DASAR KONVERSI ENERGI ELEKTROMAGNETIKDASAR KONVERSI ENERGI ELEKTROMAGNETIK

1. KONDUKTOR YANG DIALIRI LISTRIK, AKAN MENGHASILKAN MEDAN MAGNET DISEKITAR KONDUKTOR TERSEBUT

EMPAT PRINSIP DASAR, YAITU :

2. MEDAN MAGNET YANG BERUBAH-UBAH TERHADAP WAKTU, AKAN MENGINDUKSIKAN TEGANGAN PADA SUATU BELITAN KUMPARAN (PRINSIP TRAFO)

3. SUATU KONDUKTOR YANG DIGERAKAN MEMOTONG MEDAN MAGNET AKAN MEMBANGKITKAN TEGANGAN INDUKSI PADA KONDUKTOR TERSEBUT (PRINSIP GENERATOR)

4. SUATU KONDUKTOR BERALIRAN LISTRIK, BILA BERADA DALAM MEDAN MAGNET, AKAN MENIMBULKAN GAYA PADA KONDUKTOR TSB. (PRINSIP MOTOR)

PROSES KONVERSI ENERGI PROSES KONVERSI ENERGI

LISTRIK LISTRIK

MEKANIK

GENERATORMOTOR

TRAFO

INVERTER

MEDAN MAGNETMEDAN MAGNET

MEDAN MAGNET MEMILIKI ARAH,MEDAN MAGNET MEMILIKI ARAH,

KERAPATAN, DAN INTENSITAS, DINYATAKAN DENGAN: KERAPATAN, DAN INTENSITAS, DINYATAKAN DENGAN:

Ф : FLUKS MAGNET (WEBER)B : KERAPATAN FLUKS MAGNET (WEBER/M2)

H : INTENSITAS MEDAN MAGNET (AMPERE/METER)

B = μ . H μ = μO.

μr

μ= permeabilitas

4π x 10-7

Tergantung bahan yg di

pakai

RANGKAIAN MAGNET RANGKAIAN MAGNET SEDERHANASEDERHANA

IC

N- turn

Penampang luas bidang

A

i

Persamaan yang terjadi adalah:

N i = H l

Dimana : N : Jumlah Lilitan

i : Arus (Ampere)

H : Kuat meda (A/m)

l : Panjang jalur (m)

Ф = B. A

Analogi antara Rangk. Listrik dengan Rangk. Analogi antara Rangk. Listrik dengan Rangk. MagnetMagnet

Ф

N- turn

i

R

ER

i

E = I R

Dimana, F : GGM (A–Turn)

Ф : Fluks (Weber)

R : Reluktansi

F = Ф RDimana, E : GGL (Volt)

I : Arus (Ampere)

R : Resisitansi (Ohm)

A

lF

Ampere-turn/

Weber

MESIN ARUS SEARAH (DC)

ADA 2 JENIS MESIN ARUS SEARAH:

1. GENERATOR DC, MERUBAH ENERGI MEKANIK KE ENERGI LISTRIK DC.

2. MOTOR DC, MERUBAH ENERGI LISTRIK DC KE ENERGI MEKANIK.

ADAPUN PRINSIP KERJA GENERATOR DAN MOTOR PADA DASARNYA SAMA, HANYA PROSES KONVERSI ENERGINYA SAJA YANG BERBEDA.

ADAPUN PRINSIP KERJANYA ADALAH SEBAGAI BERIKUT:

PRINSIP KERJA DAN KONSTRUKSI MESIN DC

SUATU MESIN DC TERDIRI DARI STATOR, YANG MERUPAKAN KUMPARAN MEDAN YANG BERBENTUK KUTUB SEPATU DAN ROTOR YANG MERUPAKANKUMPARAN JANGKAR YG TERDIRI DARI BEBERAPA BELITAN KONDUKTOR.

APABILA JANGKAR TSB DIPUTAR OLEH PENGGERAK (MOTOR, TURBIN, TENAGADALAM, DLL), MAKA PADA JANGKAR TSB AKAN TIMBUL GGL. ADAPUN BESARNYA

GGL YG TIMBUL BERDASAR HK. FARADAY ADALAH BEBRBENTUK TEG. BOLAK-BALIK, SEHINGGA DIPERLUKAN SUATU PENYEARAH UNTUK MENGHASILKAN

TEGANGAN SEARAH YANG DI KEHENDAKI. DALAM HAL INI ADALAH KOMUTATOR DALAM MELAKSANAKAN TUGAS TERSEBUT.

