MODUL PRAKTIKUM
TEKNIK TENAGA LISTRIK
DAN CATU DAYA
JUNI 2008
Arief Hendra Saptadi, ST
LABORATORIUM
ELEKTRONIKA/TEKNIK DIGITAL
AKATEL SANDHY PUTRA PURWOKERTO
JL. DI. PANJAITAN 128 PURWOKERTO
Contoh cover laporan :
LAPORAN PRAKTIKUM
TEKNIK TENAGA LISTRIK DAN CATU DAYA
MODUL 1: PERAKITAN DAN PENYALAAN MOTOR DC SHUNT
TANPA RESISTOR STARTER
DISUSUN OLEH: Nama Mahasiswa
Nomor Induk Mahasiswa (NIM)
Partner: 1. Nama Mahasiswa (NIM) 2. Nama Mahasiswa (NIM)
Asisten:
Diterima tanggal:
LABORATORIUM ELEKTRONIKA/TEKNIK DIGITAL AKATEL SANDHY PUTRA PURWOKERTO
JL. DI. PANJAITAN 128 PURWOKERTO
Format Laporan Praktikum :
I. Cover Laporan
Seperti contoh pada halaman sebelumnya.
II. Judul Praktikum
III. Tujuan Praktikum
IV. Alat dan Bahan
V. Dasar Teori
VI. Prosedur Praktikum
VII. Hasil Praktikum
Berisi salinan tabel-tabel hasil pengukuran dari Lembar Praktikum.
VIII. Jawaban Pertanyaan
Berisi jawaban dari pertanyaan untuk tiap modul.
IX. Kesimpulan
Berisi kesimpulan yang diperoleh dari jawaban pertanyaan.
X. Lampiran (Berisi Lembar Praktikum hasil pengamatan pada unit
praktikum yang telah di-ACC oleh asisten lab)
Teknis Penyusunan & Pengumpulan Laporan:
1. Bagian Pendahuluan (Pengenalan Rating Motor DC Shunt), tidak dibuat
laporannya, namun lembar praktikum untuk bagian ini tetap dicantumkan di
dalam laporan secara keseluruhan (bersama 2 unit lainnya) sebagai lampiran.
2. Laporan langsung dikumpulkan (kepada Laboran TE/TD) secara lengkap untuk
2 unit praktikum dan dijilid menjadi satu, maksimal 3 hari sesudah praktikum
(pukul 12.00 WIB).
3. Pengumpulan laporan tidak dapat diwakilkan. Keterlambatan dalam
pengumpulan laporan akan berakibat pada pengurangan nilai laporan yang
besarnya akan ditentukan kemudian.
4. Praktikan yang tidak/belum mengikuti praktikum untuk unit tertentu
tidak/belum berhak mengumpulkan laporan untuk unit tersebut.
Seperti dalam modul. Khusus untuk Dasar Teori tidak perlu mencantumkan kembali ilustrasi/gambar.
Modul Praktikum – Teknik Tenaga Listrik dan Catu Daya – v.0.8
Laboratorium Elektronika dan Teknik Digital – Akatel SP Purwokerto – 2008
1
PENDAHULUAN
PENGENALAN RATING MOTOR DC SHUNT
I. TUJUAN PRAKTIKUM
1. Mahasiswa mampu mengenal karakteristik motor DC.
2. Mahasiswa mampu menganalisa rating pada motor DC.
II. ALAT DAN BAHAN
1. Plat rating pada trainer praktikum DC Multifunction Machine dari Leybold.
2. Kalkulator.
3. Penggaris.
III. DASAR TEORI
Prinsip Kerja Motor DC
Motor DC Shunt menunjukkan prinsip koil konduktor pembawa arus dalam medan
magnetik. Medan magnetik yang dijelaskan disini adalah medan eksitasi (exciter field)
pada motor dan koil konduktor itu sendiri berupa kumparan armature. Peletakan
medan eksitasi dan medan magnetik di sekitar koil konduktor menghasilkan suatu
gaya pada loop konduktor yang bergerak atau pada armature dengan arah sesuai
dengan daerah magnetik yang lemah. Akibatnya, koil konduktor atau armature
berputar.
Pada motor 2 kutub, gerakan rotasi akan berhenti pada sudut 90°, karena pada
kedudukan ini kedua arah gaya menempati posisi paralel namun pada arah rotasi yang
berlawanan. Supaya rotasi berlanjut, salah satu dari medan magnetik harus dibalik
arah putarannya saat itu juga. Kolektor, atau biasa disebut komutator atau pembalik
arus, menjalankan tugas tersebut. Kolektor secara berkelanjutan membalik arah arus
pada koil-koil armature sehingga arah arus tetap konstan dibawah kutub utara dan
selatan pada medan eksitasi. Ini menghasilkan gerakan rotasi berkelanjutan pada
armature. Daerah, dimana proses pembalikan arus berlangsung, dinamakan daerah
netral (neutral zone).
