mesin arus searah (p2)
TRANSCRIPT
BAB I
PENDAHULUAN
I.1. Umum
Mesin arus searah ialah mesin elektrik yang digerakkan oleh arus searah atau
yang menghasilkan tegangan searah. Pengaturan putarannya mudah dan dapat diatur
dalam daerah yang sangat lebar. Generator arus searah bekerja berdasarkan prinsip
hukum Faraday, sedangkan arah gaya yang menimbulkan kopel pada arus searah
berdasarkan kaidah tangan kiri Fleming. Dengan melihat hubungan kumparan medan
terhadap jangkar maka mesin arus searah (MAS) dapat dibagi :
1. MAS berpenguatan Bebas
2. MAS berpenguatan Shunt
3. MAS berpenguatan Seri
4. MAS berpenguatan Kompon
Untuk mesin arus searah berlaku suatu persamaan umum :
V = E Ia.Ra dimana : E = c.n.
Keterangan : Tanda + : Menunjukkan MAS sebagai Motor
Tanda - : Menunjukkan MAS sebagai Generator
C : Konstanta
Ia : Arus jangkar
: Fluksi
n : Putaran permenit
V : Tegangan
Ra : Tahanan jangkar
I.1.1. Motor Arus Searah
Motor arus searah ialah suatu mesin yang berfungsi mengubah tenaga
listrik arus searah (DC) menjadi tenaga gerak atau tenaga mekanik, dimana
tenaga gerak tersebut berupa putaran dari pada rotor.
Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada gambar di bawah ini :
1
Gambar 1.1 Motor Arus Searah
Pada motor arus searah kopel yang dibangkitkan :
T = k..Ia ; k = konstan
I.1.2. Generator Arus Searah
Generator arus searah ialah suatu mesin pengubah tenaga mekanik
menjadi tenaga listrik arus searah. Seperti terlihat pada gambar di bawah ini :
Gambar 1.2 Generator Arus Searah
I.2. Konstruksi Fisik Mesin Arus Searah
Gambar 1.3 Bagian-bagian Mesin Arus Searah
2
E
>+
-
Ia
Sumber arus searah
n
Kumparan medan
If
E
>+
-
Ia
Sumber penggerak
Kumparan medan
If
V
3
4 6
5
1
U
S
2
Keterangan gambar :
1. Badan Generator
2. Inti kutub magnet dan belitan penguat magnet
3. Sikat-sikat
4. Komutator
5. Jangkar
6. Belitan jangkar
I.3. Belitan Jangkar
I.3.1. Pengertian Belitan Jangkar
Belitan jangkar merupakan bagian yang terpenting pada mesin arus
searah. Pada generator arus searah belitan jangkar merupakan tempat terjadinya
GGL. Sedangkan pada motor arus searah berfungsi untuk tempat timbulnya
torsi.
Pada sebuah kumparan jangkar terdapat beberapa belitan. Andaikata
banyaknya kawat tiap sisi kumparan dinyatakan dengan Zs, banyaknya sisi
kumparan pada jangkar S, maka banyaknya kawat pada jangkar tersebut
adalah: Z = S.Zs
Biasanya tiap-tiap kutub mempunyai 8 sampai 18 alur. Karena kumparan
diinginkan banyak sedang jumlah alur sudah tertentu, maka kumparan-
kumparan diletakkan di dalam alur secara berlapis. Di dalam tiap lapis diisi 1-3
sisi kumparan. Jumlah sisi kumparan tiap lapis dinyatakan dengan U.
Gambar 1.4 (a) Belitan Single Layer (b) Belitan Double Layer
3
(a)
(b)
U=1
U=1
U=2
U=2
U=3
U=3
Andaikata jumlah sisi kumparan tiap-tiap lapis dinyatakan dengan U,
jumlah alur dinyatakan dengan G, maka:
S = 2.U.G untuk belitan Double Layer
I.3.2. Jenis-jenis belitan Jangkar
Pada dasarnya ada dua macam belitan jangkar, yaitu belitan gelung (lap
winding) dan belitan gelombang (wave winding). Perbedaan antara kedua
belitan ini terletak pada penyambungan ujung kumparan pada komutator.
Belitan gelung terbagi dua yaitu belitan gelung tunggal (simplex lap
winding) dan belitan gelung majemuk (multiplex lap winding). Begitu juga
dengan belitan gelombang terbagi dua lagi yaitu belitan gelombang tunggal
(simplex wave winding) dan belitan gelombang majemuk (multiplex wave
winding).
Selain kedua macam belitan tersebut ada konstruksi lain yang merupakan
kombinasi kedua belitan tersebut di atas, yaitu belitan kaki katak (frog leg
winding).
Pada belitan gelung tunggal, ujung-ujung kumparan disambung pada
segment komutator yang berdekatan. Pada belitan gelombang tunggal ujung-
ujung kumparan dihubungkan pada segment komutator dengan jarak mendekati
360 listrik.
Gambar 1.5 (a) Belitan Gelung (b) Belitan Gelombang
4
sisi-sisi kumparan
sisi-sisi kumparan
alur
ujung kumparan
ujung kumparan
ujung kumparan
ujung kumparan
mendekati 360o listrik
(a) (b)
Gambar 1.6 Belitan Kaki Katak
I.4. Reaksi Jangkar
1.4.1. Pengertian Reaksi Jangkar
Reaksi jangkar adalah pengaruh yang ditimbulkan medan jangkar
terhadap medan utama.
Bila generator berbeban, arus ini pada lilitan jangkar membangkitkan
suatu gaya gerak magnet (GGM) yang disebut medan jangkar. Medan jangkar
ini terletak tegak lurus terhadap medan utama, karena itu disebut juga medan
lintang.
Pada generator arus searah, seperti terlihat pada gambar 1.7 medan utama
di sebelah kiri kutub U dilemahkan oleh sebagian medan lintang dan disebelah
kanan diperkuat. Pada kutub S medan utama disebelah kanan dilemahkan dan
di sebelah kiri diperkuat oleh sebagian medan lintang.
Gambar 1.7 Medan Lintang Generator Arus Searah
5
U
S
U
S
A’
A B
B’
Gambar 1.8 Medan Paduan Generator
I.4.2. Pengaruh Reaksi Jangkar
Karena medan utama dan medan jangkar timbul bersama-sama, maka
akan menyebabkan perubahan arah medan utama seperti terlihat pada gambar
1.7 Garis netral A B tegak lurus dengan medan paduan, berkisar sebesar sudut
dari garis netral teoritis. Pada generator pergeseran ini mengikuti arah
putaran.
Bila diperhatikan kawat-kawat yang terletak pada garis netral AB,
diwaktu jangkar berputar, maka kawat-kawat yang sampai di tempat ini tidak
memotong suatu garis gaya. Akan tetapi sudah terjadi reaksi jangkar garis
netral bergeser letaknya, kawat-kawat yang melampaui garis netral AB
sekarang memotong garis gaya.
I.4.3. Mengatasi Pengaruh Reaksi Jangkar
Pengaruh reaksi jangkar yaitu berpindahnya garis netral yang
mengakibatkan kecenderungan timbul bunga api pada saat komutasi. Untuk itu
generator DC dirancang sedemikian rupa sehingga penyebab reaksi jangkar
dilawan dengan suatu medan, dengan besar dan arah yang tepat.