U S

ROTOR (JANGKAR) MESIN DCSTATOR MESIN DC

BAGIAN DARI MESIN DCBAGIAN DARI MESIN DC

PRINSIP KERJA MOTOR DC

JENIS-JENIS LILITAN JANGKARJENIS-JENIS LILITAN JANGKAR

1.1. BELITAN GELUNG/JERAT.BELITAN GELUNG/JERAT. TERDIRI DARI BEBERAPA TERDIRI DARI BEBERAPA KUMPARAN YANG DI HUBUNGKAN SATU SAMA LAIN. KUMPARAN YANG DI HUBUNGKAN SATU SAMA LAIN. APABILA KUMPARAN DIHUBUNGKAN DAN DIBENTUK APABILA KUMPARAN DIHUBUNGKAN DAN DIBENTUK SEDEMIKIAN RUPA HINGGA SETIAP KUMPARAN SEDEMIKIAN RUPA HINGGA SETIAP KUMPARAN MENGGELUNG KEMBALI KE SISI KUMPARAN MENGGELUNG KEMBALI KE SISI KUMPARAN BERIKUTNYA, MAKA HUBUNGAN ITU DISEBUT BELITAN BERIKUTNYA, MAKA HUBUNGAN ITU DISEBUT BELITAN GELUNG.GELUNG.

2.2. BELITAN GELOMBANGBELITAN GELOMBANG.. KUMPARAN DI KUMPARAN DI HUBUNGKAN SERTA DIBENTUK HUBUNGKAN SERTA DIBENTUK SEDEMIKIAN RUPA SEHINGGA BERBENTUK SEDEMIKIAN RUPA SEHINGGA BERBENTUK GELOMBANGGELOMBANG

PRINSIP KERJA KOMUTATORPRINSIP KERJA KOMUTATOR

SEPERTI DIKETAHUI BAHWA GGL YG DIBANGKITKAN DALAMSEPERTI DIKETAHUI BAHWA GGL YG DIBANGKITKAN DALAM

KUMPARAN JANGKAR BERPUTAR ADALAH BOLAK-BALIK. JIKAKUMPARAN JANGKAR BERPUTAR ADALAH BOLAK-BALIK. JIKA

KUMPARAN INI DIHUBUNGKAN KE RANGKAIAN LUAR DENGANKUMPARAN INI DIHUBUNGKAN KE RANGKAIAN LUAR DENGAN

MENGGUNAKAN CINCIN SLIP (SLIP RING) ARUS BOLAK-BALIKMENGGUNAKAN CINCIN SLIP (SLIP RING) ARUS BOLAK-BALIK

MENGALIR KE RANGKAIAN LUAR. TETAPI ARUS BOLAK-BALIK DALAMMENGALIR KE RANGKAIAN LUAR. TETAPI ARUS BOLAK-BALIK DALAM

KUMPARAN JANGKAR ITU DAPAT DI UBAH MENJADI ARUS SEARAHKUMPARAN JANGKAR ITU DAPAT DI UBAH MENJADI ARUS SEARAH

UNTUK RANGKAIAN LUAR DENGAN MENGGUNAKAN CINCIN BELAHUNTUK RANGKAIAN LUAR DENGAN MENGGUNAKAN CINCIN BELAH

TUNGGAL (SINGLE- SLIP RING), SEPERTI DITUNJUKAN PADA GAMBAR TUNGGAL (SINGLE- SLIP RING), SEPERTI DITUNJUKAN PADA GAMBAR ..

KEDUA BAGIAN ATAU SEGMEN YG TERISOLASI SATU SAMA LAIN DANKEDUA BAGIAN ATAU SEGMEN YG TERISOLASI SATU SAMA LAIN DAN

POROS MEMBENTUK KOMUTATOR SEDERHANA. POROS MEMBENTUK KOMUTATOR SEDERHANA.

Tambahan:

PRINSIP KERJA DARI MESIN DC ADALAH SAMA DENGAN PRINSIP KERJA MESIN AC YANG MEMBEDAKAN HANYALAH KONSTRUKSINYA, DIMANA PADA MESIN DC TERDAPAT KOMUTATOR

KONDISI - 1KONDISI - 1

Sikat

KutubSelatan

KutubUtara

Arah Putar

a

b

Stator

Cincin

c

d

Beban

e

f

PADA KONDISI INI, GGL DI BANGKITKAN DALAM SISI

KUMPARAN DARI b KE a, DAN DARI d KE c, SEPERTI DI TUNJUKAN ANAK

PANAH. RANGKAIAN DI LENGKAPKAN OLEH LAMPU YANG DI HUBUNGKAN PADA KEDUA SIKAT.

GGL YANG DI BANGKITKAN MENYEBABKAN ARUS MENGALIR

KELUAR MELALUI SIKAT ATAS MELALUI LAMPU MENUJU SIKAT

BAWAH, DAN MENGELILINGI KUMPARAN JANGKAR SEPERTI

DITUNJUKAN ANAK PANAH.

KONDISI - 2KONDISI - 2

KutubSelatan

KutubUtara

Arah Putar

a

b

Stator

c

d

Beban

ef

PADA KONDISI INI KUMPARAN JANGKAR DI GERAKAN 90 DERAJAT,

AKIBATNYA ADALAH GGL = 0 KARENA KEDUA CICNCIN

SLIP TERHUBUNG SINGKAT OLEH SIKAT.