Modul Praktikum – Teknik Tenaga Listrik dan Catu Daya – v.0.8
Laboratorium Elektronika dan Teknik Digital – Akatel SP Purwokerto – 2008
2
Gambar 1-1 (a):
Koil Konduktor Pembawa Arus dalam Medan Magnet
Gambar 1-1 (b):
Koil Konduktor Pembawa Arus dalam Medan Magnet dengan Komutator
Struktur Motor DC
Mesin-mesin DC terdiri dari stator dan rotor. Stator disusun dari baja padat atau pada
motor-motor yang lebih modern berupa lembaran besi yang berlapis. Stator memiliki
kumparan-kumparan yang terletak di dalam potongan-potongan kutub dan
menghasilkan medan eksitasi. Pada motor DC Shunt, kumparan eksitasi terletak
paralel terhadap armature (yang terdiri dari kumparan-kumparan kabel tipis).
Kumparan eksitasi pada motor DC Shunt dapat diberikan suplai sumber tegangan
terpisah atau sistem semacam ini disebut motor DC eksitasi terpisah.
Gambar 1-2:
Pandangan melintang dari Motor DC 2 kutub
Modul Praktikum – Teknik Tenaga Listrik dan Catu Daya – v.0.8
Laboratorium Elektronika dan Teknik Digital – Akatel SP Purwokerto – 2008
3
Armature disusun dari besi metal berlapis dan memiliki kumparan-kumparan armature
dalam bentuk lekukan-lekukan yang terletak pada armature. Ujung-ujung dari koil-
koil armature disolder pada batang-batang kolektor. Arus yang mengalir ke kumparan
eksitasi dan ke armature diatur dengan membuat koneksi tertentu pada papan terminal
dari motor, kemudian arus yang mengalir ke armature selama rotasi, dihasilkan lewat
sikat-sikat (brushes) pada komutator.
Karakteristik Motor DC
Karakteristik sebuah Motor DC dapat dipelajari dengan membaca rating pada plat
mesin. Dengan membaca nilai-nilai rating, maka dapat dilakukan perhitungan untuk
mengetahui parameter-parameter pada motor DC tersebut.
Berikut ini contoh plat rating pada suatu mesin:
Gambar 1-3: Plat Rating dari motor DC Shunt
Hersteller
Typ G 805
G - Motor Nr
220 V 55 A
10 kW S1 cos ? -
1500 min-1 - Hz
Err 180 V 2.4 A
I.KL.F IP 23
⊗ ⊗
VDE 0530/12.84 ⊗ ⊗
Modul Praktikum – Teknik Tenaga Listrik dan Catu Daya – v.0.8
Laboratorium Elektronika dan Teknik Digital – Akatel SP Purwokerto – 2008
4
Berikut ini informasi yang diperoleh dari plat rating di atas:
Nilai Simbol*1 Keterangan
220 V U (Tegangan Sumber)
Motor dapat dioperasikan dengan tegangan armature nominal sebesar 220 V.
55 A IA (Arus Kumparan
Jangkar/Armature)
Arus Nominal yang mengalir ke dalam jalur masukan armature dan pada kondisi beban nominal.
180 V UE (Tegangan Eksitasi)
Tegangan eksitasi nominal pada kumparan eksitasi.
2,4 A IE (Arus Kumparan Medan/Eksitasi)
Pemakaian arus pada kumparan eksitasi yang dipanaskan.
10 kW PN (Daya motor nominal)
Motor dapat dibebani dengan daya sebesar ini pada operasi terus-menerus (S1)
1500 min-1 nN (Kecepatan nominal motor / rpm)
Ini adalah kecepatan rotor saat motor berjalan pada beban nominal.
*1 Beberapa notasi sedikit berbeda dengan referensi teori, karena modul ini disesuaikan dengan manual pengoperasian alat. Meski pada prinsipnya menjelaskan hal yang sama.
Perhitungan Paramater Motor DC:
Parameter-parameter yang dapat dihitung dari data-data diatas:
1. Arus Total (Itot) :
Yaitu arus yang dihasilkan dari tegangan sumber (U), sebesar:
Itot = IA + IE = 55 + 2,4 = 57,4 A ................................................................. (1)
2. Daya Masukan (P1) :
Yaitu daya yang dihasilkan pada bagian masukan, senilai:
P1 = U ⋅ Itot = 220 ⋅ 57,4 = 12.63 kW .......................................................... (2)
3. Torsi Nominal (MN) :
Yaitu gaya yang dihasilkan dari rotasi rotor (kumparan jangkar), terhadap suatu
lintasan:
Nm 63,731500
9,5510000n
9,55PM
N
NN =⋅=⋅=
................................................ (3)
Modul Praktikum – Teknik Tenaga Listrik dan Catu Daya – v.0.8
Laboratorium Elektronika dan Teknik Digital – Akatel SP Purwokerto – 2008
5
dengan: r F M N ×= .................................................................................... (4)
4. Daya Keluaran (P2) :
Yaitu daya yang dihasilkan dari perputaran rotor (kumparan jangkar), atau:
n r 2 FP2 ××= π .......................................................................................... (5)
Karena M = F × r, maka:
n 2 MP2 ××= π .......................................................................................... (6)
Diketahui bahwa:
ω = kecepatan sudut (detik
1) / radian
dengan rumusan:
9,55n
n 603,14 2
60n
2 =⋅⋅=⋅⋅= .............................................................. (7)
dimana:
n = rotasi rotor (rpm)
sehingga:
9,55n M
M P2
⋅=⋅= atau n9,55P
M ⋅= ....................................................... (8)
Karena:
P2 = PN
Maka:
kW 1055,91500 63,73
9,55n M
P NN2 ≅⋅=
⋅= ........................................................ (9)
5. Efisiensi (ηN) :
Yaitu perbandingan antara daya keluaran terhadap daya masukan, sebesar:
0,79 1262810000
PP
1
2N === ............................................................................ (10)
atau 79%.
