BAB I PERCOBAAN 1 PRAKTIKUM TEKNIK TENAGA LISTRIK (MOTOR DC SHUNT)
1.1
Tujuan Adapun tujuan dari percobaan ini adalah sebagai berikut: 1. Mengetahui prinsip kontruksi motor DC Shunt dan prinsip kerja dari motor DC Shunt 2. Mengetahui, mampu menjelaskan dan memahami Karakteristik motor DC Shunt (pengaruh perubahan Tegangan input (Vin) terhadap Arus jangkar (Ia) dan putaran rotor (Nr)). 3. Mengetahui, mampu menjelaskan dan memahami Karakteristik motor DC Shunt (pengaruh perubahan pembebanan /Torsi ke rotor (T) terhadap Arus jangkar (Ia) dan putaran rotor (Nr)).
1.2
Peralatan Adapun peralatan yang digunakan pada percobaan ini adalah: 1.
Shunt wound machine
1 unit
2.
Control unit 0.3
1 unit
3.
Magnetik Power Brake
1 unit
4.
Extra low/Low Voltage
2 unit
5.
Starter
1 unit
6.
Field Regulator
1 unit
7.
Pengaman 2 A
1 unit
8.
Volt Meter
1 unit
9.
Ampere Meter
2 unit
10. Kabel jamper secukupnya
BAB II DASAR TEORI
2.1
Pengertian Motor DC Shunt Pada motor shunt, gulungan medan (medan shunt) disambungkan secara
parallel dengan gulungan dinamo (A). Oleh karena itu total arus dalam jalur merupakan penjumlahan arus medan dan arus dinamo.
2.2
Konstruksi Motor DC Shunt Motor DC shunt merupakan motor DC penguatan sendiri dengan rangkaian
medannya terhubung secara parallel dengan rangkaian jangkar.
Gambar 2.1 Rangkaian Motor DC Shunt
2.2.1 Stator 1. Rangka Rangka mesin merupakan bagian dari tempat mengalirnya fluks magnet, bagian ini terbuat dari bahan ferromagnetic. Fungsi dari rangka adalah untuk meletakkan alat-alat tertentu dan bagian-bagian mesin lainnya. 2. Inti kutub magnet dan lilitan penguat magnet Kutub-kutub magnet pada mesin listrik menghasilkan fluks magnet. Elektromagnetisme terjadi akibat kutub diberi lilitan penguat magnet yang berfungsi untuk tempat aliran arus.
3. Sikat Komutator Sikat komutator merupakan alat terjadinya proses komutasi. Fungsi utama komutator adalah sebagai penghubung aliran arus jangkar ke terminal luar dan atau dari terminal luar ke jangkar.
2.2.2 Rotor 1. Komutator Komutator merupakan alat yang berfungsi sebagai penyearah mekanik. Agar menghasilkan penyearah yang baik, jumlah komutator yang digunakan harus banyak. 2. Jangkar Jangkar memiliki bentuk silinder yang diberi alur pada bagian permukaannya untuk melilitkan kumparan-kumparan tempat terbentuknya GGL imbas. 3. Lilitan jangkar Lilitan jangkar terdiri atas beberapa kumparan yang dipasang di dalam alur jangkar. Tiap kumparan dapat terdiri atas lilitan kawat atau lilitan batang. Fungsi lilitan jangkar sebagai terbentuknya GGL imbas.
Gambar 2.2 Konstruksi Motor DC Shunt
2.3
Prinsip Kerja Motor DC Shunt Sebuah motor listrik adalah sebuah mesin yang merubah energi masukan
listrik menjadi energi output mekanik. Motor listrik bekerja berdasarkan hukum Lorenz, bila suatu penhantar dialiri arus yang ditempatkan dalam suatu medan magnet maka akan timbul gaya sebesar: πΉ=π΅.π.π π ππ π
(2.1)
Pada saat rotor berputar, maka kumparan jangkar juga akan ikut berputar sehingga akan memotong garis gaya magnet, maka pada penghantar tersebut akan diinduksika tegangan listrik (back EMF), yang besarnya adalah: πΈπ=β
.π.π.π.π΄
(2.2)
Tegangan sumber yang diterapkan pada kumparan jangkar digunakan untuk mengatasi GGL lawan dan untuk mengatasi drop tegangan karena adanya tahanan jangkar. π=πΈπ+πΌπ.π
π
(2.3)
Sedangkan torsi yang dihasilkan motor adalah π=ππ= πΈπ.πΌπ2ππ = 12π.β
.π.πΌπ.ππ΄
(2.4)
Gambar 2.3 GGL Lawan
2.4
Karakteristik Motor DC Shunt Motor DC bekerja didasarkan adanya belitan konduktor yang dialiri arus
dalam medan magnet. Akibat medan magnetik yang dihasilkan oleh arus eksitasi dan arus jangkar dihasilkan torsi elektromagnetik pada jangkar motor. Torsi elektromagnetik ini proporsional dengan medan magnetik dan arus jangkar. π = πΆπ. β
. πΌπ
(2.5)
Dimana: T
= Torsi elektromagnetik
Ξ¦
= Fluks medan magnetik
πΌπ
= Arus jangkar
πΆπ
= Konstanta mesin
Dalam pergerakan konduktor-konduktor jangkar, GGL, E, dihasilkan berdasarkan hokum induksi. Tegangan ini berlawanan dengan tegangan terminal π1 berdasarkan hukum Lentz. Tegangan induksi ini tergantung papda medan magnetik dan kecepatan jangkar, berdasarkan persamaan berikut: πΈ = πΆπ. β
. πΌπ = πΆπ. β
.
