

d = fluks magnet

e = tegangan imbas(ggl)

Dengan lain, apabila suatu konduktor memotong garis-garis fluks magnet

yang berubah-ubah maka ggl akan di bangkitkan dalam monduktor. Jadi

syarat untuk dapat dibangkitkan ggl adalah :

Harus ada konduktor

Harus ada medan magnet

Harus ada gerak atau perputaran dari konduktor dalam medan atau fluks

yang berubah yang memotong konduktor itu

27

Dari hasil dari praktikum bahwa motor harus mempunyai tahanan dalam

yang cukup besar pada saat akan menghidupkannya sebab tahanan dalam

pada motor listrik sangat kecil sehingga membuat arus dalam menjadi

besar karena itu tegangan yang akan sampai pada lilitan jangkar

diturunkan dengan memasang tahanan tersebut.kemudian jika motor sudah

mulai bergerak maka tahanan tadi sedikit-sedikit mulai diturunkan

sehingga putaran stabil

Pada generator dc terdapat rotor dan stator, dimana pada rotor terdapat

kumparan medan dan pada stator terdapat kumparan jangkar. Cara kerja

dari generator dc sama saja dengan cara kerja motor dc, yaitu generator

diberi penguatan mula sehingga rotor berputar.

Ketika rotor berputar eksitasi dialiri arus sehingga timbul medan magnet

(fluksi) yang memotong batang konduktor pada rotor sehingga

menimbulkan ggl.

Dengan memperhatikan hubungan tegangan pada motor, motor arus searah

dibedakan sbb :

a. Motor penguatan terpisah.

Jika arus penguat magnet diperoleh dari sumber arus searah di luar

motor tersebut

b. Motor penguatan sendiri

Jika arus penguat magnet diperoleh dari motor itu sendiri.

1. Motor seri

Merupakan motor arus searah yang mempunyai putaran kecapatan yang

tidak konstan, jika beban tinggi maka putaran akan lambat.

2. Motor shunt

Motor shunt mempunyai kecapatan hampir konstan. Pada tegangan jepit

konstan, motor ini mempunyai putaran yang hampir konstan walaupun

terjadi perubahan beban

3. Motor kompon

28

Motor kompon mempunyai sifat diantara motor seri dan shunt,

tergantung mana yang kuat lilitannya (kumparan seri atau shunt-nya)

namun pada umumnya mempunyai moment start yang besar.

- Kompon shunt panjang

Tata letak kumparan penguat medan tambahan diletakkan seri dengan

kumparan penguat medan pada motor dc shunt

- Kompon shunt pendek

Tata letak kumparan penguat medan tambahan diletakkan secara seri

antara kumparan armatur dan kumparan penguat medan shunt pada

motor dc shunt

5.2 Saran

1. Sebaiknya sebelum melakukan percobaan, alangkah baiknya semua alat

yang akan di gunakan di coba dahulu, apakah hidup atau tidak

2. Ketika rangkaian telah terpasang, cek kembali kabel jumper yg telah

terhubung, jangan sampai ada yang longgar

29

DAFTAR PUSTAKA

Laboratorium tenaga energi elektrik 2014 “ Modul transformator dan Mesin

arus searah” ,bandung : ITENAS.

30