BAB IPENDAHULUAN

A. PendahuluanMotor arus searah (motor dc) telah ada selama lebih dari seabad. Keberadaan motor dc telah membawa perubahan besar sejak dikenalkan motor induksi, atau terkadang disebut Ac Shunt Motor. Motor dc telah memunculkan kembali Silicon Controller Rectifier yang digunakan untuk memfasilitasi kontrol kecepatan pada motor. Mesin listrik dapat berfungsi sebagai motor listrik apabila didalam motor listrik tersebut terjadi proses konversi dari energi listrik menjadi energi mekanik. Sedangkan untuk motor dc itu sendiri memerlukan suplai tegangan yang searah pada kumparan jangkar dan kumparan medan untuk diubah menjadi energi mekanik.

B. Tujuan PraktikumDalam percobaan ini, diharapkan praktikan dapat :1. Mengoperasikan motor DC jenis penguat terpisah2. Menjelaskan prinsip kerja motor DC3. Menjelaskan pengamatan tentang karakteristik motor DC

BAB IIDASAR TEORI

Mesin listrik dapat berfungsi sebagai motor listrik apabila didalam motor listrik tersebut terjadi proses konversi dari energi listrik menjadi energi mekanik. Sedangkan untuk motor dc itu sendiri memerlukan suplai tegangan yang searah pada kumparan jangkar dan kumparan medan untuk diubah menjadi energi mekanik. Pada motor dc kumparan medan disebut stator (bagian yang tidak berputar) dan kumparan jangkar disebut rotor (bagian yang berputar). Jika tejadi putaran pada kumparan jangkar dalam pada medan magnet, maka akan timbul tagangan (GGL) yang berubah-ubah arah pada setiap setengah putaran, sehingga merupakan tegangan bolak-balik. Prinsip dari arussearah adalah membalik phasa negatif dari gelombang sinusoidal menjadi gelombang yang mempunyai nilai positif dengan menggunakan komutator, dengan demikian arus yang bebalik arah dengan kumparan jangkar yang berputar dalam medan magnet, dihasilkan tegangan (GGL).

Mekanisme kerja untuk seluruh jenis motor secara umum : Arus listrik dalam medan magnet akan memberikan gaya. Jika kawat yang membawa arus dibengkokkan menjadi lingkaran/loop, maka kedua sisi loop, yaitu pada sudut kanan medan magnet, akan mendapatkan gaya pada arah yang berlawanan. Pasangan gaya menghasilkan medan putar/torque untuk memutar kumparan. Motor motor memiliki beberapa loop pada dinamonya untuk memberikan tenaga putaran yang lebih seragam dan medan magnetnya dihasilkan oleh susunan elektromagnetik yang disebut kumparan medan. Dalam memahami sebuah motor, penting untuk menegerti apa yang dimaksud dengan beban motor. Beban mengacu kepada keluaran tenaga putar/torque sesuai dengan kecepatan yang diperlukan. Beban umumnya dapat dikategorikan dalam tiga kelompok :a) Beban torque konstan adalah beban dimana permintaan keluaran energinya bervariasi dengan kecepatan operasinya namun torque-nya tidak bervariasi. Contoh beban dengan torque konstan adalah conveyors, rotary kilns, dan pompa displacement konstan.b) Beban dengan variable torque adalah beban dengan torque yang bervariasi dengan kecepatan operasi. Contoh beban dengan variasi torque adalah pompa sentrifugal dan fan (torque bervariasi sebagai kuadrat kecepatan).c) Beban dengan energi konstan adalah beban dengan permintaan torque yang berubah dan berbanding terbalik dengan kecepatan. Contoh untuk beban dengan daya konstan adalah peralatan peralatn mesin.Gambar 1 Prinsip Dasar dari Kerja Motor Listrik1.1 Jenis jenis Motor ListrikMotor listrik dapat dikategorikan berdasarkan pasokan input, konstruksi, dan mekanisme operasinya. Berikut adalah kalsifikasi jenis utama motor listrik.

Gambar 2 Klasifikasi Jenis Utama Motor Listrik

Motor AC (Arus bolak balik) Motor AC ialah suatu mesin yang berfungsi mengubah tenaga listrik arus bolak-balik (listrik AC) menjadi tenaga gerak atau tenaga mekanik berupa putaran daripada rotor. Pada motor AC,arusdilewatkanmelaluikumparan, menghasilkan torsi padakumparan. Sejaksaatitubolak, motor akanberjalanlancarhanyapadafrekuensigelombang sinus. Hal inidisebut motor sinkron.

