LAPORAN PRAKTIKUM MESIN LISTRIK “
MOTOR DC PENGUAT TERPISAH’
KELOMPOK
:
2
PENYUSUN
: Efriza Diningrat
( 1215020007 )
NAMA ANGGOTA KELOMPOK KELOMPOK
: Dian Riyani
( 1215020006 )
Drianto Darmawan
( 1215020032 )
Fadli
( 1215020009 )
Faris Sahrin
( 1215020010 )
Fathur Maulana
( 1215020011 )
Fatkhiya Mukarromah
( 1215020012 )
KELAS
: 4E
TANGGAL PRAKTIKUM
: 10 Mei 2017
TANGGAL PENYERAHAN LAPORAN
: 26 Mei 2017
PEMBIMBNG
: Ir.Benhur Nainggolan
NILAI
:
PROGRAM STUDI TEKNIK KONVERSI ENERGI JURUSAN TEKNIK MESIN POLITEKNIK NEGERI JAKARTA
I
Kata Pengantar Puji syukur kehadirat Tuhan Yang Maha Kuasa atas segala limpahan Rahmat, Inayah, Taufik dan HinayahNya sehingga kami dapat menyelesaikan penyusunan laporan ini dalam bentuk maupun isinya yang sangat sederhana. Semoga makalah ini dapat dipergunakan sebagai salah satu acuan, petunjuk maupun pedoman bagi pembaca dalam administrasi pendidikan.Dengan terselesaikannya laporan praktikum ini tidak terlepas dari bantuan banyak pihak yang telah memberikan saran dan bantuan kepada penulis. Untuk itu penulis mengucapkan terimakasih kepada :
1. Dezetty Monika S.T. M.T. selaku dosen pembimbing 2. Teman – teman 4E yang telah membatu kelompok kami dalam praktikum ini
Laporan ini saya akui masih banyak kekurangan karena pengalaman yang saya miliki sangat kurang. Oleh kerena itu saya harapkan kepada para pembaca untuk memberikan masukan-masukan yang bersifat membangun untuk kesempurnaan laporan ini. Harapan saya semoga makalah ini membantu menambah pengetahuan dan pengalaman bagi para pembaca, sehingga saya dapat memperbaiki bentuk maupun isi makalah ini sehingga kedepannya dapat lebih baik.
Depok, 18 Mei 2017
Efriza Diningrat
II
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL............................................................................................................. I KATA PENGANTAR .......................................................................................................... II DAFTAR ISI ......................................................................................................................... III BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang ................................................................................................................ 4 1.2 Tujuan ............................................................................................................................. 4 BAB II DASAR TEORI 2.1 Mekanisme Kerja Motor.............………………….........................................................5 2.2 Jenis-Jenis Motor Listrik ………….….......……….........................................................6 2.3 Komponen Utama Motor DC.........………….…….........................................................7 2.4 Kecepatan Motor DC........................................................................................................8 2.5 Jenis-Jenis Motor DC Arus Searah...................................................................................9 BAB III METODE PELAKSANAAN 3.1 Alat-alat yang digunakan ................................................................................................11 3.2 Rangkaian Percobaan .....................................................................................................11 3.3 Langkah Kerja ................................................................................................................ 12 BAB IV ANALISA DATA 4.1 Data Hasil Pengamatan ................................................................................................... 13 4.2 Grafik Data Hasil Pengamatan ........................................................................................14 4.3 Analisa Data ....................................................................................................................14 BAB V PENUTUP 5.1 Kesimpulan .................................................................................................................... 16 5.2 Saran ............................................................................................................................... 16 DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................................... 17