Modul Praktikum – Teknik Tenaga Listrik dan Catu Daya – v.0.8
Laboratorium Elektronika dan Teknik Digital – Akatel SP Purwokerto – 2008
6
IV. PROSEDUR PRAKTIKUM
1. Temukan letak plat rating pada motor DC Shunt.
2. Salin bentuk plat rating tersebut sebagaimana aslinya ke lembar praktikum.
3. Tuliskan data-data penting pada plat rating tersebut ke dalam tabel data pada
lembar praktikum.
4. Lakukan perhitungan untuk paramater-parameter motor DC Shunt pada
lembar praktikum.
Modul Praktikum – Teknik Tenaga Listrik dan Catu Daya – v.0.8
Laboratorium Elektronika dan Teknik Digital – Akatel SP Purwokerto – 2008
7
UNIT I
PERAKITAN DAN PENYALAAN MOTOR DC SHUNT
TANPA RESISTOR STARTER
I. TUJUAN PRAKTIKUM
1. Mahasiswa mampu memahami prinsip kerja motor DC Shunt secara umum.
2. Mahasiswa mampu merakit motor DC shunt dan unit-unit pendukungnya.
3. Mahasiswa mampu mengatur penyalaan motor DC Shunt tanpa resistor
starter.
4. Mahasiswa mampu menganalisa perbedaan parameter-parameter pengukuran
pada motor DC Shunt saat penyalaan awal (switch-on) dan saat berjalan
beberapa lama kemudian (run-up).
5. Mahasiswa mampu memahami pengaruh pengaturan koneksi motor DC
tanpa resistor starter terhadap arah putaran motor.
II. ALAT DAN BAHAN
1. 1 set trainer praktikum Multifunction Machine dari Leybold beroperasi
sebagai motor DC Shunt.
2. 2 buah Multimeter Digital.
3. Tachometer Analog/Digital.
4. Kalkulator.
III. DASAR TEORI
Starting Motor DC tanpa Resistor Starter
Suatu medan magnet imbas (back e.m.f) diinduksikan ke koil pada kumparan
armature yang berputar dalam medan eksitasi. Tegangan ini berlawanan arah terhadap
tegangan utama yang diberikan. Arus dalam armature oleh karenanya ditentukan
berdasarkan perbedaan/selisih antara tegangan utama dan medan magnet imbas.
Karena armature pada kedudukan diam saat awal penyalaan, maka medan magnet
imbas belum muncul dalam rangkaian. Sebagai hasilnya, arus armature akan cukup
tinggi saat langsung dinyalakan: hal ini akan menyebabkan kerusakan pada
Modul Praktikum – Teknik Tenaga Listrik dan Catu Daya – v.0.8
Laboratorium Elektronika dan Teknik Digital – Akatel SP Purwokerto – 2008
8
switchgear, sikat-sikat (brushes), dan komutator. Oleh karenanya, sebuah resistor
starter dihubungkan seri terhadap armature untuk membatasi arus.
Gambar 2-1: Gambar 2-2:
Inti Kutub dan Lempeng Kutub terbuat dari baja padat.
Inti Kutub dan Lempeng Kutub terbuat dari lembaran metal terpisah.
Saat awal penyalaan, pada motor DC tanpa resistor starter, arus total yang mengalir
akan sedemikian besar karena medan magnet imbas belum muncul. Setelah beberapa
saat, dengan munculnya medan magnet imbas, akan terjadi penurunan arus total di
dalam motor DC.
Koneksi dan Arah Rotasi pada Motor DC Shunt
Penunjukan koneksi dan arah arus menentukan arah rotasi dari mesin. Arah rotasi
dapat ditentukan dengan melihat pada sisi kemudi dari motor. Cakram sabuk (belt
disks) atau kopling dapat ditemukan disana. Ada dua jenis rotasi untuk mesin yaitu
searah jarum jam dan berlawanan jarum jam.
Koneksi dari mesin DC memiliki penunjuk yang sama untuk motor maupun
generator.
Penunjuk koneksi:
Armature A1 – A2
Kumparan Shunt E1 – E2
Kumparan Eksitasi Terpisah F1 – F2
Jika sebagai contoh, dalam sistem numerik alfabet, B1 berarti ujung awal dari
kumparan maka simbol dengan huruf yang sama namun dengan digit berikutnya,
misalnya B2, berarti ujung akhir dari kumparan yang sama. Sudah ditentukan bahwa
untuk rotasi searah jarum jam, arus mengalir melalui setiap kumparan dari bagian
awal menuju bagian akhir, yaitu dari digit rendah (1) ke digit tinggi (2). Pada motor
kumparan shunt, arus mengalir dari A1 ke A2 dan dari E1 ke E2 untuk rotasi searah
jarum jam.
Modul Praktikum – Teknik Tenaga Listrik dan Catu Daya – v.0.8
Laboratorium Elektronika dan Teknik Digital – Akatel SP Purwokerto – 2008
9
(a) Searah Jarum Jam (b) Berlawanan Jarum Jam
Gambar 2-3: Motor DC Shunt dengan kutub komutasi dan resistor starter.