Motor DC (Arus Searah)Motor DC merupakan motor listrik yang dapat mengubah daya masukan listrik arus searah menjadi daya keluar mekanik. Motor DC/arus searah, sebagaimana namanya, menggunakan arus langsung yang tidak lansung/direct-unindirectional. Motor DC digunakan pada penggunaan khusus dimana diperlukan penyalaan torsi yang tinggi atau percepatan yang tetap untuk kisaran kecepatan yang luas.

Motor DC adalah motor yang memerlukan suplai tenaga searah pada kumparan jangkar dan kumparan medan untuuk diubah menjadi energi mekanik. Berdasarkan karakteristiknya, motor arus searah ini mempunyai daerah pengaturan putaran yang luas dibandingkan dengan motor arus bolak balik, sehingga sampai sekarang masi banyak digunakan dipabrik pabrik yang mesin produksinya memerlukan pengaturan putaran yang luas.

Gambar 3 Motor DC dan Komponen

Tiga Komponen Utama Motor DC1) Kutub Medan Secara sederhana digambarkan bahwa interaksi dua kutub magnet akan menyebabkan perputaran pada motor DC. Motor Dc memiliki kutub medan yang stasioner dan dinamo yang menggerakan bearing pada ruang diantara kutub medan. Motor DC sederhana memiliki dua kutub medan ; kutub utara dan kutub selatan. Untuk motor yang lebih besar atau lebih komplek terdapat satu atau lebih elektromagnet. Elektromagnet menerima listrik dari sumber daya dari luar sebagai penyedia struktur medan.2) DinamoBila arus masuk menuju dinamo, maka arus ini akan menjadi elektromagnet. Dianamo yang berbentuk silinder, dihubungkan ke as penggerak untuk menggerakan beban. Untuk kasus motor DC kecil, dinamo berputar dalam medan magnet yang dibentuk oleh kutub kutub, sampai kutub utara dan selatan magnet berganti lokasi. Jika hal ini terjadi, arusnya berbalik untuk merubah kutub kutub utara dan selatan dinamo.3) KomutatorKomponen ini terutama ditemukan dalam motor DC. Kegunaannya adalah untuk membalikan arah arus listrik dalam dinamo. Komutatir juga membantu dalam transmisi arus antara dinamo dan sumber daya.Keuntungan utama motor DC adalah sebagai pengendali kecepatan, yang tidak mempengaruhi kualitas pasokan daya. Motor ini dapat dikendalikan dengan mengatur : Tegangan dinamo meningkatkan tegangan dinamo akan meningkatkan kecepatan. Arus medan menurunkan arus medan akan meningkatkan kecepatan.Motor DC tersedia dalam banyak ukuran, namun penggunaannya pada umumnya dibatasi untuk beberapa penggunaan berkecepatan rendah, penggunaan daya rendah hingga sedang seperti peralatan mesin dan rolling mils, sebab sering terjadi masalah dengan perubahan arah arus listrik mekanis pada ukuran yang lebih besar. Juga, motor tersebut dibatasi hanya untuk penggunaan di area yang bersih dan tidak berbahaya sebab resiko percikan api pada sikatnya. Motor DC juga relatif mahal dibanding motor AC. Hubungan antara kecepatan, flux medan, dan tegangan dinamo ditunjukkan dalam persamaan berikut :KECEPATAN MOTOR DCDari persamaan tegangan motor sebelumnya, diperoleh :

Maka diperoleh Karena , makaAtau Ini menunjukkan bahwa kecepatan sebanding dengan GGL balik dan berbanding terbalik dengan fluks atau(1)Gaya Elektromagnetik (2)Torsi(3)Dengan : E= Gaya Elektromagnetik yang dikembangkan pada terminal dinamo (Volt)= Flux Medan yang berbanding lurus dengan arus medanN= Kecepatan (rpm)T= Torsi elektromagnetikI= Arus dinamoK= Konstanta persamaanSebuah motor DC terdiri dari gulungan kawat (coil) yang berputar pada medan magnet. Arus pada coil dialurkan melalui brush yang kontak langsung dengan split ring. Coil berada pada medan tetap, dan gaya yang dikeluarkan oleh arus pada kawat menghasilkan torsi pada coil. Gaya F pada kawat dengan panjang L membawa arus listrik i pada medan magnet B adalah iBL dikali dengan sinus sudat B dan i. Arus dari gaya F mengikuti prinsip tangan kanan seperti diperhatikan memiliki besaran yang sama namun dengan arah yang berbeda, sehingga gaya gaya tersebut menghasilkan torsi.Motor DC dalam sebuah proses produksi banyak digunakan sebagai alat produksi. Dengan fungsinya sebagai salah satu alat produksi, maka motor DC sangat perlu diamati stabilitasnya. Salah satu langkah untuk mengamati stabilitas motor adalah mengamati keceptan motor. Untuk mengamati kecepatan motor, dapat digunakan metode telemetri, yaitu metode pengukuran kecepatan mototr jarak jauh. Dengan metode ini tidak perlu berdekatan dengan motor untuk mengetahui kecepatan motor. Dengan gelombang radio, dapat digunakan sebagai media untuk mentransmisikan kecepatan motor. Sehingga kecepatan motor dapat diketahui di tempat lain tanpa menggunakan kabel.2.3 Jenis Jenis Motor DC (Arus Searah)a. Motor DC sumber daya terpisah/Separately ExcitedJika arus medan dipasok dari sumber terpisah maka disebut motor DC sumber daya terpisah/separately excitedb. Motor DC sumber daya sendiri/Self Excited : Motor ShuntPada motor shunt, gulungan medan (medan shunt) disambungkan secara paralel dengan gulungan dinamo (A) seperti perlihatkan dalam gambar 4. Oleh karena itu total arus dalam jalur merupakan penjumlahan arus medan dan arus dinamo.