KONDISI-3KONDISI-3

KutubSelatan

KutubUtara

Arah Putar

a

b

Stator

c

d

Beban

e

f

PADA KONDISI INI JANGKAR DI PUTAR KEMBALI 90 DERAJAT,

SEHINGGA GGL AKAN KEMBALI TIMBUL DARI a KE b

DAN DARI c KE d, TETAPI SEKARANG SIKAT ATAS

KONTAK DENGAN SEGMEN f DAN SIKAT BAWAH DENGAN

SEGMEN e

KESIMPULAN:

WALAUPUN ARUS DALAM KUMPARAN JANGKAR TELAH DI

BALIK, ARUS SELALU MENGALIR KELUAR DARI SIKAT

ATAS KE SIKAT BAWAH MELALUI LAMPU

PEMBANGKITAN TEGANGAN PADA GENERATOR DC

GGL YANG DI BANGKITKAN PADA SUATU GENERATOR BERDASARKAN HK. FARADAY YAITU:

Ea = C. n. Φ

C = (p/a) x (z/60)

DIMANA:

Ea = GGL YANG DI BANGKITKAN DI JANGKAR (VOLT)

Z = JUMLAH TOTAL KONDUKTOR PADA JANGKAR

Φ = FLUKSI SETIAP KUTUB (WEBER)

n = KECEPATAN JANGKAR (RPM)

a = JUMLAH JALUR PARALEL MELALUI JANGKAR

P = jumlah Kutub

UNTUK BELITAN GELUNG/JERAT ----- a = pUNTUK BELITAN GELOMBANG ------- a = SELALU 2

Contoh soalContoh soal

► Hitung ggl yg dibangkitkan oleh sebuah Hitung ggl yg dibangkitkan oleh sebuah generator 4 kutub, jangkarnya belitan generator 4 kutub, jangkarnya belitan gelombang mempunyai 45 slot dengan 18 gelombang mempunyai 45 slot dengan 18 penghantar per slot dan diputar pada penghantar per slot dan diputar pada kecepatan 1200 rpm, flux perkutub adalah kecepatan 1200 rpm, flux perkutub adalah 0,016 weber. 0,016 weber.

► Sebuah generator 2 kutub dengan jangkar Sebuah generator 2 kutub dengan jangkar belitan gelombang mempunyai 51 slot, setiap belitan gelombang mempunyai 51 slot, setiap slot mempunyai 24 penghantar . Flux slot mempunyai 24 penghantar . Flux perkutub 0,01 weber, pada kecepatan berapa perkutub 0,01 weber, pada kecepatan berapa jangkar harus dijalankan shgg menimbulkan jangkar harus dijalankan shgg menimbulkan ggl sebesar 220V. ggl sebesar 220V.

(518,4 Volt)

(1078 rpm)

RANGKAIAN EKIVALEN GENERATOR DC

GGL YANG DIBANGKITKAN DI JANGKAR BERBEDA DENGAN TEGANGAN TERMINAL (Vt) YANG DI HASILKAN OLEH GENERATOR.

JANGKAR GENERATOR TERDIRI DARI LILITAN MEDAN, YANG MEMILIKI NILAI RESISTANSI, JUGA TERDAPAT SIKAT-SIKAT YANG

AKAN MENIMBULKAN DROP TEGANGAN KIRA-KIRA 1 VOLT. SEHINGGA RANGKAIAN EKIVALEN DARI GENERATOR DC DAN

PERSAMAAN YANG TIMBUL ADALAH:

ARM

Ra

Ea

Ia

Vt

Vt = Ea – Ia Ra – Vs

DIMANA:

Ea : GGL PADA JANGKAR (VOLT)

Ia : ARUS JANGKAR (A)

Ra : TAHANAN JANGKAR (OHM)

Vt : TEGANGAN TERMINAL (VOLT)

Vs : DROP TEG. PADA SIKAT (VOLT)

JENIS-JENIS GENERATOR DCJENIS-JENIS GENERATOR DC

ARM

Ra

Ea

Ia

VtVf

Rhe

Rf

ZL

1. GENERATOR PENGUATAN TERPISAH (BEBAS)

a. DENGAN RHEOSTAT TERHUBUNG PARALEL DENGAN KUMP. MEDAN STATOR

b. DENGAN RHEOSTAT TERHUBUNG SERI DENGAN KUMPARAN MEDAN STATOR

c. TANPA RHEOSTAT, MENGGUNAKAN SUMBER DC YANG VARIABEL.