Searah Jarum Jam
Gambar 2-4: Motor DC Shunt eksitasi terpisah dengan resistor starter, dan kumparan komutasi
pada salah satu sisi dari armature.
Pembalikan Arah Rotasi
Arah rotasi dari armature ditentukan oleh arah medan eksitasi dan medan silang
armature (armature cross-field). Oleh karenanya, pembalikan arah rotasi dilakukan
dengan mengubah arah dari salah satu medan magnetik, atau cukup dengan salah satu
Modul Praktikum – Teknik Tenaga Listrik dan Catu Daya – v.0.8
Laboratorium Elektronika dan Teknik Digital – Akatel SP Purwokerto – 2008
10
arus yang menimbulkan medan magnetik tersebut. Walau bagaimanapun, jika arus
eksitasi dan arus armature secara bersamaan dibalik, maka arah rotasi sebelumnya
tetap dijaga.
Kumparan eksitasi dari motor DC Shunt memiliki suatu nilai induktansi yang tinggi
karena terdiri dari banyak kumparan. Sebagai hasilnya, tegangan induktansi yang
tinggi pada kumparan tersebut akan meningkat selama proses pembalikan arah rotasi.
Hal ini dapat memicu kerusakan pada isolator kumparan. Oleh sebab itu, pembalikan
arah rotasi kebanyakan dilakukan dengan membalik arah arus pada armature. Dalam
kasus ini, yaitu arah arus pada kumparan komutasi, dan jika diperlukan, kumparan
kompensasi juga harus dibalik. Lihat gambar 2-3 (a) dan 2-3 (b).
Rangkaian Ekuivalen dan Analisanya
Berikut ini Rangkaian Ekuivalen Motor DC Shunt tanpa Resistor Starter:
Gambar 2-5:
Rangkaian Ekuivalen Motor DC Shunt Tanpa Resistor Starter
Keterangan:
RE = tahanan kumparan medan (Ω)
RA = tahanan kumparan jangkar (Ω)
Sehingga berdasarkan gambar
tersebut:
ITOT = IA + IE
UE = RE ⋅ IE
Tegangan keluaran/nominal (UN):
UN = UA + IA⋅RA
Karena RA diabaikan, maka:
U ≅ UN ≅ UA ≅ UE
Modul Praktikum – Teknik Tenaga Listrik dan Catu Daya – v.0.8
Laboratorium Elektronika dan Teknik Digital – Akatel SP Purwokerto – 2008
11
IV. PROSEDUR PRAKTIKUM
A. Karakteristik Starting Motor DC Shunt tanpa Resistor Starter
1. Sebelum memulai perakitan motor DC Shunt tanpa resistor starter maka
modul praktikum yang harus dipersiapkan adalah:
Jumlah Peralatan Nomor/Tipe
1 6HU Stabilizer DC 240/6 72585
1 Mesin Multi-fungsi 73116
2 Multimeter Digital GDM-8039 & 8801
1 Tachometer Analog/Digital -
2. Sebelum dirakit, pastikan semua power supply dalam keadaan off.
3. Rakitlah rangkaian motor DC Shunt untuk penyalaan tanpa resistor starter
seperti pada Lampiran 1.
4. Hitunglah nilai Arus Total dan Torsi Nominal dan isikan hasilnya pada
Tabel Data I (dan masukkan ke baris Perhitungan) di dalam Lembar
Praktikum. Isikan pula Tegangan Nominal (UN) sebesar 50 V.
5. Hidupkan mesin DC. Atur Tegangan Sumber (U) ke 50 V. Matikan kembali.
6. Hidupkan mesin DC. Segera baca dan catat hasil pembacaan untuk nilai
Arus Total dan Tegangan Nominal pada Tabel Data I (dan masukkan ke
baris Awal Penyalaan) di dalam Lembar Praktikum.
7. Tunggu beberapa saat, lalu ulangi proses nomor 6, kali ini catat ke baris
Berjalan Konstan di dalam Lembar Praktikum.
8. Matikan mesin. Pasang Tachometer pada mesin DC. Hidupkan mesin, atur
tegangan (U) pada 50 V. Catat nilai Rotasi (min-1) ke Tabel Data II. Catat
juga hasil pembacaan Arus Total (Itot) dan Tegangan Nominal (UN) pada
Tabel Data II.
9. Atur tegangan ke 100 V, catat kembali nilai Rotasi (min-1) dan Arus Total.
10. Setelah selesai, jika tachometer analog yang digunakan, maka matikan mesin
dulu, dan atur nilai jangkauan (range) yang lebih tinggi. Perhatikan
penjelasan dari instruktur. Lewati langkah ini jika yang digunakan adalah
tachometer digital.
11. Ulangi langkah 9 tersebut untuk nilai 150 V dan 200 V. Matikan mesin
kembali bila selesai.
Modul Praktikum – Teknik Tenaga Listrik dan Catu Daya – v.0.8
Laboratorium Elektronika dan Teknik Digital – Akatel SP Purwokerto – 2008
12
B. Pembalikan Arah Rotasi Motor DC Shunt tanpa Resistor Starter
1. Sebelum memulai perakitan motor DC Shunt tanpa resistor starter maka
modul praktikum yang harus dipersiapkan adalah:
Jumlah Peralatan Nomor/Tipe
1 6HU Stabilizer DC 240/6 72585
1 Mesin Multi-fungsi 73116
2. Sebelum dirakit, pastikan semua power supply dalam keadaan off.
3. Rakitlah rangkaian motor DC Shunt untuk penyalaan tanpa resistor starter
seperti pada Lampiran 3.