III
BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang
Latar belakang terjadinya praktikum ini adalah sebagai mahasiswa/i program studi Teknik Konversi Energi kami mempelajari dua sub materi yaitu elektronika dan mekanikal, pada elektronika salah satunya mempelajari mesin listrik. Materi mesin listrik nantinya akan digunakan pada instalasi listrik misalnya pada suatu pembangkit listrik. Bagian dari materi praktikum mesin listrik salah satunya ialah praktikum motor dc penguat terpisah
1.2. Tujuan
Dalam percobaan ini, diharapkan praktikan dapat :
Mengoperasikan motor DC jenis penguat terpisah
Menjelaskan prinsip kerja motor DC
Menjelaskan pengamatan tentang karakteristik motor DC
4
BAB II DASAR TEORI 2.1. Mekanisme Kerja Motor
Mekanisme kerja untuk seluruh jenis motor secara umum sama :
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 Listrik 5
2.2. Jenis – Jenis Motor Listrik
Motor 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, arus dilewatkan melalui kumparan, menghasilkan torsi pada kumparan. Sejak saat itu bolak, motor akan berjalan lancar hanya pada frekuensi gelombang sinus. Hal ini disebut 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 6
2.3. Komponen Utama Motor DC
Tiga Komponen Utama Motor DC 1) 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) Dinamo Bila 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) Komutator Komponen 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 :
7
2.4. Kecepatan Motor DC
Dari persamaan tegangan motor sebelumnya, diperoleh :
) = = ∅ ( 60 Maka diperoleh = − ∅ Karena = , maka = ∅ Atau = ∅ Ini menunjukkan bahwa kecepatan sebanding dengan GGL balik dan berbanding terbalik dengan fluks atau Gaya Elektromagnetik Torsi
∾ ∅ = =
(1) (2) (3)
Dengan : E =
Gaya Elektromagnetik yang dikembangkan pada terminal dinamo (Volt)
Flux Medan yang berbanding lurus dengan arus medan
=
N =
Kecepatan (rpm)
T =
Torsi elektromagnetik
I
Arus dinamo
=
K =
Konstanta persamaan
Sebuah 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. 8
2.5.Jenis – Jenis Motor DC (Arus Searah)
a. Motor DC sumber daya terpisah/Separately Excited Jika arus medan dipasok dari sumber terpisah maka disebut motor DC sumber daya terpisah/separately excited b. Motor DC sumber daya sendiri/Self Excited : Motor Shunt Pada 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 seri Dalam 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.
9
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.
d. Motor DC Kompon/Gabungan Motor Kompon DC merupakan gabungan motor seri dan shunt. Pada motor kompon, gulungan medan (medan shunt) dihubungkan secara paralel dan seri dengan gulungan dinamo (A) seperti yang ditunjukkan dalam gambar 8. Sehingga, motor kompon memiliki torque penyalaan awal yang bagus dan kecepatan yang stabil . Makin tinggi persentase penggabungan (yakni persentase gulungan medan yang dihubungkan secara seri), makin tinggi pula torque penyalaan awal yang dapat ditangani oleh motor ini. Contoh, penggabungan 40-50% menjaddikan motor ini cocok untuk alat pengangkat hoist dan derek, sedangkan motor kompon yang standar (12%) tidak cocok.