Berikut tentang kecepatan motor shunt (E.T.E. 1997) Kecepatan pada prakteknya konstan tidak tergantung pada beban (hingga torsi tertentu setelah kecepatannya berkurang, lihat gambar 5) dan oleh karena itu cocok untuk penggunaan komersial dengan beban awal yang rendah, seperti peralatan mesin. Kecepatan dapat dikendalikan dengan cara memasang tahanan dalam susunan seri dengan dinamo (kecepatan berkurang) atau dengan memasang tahanan pada arus medan (kecepatan bertambah).

c. Motor DC daya sendiri ; motor seriDalam motor seri, gulungan medan (medan shunt) dihubungkan secara seri dengan gulungan dinamo (A) seperti ditunjukkan dalam gambar 6. Oleh karena itu, arus medan sama dengan arus dinamo.Berikut keterangan motor DC seri Kecepatan dibatasi pada 5000 rpm. Harus dihindarkan menjalankan motor dc seri tanpa ada beban sebab motor akan mempercepat tanpa kendali. Motor motor seri cocok penggunaan yang memerlukan torsi penyalaan awal yang tinggi, seperti derek dan alat pengangkat hoist.

BAB IIIPROSEDUR PRAKTIKUM

A. Lokasi dan WaktuTanggal : 04 September 2014Lokasi : Laboratorium Teknik Konversi Energi, Politeknik Negeri Jakarta

B. Bahan dan Alat yang di butuhkan

1. AlatNo.BahanJumlah

1.Voltmeter2

2.Amperemeter2

3.Multitester1

4.Tachometer2

5.Penyearah1

6.Kabel20

C. Langkah Kerja1. Rangkaian Seri

Gambar 3.1 Rangkaian Seri 3 buah resistor

2. Rangkaian Paralel

Gambar 3.2 Rangkaian Paralel 3 buah resistor3. Rangkaian kombinasi

Gambar 3.3 Rangkaian Seri-Paralel (Kombinasi)

4. Dari Tegangan sumber 24Volt, susunlah rangkaian pembagi tegangan agar didapat tegangan Output 10V

Gambar 3.4 Rangkaian pembagi tegangan5. Hitung hambatan total dari rangkaian berikut

Gambar 3.5 Rangkaian resistor

BAB IVANALISA DATA

TABEL 1 Hasil PercobaanN = f (V) If = konstanIf = 1 AIf = 0.5ANoTegangan (Volt)N (rpm) saat If= 1AN (rmp) saat If=0.5A

130425.6357.6

260687.1597

390729800

418021071375

521024612085

Tabel 2N = f (If) V = konstanV1 = 210 VV2 = 180 VNoIfN1 (saat V = 210 V)N2 (saat V = 180 V)

10.2--

20.430002671

30.624272346

40.813082197

51.010582100

GRAFIK PERCOBAAN

BAB VKESIMPULAN

Dari hasil praktikum Motor DC Penguat Terpisah yang kami lakukan didapat beberapa hal yang dapat kami simpulkan :1. Semakin besar kecepatan (N) maka akan semakin besar Tegangan (V) yang dibutuhkan. Karena N(rpm) dan V (volt) berbanding lurus.2. Jenis motor DC penguat terpisah ini sangat memungkinkan dapat membangkitkan fluks medan bila dibandingkan dengan menggunakan motor DC magnet permanen. Karena motor DC penguat terpisah mempunyai fleksibilitas dalam pengontrolan.3. Nilai kecepatan motor DC penguat terpisah bisa diatur sesuai dengan Vt atau If yang dapat dianggap sebagai variabel dalam hal ini.4. Rangkaian ekuivalen motor DC penguat terpisah memposisikan sumber tegangan kumparan jangkar dan kumparan medan dalam posisi terpisah.