2π.ππ 60
= πΆπ. β
. ππ
(2.6)
Dimana: πΆπ.
2π = πΆβ²π 60
Untuk menentukan kecepatan jangkar nr, persamaan (2.6) dapat ditulis sebagai berikut: ππ =
πΈ πΆβ²π .β
(2.7)
Gambar 2.4 Rangkaian ekuivalen motor DC Shunt
Dari rangkaian ekuivalen gambar 2.4, diperoleh persamaan tegangan berikut ini: ππ‘ = πΈ + πΌπ . π
π ππ‘ππ’ πΈ = ππ‘ β πΌπ . π
π
(2.8)
Dari persamaan (2.7) dan (2.8) akan diperoleh: ππ =
ππ‘ βπΌπ .π
π
(2.9)
πΆβ²π .β
Maka persamaan (2.8) dapat ditulis ulang sebagai berikut: πΌπ =
ππ‘ βπΆ β² π .β
.ππ
(2.10)
π
π
Jika persamaan (2.10) disubstitusikan ke persamaan (2.5), maka akan diperoleh persamaan berikut ini: ππ = πΆ β² π . β
. {
ππ‘ βπΆ β² π .β
.ππ π
π
}=
πΆπ .β
.ππ‘
β
π
π
πΆπ .πΆ β² π .β
2 π
π
. ππ
(2.11)
Untuk motor DC Shunt, berlaku persamaan berikut ini: π
β
= ππ . πΌπ = ππ . π
π
(2.12)
π
Dimana kf adalah konstanta kumparan medan. Jika persamaan (2.12) disubstitusikan ke persamaan (2.11), diperoleh persamaan berikut ini: ππ =
πΆπ .ππ π
π .π
2 π
β
πΆπ .πΆ β² π .π 2 π .ππ‘
2
π
π .π
2 π
. ππ
(2.13)
Jika terminal tegangan Vt dibuat konstan, maka persamaan (2.13) dapat ditulis dalam bentuk yang lebih sederhana sebagai berikut: ππ = πΎ1 . πΎ2. ππ Dimana: πΎ1 =
πΆπ .π 2 π .ππ‘ π
π .π
2 π
2
. ππ dan πΎ2 =
πΆπ .πΆ β² π .π 2 π .ππ‘
2
π
π .π
2 π
Gambar 2.5 Karakteristik putaran rotor terhadap torsi
2.5
Pengasutan Motor Pengasutan motor arus searah merupakan suatu proses yang dimulai dari
motor diberi tegangan samapai dengan saat motor berputar stabil. Pada saat dimulai pengasutan, kecepatan motor adalan nol, nr = 0, sehingga menurut persamaan (2.6) akan menyebabkan E= 0. Hal ini akan menyebabkan persamaan (2.10) dapat disederhanakan menjadi: π
πΌπ = π
(2.14)
π
Nilai tahanan jangkar Ra adalah kecil, maka hal ini akan menyebabkan arus jangkar selama pengasutan menjadi besar. Selain itu, agar proses pengasutan berlangsung dengan cepat maka diperlukan torsi awal yang besar. Hal ini dapat dicapat dengan membuat fluks magnetik maksimum saat pengasutan.
2.6
Pembebanan Motor Selama pembebanan motor daya elektromagnetk dapat diselesaikan
menggunakan persamaan berikut: ππ = ππ . ππ = πΆπ . β
. πΌπ .
2π.ππ 60
= πΆπ . β
. πΌπ . ππ
(2.15)
Nilai Caβ dapat ditentukan dari percobaan beban nol. Daya output generator dapat dihitung dari persamaan berikut: Pout= Pe-Pkonstan
(2.16)
Pkonstan adalah rugi-rugi daya konstan motor, yang terdiri dari rugi-rugi inti besi dan rugi-rugi mekanik. Sedangkan daya motor diselesaikan dengan persamaan: Pin=Vt.I1
(2.17)
Efisiensi motor diselesaikan melalui persamana: Ι³=
πππ’π‘ πππ
π₯ 100%
(2.18)
Gambar 2.6 Karakteristik motor DC Shunt
Berikut tentang kecepatan motor Shunt: a. Kecepatan pada prakteknya konstan tidak tergantung pada beban (hingga torque tertentu) setelah kecepatannya berkurang, lihat gambar dan oleh karena itu cocok untuk penggunaan komersial dengan beban awal yang rendah, seperti peralatan mesin. b. Kecepatan dapat dikendalikan dengan cara memasang tahanan dalam susunan seri dengan dinamo (kecepatan berkurang) atau dengan memasang tahanan pada arus medan (kecepatan bertambah).