Mesin DC yang akan kita praktikkan adalah motor DC jenis penguat terpisah. Lihat gambar rangkaian. Karakteristik motor yang diamati dalam keadaan tanpa beban i alah : Putaran motor fungsi arud penguatan N=f(if), dengan V=Konstan Putaran motor fungsi tegangan jangkar N=f(V), dengan If=Konstan
10
BAB III METODE PELAKSANAAN 3.1. Alat-Alat yang Digunakan
Alat – alat yang diperlukan untuk menujang pelaksanaan praktik adalah sebagai berikut: 1.Motor DC 2.Tachometer 3.Voltmeter (u1), 1 buah 4.Amperemeter (A), 2 buah 5.Kabel penghubung
3.2. Rangkaian Percobaan
+
v
AC 3 FASA L1
L2
L3
REGULATOR
-
A
A
OUTPUT L1
L2
L3 L1
+
L2 L3 L1
L2
L3
v
-
M2
11
3.3. Langkah Kerja
A.Untuk karakteristik N-f(if) 1.Catat “name plate” mesin DC 2.Rangkaikan sesuai dengan diagram rangkaian 3.Masukan saklar untuk suplai tegangan dan atur untuk nilai 300V tetap 4.Masukan saklar untuk suplai arus medan,pengaturan dari 0,4A-0,15A secara bertahap 5.Masukan data putaran yang diperoleh pada tabel yang telah dibuat 6.Matikan motor dengan jalan turunkan tegangan motor sampai nol 7.Matikan saklar untuk penguatan medan
B.Untuk Karakteristik N=f(V) 1.Masukan saklar untuk penguat medan,atur sampai mencapai 0,8 A konstan 2.Masukan saklar untuk tegangan motor dari 30 V sampai 360 V. Lakukan secara bertahap 3.Catat putaran, masukan dalam tabel 4.Matikan motor, dengan menurunkan tegangan terlebih dahulu 5.Matikan saklar penguat medan
12
BAB IV ANALISA DATA 4.1.Data Hasil Pengamatan
V= 300 V If (A) n (RPM) 0,15 2910 0,2 2640 0,25 2600 0,3 2560 0,35 2440 0,4 2380 If= 0,8 A V (Volt) n 30 219 60 512 90 786 120 1074 150 1306 180 1594 210 1847 240 2120 270 2390 300 2670 330 2920
13
4.2.Grafik
Pengaruh Perubahan If Terhadap Putaran 3000 2800
) M P2600 R ( n a r 2400 a t u P 2200 2000 0.15
0.2
0.25
0.3
0.35
0.4
If ( Ampere )
Pengaruh Perubahan Tegangan Terhadap Putaran 3500 3000
) 2500 M P R2000 ( n a r 1500 a t u P1000 500 0 30
60
90
120
150
180
210
240
270
300
330
Tegangan ( Volt )
4.3.Analisa Data
Pada grafik 1 yaitu N = f (I f ), V = Konstan (300 V) , terbentuk grafik menurun, hal ini di karenakan adanya perubahan If menyebabkan pula perubahan putaran. Dapat disimpulkan nilai If berbanding terbalik dengan nilai putaran, semakin besar nilai If, maka putaran akan semakin mengecil. Pada grafik 2 yaitu N = f (V), If = Konstan (0,8 A) , terbentuk grafik naik, hal ini di karenakan adanya perubahan V menyebabkan pula perubahan putaran. Dapat disimpulkan nilai V berbanding lurus dengan nilai putaran, semakin besar nilai V, maka putaran akan semakin membesar. 14
BAB V PENUTUP 5.1. Kesimpulan
Pada praktikum 1 yaitu N = f (I f ), V = Konstan (300 V) , terbentuk grafik menurun, hal ini di karenakan adanya perubahan If menyebabkan pula perubahan putaran. Dapat disimpulkan nilai If berbanding terbalik dengan nilai putaran, kenaikan nilai If, akan diikuti pula penurunan nilai putaran. Pada praktikum 2 yaitu N = f (V), If = Konstan (0,8 A) , terbentuk grafik naik, hal ini di karenakan adanya perubahan V menyebabkan pula perubahan putaran. Dapat disimpulkan nilai V berbanding lurus dengan nilai putaran, kenaikan nilai V, akan diikuti pula kenaikan nilai putaran.
5.2. Saran
Dalam melakukan percobaan ini, diperlukan ketelitian dan konsentrasi dalam merangkai rangkaian alat dan pembacaan alat ukur, terutama tachometer, jika telah selesai merangkai, pastikan rangkaian telah terangkai dengan benar (untuk memastikan rangkaian sudah benar, bisa ditanyakan kepada dosen pembimbing). Dalam Praktikum ini, perlu diperhatikan SOP dalam pemakaian alat agar alat tidak mudah rusak.
15