Untuk ini pada generator arus searah dapat dilakukan dengan dua cara :
a. Kutub Bantu
b. Belitan Kompensasi
Kutub bantu adalah kutub kecil yang terletak tepat pada pertengahan
antara kutub utara dan selatan, di tengah-tengah garis netral teoritis. Belitan
6
penguat kutub ini dihubungkan seri dengan belitan jangkar, hal ini disebabkan
karena medan lintang tergantung pada arus jangkarnya. Selain cara itu untuk
mengatasi pengaruh medan lintang ini pada generator DC dilengkapi dengan
kumparan yang terdiri dari sekumpulan penghantar yang diletakkan di dalam
alur pada permukaan kutub utama sehingga dengan demikian akan
menimbulkan medan lintang yang langsung melawan medan arus jangkar.
Belitan ini disebut dengan Belitan Kompensasi. Belitan kompensasi
dihubungkan seri dengan belitan jangkar.
I.5. Komutasi
Komutasi adalah saat dimana terjadi pergantian arah arus pada harga positif ke
negatif pada suatu kumparan yang menghasilkannya. Peristiwa ini akan terjadi bila
kumparan melewati garis netral pada waktu kumparan-kumparan tersebut bergerak
dari daerah antara permukaan kutub U ke kutub S atau sebaliknya. Pada gambar 1.8
dapat dilihat pergantian arah arus dari suatu kumparan.
Gambar 1.9 Kumparan Komutasi
Bila pergantian arus selama waktu komutasi, waktu hubung singkat, tidak
uniform dikatakan komutasi lebih atau komutasi kurang. Pada gambar 1.9
diperlihatkan bahwa komutasi tidak berjalan sepanjang kurva yang lurus. Arus pada
belitan hubung singkat sesungguhnya sangat tidak teratur.
Pada komutasi kurang, pergantian arus sangat perlahan selama periode hubung
singkat, kemudian untuk mengejar ketinggalan waktu arus menjadi sangat besar
sampai mendekati komutasi lengkap. Arus sangat tinggi yang timbul di bawah ujung-
ujung sikat menimbulkan panas setempat. Pada komutasi lebih yang merupakan suatu
7
21
▼ ▼▲
▼
21
▼ ▼ ▲
▼
▼
▼
21
▼▼
▼
Komutasi kurang
Komutasi ideal
Komutasi lebih
-Ia
+Ia
keadaan komutasi yang dipercepat, pergantian arus sedemikian cepat pada tingkat
awal.
Gambar 1.10 Kurva Arus dan Waktu untuk 3 Keadaan Komutasi
I.6. Perbandingan Kerja Generator dan Motor Arus Searah
Generator
Mesin DC yang berfungsi sebagai generator memerlukan prime mover untuk
memutar jangkar, karena belitan jangkar diputar dalam medan magnet, maka pada
belitan itu akan menimbulkan induksi. Ea = c.n. (volt).
Gambar 1.11 Skema Generator DC
Tegangan induksi ini harus mampu mengatasi drop tegangan karena tahanan
jangkar untuk menjadi tegangan terminal (Vt). Jadi skematik dapat dilihat pada
gambar di atas, untuk generator DC penguat shunt. Ea = Vt + Ia.Ra
Motor
Mesin DC berfungsi sebagai motor memerlukan sumber tegangan yang dicatu
ke sumber DC akan mengalirkan arus kepada belitan jangkar, berada dalam
medan magnet maka pada belitan itu akan timbul gaya.
8
Ia
G VtEa
Gambar 1.12 Skema Motor DC
BAB II
MOTOR ARUS SEARAH
II.1. Pengertian Motor Arus Searah
9
Ia
M VtEa
Motor arus searah ialah suatu mesin yang berfungsi mengubah tenaga listrik
arus searah (DC) menjadi tenaga gerak atau tenaga mekanik, dimana tenaga gerak
tersebut berupa putaran dari pada rotor.
I.2. Prinsip Kerja Motor Arus Searah
Kalau sebuah kawat berarus diletakkan antara kutub magnet (U – S), maka
pada kawat itu akan bekerja suatu gaya yang menggerakkan kawat itu.
Arah gerak kawat itu dapat ditentukan dengan Kaidah Tangan Kiri yang
berbunyi “ Apabila tangan kiri terbuka diletakkan antara kutub U dan S, sehingga
garis-garis gaya yang keluar dari kutub utara menembus telapak tangan kiri dan arus
di dalam kawat mengalir searah dengan arah keempat jari, maka kawat itu akan
mendapat gaya yang arahnya sesuai dengan arah ibu jari ”.
Gambar 2.1 Kaidah Tangan Kiri
Besarnya gaya tersebut adalah :
F = B.I.L newton
Dimana: B = Kerapatan fluks magnet (wb)
I = Kuat arus listrik (amp)
L = Panjang kawat penghantar (meter)
II.3. Torsi Jangkar dari Motor Arus Searah
Jika jangkar sebuah generator oleh sebuah penggerak mula, dalam generator
dihasilkan kopel yang melawan aksi penggerak mula tersebut. Kopel lawan ini dapat
dianggap sebagai aksi motor dalam generator. Aksi generator dihasilkan dalam setiap
10
GA
YA
GR. GAYA
ARUS
US
F = gerak
I = GGL
= Medan magnet
U S
motor apabila konduktor memotong garis gaya, jika dikonduksikan ggl dalam
konduktor itu, maka arah ggl sesuai dengan kaidah tangan kanan Fleaming untuk aksi
generator.
Gambar 2.2 Kaidah Tangan Kanan
II.4. Gaya Gerak Listrik Lawan
GGL lawan pada motor DC adalah GGL yang terjadi pada jangkar motor DC
(pada waktu motor berputar), yang disebabkan karena jangkar tersebut berputar
dalam medan magnet. Arah GGL lawan menentang arah GGL sumber, sehingga pada
waktu motor beroperasi arus jangkarnya menjadi :
dimana : V = Tegangan sumber (volt)
E = GGL lawan (volt)
Ra = Tahanan jangkar (ohm)
Besarnya GGL lawan adalah :
11
U
Arah arus tegangan sumber
Arah arus GGL lawan
Arah gerakan
Gambar 2.3 Proses Timbulnya GGL Lawan
Proses terjadinya GGL lawan adalah sebagai berikut :
1. Kumparan jangkar (terletak di antara kutub-kutub magnet) diberi sumber
DC.
2. Pada kumparan-kumparan jangkar timbul torsi, sehingga jangkar berputar
(arahnya sesuai dengan kaidah tangan kiri).
3. Dalam hal ini jangkar berputar dalam medan magnet sehingga timbul GGL
(arahnya sesuai dengan kaidah tangan kanan).
4. Arah GGL induksi tersebut berlawanan dengan arah GGL sumber sehingga
disebut GGL lawan.
II.5. Jenis-jenis Motor Arus Searah
Berdasarkan sumber arus penguat magnetnya motor DC dapat dibedakan atas :
Motor DC penguat terpisah, bila arus penguat magnet diperoleh dari sumber
DC diluar motor.
Motor DC dengan penguat sendiri, bila arus penguat magnet berasal dari
motor itu sendiri.
Berdasarkan hubungan belitan penguat magnet terhadap belitan jangkar motor
DC dengan penguat sendiri dapat dibedakan atas :
Motor Shunt
Motor Seri
Motor Kompon panjang dan Kompon pendek
Motor shunt mempunyai kecepatan yang hampir konstan. Pada tegangan
konstan, motor shunt mempunyai putaran hampir konstan walaupun terjadi perubahan
beban. Perubahan kecepatan hanya sekitar 10 %.