4. Setelah keseluruhan rangkaian telah diperiksa oleh instruktur lab, hidupkan
motor.
5. Amati arah putaran dari motor DC Shunt. Tuliskan pada Tabel Data III
mengenai arah putaran (“Searah Jarum Jam”/”Berlawanan Jarum Jam”) pada
baris Koneksi I.
6. Matikan motor. Pastikan semua power supply dalam keadaan off.
7. Rakitlah rangkaian motor DC Shunt untuk penyalaan tanpa resistor starter
seperti pada Lampiran 4.
8. Setelah keseluruhan rangkaian telah diperiksa oleh instruktur lab, hidupkan
motor kembali.
9. Amati arah putaran dari motor DC Shunt. Tuliskan pada Tabel Data III
mengenai arah putaran (“Searah Jarum Jam”/”Berlawanan Jarum Jam”) pada
baris Koneksi II.
10. Matikan motor kembali.
CATATAN:
Untuk memudahkan pengamatan arah rotasi, atur tegangan sumber (U) ke nilai yang
menghasilkan rotasi dengan nilai rpm yang serendah mungkin.
Modul Praktikum – Teknik Tenaga Listrik dan Catu Daya – v.0.8
Laboratorium Elektronika dan Teknik Digital – Akatel SP Purwokerto – 2008
13
V. PERTANYAAN
1. Jelaskan secara singkat prinsip kerja motor DC Shunt!
2. Jelaskan proses penyalaan (starting) motor DC secara singkat!
3. Resiko apa yang dihadapi oleh mesin motor DC tanpa resistor starter saat
awal penyalaan?
4. Berdasarkan hasil pengukuran arus total pada motor DC pada keadaan awal
penyalaan dan keadaan saat mesin berjalan konstan, berikan kesimpulan
anda!
5. Berdasarkan tabel data II, isikan nilai P1 sesuai rumusan teori pada bagian
Pendahuluan, dan buatlah kesimpulan yang menyatakan pengaruh Tegangan
Sumber (U) dan Daya Masukan (P1) terhadap kecepatan rotasi (rpm) pada
motor!
6. Contoh Soal: Hitung arus total di dalam motor DC jika motor menggunakan
tegangan sumber 220 V dengan daya keluaran 0,2 kW! Efisiensi motor
sebesar 0.85.
7. Contoh Soal: Lakukan kembali perhitungan seperti nomor 3 diatas dengan
data-data yang sama, kecuali sekarang efisiensi motor sebesar 0.80.
8. Bandingkan hasil perhitungan pada nomor 6 dan nomor 7, dan buatlah
kesimpulannya!
9. Jelaskan proses pembalikan arah rotasi motor DC Shunt!
10. Bandingkan gambar rangkaian pada Lampiran 3 dan 4 untuk motor DC
Shunt tanpa resistor starter. Jelaskan letak perbedaan koneksinya dan
pengaruhnya terhadap arah rotasi (dengan mengacu pada tabel data III)!
Modul Praktikum – Teknik Tenaga Listrik dan Catu Daya – v.0.8
Laboratorium Elektronika dan Teknik Digital – Akatel SP Purwokerto – 2008
14
UNIT II
PERAKITAN DAN PENYALAAN MOTOR DC SHUNT
DENGAN RESISTOR STARTER
I. TUJUAN PRAKTIKUM
1. Mahasiswa mampu memahami prinsip kerja motor DC Shunt secara umum.
2. Mahasiswa mampu merakit motor DC shunt dan unit-unit pendukungnya.
3. Mahasiswa mampu melakukan analisa terhadap pengaruh resistor starter
pada saat kondisi penyalaan motor.
4. Mahasiswa mampu memahami pengaruh pengaturan koneksi motor DC
dengan resistor starter terhadap arah putaran motor.
II. ALAT DAN BAHAN
1. 1 set trainer praktikum Multifunction Machine dari Leybold beroperasi
sebagai motor DC Shunt.
2. 2 buah Multimeter Digital.
3. Tachometer Analog/Digital.
4. Kalkulator.
III. DASAR TEORI
Starting motor DC dengan Resistor Starter
Saat awal penyalaan, motor DC memiliki arus total yang sedemikian besar karena
armature masih dalam posisi diam. Arus yang besar ini dapat menyebabkan kerusakan
pada beberapa komponen di dalam motor DC. Sebagai pencegahnya, dilakukan
pemasangan resistor starter seri terhadap armature untuk membatasi arus total.
Pemasangan ini dilakukan dengan menghubungkan kumparan eksitasi terhadap ujung
dari resistor starter lewat sebuah rel. Ini untuk memastikan bahwa tegangan penuh
telah diberikan secara konstan terhadap kumparan eksitasi selama penyalaan.
Tegangan pada armature akan berubah dengan adanya pengubahan nilai pada resistor
starter variabel. Sebagai akibatnya, hal ini juga akan mempengaruhi kecepatan motor.