(a)

ARM

Ra

Ea

Ia

VtVf

Rhe

Rf

ZL

(b)

2. GENERATOR DENGAN PENGUATAN SENDIRI.

a. GENERATOR DC SERI

b. GENERATOR DC SHUNT

c. GENERATOR DC KOMPON PENDEK

d. GENARATOR DC KOMPON PANJANG

ARM

Ra

Ea

Ia

Vt

Rsr

ZL

IL

a. Generator DC Seri. Persamaan yang timbul:

Ia = IL

Vt = IL x ZL

Vt = Ea – Ia (Ra + Rsr)- Vs

Ea = C. n. Φ

b. Generator DC Shunt.

ARM

Ra

Ea

Ia

VtRsh ZL

Ish

IL

Persamaan yang timbul

IL = Ia - Ish

Vt = IL x ZL

Vt = Ea – Ia Ra – Vs

b. Generator DC Kompon Panjang

ARM

Ra

Ea

Ia

VtRsh ZL

Ish

IL

Rsr Persamaan yang timbul

IL = Ia - Ish

Vt = IL x ZL

Vt = Ea – Ia Ra – Ia Rsr - Vs

Contoh soalContoh soal

► Sebuah generator dc shunt memberi arus ke Sebuah generator dc shunt memberi arus ke beban 450 A, dengan tegangan 230 volt. beban 450 A, dengan tegangan 230 volt. Tahanan medan shuntnya 50 ohm, tahanan Tahanan medan shuntnya 50 ohm, tahanan jangkarnya 0,03 ohm. Hitunglah GGL yang jangkarnya 0,03 ohm. Hitunglah GGL yang dibangkitkan.(243,6V)dibangkitkan.(243,6V)

► Sebuah generator shunt 100kW, 250Volt, Sebuah generator shunt 100kW, 250Volt, pada jangkarnya diinduksikan tegangan pada jangkarnya diinduksikan tegangan 285Volt. Tentukan berapa tahanan 285Volt. Tentukan berapa tahanan jangkarnya jika diketahui arus medan jangkarnya jika diketahui arus medan shuntnya 6 A.(0,086 ohm)shuntnya 6 A.(0,086 ohm)

► Sebuah generator DC kompon panjang Sebuah generator DC kompon panjang memberikan arus 100 A pada tegangan memberikan arus 100 A pada tegangan terminal 500 V. jika tahanan armature nya terminal 500 V. jika tahanan armature nya 0,02 ohm, tahanan medan seri 0,04 ohm 0,02 ohm, tahanan medan seri 0,04 ohm dan tahanan medan shunt 100 ohm, cari dan tahanan medan shunt 100 ohm, cari GGL yang dibangkitkan jika jatuh tegangan GGL yang dibangkitkan jika jatuh tegangan tiap sikat 1 volt.(508,3V)tiap sikat 1 volt.(508,3V)

► Sebuah generator kompon pendek 20KW, Sebuah generator kompon pendek 20KW, bekerja pada beban penuh dengan tegangan bekerja pada beban penuh dengan tegangan terminal 250V. Tahanan belitan shunt, seri terminal 250V. Tahanan belitan shunt, seri dan jangkar, masing-masing 100 Ohm, dan jangkar, masing-masing 100 Ohm, 0,025 Ohm, dan 0,05 Ohm. Tentukan GGL 0,025 Ohm, dan 0,05 Ohm. Tentukan GGL yang dibangkitkan di jangkar. (256,126V)yang dibangkitkan di jangkar. (256,126V)

b. Generator DC Kompon Pendek

ARM

Ra

Ea

Ia

VtRsh ZL

Ish ILRsr

Persamaan yang timbul

IL = Ia - Ish

Vt = IL x ZL

Vt = Ea – Ia Ra – IL Rsr - Vs

RUMUS TAMBAHAN

DAYA PADA JANGKAR UNTUK SEMUA JENIS GENERATOR

Pa = Ea x Ia (Watt)

RUGI DAN EFFISIENSI PADA GENERATOR DC

RUGI-RUGI PADA GENERATOR DC:

1. RUGI TEMBAGA. TERJADI PADA LILITAN JANGKAR, STATOR, KUMPARAN MEDAN SERI / SHUNT ----- Pcu = I2 . R (WATT)

2. RUGI BESI/MEKANIS ----- Pc (WATT)

EFFISIENSI PADA GENERATOR DC:

%100

%100

xPePcuPout

Pout

xPin

Pout

SOAL

SEBUAH GENERATOR SHUNT MEMILIKI KEMAMPUAN DAYA 24 KW,

MEMBERIKAN TEGANGAN PADA TERMINAL SEBESAR 200 VOLT. JIKA TAHANAN JANGKAR DAN TAHANAN

MEDAN SHUNT BERTURUT-TURUT 0,05 OHM DAN 40 OHM, TENTUKANLAH

EFISIENSI KESELURUHANNYA JIKA RUGI-RUGI GESEKAN DAN RUGI RUGI BESI SAMA DENGAN RUGI TEMBAGA PADA

KEADAAN BEBAN PENUH.