Motor seri dapat memberi momen yang besar pada waktu start dengan arus
start yang rendah. Juga dapat memberi perubahan kecepatan atau beban dengan arus
12
yang kecil dibandingkan dengan motor tipe lain, tetapi kecepatan menjadi besar bila
beban rendah atau tanpa beban dan hal ini sangat berbahaya.
Motor kompon mempunyai sifat antara motor seri dan motor shunt, tergantung
mana yang kuat belitannya. Umumnya mempunyai momen start yang besar.
Perubahan kecepatan sekitar 25 % terhadap kecepatan tanpa beban.
II.6. Menjalankan Motor Arus Searah
Ada beberapa cara untuk menstart motor DC, yaitu :
1. Start Langsung
Cara ini adalah cara yang paling mudah dan sederhana, tetapi arus
startnya besar. Pada saat jangkar belum bergerak yang tahanannya sangat kecil,
maka saat disambung dengan jala-jala arus jangkar (Ia) besar.
Arus start yang sangat besar dapat merusak kumparan jangkarnya. Kalau
motornya kecil bisa cepat berputar karena momen kelembaban rotornya kecil,
begitu pula arus startnya. Jadi untuk motor yang kecil bisa langsung disambung
dengan sumber.
2. Start dengan Rheostat
Untuk membatasi arus start yang besar, pada rangkaian jangkar dipasang
Rheostat.
Gambar 2.3 Rheostat
Mula-mula seluruh tahanan Rheostat dipakai, arus jangkar dibatasi oleh Rst,
arus penguat magnet (Im) menjadi besar, sesudah bergerak GGL lawan (E)
timbul. Rst dikurangi sedikit demi sedikit sampai pada keadaan minimum dan
motor berputar pada kecepatan normal.
13
MV
+
-
Rst
II.7. Pengaturan Putaran
Pada motor DC berlaku persamaan :
V = E + Ia.Ra
E = c.n.
atau
Maka berdasarkan persamaan di atas pengaturan putaran motor DC dapat
dilakukan dengan :
1. Mengubah tahanan jangkar (Ra)
2. Mengubah fluks magnet ()
3. Mengubah tegangan jala-jala (V)
II.8. Rugi-rugi dan Efisiensi Motor Arus Searah
Untuk mengubah tenaga listrik menjadi tenaga mekanik, pada motor DC
mengalami bermacam-macam kerugian (kehilangan). Dengan adanya kerugian-
kerugian pada motor DC tersebut, tenaga listrik (input) dari motor tidak seluruhnya
berubah menjadi tenaga mekanik.
Kerugian-kerugian itu disebabkan oleh adanya :
1. Reaksi jangkar
2. Inti besi
3. Gesekan
4. Arus yang mengalir pada belitan / Rheostat
Sehingga efisiensi () dari motor dapat ditulis :
BAB III
GENERATOR ARUS SEARAH
III.1. Pengertian Generator Arus Searah
14
Generator arus searah ialah suatu mesin pengubah tenaga mekanik menjadi
tenaga listrik arus searah. Tenaga mekanik disini digunakan untuk memutar kumparan
kawat penghantar dalam medan magnet ataupun sebaliknya memutar magnet diantara
kumparan kawat penghantar.
III.2. Prinsip Kerja Generator Arus Searah
Prinsip kerja dari sebuah generator arus searah sesuai dengan percobaan
Faraday yang mempunyai pengertian bahwa apabila sepotong kawat penghantar
listrik berada dalam medan magnet berubah-ubah, maka di dalam kawat tersebut akan
terbentuk ggl induksi. Demikian pula sebaliknya bila sepotong kawat penghantar
listrik digerak-gerakkan dalam medan magnet, maka dalam kawat penghantar
tersebut juga terbentuk ggl induksi.
Besarnya ggl induksi rata-rata (e) = - N . 10-8 volt
Dimana : N = jumlah belitan
= perubahan fluks medan magnet (wb)
t = perubahan waktu (detik)
GGL induksi yang terbentuk dalam kumparan tandanya negatif. Hal ini sesuai
dengan hukum Lentz yang mengatakan arah dari arus induksi ialah sedemikian rupa
sehingga melawan sebab yang menimbulkannya.
III.3. Prinsip Penyearahan
15H
E
F
I
A
C
B
D
Flux magnet
Gambar 3.1 Prinsip Penyearahan
a. Mula-mula sisi AB berada pada kedudukan 0 dan sisi CD berada pada kedudukan
6, pada saat ini pada sisi AB dan CD tidak terbentuk ggl. Pada saat ini pula sikat-
sikat berhubungan dengan bagian kedua komutator, yang berarti sikat-sikat
berpotensial nol.
b. Kumparan berputar terus sehingga AB bergerak di daerah utara (dari 0 menuju 3)
dan sisi CD bergerak di daerah selatan. Sesuai dengan kaidah tangan kanan maka
ggl yang terbentuk pada sisi AB arahnya menjauhi kita, sedangkan pada sisi CD
terbentuk ggl yang arahnya mendekati kita. Kalau dijanjikan bahwa arus listrik di
dalam sumber mengalir dari negatif ke positif, maka pada saat itu komutator I dan
sikat E beroperasi negatif. Sedangkan komutator II dan sikat F berpotensial
positif.
c. Kumparan AB pada kedudukan 6 dan CD pada 12, maka pada saat ini sikat-sikat
berpotensial nol karena ggl induksi yang terbentuk pada masing-masing sisi
kumparan adalah nol, sikat-sikat hanya berhubungan dengan isolator.
d. Sisi AB bergerak di daerah selatan (dari 6 menuju 12) sehingga ggl yang
terbentuk pada sisi kumparan AB arahnya mendekati kita, sebaliknya pada sisi
CD yang bergerak di daerah utara terbentuk ggl yang arahnya menjauhi kita. Pada
saat ini komutator I dan sikat F beroperasi positif sedangkan komutator II dan
sikat E berpotensial negatif.
III.4. Syarat-syarat Pemilihan Penggerak Mula
Prime Mover adalah suatu bagian dari dari sistem yang dipakai untuk
menggerakkan bagian lain dari sistem agar diperoleh tujuan sistem prime mover ini
16
dapat berupa peralatan yang dapat mengubah energi potensial atau energi listrik
menjadi energi listrik atau energi mekanik.
Pada umumnya dalam induksi tenaga listrik, prime mover harus memiliki
syarat-syarat sebagai berikut :
1. Mudah dijalankan
2. Mudah mengatur putarannya
3. Mudah membalik putaran
4. Torsi awal harus besar (cepat mencapai harga nominal)
Jika ditinjau dari syarat-syarat di atas, mesin yang cukup memenuhi syarat
adalah motor arus searah yang performancenya antara lain :
1. Start Vt = Ia.Ra
2. Kontrol putaran =
3. Membalik arah putaran cukup dengan membalik arah arus jangkar atau arus
medannya.
4. Torsi awal besar khususnya pada motor DC seri.
III.5. Jenis-jenis Generator Arus Searah
Berdasarkan sumber arus kemagnetan (arus penguat) bagi kutub magnet
buatan, generator arus searah dapat dibedakan :
1. Generator dengan penguat terpisah, bila arus kemagnetan diperoleh dari sumber
tenaga listrik arus searah di luar generator tersebut.