BAB III CARA KERJA
3.1
Rangkaian dasar/basic Motor DC Shunt Mulailah percobaan dengan merakit rangkaian dasar/basic motor DC Shunt
sesuai dengan gambar (3.1), peragakanlah rangkaian yg telah dirangkai, pahami rangkaian yg diuji. Bila ada yg belum atau kurang dipahami mintalah petunjuk dari asisten. Sehingga nantinya mengetahui prinsip kontruksi motor DC Shunt dan prinsip kerja dari motor DC Shunt. R
A A1 R1 R2
V
E2
M
E1
= 3
~ A2
M
V
A1
A
= 3 ~
A2
B1
B2
R
+
R 2
R 1
Gambar 3.1 Rangkaian basic machine dari Motor DC Shunt
3.2
Pengujian Karakteristik motor DC Shunt (pengaruh perubahan Tegangan input (Vin) terhadap Arus jangkar (Ia) dan putaran rotor (Nr)). Mulailah dengan merangkai rangkaian pengujian karakteristik motor DC
shunt seperti pada gambar (3.2) arus medan Shunt (If) model eksitasi terpisah. + DC 0 - 250 V -
47 ο
STARTER
+
A
DC 0 - 250 V V
1B 1 A 1B 2
E1
n
A1 0,25 A
E2
MPB
TG
MSh A2 2B 1
2B
2
Gambar 3.2 Line Diagram Pengujian Motor DC Shunt
Periksalah dengan baik rangkaian yg telah dirangkai, pastikan rangkaian sudah benar. Siapkanlah sumber listrik DC sesuai dengan tabel 3.1. Hidupkanlah sumber daya listrik, mulailah lakukan pengukuran parameter uji, catat hasilnya pada tabel 3.1. Tabel 3.1
Pengaruh Perubahan Tegangan Input (Vin) terhadap Arus Jangkar (Ia) Dan Putaran Rotor (Nr).
Vin(DC) (Volt) Ia (Amper) n (rpm)
40
60
80
100
120
140
160
180
200
220
Jika sudah selesai kemudian matikan sumber daya listrik. Pahami rangkaian yg diuji, periksa data yg didapat diskusikan dengan anggota kelompok, Bila ada yg belum atau kurang dipahami mintalah petunjuk dari asisten. sehingga pada akhir kegiatan dapat mengetahui, dapat menggambarkan karakteristik akibat perubahan tegangan input motor tersebut ,mampu menjelaskan dan memahami karakteristik motor DC Shunt (pengaruh perubahan Tegangan input (Vin) terhadap Arus jangkar (Ia) dan putaran rotor (Nr)).
3.3
Pengujian Karakteristik motor DC Shunt (pengaruh perubahan pembebanan /Torsi ke rotor (T) terhadap Arus jangkar (Ia) dan putaran rotor (Nr)). Mulailah dengan merangkai rangkaian pengujian karakteristik motor DC
Shunt seperti pada gambar (3.3) arus medan Shunt (If) model eksitasi terpisah. + DC 0 - 250 V -
47 ο
STARTER
+
A
DC 0 - 250 V V
1B 1 A 1B 2
E1
n
A1 0,25 A TG
MSh E2
MPB
A2 2B 1
2B
2
Gambar 3.3 Diagram Pengujian Motor DC Shunt Berbeban
Periksalah dengan baik rangkaian yg telah dirangkai, pastikan rangkaian sudah benar. Siapkanlah sumber listrik DC sesuai dengan gambar rangkaian 3.3. Hidupkanlah sumber daya listrik!,mulailah lakukan pengukuran parameter uji sesuai tabel 3.2 dan catat hasilnya pada tabel 3.2 yg tersedia.
Tabel 3.2
Pengaruh Perubahan Pembebanan /Torsi ke Rotor (T) terhadap Arus Jangkar (Ia) Dan Putaran Rotor (Nr).
Torsi(T) (Newton)
0
0,5
0,1
0,15
0,2
0,25
0,3
0,35
Ia (Amper) n (rpm)
Jika sudah selesai kemudian matikan sumber daya listrik. Pahami rangkaian yg diuji, periksa data yang didapat, diskusikan dengan anggota kelompok. Bila ada yg belum atau kurang dipahami mintalah petunjuk dari asisten. sehingga pada akhir kegiatan dapat mengetahui, dapat menggambarkan karakteristik akibat pembebanan tersebut, mampu menjelaskan dan memahami karakteristik motor DC Shunt (pengaruh perubahan pembebanan ke rotor (T) terhadap Arus jangkar (Ia) dan putaran rotor (Nr)).