MOTOR ARUS SEARAH ( MOTOR DC)

Pada prinsipnya mesin listrik dapat berlaku sebagai generator listrik maupun motor listrik. Perbedaannya hanya terletak pada konversi energinya saja, dimana generator merubah energi mekanik ke listrik sedangkan motor merubah dari listrik kemekanik. Maka dengan membalik arah arus dari generator arus searah dimana Vt menjadi sumber teganagan dan dan Ea merupakan GGL lawan, mesin arus searah ini akan berlaku sebagai motor. Oleh karena itu rangkaian ekivalen motor DC adalah :

ARM

Ra

Ea

Ia

Vt

Sehingga persamaan yang timbul:

Ea = Vt – Ia Ra - Vs

JENIS-JENIS MOTOR DCJENIS-JENIS MOTOR DC

ARM

Ra

Ea

Ia

VtVf

Rhe

Rf

If

1. MOTOR DC DENGAN PENGUATAN TERPISAH

a. DENGAN RHEOSTAT TERHUBUNG PARALEL DENGAN KUMP. MEDAN STATOR

b. DENGAN RHEOSTAT TERHUBUNG SERI DENGAN KUMPARAN MEDAN STATOR

c. TANPA RHEOSTAT, MENGGUNAKAN SUMBER DC YANG VARIABEL.

ARM

Ra

Ea

Ia

VtVf

Rhe

Rf

ZL

If

2. MOTOR DC DENGAN PENGUATAN SENDIRI.

a. MOTOR DC SERI

b. MOTOR DC SHUNT

c. MOTOR DC KOMPON PENDEK

d. MOTOR DC KOMPON PANJANG

ARM

Ra

Ea

Ia

Vt

RsrIL

a. Motor DC Seri.Persamaan yang timbul:

Ia = IL

Ea = Vt – Ia (Ra + Rsr)- Vs

Ea = C. n. Φ

b. Motor DC Shunt.

ARM

Ra

Ea

Ia

VtRsh

Ish

IL

Persamaan yang timbul

IL = Ia + Ish

Ea= Vt – Ia Ra – Vs

b. Motor DC Kompon Panjang

ARM

Ra

Ea

Ia

VtRsh

Ish

IL

Rsr Persamaan yang timbul

IL = Ia + Ish

Ea = Vt – Ia Ra – Ia Rsr - Vs

Contoh soal-1Contoh soal-1

► Sebuah motor Dc shunt berputar pada Sebuah motor Dc shunt berputar pada kecepatan 1000 rpm dan menarik arus 25 A kecepatan 1000 rpm dan menarik arus 25 A dari sumber. Jika tegangan sumber 250 Volt dari sumber. Jika tegangan sumber 250 Volt dan tahanan jangkar serta tahanan medan dan tahanan jangkar serta tahanan medan berturut-turut 1 ohm dan 250 ohm, hitunglah berturut-turut 1 ohm dan 250 ohm, hitunglah fluks per kutub jika diketahui jangkar tersebut fluks per kutub jika diketahui jangkar tersebut mempunyai 48 slot dengan 4 konduktor/slot mempunyai 48 slot dengan 4 konduktor/slot dan dihubungkan gelung. Juga hitung dan dihubungkan gelung. Juga hitung efisiensinya jika rugi-rugi besi, gesekan dan efisiensinya jika rugi-rugi besi, gesekan dan belitan adalah berturut-turut 200W, 350 Watt, belitan adalah berturut-turut 200W, 350 Watt, dan250 W.dan250 W.

Contoh-2Contoh-2

►Kemampuan sebuah generator shunt Kemampuan sebuah generator shunt adalah 24kW pada tegangan 200V, adalah 24kW pada tegangan 200V, jika tahanan jangkar dan tahanan jika tahanan jangkar dan tahanan medan shunt berturut-turut adalah medan shunt berturut-turut adalah 0,05 Ohm dan 40 Ohm, tentukanlah 0,05 Ohm dan 40 Ohm, tentukanlah efisiensi keseluruhannya jika rugi efisiensi keseluruhannya jika rugi gesekan dan rugi besi sama dengan gesekan dan rugi besi sama dengan rugi tembaga pada keadaan beban rugi tembaga pada keadaan beban tersebut.tersebut.

b. Motor DC Kompon Pendek

ARM

Ra

Ea

Ia

VtRsh ZL

Ish ILRsr

Persamaan yang timbul

IL = Ia + Ish

Vt = IL x ZL

Ea = Vt – Ia Ra – IL Rsr - Vs

TORSI MOTOR DC : C. Ia. TORSI MOTOR DC : C. Ia. Φ (N-m)

C= (p/a) x (z/60)

Ia = arus jangkar (A)

Φ = fluks (weber)