Modul Praktikum – Teknik Tenaga Listrik dan Catu Daya – v.0.8
Laboratorium Elektronika dan Teknik Digital – Akatel SP Purwokerto – 2008
15
Gambar 3-1: Starter untuk Motor DC Shunt
Koneksi dan Arah Rotasi pada Motor DC Shunt
Penunjukan koneksi dan arah arus menentukan arah rotasi dari mesin. Arah rotasi
dapat ditentukan dengan melihat pada sisi kemudi dari motor. Cakram sabuk (belt
disks) atau kopling dapat ditemukan disana. Ada dua jenis rotasi untuk mesin yaitu
searah jarum jam dan berlawanan jarum jam.
Koneksi dari mesin DC memiliki penunjuk yang sama untuk motor maupun
generator.
Penunjuk koneksi:
Armature A1 – A2
Kumparan Shunt E1 – E2
Kumparan Eksitasi Terpisah F1 – F2
Jika sebagai contoh, dalam sistem numerik alfabet, B1 berarti ujung awal dari
kumparan maka simbol dengan huruf yang sama namun dengan digit berikutnya,
misalnya B2, berarti ujung akhir dari kumparan yang sama. Sudah ditentukan bahwa
untuk rotasi searah jarum jam, arus mengalir melalui setiap kumparan dari bagian
awal menuju bagian akhir, yaitu dari digit rendah (1) ke digit tinggi (2). Pada motor
kumparan shunt, arus mengalir dari A1 ke A2 dan dari E1 ke E2 untuk rotasi searah
jarum jam.
Pembalikan Arah Rotasi
Arah rotasi dari armature ditentukan oleh arah medan eksitasi dan medan silang
armature (armature cross-field). Oleh karenanya, pembalikan arah rotasi dilakukan
dengan mengubah arah dari salah satu medan magnetik, atau cukup dengan salah satu
arus yang menimbulkan medan magnetik tersebut. Walau bagaimanapun, jika arus
Modul Praktikum – Teknik Tenaga Listrik dan Catu Daya – v.0.8
Laboratorium Elektronika dan Teknik Digital – Akatel SP Purwokerto – 2008
16
eksitasi dan arus armature secara bersamaan dibalik, maka arah rotasi sebelumnya
tetap dijaga.
(a) Searah Jarum Jam (b) Berlawanan Jarum Jam
Gambar 3-2: Motor DC Shunt dengan kutub komutasi dan resistor starter.
Searah Jarum Jam
Gambar 3-3: Motor DC Shunt eksitasi terpisah dengan resistor starter, dan kumparan komutasi
pada salah satu sisi dari armature.
Kumparan eksitasi dari motor DC Shunt memiliki suatu nilai induktansi yang tinggi
karena terdiri dari banyak kumparan. Sebagai hasilnya, tegangan induktansi yang
Modul Praktikum – Teknik Tenaga Listrik dan Catu Daya – v.0.8
Laboratorium Elektronika dan Teknik Digital – Akatel SP Purwokerto – 2008
17
tinggi pada kumparan tersebut akan meningkat selama proses pembalikan arah rotasi.
Hal ini dapat memicu kerusakan pada isolator kumparan. Oleh sebab itu, pembalikan
arah rotasi kebanyakan dilakukan dengan membalik arah arus pada armature. Dalam
kasus ini, yaitu arah arus pada kumparan komutasi, dan jika diperlukan, kumparan
kompensasi juga harus dibalik. Lihat gambar 3-2 (a) dan 3-2 (b).
Rangkaian Ekuivalen dan Analisanya
Berikut ini Rangkaian Ekuivalen Motor DC Shunt dengan Resistor Starter:
Gambar 3-4:
Rangkaian Ekuivalen Motor DC Shunt Dengan Resistor Starter
Keterangan:
RE = tahanan kumparan medan (Ω)
RA = tahanan kumparan jangkar (Ω)
RS = tahanan starter (Ω)
Sehingga berdasarkan gambar
tersebut:
ITOT = IA + IE
UE = RE ⋅ IE
Nilai RS ditentukan dari:
RS = %R × 120
dengan:
%R = Persentase Pengaturan (%)
Tegangan jatuh pada resistor starter
(UR) adalah sebesar:
UR = RS ⋅ IA = %R × 120 × IA
Tegangan keluaran/nominal (UN):
UN = UR + UA + IA⋅RA
Karena RA diabaikan, maka:
U ≅ UN ≅ UE ≅ UR + UA
Modul Praktikum – Teknik Tenaga Listrik dan Catu Daya – v.0.8
Laboratorium Elektronika dan Teknik Digital – Akatel SP Purwokerto – 2008
18
IV. PROSEDUR PRAKTIKUM
A. Karakteristik Starting Motor DC Shunt dengan Resistor Starter
1. Sebelum memulai perakitan motor DC Shunt dengan resistor starter maka
modul praktikum yang harus dipersiapkan adalah:
Jumlah Peralatan Nomor/Tipe
1 6HU Stabilizer DC 240/6 72585
1 Mesin Multi-fungsi 73116
2 Multimeter Digital GDM-8039 & 8801
1 Starter 73124
1 Tachometer Analog/Digital -
2. Sebelum dirakit, pastikan semua power supply dalam keadaan off.
3. Rakitlah rangkaian motor DC Shunt untuk penyalaan dengan resistor starter
seperti pada Lampiran 2.