Generator dengan penguat terpisah hanya dipakai dalam keadaan tertentu
dan jarang terjadi. Dengan terpisahnya sumber arus kemagnetan dari generator,
berarti besarnya arus kemagnetan tidak terpengaruh oleh nilai-nilai arus ataupun
tegangan generator.
17
oI oK oA oB
U
S
+ -
Gambar 3.2 Generator Penguat Terpisah
Gambar 3.3 Rangkaian Ekivalen
Dari gambar di atas didapat ;
Persamaan arus : ; Ia = IL
Persamaan tegangan : E = Ek + Ia.Ra + 2 E
Ek = IL.RL
Dimana : E = GGL induksi
Ek = Tegangan sumber
Em = Tegangan sumber penguat medan
E = Kerugian tegangan pada sikat
Im = Arus penguat magnet
Ia = Arus jangkar
IL = Arus beban
Ra = Tahanan jangkar
Rm = Tahanan penguat
2. Generator dengan penguat sendiri, bila arus kemagnetan bagi kutub-kutub magnet
berasal dari generator itu sendiri.
Karena generator penguat sendiri memperoleh arus kemagnetan dari dalam
generator itu sendiri, maka dengan sendirinya arus kemagnetan akan terpengaruh
18
G E RL
IL
>IM
>
RMEM
I
k B
A
oleh nilai-nilai tegangan dan arus yang terdapat pada generator. Dalam hal ini
magnet yang dapat menimbulkan ggl mula-mula, ditimbulkan oleh adanya
remanensi (magnet sisa) pada kutub-kutubnya.
Pengaruh nilai-nilai tegangan dan arus generator terdapat arus penguat
tergantung cara bagaimana hubungan belitan penguat magnet dengan belitan
jangkar.
Karena itu berdasarkan hubungan belitan penguat magnet dengan belitan
jangkar, generator penguat sendiri dibedakan atas :
Generator shunt
Generator seri
Generator kompon (campuran)
a. Generator shunt
Generator shunt yaitu generator penguat sendiri dimana belitan magnetnya
dihubungkan shunt (paralel) dengan belitan jangkar.
Gambar 3.4 Generator Shunt
19
oC oA oD oB
U
S
×
RL
><
GB
A
E
ILIsh
Rsh
C
D
>Ia+
-
Ek
3.5 Rangkaian ekivalen
Karena belitan penguat magnet (Rsh) paralel dengan belitan jangkar, maka
diperoleh :
Persamaan arus Ia = IL + Ish
Persamaan tegangan E = Ek + Ia.Ra + 2 E
Ek = Ish.Rsh
b. Generator seri
Generator seri yaitu generator penguat sendiri dimana belitan penguat
magnetnya dihubungkan seri dengan belitan jangkar.
Gambar 3.6 Generator Seri
Gambar 3.7 Rangkaian Ekivalen
Berdasarkan rangkaian di atas maka diperoleh :
Persamaan arus Ia = Ise = IL
Persamaan tegangan E = Ek + Ia.Ra + Ise.Rse + 2 E
= Ek + Ia (Ra + Rse) + 2 E
c. Generator kompon (campuran)
20
oE oA oF oB
U
S
×
GB
A
E
>Ia
RL Ek
E FRsc
+
-
Generator kompon ialah generator arus searah yang belitan penguat
medannya terdiri dari belitan penguat shunt dan seri. Karena ada 2 kemungkinan
cara meletakkan belitan penguat serinya, generator kompon dibedakan atas :
1. Generator kompon panjang
Generator kompon yang belitan penguat serinya terletak pada rangkaian
jangkar.
Gambar 3.8 Generator Kompon Panjang
Gambar 3.9 Rangakaian Ekivalen
Dari rangkaian di atas diperoleh :
Persamaan arus Ise = Ia
Ia = IL + Ish
Persamaan E = Ek + Ia (Ra+Rse) + 2 E
= Ish.Rsh + Ia (Ra + rse) + 2 E
2. Generator kompon pendek
21
oC oA oE oD oB oF
×
U
S
GB
AE
> Ia
RL Ek
D
C
Rsh
Rsc
E
><ILIsc
F
Generator kompon yang belitan penguat serinya terletak pada rangkaian
beban.
Gambar 3.10 Generator Kompon Pendek
Gambar 3.11 Rangkaian Ekivalen
Dari rangkaian ekivalen di atas diperoleh ;
Persamaan arus Ise = IL
Ia = IL + Ish
Persamaan tegangan E = Ek + Ia.Ra + Ise.Rse + 2 E
= Ia.Ra + Ish.Rsh + 2 E
III.6. Kegunaan Generator Arus Searah
Generator arus searah sebagai salah satu pembangkit listrik arus searah banyak
kegunaannya di bengkel-bengkel, pabrik-pabrik maupun dalam kehidupan sehari-
hari. Dalam penggunaannya generator arus searah dapat ditempatkan tetap maupun
bergerak. Dalam hal ini untuk yang ditempatkan tetap misalnya generator yang
dipergunakan untuk mengisi accu pada perusahaan, sedangkan untuk yang bergerak
misalnya pada pengisi accu mobil.
22
oC oA oE oD oB oF
×
U
S
RL EkGB
A
E
> Ia
E F
Rsc
>IL
D
C
Rsh
<Ish
Kegunaan lain :
Untuk memberi arus pada lampu
Untuk menggerakkan kontrol
Untuk penggerak
Di pusat-pusat tenaga listrik generator arus searah berfungsi sebagai sumber
penguat magnet (exiter) pada generator utama. Di pabrik kita banyak menemui
misalnya pada pabrik penyepuhan dan pabrik-pabrik yang banyak memakai motor
arus searah. Untuk las listrik dan masih banyak lagi.
BAB IV
KARAKTERISTIK GENERATOR ARUS SEARAH
IV.1. Karakteristik Generator Penguat Terpisah
a. Karakteristik Beban Nol
23
EoGRv
Em+
-
Gambar 4.1 Rangkaian Beban Nol
Gambar 4.2 Karakteristik Beban Nol
b. Karakteristik Berbeban
Gambar 4.3 Rangkaian Berbeban
24
Eo
Im0a
c
d
e
Eo
Im0
n1>n
n1<n
n
Rv
Em+
-
>Im
RmEkG
>IL
RL
E
Im0
c
a1 b1 a b c
m
q
p
Eo
Ek
E
m1
q1
p1
S
Gambar 4.4 Karakteristik berbeban
c. Karakteristik Pengaturan
Gambar 4.5 Karakteristik Pengaturan
d. Karakteristik Hubung Singkat
Gambar 4.6 Rangkaian Hubung Singkat
Gambar 4.7 Karakteristik Hubung Singkat
IV.2. Karakteristik Generator Shunt
25
IL
Im
Imo
Im
Ia
0
r
Rv
Em
+
- Rm G >
Im
+
-
Gambar 4.8 Rangkaian Beban Nol
Gambar 4.9 Karakteristik Beban Nol
Gambar 4.10 Karakteristik Luar
IV.3. Karakteristik Generator Seri
Gambar 4.11 Rangkaian Generator Seri
26
Rv
RshG
RL
t
E
sr
0 aIsh
p
Ek
IL
b1
0
a
2
b
Rsc
G RL
Gambar 4.12 Karakteristik Luar
IV.4. Karakteristik Generator Kompon
Gambar 4.13 Rangkaian Generator Kompon Panjang
Gambar 4.14 Rangkaian Generator Kompon Pendek
Gambar 4.15 Karakteristik Berbeban Generator Kompon
27
E Eo
Ek
I
Rsc
GRLRsh
Rsc
G RLRsh
Ek
Iba
p
q
sm
E
Ek
Eo
I
II
III
I
Gambar 4.16 Karakteristik Luar Generator Kompon Pendek
BAB V
KARAKTERISTIK MOTOR ARUS SEARAH
V.1. Karakteristik Putaran n = f (Ia); V konstan
Motor shunt mempunyai karakteristik putaran yang kaku, artinya bila ada
perubahan beban yang besar hanya terjadi penurunan putaran yang kecil. Dari
persamaan kecepatan :
28
dapat dilihat bahwa perubahan harga Ia akan memberikan pengaruh yang kecil
terhadap n. Hal ini disebabkan oleh nilai Ra biasanya kecil dan untuk motor shunt
pada V konstan maka konstan
Pada motor seri Ia = Im sehingga = f (Ia) = f (Im) oleh karena itu :
Motor kompon mempunyai sifat antara motor seri dan shunt, menurut arah
belitan penguat magnet, motor kompon ada 2, yaitu :
1. Komulatif jika medan shunt dan seri saling memperkuat
= sh + se
2. Differensial jika medan seri memperlemah medan shunt
= sh - se
Gambar 5.1 Karakteristik Putaran
V.2. Karakteristik Torsi T = f(Ia); V konstan
Dari persamaan Torsi T = k.Ia.