Menjalankan Motor DCMenjalankan Motor DC

Ketika motor akan di jalankan, kecepatan dan Ketika motor akan di jalankan, kecepatan dan tegangan induksi Ea masih sama dengan nol. tegangan induksi Ea masih sama dengan nol. Sehingga dari persamaan motor DC:Sehingga dari persamaan motor DC:

maka arus Ia yang mengalir akan cukup besar maka arus Ia yang mengalir akan cukup besar sekali. Oleh karena itu untuk membatasi arus sekali. Oleh karena itu untuk membatasi arus start yang sangat besar pada waktu start ini, start yang sangat besar pada waktu start ini, perlu diberikan tahanan mula yang dipasang seri perlu diberikan tahanan mula yang dipasang seri terhadap tahanan jangkar tersebut. Secara terhadap tahanan jangkar tersebut. Secara perlahan-lahan kemudian tegangan induksi perlahan-lahan kemudian tegangan induksi dibangkitkan dan rotor pun mulai berputar. dibangkitkan dan rotor pun mulai berputar. Bersamaan dengan ini tahanan mula pun harus Bersamaan dengan ini tahanan mula pun harus diturunkan (lihat gambar ) Penurunan tahanan diturunkan (lihat gambar ) Penurunan tahanan mula yang dipasang ini dapat dilakukan secara mula yang dipasang ini dapat dilakukan secara manual ataupun otomatismanual ataupun otomatis

Ea = C. n. Φ

a

ata R

EVI

Ea = Vt – Ia Ra - Vs

R1 R2 R3 R4

ARM

Off

12

3

4

5

VR

Sekring Saklar

Menjalankan Motor DC Menggunakan Tap Beban

Prinsip kerja gambar diatas adalah sbb:Bila saklar dihubungkan belum ada arus yang mengalir, sebab posisi lengan pada posisi off. Lengan kita pindahkan ke posisi 1, mengalirlah arus lewat lengan melewati empat buah tahanan yang berderet sehingga arus hanya kecil saja, kemudian secara bertahap posisi lengan kita pindahkan ke posisi 2,3 ,4 dan 5 yang mana akanmerubah nilai tahanan yang berderet. Setelah mencapai kecepatan penuh maka posisi terakhir adalah pada posisi 5 dimana nilai tahanan hanya tinggal nilai tahanan jangkar yang kecil.

ContohContoh

►Suatu motor shunt memiliki daya Suatu motor shunt memiliki daya keluaran 6912 Watt, tegangan terminal keluaran 6912 Watt, tegangan terminal 240 V,, Ra=0,5 Ohm, Rsh= 120 Ohm, 240 V,, Ra=0,5 Ohm, Rsh= 120 Ohm, Efisiensi 90%, putaran 600 Efisiensi 90%, putaran 600 rpm.Tentukan besarnya tahanan awal rpm.Tentukan besarnya tahanan awal yang diperlukan, jika dikehendaki arus yang diperlukan, jika dikehendaki arus jangkar yg mengalir pada saat start jangkar yg mengalir pada saat start sama dengan arus jangkar yang sama dengan arus jangkar yang mengalir pada saat beban penuhnya. mengalir pada saat beban penuhnya.

Latihan jugaLatihan juga

►Suatu motor dc shunt, memiliki Suatu motor dc shunt, memiliki Pin=7680 Watt, V=240 Volt, Ra=0,5 Pin=7680 Watt, V=240 Volt, Ra=0,5 Ohm, Rsh= 120 Ohm, berapa Ia pada Ohm, Rsh= 120 Ohm, berapa Ia pada saat beban penuh, dan pada saat saat beban penuh, dan pada saat start.start.

Karakteristik Motor DCKarakteristik Motor DC

1.1. Hubungan torsi dan arus jangkar, yaitu Hubungan torsi dan arus jangkar, yaitu karakteristik T/Ia. Biasa disebut karakteristik T/Ia. Biasa disebut karakteristik listrik.karakteristik listrik.

2.2. Kecepatan dan arus jangkar, yaitu Kecepatan dan arus jangkar, yaitu karakteristik N/Ia.karakteristik N/Ia.

3.3. Kecepatan dan torsi, yaitu karakteristik Kecepatan dan torsi, yaitu karakteristik N/T, disebut juga karakteristik mekanis.N/T, disebut juga karakteristik mekanis.

Karakteristik Motor DC dibagi kedalam beberapa hubungan:

Ia

T

Arus Jangkar

Tor

si

IaArus Jangkar

Kec

epat

an

N

TTorsi

Kec

epat

an

N

Ia

T

Arus Jangkar

To

rsi

IaArus Jangkar

Ke

cep

ata

n

N

TorsiK

ece

pa

tan

N

Karakteristik Motor DC Shunt :

Karakteristik Motor DC Seri :

Pengaturan Kecepatan Motor Pengaturan Kecepatan Motor DCDC

1.1. Fluksi / kutub Φ ( Kontrol fluksi)Fluksi / kutub Φ ( Kontrol fluksi)

2.2. Tegangan V yang terpakai (control tegangan )Tegangan V yang terpakai (control tegangan )

3.3. Tahanan Ra dari untai jangkar (Kontrol Tahanan Ra dari untai jangkar (Kontrol Rheostat)Rheostat)

.