4. Masukkan nilai Arus Armatur (IA) sesuai nilai pada plat Rating, dan isikan
hasil perhitungan untuk Torsi Nominal pada baris Perhitungan (dalam tabel
data I). Isikan nilai Tegangan Armatur (UA) sebesar 50 V. Atur nilai
Resistor Starter (panel 73124) pada posisi maksimum (100 %).
5. Hidupkan mesin DC. Atur Tegangan Sumber (U) ke 50 V. Matikan kembali.
6. Hidupkan mesin DC. Segera baca dan catat hasil pembacaan untuk nilai
Arus Armature (IA) dan Tegangan Armature (UA) pada tabel data I (dan
masukkan ke baris Awal Penyalaan) di dalam Lembar Praktikum.
7. Tunggu beberapa saat, lalu ulangi proses nomor 6, kali ini catat ke baris
Berjalan Konstan pada tabel data I di dalam Lembar Praktikum.
8. Matikan mesin. Atur Resistor Starter pada posisi 100 %. Pasang
Tachometer.
9. Hidupkan mesin DC. Atur dan jaga Tegangan Sumber (U) ke 100 V. Ukur
nilai Arus Armature (IA), Tegangan Armature (UA), dan Kecepatan
Motor (min-1). Catat hasilnya pada tabel data II di Lembar Praktikum.
10. Ubah nilai Resistor Starter menjadi 80 %, dan lakukan kembali langkah ke-9
diatas (tanpa menghidupkan kembali mesin dan mengatur tegangan sumber
lagi). Ulangi untuk seluruh nilai Resistor Starter lainnya.
Modul Praktikum – Teknik Tenaga Listrik dan Catu Daya – v.0.8
Laboratorium Elektronika dan Teknik Digital – Akatel SP Purwokerto – 2008
19
B. Pembalikan Arah Rotasi Motor DC Shunt dengan Resistor Starter
1. Sebelum memulai perakitan motor DC Shunt dengan resistor starter maka
modul praktikum yang harus dipersiapkan adalah:
Jumlah Deskripsi Nomor
1 6HU Stabilizer DC 240/6 72585
1 Mesin Multi-fungsi 73116
1 Starter 73124
2. Sebelum dirakit, pastikan semua power supply dalam keadaan off.
3. Rakitlah rangkaian motor DC Shunt untuk penyalaan dengan resistor starter
seperti pada Lampiran 5. Atur Resistor Starter ke nilai 100%.
4. Setelah keseluruhan rangkaian telah diperiksa oleh instruktur lab, hidupkan
motor.
5. Amati arah putaran dari motor DC Shunt. Tuliskan pada Tabel Data III
mengenai arah putaran (“Searah Jarum Jam”/”Berlawanan Jarum Jam”) pada
baris Koneksi I.
6. Matikan motor. Pastikan semua power supply dalam keadaan off.
7. Rakitlah rangkaian motor DC Shunt untuk penyalaan dengan resistor starter
seperti pada Lampiran 6.
8. Setelah keseluruhan rangkaian telah diperiksa oleh instruktur lab, hidupkan
motor kembali.
9. Amati arah putaran dari motor DC Shunt. Tuliskan pada Tabel Data III
mengenai arah putaran (“Searah Jarum Jam”/”Berlawanan Jarum Jam”) pada
baris Koneksi II.
10. Matikan motor kembali.
CATATAN:
Untuk memudahkan pengamatan arah rotasi, atur tegangan sumber (U) ke nilai yang
menghasilkan rotasi dengan nilai rpm yang serendah mungkin.
Modul Praktikum – Teknik Tenaga Listrik dan Catu Daya – v.0.8
Laboratorium Elektronika dan Teknik Digital – Akatel SP Purwokerto – 2008
20
V. PERTANYAAN
1. Sebutkan bagian-bagian dalam dari motor DC Shunt dan jelaskan fungsinya
masing-masing!
2. Jelaskan kegunaan pemasangan resistor starter pada motor DC!
3. Bagaimana karakteristik motor DC dengan Resistor Starter pada kondisi
Awal Penyalaan dan Berjalan Konstan untuk nilai Arus Armature-nya?
Bandingkan pula nilai Arus Armature untuk kedua kondisi tersebut dengan
motor DC tanpa Resistor Starter! (Petunjuk: IA = Itot - IE, nilai IE = 25 mA).
Berikan kesimpulan anda!
4. Lihat kembali tabel data II. Bandingkan nilai Resistor Starter terhadap
kecepatan motor! Bagaimanakah kesimpulan anda?
5. Jika UR adalah tegangan jatuh pada resistor Starter yang dialiri arus Armature
(IA), maka hitunglah UR (%R x 120 Ω x IA) untuk setiap nilai resistor Starter
dan masukkan hasilnya dalam tabel data II! Isikan pula nilai UR + UA dan
bandingkan nilainya terhadap tegangan nominal! Berikan kesimpulan anda!
6. Perhatikan nilai UR + UA dan IA pada Tabel Data II (UN = 100 Volt) saat
Resistor Starter diatur ke nilai 0! Bandingkan nilai keduanya terhadap nilai
UN dan Itot di Tabel Data II pada motor DC Shunt tanpa resistor starter, saat
tegangan sumber (U) diatur ke 100 V! Bagaimanakah kesimpulan anda?
(Petunjuk: IA = Itot - IE, nilai IE = 50 mA).