Pada motor shunt, jika V konstan, Im konstan maka konstan. Sehingga untuk V
konstan torsi motor shunt hanya tergantung pada Ia. T = k.Ia
Grafiknya linear, tetapi pada beban berat meskipun Im konstan berubah akibat
adanya reaksi jangkar.
Pada motor seri Im = Ia sehingga sebanding dengan Ia. Kalau bebannya
ringan, dimana magnet tidak berada pada daerah jenuh akan sebanding dengan Ia.
Pada kondisi ini grafik cenderung lurus. Pada beban berat tidak sebanding dengan
Ia. Torsi akan turun.
29
n
Ia
differensial
komulatif
shunt
seri
Untuk motor kompon, se dan sh saling berpengaruh. Karakteristik torsinya
merupakan kombinasi dari motor seri dan motor shunt. Kalau beban motor besar, arus
pada belitan seri besar sehingga bertambah. Sedangkan arus pada belitan shunt
tetap. Oleh karena itu resultan nya akan memberikan torsi agak cekung di atas pada
beban ringan dan pada daerah jenuh grafiknya lurus.
Gambar 5.2 Karakteristik Torsi
V.3. Karakteristik Mekanis
Dari persamaan
Dapat dilihat bahwa pada motor shunt dimana kalau Torsi (T = k.Ia. ) bertambah, Ia
bertambah tetap. Maka dengan pertambahan T pada motor shunt, n akan menurun.
Pada motor seri, dengan bertambahnya T, menyebabkan bertambahnya Ia dan
, karena pada motor seri merupakan fungsi Ia. Untuk Ia = 0, Im = 0, n akan
menuju tak hingga , sedangkan untuk Ia yang besar, n akan mendekati nol.
Untuk motor kompon karakteristiknya terletak antara karakteristik motor seri
dan motor shunt.
30
Ia
Overload range
Rated torsi
shunt
seri
kompon
T
n
HP output
komulatif
shunt
seri
Rated speed
Rated HPT
Gambar 5.3 Karakteristik Mekanis
BAB VI
PERCOBAAN BEBAN NOL GENERATOR
VI.1. Tujuan Percobaan
1. Menentukan hubungan antara tegangan induksi dengan arus penguat pada
putaran konstan.
2. menggambarkan karakteristik Eo = f (If).
VI.2. Teori dan Analisa Karakteristik
Rangkaian Ekivalen dari suatu generator DC dengan penguat terpisah dapat
digambarkan sebagai berikut :
31
Ia<
If>
RfVf Ea
Dari gambar di atas diperoleh rumus :
Ea = Vt + Ia.Ra
Bila generator tidak dibebani maka Ia = 0, sehingga :
Ea = Vt
Besar tegangan yang dibangkitkan pada jangkar adalah :
E = c.n. dan = If
Maka E = c.n.If, dimana c dan n konstan, sehingga Ea = k.If
VI.3. Rangkaian Percobaan
32
If
E
praktek
teori
Im
S1
Vm
P T D C 2
Ifm
Vfm
S2
P T D C 3
Ifg
Vfg
S3
Vg
S4
M
A
B
G
A
B
+
-
+
-
PTDC1
K J
VI.4. Prosedur Percobaan
1. Menjalankan motor DC dengan cara :
Ifm dibuat normal
Menutup S2
Mengatur Vin max
Menutup S1
Menaikkan Vin sampai tegangan nominal atau putaran nominal
2. Mengatur putaran motor konstan 1500 rpm
3. Menaikkan Ifm secara bertahap dan mencatat Vg dan Ifg
4. Percobaan dilakukan sampai 110 % tegangan nominal, kemudian Ifg diturunkan
sampai nol.
5. Mengulangi percobaan pada putaran 1300 rpm
VI.5. Data Hasil Percobaan
a. Untuk n = 800 rpm Vm = 65 Volt Vfm = 100 V
Ifm = 0,68 Amp Im = 1,4 Amp
1. Percobaan naik
NO Ifg (amp) Vg (volt) Vfg (volt)
1
2
3
4
5
6
7
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
1,1
10
30
40
45
45
50
0
30
60
90
120
155
180
2. Percobaan turun
NO Ifg (amp) Vg (volt) Vfg (volt)
33
1
2
3
4
5
6
7
1,2
1
0,8
0,6
0,4
0,2
0
50
45
40
35
25
10
1
180
160
130
100
65
30
0
b. Untuk n = 1000 rpm Vm = 65 Volt Ifm = 0,8 Amp
Im = 1,2 Amp Vfm = 100 V
3. Percobaan naik
NO Ifg (amp) Vg (volt) Vfg (volt)
1
2
3
4
5
6
7
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
1,2
10
30
40
50
55
60
0
35
60
90
125
150
185
4. Percobaan turun
NO Ifg (amp) Vg (volt) Vfg (volt)
1
2
3
4
1,2
1
0,8
0,6
60
50
48
45
185
160
130
100
34
5
6
7
0,4
0,2
0
35
15
1,2
65
35
0
VI.6. Analisa Data Percobaan
1. Dilihat dari tabel hasil percobaan pada saat Ifg = 0, Vfg = 0 semakin besar arus
medan generator diberikan maka semakin besar pula Vfg yang dihasilkan.
2. Untuk tegangan generator pada keadaan naik tidak sama dengan pada keadaan
turun walaupun Ifg sama.
3. Pada saat Ifg belum diberikan ke generator, tegangan induksi sudah ada, ini
disebut dengan tegangan sisa.
VI.8. Analisa Grafik Hasil Percobaan
1. Dari grafik terlihat bahwa karakteristik Vg = f (Ifg), setiap kenaikan Ifg maka
diikuti kenaikan Vg.
2. Dengan pertambahan Ifg yang linier dalam hasil penggambaran karakteristiknya
melengkung, disebabkan efek kejenuhan inti.