).(

C

RIVn aat

Dari persamaan;

Ea = C. n. Φ

.C

En a

Maka kecepatan motor DC, dapat dicari dengan cara merubah:

Mengatur Kecepatan Motor DC ShuntMengatur Kecepatan Motor DC Shunt

1.1. Kontrol Fluksi:Kontrol Fluksi:Pengurangan fluksi Φ mengakibatkan kenaikan kecepatan Pengurangan fluksi Φ mengakibatkan kenaikan kecepatan N. Pada motor Shunt fluksi dapat diatur dengan memasang N. Pada motor Shunt fluksi dapat diatur dengan memasang rheostat medan shunt, yaitu rheostat yang dipasang seri rheostat medan shunt, yaitu rheostat yang dipasang seri dengan medan shunt atau parallel dengan jangkar, dengan medan shunt atau parallel dengan jangkar, sehingga arus jangkar atau fluksi yang terjadi dapat diatur. sehingga arus jangkar atau fluksi yang terjadi dapat diatur.

ARM

IL

Ea

Ia

Ish

Rsh

-

+

Rheostat

Gambar Pengaturan Motor DC Menggunakan Rheostat dalam mengontrol fluksi

2.2. Kontrol TeganganKontrol Tegangan

Cara ini dikenal dengan sistem Cara ini dikenal dengan sistem Ward-LeonardWard-Leonard . Motor yang . Motor yang dipakai adalah motor penguatan bebas, prinsipnya adalah dipakai adalah motor penguatan bebas, prinsipnya adalah sebagai berikut :sebagai berikut :Penggerak mula biasanya motor induksi Penggerak mula biasanya motor induksi digunakan untuk menggerakan generator G pada suatu digunakan untuk menggerakan generator G pada suatu kecepatan konstan. kecepatan konstan. Perubahan tahanan medan RG akan Perubahan tahanan medan RG akan

mengubah tegnagan Vt yang diberikan pada motor. Perubahan mengubah tegnagan Vt yang diberikan pada motor. Perubahan ini mempunyai batas yang cukup lebar. Kadang-kadang ini mempunyai batas yang cukup lebar. Kadang-kadang

pengaturan Vt ini dibarengi juga dengan pemgaturan fluks pengaturan Vt ini dibarengi juga dengan pemgaturan fluks medan motor, yaitu dengan mengatur tahanan medan RM medan motor, yaitu dengan mengatur tahanan medan RM

seperti telah dijelaskan pada bahasan sebelumnya.seperti telah dijelaskan pada bahasan sebelumnya.Cara ini menghasilkan suatu pengaturan kecepatan yang Cara ini menghasilkan suatu pengaturan kecepatan yang

sangat halus dan banyak dipakai untuk lift, mesin bubut dan sangat halus dan banyak dipakai untuk lift, mesin bubut dan lain-lain. Satu-satunya kelemahan system ini adalah biaya yang lain-lain. Satu-satunya kelemahan system ini adalah biaya yang

sangat tinggi akibat penambahan generator dan penggerak sangat tinggi akibat penambahan generator dan penggerak mula.mula.

G MVt~

RG RM

3.3. Kontrol Arus jangkarKontrol Arus jangkar

Kontrol Rheostat atau kontrol arus jangkar yang dihubung Kontrol Rheostat atau kontrol arus jangkar yang dihubung seri dengan rheostat, Vt tetap, yang dirubah Ia Ra dengan seri dengan rheostat, Vt tetap, yang dirubah Ia Ra dengan perubahan rheostat, sehingga Ra berubah-rubah. (lihat perubahan rheostat, sehingga Ra berubah-rubah. (lihat gambar ).gambar ).

ARM

Vt

IL

Ia

Ish

Rsh

Rheostat

Gambar Kontrol Motor DC Dengan Rhesotat Seri Pada Jangkar

Mengatur Kecepatan Motor DC Seri Mengatur Kecepatan Motor DC Seri 1.1. Kontrol FluksiKontrol Fluksi

Fluksi dapat diatur dengan cara memasang rheostat medan yaitu Fluksi dapat diatur dengan cara memasang rheostat medan yaitu tahanan yang dapat diatur, dipasang sejajar dengan tahanan medan. tahanan yang dapat diatur, dipasang sejajar dengan tahanan medan. Perubahan tahanan ini menyebabkan perubahan arus medan seri dan Perubahan tahanan ini menyebabkan perubahan arus medan seri dan akibatnya akan merubah kecepatan. Selain itu rheostat juga bisa akibatnya akan merubah kecepatan. Selain itu rheostat juga bisa dipasang parallel dengan jangkar. (lihat gambar )dipasang parallel dengan jangkar. (lihat gambar )

2.2. Kontrol teganganKontrol tegangan (Ward Leonard) sama seperti pada motor DC (Ward Leonard) sama seperti pada motor DC Shunt.Shunt.