7. Berdasarkan Tabel Data II, hitunglah daya keluaran dan torsi yang dihasilkan
untuk setiap perubahan nilai resistor starter! Tuliskan kesimpulan anda!
8. Bandingkan gambar rangkaian pada Lampiran 5 dan 6 untuk motor DC
Shunt dengan resistor starter. Jelaskan letak perbedaan koneksinya dan
pengaruhnya terhadap arah rotasi (dengan mengacu pada tabel data III)!
Lembar Praktikum Teknik Tenaga Listrik dan Catu Daya
Laboratorium Elektronika dan Teknik Digital – Akatel SP Purwokerto – 2008
1
Pendahuluan
Plat Rating Motor DC
Hari/tanggal Praktikum : .................................................................
Nama Praktikan : .................................................................
No. MHS : .................................................................
Partner :
1. Nama : ......................................... No. MHS :
2. Nama : ......................................... No. MHS :
Nama Asisten : .................................................................
Paraf Asisten :
Data hasil praktikum:
1. Bentuk Plat Rating: 3. Analisa/Perhitungan:
Arus Total =
Daya Masukan =
Torsi Nominal =
2. Tabel Data:
Nilai Simbol Keterangan
U Tegangan Sumber Daya Keluaran =
IA Arus Armature
UE Tegangan Eksitasi
IE Arus Eksitasi
PN Daya Motor Nominal Efisiensi =
nN RPM
Lembar Praktikum Teknik Tenaga Listrik dan Catu Daya
Laboratorium Elektronika dan Teknik Digital – Akatel SP Purwokerto – 2008
2
UNIT I
Starting Motor DC tanpa Resistor Starter
Hari/tanggal Praktikum : .................................................................
Nama Praktikan : .................................................................
No. MHS : .................................................................
Partner :
1. Nama : ......................................... No. MHS :
2. Nama : ......................................... No. MHS :
Nama Asisten : .................................................................
Paraf Asisten :
Data hasil praktikum:
1. Tabel Data I:
Kondisi Itot
(mA) U
(V) MN
(Nm)
Perhitungan
Awal Penyalaan
Berjalan Konstan
2. Tabel Data II:
Tegangan Sumber
(U)
Tegangan Nominal
(UN)
Arus Total (Itot)
Daya Masukan (P1)
Rotasi (min-1)
50 V
100 V
150 V
200 V
3. Tabel Data III:
Motor DC Shunt tanpa Resistor Starter
Jenis Koneksi Arah Putaran
I
II
Lembar Praktikum Teknik Tenaga Listrik dan Catu Daya
Laboratorium Elektronika dan Teknik Digital – Akatel SP Purwokerto – 2008
3
UNIT II
Starting Motor DC dengan Resistor Starter
Hari/tanggal Praktikum : .................................................................
Nama Praktikan : .................................................................
No. MHS : .................................................................
Partner :
1. Nama : ......................................... No. MHS :
2. Nama : ......................................... No. MHS :
Nama Asisten : .................................................................
Paraf Asisten :
Data hasil praktikum:
1. Tabel Data I:
Kondisi IA
(mA) U
(V) MN
(Nm)
Perhitungan
Awal Penyalaan
Berjalan Konstan
2. Tabel Data II:
Resistor Starter
(% x 120 ΩΩΩΩ)
IA (mA)
UA (V)
n (min-1)
UR (V)
UR + UA (V)
UN (V)
100
80
60
40
20
0
3. Tabel Data III:
Motor DC Shunt dengan Resistor Starter
Jenis Koneksi Arah Putaran
I
II
Lembar Praktikum Teknik Tenaga Listrik dan Catu Daya
Laboratorium Elektronika dan Teknik Digital – Akatel SP Purwokerto – 2008
1
LAMPIRAN I
Diagram Rangkaian Motor DC Shunt tanpa Resistor Starter
Lembar Praktikum Teknik Tenaga Listrik dan Catu Daya
Laboratorium Elektronika dan Teknik Digital – Akatel SP Purwokerto – 2008
2
LAMPIRAN II
Diagram Rangkaian Motor DC Shunt dengan Resistor Starter
Lembar Praktikum Teknik Tenaga Listrik dan Catu Daya
Laboratorium Elektronika dan Teknik Digital – Akatel SP Purwokerto – 2008
3
LAMPIRAN III
Diagram Rangkaian Motor DC Shunt tanpa Resistor Paralel
Rotasi Searah Jarum Jam
Lembar Praktikum Teknik Tenaga Listrik dan Catu Daya
Laboratorium Elektronika dan Teknik Digital – Akatel SP Purwokerto – 2008
4
LAMPIRAN IV
Diagram Rangkaian Motor DC Shunt tanpa Resistor Paralel
Rotasi Berlawanan Jarum Jam
Lembar Praktikum Teknik Tenaga Listrik dan Catu Daya
Laboratorium Elektronika dan Teknik Digital – Akatel SP Purwokerto – 2008
5
LAMPIRAN V
Diagram Rangkaian Motor DC Shunt dengan Resistor Starter
Rotasi Searah Jarum Jam
Lembar Praktikum Teknik Tenaga Listrik dan Catu Daya
Laboratorium Elektronika dan Teknik Digital – Akatel SP Purwokerto – 2008
6
LAMPIRAN VI
Diagram Rangkaian Motor DC Shunt dengan Resistor Starter
Rotasi Berlawanan Jarum Jam
Top Related