3. Pada saat Ifg = 0 tegangan induksi telah ada, sehingga grafiknya tidak dimulai
dari 0.
4. Grafik pada saat naik tidak sama dengan saat turun karena adanya rugi-rugi
inti.
VI.9. Kesimpulan
35
1. Semakin besar arus penguat yang diberikan maka tegangan yang dihasilkan
generator semakin besar.
2. Kurva yang dihasilkan Vg vs Ifg melengkung dan memiliki titik kejenuhan inti.
3. Kurva naik tidak dimulai dari 0, begitu juga waktu turun. Hal ini karena adanya
Remanensi (magnet sisa) pada inti generator.
4. Perbedaan tegangan generator pada saat naik dan pada saat turun disebabkan
adanya rugi-rugi inti.
BAB VII
PERCOBAAN HUBUNG SINGKAT GENERATOR ARUS SEARAH
VII.1. Tujuan Percobaan
1. Menentukan arus hubung singkat sebagai fungsi dari arus penguat pada
kecepatan konstan.
2. Menggambarkan karakteristik Ia = f(If) pada V = 0, konstan.
VII.2. Teori dan Analisa Karakteristik
Karakteristik hubung singkat diperoleh melalui suatu percobaan dimana harga
kumparan nominalnya meningkat konstan.
36
Dari gambar di atas diperoleh persamaan ;
Ea = Vt + Ia.Ra
Karena percobaan hubung singkat Vt = 0, maka Ia = Isc, arus ini sangat besar.
Sehingga persamaan menjadi :
Ea = Isc.ra ; Ea = c.n.
; = If
karena Ra, c dan n konstan maka :
If
Isc = If.k2 + k3
= If.k4
Oleh karena adanya tegangan remanensi pada generator, maka pada saat If = 0,
Isc telah ada walaupun sangat kecil.
37
teori
praktekIa
If
Ia<
If>
RfVf Ea Vt
VII.3. Rangkaian Percobaan
VII.4. Prosedur Percobaan
1. Membuat rangkaian seperti gambar di atas
2. Menutup S3 dan mencatat penunjukan Ifm
3. Menaikkan Ifg sampai arus nominal generator, mencatat penunjukan Ifm dan Ifg
4. Mematikan PTDC3 dan membuka S3, Meminimumkan PTDC1 dan membuka
S1 dan S2
VII.5. Data Hasil Percobaan
N = 1000 rpm Vm = 65 volt
Ifg = 0,68 amp Im = 1,2 amp
NO Ifg (amp) Ia = Isc (amp)
1
2
3
4
5
6
0
0,01
0,02
0,03
0,04
0,05
0,8
2
3,6
4,4
6
7,4
VII.6. Analisa Data Percobaan
38
Im
P T D C 2
Ifm
Vfm
S2
P T D C 3
Ifg
Vfg
S3
Ish
S4
M
A
B
G
A
B
+
-S1
Vm
+
-
PTDC1
K J
1. Dari hasil percobaan terlihat bahwa setiap kenaikan Ifg diikuti kenaikan Isc.
Hal ini sesuai dengan teori.
2. Pada saat belum diberikan penguatan pada generator (Ifg = 0) telah terdapat Isc
sebesar 0,8 A.
3. Dari data terlihat bahwa perbandingan antara Isc dan Ifg begitu besar.
VII.8. Analisa grafik Hasil Percobaan
1. Dari grafik terlihat bahwa karakteristik Ia = f (If) setiap kenaikan I fg diikuti
dengan kenaikan Ia.
2. Gambar grafik linier, tetapi tidak dimulai dari 0 sehingga dapat dikatakan
tidak sesuai dengan teori.
VII.9. Kesimpulan
1. Pada saat generator belum diberi penguatan, telah terdapat Isc sebesar 0,8 A.
Hal ini disebabkan oleh adanya efek remanensi (magnet sisa) pada inti
generator.
2. Bertambahnya Ifg pada generator diikuti dengan bertambahnya Isc. Hal ini
sesuai dengan karakteristik Ia = f(If).
39
3. Perbandingan harga yang besar antara Ifg dan Isc adalah karena pada saat
generator dihubung singkatkan V = 0, sehingga arus menjadi maksimum.
4. Kurva yang dihasilkan Ifg vs Isc linier, karena kenaikan kedua arus tersebut
sebanding.
BAB VIII
PERCOBAAN BERBEBAN GENERATOR ARUS SEARAH
VIII.1. Tujuan Percobaan
1. Menentukan tegangan jepit (Vt) dan arus penguat bila Ia dan n konstan.
2. Menentukan karakteristik
Pin = f (Iag) Pout = f (Iag)
T = f (Iag) Vg = f (Iag)
= f (Iag)
VIII.2. Teori dan Analisa Karakteristik
40
Rangkaian ekivalen dari suatu generator DC dengan penguatan bebas dengan
memberikan beban dapat digambarkan sebagai berikut :
Dari gambar di atas diperoleh :
Ea = Vt + Ia.Ra
Ea = c.n.
N, Ia = konstan
= If
maka : c.n. = Vt + Ia.Ra
k1.If = Vt + k2.Ia
Vt = k1.If + k2.k3
Karakteristik Vt = f (If)
Karakteristik Pin = f (Iag)
Pin = T.n
T = c.Iag.
= k1.Iag
41
Vt
If
Pin
Iag
Ia<
Ea
If>
RfVf Vt LOAD
Pin = k1.Iag.k2.k3
= k4.Iag
Karakteristik Pout = f (Iag)
Pout = Vag.Iag
= k.Iag
Karakteristik T = f (Iag)
T = c.Iag.
= k.Iag
Karakteristik = f (Iag)
Karakteristik Vg = f (Iag)
42
Pout
Iag
T
Iag
Iag
Vg
Iag
VIII.3. Rangkaian Percobaan
VIII.4. Prosedur Percobaan
1. Menjalankan motor DC, mengatur tegangan masuknya pada harga nominal
dan dijaga konstan.
2. Mengatur putaran motor pada harga nominal (mengatur Ifm).
3. Mengatur tegangan generator pada harga nominal (dengan mengatur Ifg) dan
menjaga Ifg konstan.
4. Menutup S4 pada posisi Rb maksimum.
5. Menaikkan Iag secara secara bertahap (dengan menurunkan Rb), setiap tahap
perputaran dijaga konstan (dengan mengatur Ifm).