ARM

Vt

IL

Ia

Rsr

Rheostat

Ra

Pe-reman Motor DCPe-reman Motor DC

1)1) Pe - reman dinamikPe - reman dinamik pada pe – reman dinamik penghentian motor dapat terjadi jika pada pe – reman dinamik penghentian motor dapat terjadi jika

tegangan terminal Vt dihilangkan dan diganti oleh tahanan R1. tegangan terminal Vt dihilangkan dan diganti oleh tahanan R1. dalam keadaan ini energi putaran di berikan pada tahanan R1 dalam keadaan ini energi putaran di berikan pada tahanan R1 yang menyebabkan kecepatan menjadi turun, demikian pula yang menyebabkan kecepatan menjadi turun, demikian pula tegangan Ea pun akan menurun. Sekarang motor berfungsi tegangan Ea pun akan menurun. Sekarang motor berfungsi sebagai generator tanpa penggerak mula. Untuk menjaga sebagai generator tanpa penggerak mula. Untuk menjaga penurunan kopel yang konstan, R1 harus pula diturunkan. Harga penurunan kopel yang konstan, R1 harus pula diturunkan. Harga R1 harus pula diturunkan. Lihat gambar 5-33. Harga R1 dipilih R1 harus pula diturunkan. Lihat gambar 5-33. Harga R1 dipilih sedemikian rupa, sehingga arus jangkar tidak terlalu besar sedemikian rupa, sehingga arus jangkar tidak terlalu besar (umumnya diambill dua kali harga arus jangkar pada beban (umumnya diambill dua kali harga arus jangkar pada beban penuh). Harga R1 dapat di hitung dari persamaan :penuh). Harga R1 dapat di hitung dari persamaan :

Ea = IL R1 + Ia Ra. Ea = IL R1 + Ia Ra.

Ea

R1

ILIa

A

B

If

2.2. Pe – reman regeneratifPe – reman regeneratifPada pe-reman regeneratif, energi yang tersimpan pada putaran Pada pe-reman regeneratif, energi yang tersimpan pada putaran dikembalikan kepada system jala-jala. Cara ini biasanya dipakai pada dikembalikan kepada system jala-jala. Cara ini biasanya dipakai pada kereta api listrik. Ketika kereta api berjalan menurun, kecepatan motor kereta api listrik. Ketika kereta api berjalan menurun, kecepatan motor laju sekali, karenanya Ea > Vt, yang mengakibatkan daya dikembalikan laju sekali, karenanya Ea > Vt, yang mengakibatkan daya dikembalikan kepada system jala-jala untuk keperluan lain. Pada saat daya kepada system jala-jala untuk keperluan lain. Pada saat daya dikembalikan ke jala-jala, kecepatan menurun dan proses pe-reman dikembalikan ke jala-jala, kecepatan menurun dan proses pe-reman berlangsung pada pe-reman dinamik. berlangsung pada pe-reman dinamik.

3.3. Pe-reman mendadakPe-reman mendadakPe-reman mendadak adalah pe-reman suatu motor dalam waktu yang Pe-reman mendadak adalah pe-reman suatu motor dalam waktu yang sangat singkat dan tiba-tiba, yaitu dengan cara membalik polaritas motor. sangat singkat dan tiba-tiba, yaitu dengan cara membalik polaritas motor. Tahanan R2 disisipkan antara titik X dan Y (gambar 5-17). Karena Tahanan R2 disisipkan antara titik X dan Y (gambar 5-17). Karena tegangan jangkar telah terbalik polaritasnya, sehingga arahnya tegangan jangkar telah terbalik polaritasnya, sehingga arahnya samadengan tegangan terminal, besarnya R2 pun dapat dihitung dari samadengan tegangan terminal, besarnya R2 pun dapat dihitung dari persamaan:persamaan: Ea + Vt = Ia (Ra + R2).Ea + Vt = Ia (Ra + R2). Harga R2 Harga R2 dipilih sedemikian rupa, sehingga arus jangkar yang mengalir pada saat dipilih sedemikian rupa, sehingga arus jangkar yang mengalir pada saat pe-reman tidak terlampau besar (umumnya dua kali harga arus pada pe-reman tidak terlampau besar (umumnya dua kali harga arus pada beban penuh). Selama pe-reman berlangsung Ea turun, sehingga R2 harus beban penuh). Selama pe-reman berlangsung Ea turun, sehingga R2 harus di perkecil untuk menjaga penurunan kopel yang konstan . di perkecil untuk menjaga penurunan kopel yang konstan .

Ea

Vt

ILIa

If

X Y