6. Mencatat Iam, Ifm, Vg, Iag, Ifg.
7. Percobaan dilakukan sampai arus jangkar generator mencapai harga nominal.
VIII.5. Data Hasil Percobaan
Beban resistif
Ifg = 1,2 amp Vm = 80 volt n = 1300 rpm
43
P T D C 2
Ifm
Vfm
S2
P T D C 3
Ifg
Vfg
S3
S4
Iam
M
A
B
G
A
BS1
Vm
+
-
PTDC1
LOAD
Iag
K J
NO Beban (W) Iam (A) Ifm (A) Vg (V) Iag (A) Vfg (V) Vfm (V)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
60
120
180
240
300
360
420
480
540
600
2,4
2,6
2,8
3,2
3,4
3,6
3,8
4
4,2
4,4
0,67
0,67
0,66
0,64
0,63
0,63
0,62
0,61
0,61
0,6
80
80
80
80
80
80
80
80
80
80
0,2
0,3
0,5
0,6
0,8
1
1,1
1,3
1,4
1,6
195
200
200
200
205
205
205
208
208
208
105
100
100
100
95
95
95
94
90
90
VIII.6. Analisa Data Hasil Percobaan
T = c.Iag.Ifg
T1 = 0,051 x 0,2 x 1,2 = 0,012 Nm
T2 = 0,051 x 0,3 x 1,2 = 0,018 Nm
T3 = 0,051 x 0,5 x 1,2 = 0,031 Nm
T4 = 0,051 x 0,6 x 1,2 = 0,037 Nm
T5 = 0,051 x 0,8 x 1,2 = 0,049 Nm
T6 = 0,051 x 1,0 x 1,2 = 0,061 Nm
44
T7 = 0,051 x 1,1 x 1,2 = 0,067 Nm
T8 = 0,051 x 1,3 x 1,2 = 0,079 Nm
T9 = 0,051 x 1,4 x 1,2 = 0,085 Nm
T10 = 0,051 x 1,6 x 1,2 = 0,098 Nm
Pin = T.n.
Pin1 = 0,012 x 1300 x = 16 W
Pin2 = 0,018 x 1300 x = 24 W
Pin3 = 0,031 x 1300 x = 41,35 W
Pin4 = 0,037 x 1300 x = 49,35 W
Pin5 = 0,049 x 1300 x = 65,35 W
Pin6 = 0,061 x 1300 x = 81,36 W
Pin7 = 0,067 x 1300 x = 89,36 W
Pin8 = 0,079 x 1300 x = 105,37 W
Pin9 = 0,085 x 1300 x = 113,37 W
Pin10 = 0,098 x 1300 x = 130,71 W
Pout = Vg.Iag
Pout1 = 80 x 0,2 = 16 W
Pout2 = 80 x 0,3 = 24 W
45
Pout3 = 80 x 0,5 = 40 W
Pout4 = 80 x 0,6 = 48 W
Pout5 = 80 x 0,8 = 64 W
Pout6 = 80 x 1,0 = 80 W
Pout7 = 80 x 1,1 = 88 W
Pout8 = 80 x 1,3 = 104 W
Pout9 = 80 x 1,4 = 112 W
Pout10 = 80 x 1,6 = 128 W
= x 100 %
1 = x 100 % = 100 %
2 = x 100 % = 100 %
3 = x 100 % = 96,73 %
4 = x 100 % = 97,26 %
5 = x 100 % = 97,93 %
6 = x 100 % = 98,32 %
7 = x 100 % = 98,47 %
8 = x 100 % = 98,7 %
9 = x 100 % = 98,79 %
10 = x 100 % = 97,92 %
46
VIII.8. Analisa Grafik Hasil Percobaan
1. Pin = f (Iag)
Setiap kenaikan harga Iag, Pin juga naik. Kenaikan ini sebanding dengan
kenaikan.
2. Pout = f (Iag)
Setiap kenaikan harga Iam yang seiring dengan kenaikan beban, maka Pout
akan naik.
3. T = f (Iag)
Kenaikan beban yang sesuai dengan kenaikan Iam mengakibatkan Torsi juga
naik, sebab putaran konstan.
4. = f (Iam)
Setiap kenaikan beban, sistem daya akan mengalami perubahan, sehingga
efisiensi juga akan berubah tetpi sangat kecil.
5. Vg = f (Iag)
Besar Vg tetap walaupun Iag ditambah secara bertahap.
VIII.9. Kesimpulan
47
1. Pada putaran konstan pertambahan beban akan mengakibatkan berubahnya
arus jangkar generator.
2. Perubahan arus jangkar mengakibatkan perubahan pada besarnya daya masuk,
daya keluar dan torsi generator.
3. Perubahan arus jangkar generator tidak mempengaruhi tegangan generator.
4. Pada tegangan generator dan putaran generator yang konstan, perubahan beban
tidak terlalu mempengaruhiefisiensi kerja dari generator.
BAB IX
PERCOBAAN BERBEBAN MOTOR ARUS SEARAH
IX.1. Tujuan Percobaan
1. Menentukan tegangan terminal dan arus beban pada keadaan n konstan.
2. Menentukan karakteristik motor DC saat berbeban.
Pin = f (Iam)
T = f (Iam)
Vm = f (Iam)
Pout = f (Iam)
= f (Iam)
IX.2. Teori dan Analisa Karakteristik
Dalam percobaan ini motor DC akan diberi beban yaitu untuk memutar
generator DC sehingga dapat dikatakan motor DC sebagai Prime Mover. Kedua
mesin tersebut dapat diberi penguatan bebas, sehingga didapat persamaan :
48
Vm = Em + Ia.Ra Em = c.n.
= Ifm konstan
n = Vm konstan
Karakteristik Pin = f (Iam)
Karakteristik T = f (Iam)
T = Iam.Ifm
= k.Iam
Karakteristik Pout = f (Iam)
Pout = 2.T.n
= Ifm.Iam.k1
= k2.k1.Iam
= k3.Iam
49
Pin
Iam
T
Iam
Pout
Iam
Karakteristik = f (Iam)
=
=
IX.3. Rangkaian Percobaan
IX.4. Prosedur Percobaan
1. Merangkai peralatan sesuai gambar.
2. Menjalankan motor DC, mengatur tegangan masukannya pada harga nominal
dan dijaga konstan.
50
Iam
P T D C 2
Ifm
Vfm
S2
P T D C 3
Ifg
Vfg
S3
Iam
M
A
B
G
A
BS1
Vm
+
-
PTDC1
LOAD
S4
Iag
Vg
K J
3. Mengatur putaran motor pada harga nominalnya (dengan mengatur Ifm).
4. Mengatur tegangan generator pada harga nominal.
5. Menutup S4 pada waktu maksimum.
6. Menaikkan Iag secara bertahap.
7. Setiap tahap perputaran dijaga konstan (dengan mengatur Ifm).
8. Mencatat Iam dan Ifm.
9. Percobaan dilakukan sampai arus jangkar motor mencapai nilai nominal.
IX.5. Data Hasil Percobaan
Beban Resistif
Iag = 1,2 amp Vm = 80 volt = 1300 rpm
NO Beban (W) Iam (A) Vfm (V) Ifm (A) Iag (A) Vg (V)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
60
120
180
240
300
360
420
480
540
600
2,45
2,65
2,8
3,2
3,4
3,6
3,8
4
4,2
4,4
105
100
100
100
95
95
95
94
90
90
0,67
0,67
0,66
0,64
0,63
0,63
0,62
0,61
0,60
0,61
0,2
0,3
0,5
0,6
0,8
1,0
1,1
1,3
1,4
1,6
80
80
80
80
80
80
80
80
80
80
IX.6. Analisa Data Hasil Percobaan
51
T = Ifm.Iam
T1 = 0,67 x 2,45 = 1,64 Nm
T2 = 0,67 x 2,65 = 1,77 Nm
T3 = 0,66 x 2,8 = 1,84 Nm
T4 = 0,64 x 3,2 = 2,04 Nm
T5 = 0,63 x 3,4 = 2,14 Nm
T6 = 0,63 x 3,6 = 2,26 Nm
T7 = 0,62 x 3,8 = 2,35 Nm
T8 = 0,61 x 4 = 2,44 Nm
T9 = 0,60 x 4,2 = 2,52 Nm
T10 = 0,61 x 4,4 = 2,68 Nm
Pin = Vm.Iam
Pin1 = 80 x 2,45 = 196 W
Pin2 = 80 x 2,65 = 212 W
Pin3 = 80 x 2,8 = 224 W
Pin4 = 80 x 3,2 = 256 W
Pin5 = 80 x 3,4 = 272 W
Pin6 = 80 x 3,6 = 288 W
Pin7 = 80 x 3,8 = 304 W
Pin8 = 80 x 4 = 320 W
Pin9 = 80 x 4,2 = 336 W
Pin10 = 80 x 4,4 = 352 W
Pout = Vg.Iag.cos
Pout1 = 80 x 0,2 x 1 = 16 W
Pout2 = 80 x 0,3 x 1 = 24 W
Pout3 = 80 x 0,5 x 1 = 40 W
52
Pout4 = 80 x 0,6 x 1 = 48 W
Pout5 = 80 x 0,8 x 1 = 64 W
Pout6 = 80 x 1,0 x 1 = 80 W
Pout7 = 80 x 1,1 x 1 = 88 W
Pout8 = 80 x 1,3 x 1 = 104 W
Pout9 = 80 x 1,4 x 1 = 112 W
Pout10 = 80 x 1,6 x 1 = 128 W
= x 100 %
1 = x 100 % = 8,16 %
2 = x 100 % = 11,32 %
3 = x 100 % = 17,85 %
4 = x 100 % = 18,75 %
5 = x 100 % = 23,52 %
6 = x 100 % = 27,77 %
7 = x 100 % = 28,94 %
8 = x 100 % = 32,5 %
9 = x 100 % = 33,33 %
53
10 = x 100 % = 36,36 %
IX.8. Analisa Grafik Hasil Percobaan
1. Pin = f (Iam)
Setiap kenaikan harga Iam, Pin juga naik. Kenaikan ini sebanding dengan
kenaikan beban.
2. Pout = f (Iam)
Setiap kenaikan harga Iam yang seiring dengan kenaikan beban, maka Pout
akan naik.
3. T = f (Iam)
Setiap kenaikan beban akan mempengaruhi harga Iam, sehingga jika Iam naik
maka T juga akan naik. Ini disebabkan putaran konstan.
4. = f (Iam)
Setiap kenaikan beban sistem daya akan mengalami perubahan, sehingga akan
mempengaruhi efisiensi.
5. Vm = f (Iam)
Perubahan Iam tidak mempengaruhi besarnya Vm.
IX.9. Kesimpulan
1. Jika beban bertambah maka akan mempengaruhi putaran motor, ini terbukti
dengan kenaikan harga Iam, disini putaran dijaga konstan.
54
2. Akibat perubahan Iam daya mekanis (Torsi) dan efisiensi akan berubah.
3. Perubahan Iam juga mempengaruhi besarnya Pin dan Pout pada motor.
4. Perubahan beban yang diikuti dengan perubahan Iam tidak mempengaruhi
besarnya Vm.
BAB X
PERCOBAAN BEBAN NOL MOTOR ARUS SEARAH
X.1. Tujuan Percobaan
1. Menentukan hubungan antara tegangan motor (Vm), sebagai fungsi dari pada
putaran pada arus konstan.
2. Untuk menentukan karakteristik Vm = f (n)
X.2. Teori dan Analisa Karakteristik
V = f (n) ; If konstan
V = E + Ia.Ra
E = c.n.
V = c.n. + Ia.Ra
Karena Ia If, Ia dan If konstan, maka V = k1.n + k2. Dari persamaan di atas
dapat digambarkan karakteristik Vm = f (n) yang merupakan garis lurus.
55
Vm (V)
N (rpm)
Dari gambar di atas terlihat bahwa jika harga n naik maka tegangan juga naik.
Dan pada saat n = 0, telah terdapat Vm.
X.3. Rangkaian Percobaan
X.4. Prosedur Percobaan
1. Membuat rangkaian seperti gambar.
2. Switch terbuka dan PTDC dalam keadaan minimum.
3. S2 ditutup, menaikkan PTDC2 sampai A2 nominal.
4. Menutup S1, menaikkan PTDC1 sampai putaran nominal, mencatat n dan Vm.
5. Menurunkan putaran secara bertahap sehingga 0, dengan mengatur PTDC1.
Mencatat n dan V pada setiap penurunan.
56
P T D C 2
Ifm
Vfm
S2
P T D C 3
Ifg
Vfg
S3
Iam
M
A
B
G
A
BS1
Vm
+
-
PTDC1
LOAD
S4
Iag
Vg
K J
6. Setelah n = 0, membuka S1 dan S2, serta meminimumkan PTDC1 dan PTDC2.
X.5. Data Hasil Percobaan
Ifm = 0,68 amp Ifg = 1,2 amp
NO Vm (V) Im (A) N (rpm)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
85
75
70
60
60
55
45
40
30
20
1,2
1,25
1,2
2,5
2,5
2
2
1,8
1,8
1,6
1300
1200
1100
1000
900
800
700
600
400
200
X.6. Analisa Data Hasil Percobaan
1. Dari data terlihat bahwa setiap penurunan putaran akan menyebabkan
penurunan tegangan.
57
2. Dari data terlihat bahwa perubahan Im tidak sebanding dengan perubahan
putaran motor.
X.8. Analisa Grafik Hasil Percobaan
1. Dari grafik terlihat bahwa penurunan putaran sebanding dengan penurunan
Vm.
2. Gambar grafik terlihat linier, sesuai dengan karakteristik Vm = f (n).
X.9. Kesimpulan
1. Jika putaran motor turun, maka Vm juga akan turun. Karena putaran sangat
mempengaruhi besar tegangan motor.
2. Grafik dari putaran dan tegangan adalah linier. Karena perubahan n sebanding
dengan perubahan Vm.
3. Dengan arus medan yang konstan, diperlukan tegangan yang tinggi untuk
mendapatkan kecepatan putaran yang tinggi.
4. Perubahan (penurunan) putaran secara bertahap tidak sebanding dengan
perubahan Im.
58
BAB XI
JAWABAN TUGAS
1. Pada percobaan ini tegangan (Vg) konstan, walaupun Iag bertambah.
2. Disini kenaikan Ifm tidak bergantung pada perubahan Iag, hal ini
mengakibatkan grafik yang dihasilkan tidak linier.
3. Arus hubung singkat generator pada putaran tersebut sangat besar (mendekati
tak hingga). Maka bila terjadi hubungan singkat V = 0.
4. Apabila rangkaian medannya terlepas dari sumber maka akan terjadi putaran
yang cepat, hal ini dapat dilihat pada persamaan di bawah :
Ea1 = c.n. If
Ea2 = V + Ia.Ra
c.n. = V + Ia.Ra
n = jika = 0 maka n = tak hingga
5. Pengaturan arus medan menggunakan tahanan seri disebabkan untuk mengatasi
arus start motor yang besar. Hal ini akan memperlambat putaran motor.
59
jika = If
Sedangkan pada generator arus searah :
Ia = Ish
Ea = Ek + Ia.Ra + Ia.Rsh + 2 Es
Ea = Ek + Ia (Ra + Rsh) + 2 Es
Ia =
DAFTAR PUSTAKA
1. Penuntun Praktikum “Mesin-mesin Listrik”, ITM.
2. Drs. Soemanto, “Mesin Arus Searah”.
3. Zuhal, “Teknik Tenaga Listrik”.
60