Karakteristik Motor Arus Searah Penguatan Shunt

23

II.8 Karakteristik Motor Arus Searah Penguatan Shunt

Karakteristik dari suatu motor layak diketahui, karena karakteristik dari suatu motor akan mencerminkan performansi unjuk kerja dari motor listrik tersebut selama kondisi operasinya. Pada motor arus searah penguatan shunt terdapat tiga karakteristik yakni antara lain: Karakteristik Torsi dan Arus Jangkar, Karakteristik Putaran dan Arus Jangkar, dan Karakteristik Torsi dan Putaran. Persamaan dasar motor DC adalah m m a a ZP a ZP E φω π π ω φ 2 2 . = = m a a K E φω = a ZP K a π 2 = Sebagaimana telah diketahui a a m e I E T . 1 ω =       = a e I a ZnP n T . 2 1 φ π a e I a PZ T . . 2 φ π = a a e I K T . . φ = 24 n Te Gambar 2.11 Karakteristik Motor DC Shunt Pada motor DC emf yang timbul dalam jangkar dinamakan back emf atau counter emf. Untuk motor DC, tegangan sumber atau suplai selalu tetap. Pada motor DC shunt untuk tegangan suplai konstant maka I f juga konstant. Pada Arus Jangkar I a yang kecil pengaruh demagnetisasi dari reaksi jangkar biasanya dapat diabaikan sehingga besar fluksi pada celah udara tidak terpengaruh. Untuk I a yang besar pengaruh demagnetisasi dari reaksi jangkar akan mengurangi besar fluksi celah udara sedikit. φ ω a a m K E = a a t a R I V E − = φ ω a a a t m K R I V − = ...................................2.33

II.8.1 Karakteristik Putaran – Arus Jangkar n I

a Untuk Motor Arus Searah berlaku : E a = V t - I a R a Dimana E a = K a . φ.ω 25 Maka K a . φ.ω = V t - I a R a Dimana φ ≈ I f Dengan harga I f yang konstan maka K a , φ, V t dan R a merupakan konstanta sehingga diperoleh φ ω a a a t m K R I V − = Dengan V t dan I f yang konstan maka kecepatan putaran motor hanya dipengaruhi oleh perubahan I a R a drop dan dipengaruhi oleh demagnetisasi dari reaksi jangkar. Dengan bertambahnya I a , maka pengaruh dari demagnetisasi reaksi jangkar akan bertambah besar yang akan berkurangnya besar fluksi medan penguatan maka kecepatan motor akan bertambah besar. Tetapi dengan bertambahnya I a , maka besar I a R a akan bertambah sehingga besar V t - I a R a akan berkurang, akibatnya terjadi pengurangan besar fluksi medan maka putaran motor DC shunt akan berkurang, dengan bertambah besarnya I a akan jatuh berkurang sedikit dari ω mo = kecepatan putaran pada beban nol. Karena pada beban nol I a sama dengan kecil sekali,maka : φ ω a t m K V = ..........................................2.34 Dan pada kasus bila pengaruh reaksi jangkar diabaikan maka : φ ω a a a t m K R I V − = ...................................2.35 Diperoleh : K a . φ = konstan, sehingga kecepatan putaran motor akan jatuh lebih cepat dengan bertambahnya I a [4] . 26 Reaksi jangkar diabaikan Reaksi jangkar dihitung I a ω m Gambar 2.12 Karakteristik Putaran – Arus Jangkar Pada Motor DC Shunt

II.8.2 Karakteristik Torsi – Arus Jangkar T I

a Dari rumus T e = K. φ m . I a menunjukkan jika fluksi φ m adalah konstan pada motor DC shunt, …………………………………………………………..2.36 Maka besar torsi akan bertambah secara linear dengan bertambahnya I a . Tetapi bila I a bertambah maka besar fluksi akan berkurang karena pengaruh demagnetisasi dari reaksi jangkar sehingga kurva karakteristik Torsi – Arus jangkar akan bias atau mengalami pembelokan dari kurva garis lurus [4] : 27 Reaksi jangkar diabaikan Reaksi jangar dihitung I a TORSI Gambar 2.13 Karakteristik Torsi – Arus Jangkar Pada Motor DC Shunt

II.8.3 Karakteristik Torsi – Putaran Tn

Karakteristik putaran torsi disebut juga sebagai karakteristik mekanik dan pada kondisi steady state nominal dapat diperoleh sebagai berikut : φ ω a a m K E = sedangkan a a t a R I V E − = Maka φ ω a a a t m K R I V − = ...............................................................2.37 Tetapi a a e I K T . . φ = sehingga φ a e a K T I = Substitusikan harga I a ke dalam persamaan 2.36 : φ ω a a a t m K R I V − = Sehingga       − = φ φ ω a a e t a m K R T V K 1 2 2 φ φ ω a e a a t m K T R K V − = 28 2 2 φ ω ω a e a m m K T R − = ......................................2.38 Maka dapat dilihat dengan pertambahan T e kecepatan putaran akan turun. Sehingga untuk T e lebih besar, I a lebih besar dibutuhkan, sehingga akan mengurangi besar fluksi celah udara φ yang disebabkan karena kejenuhan dan reaksi jangkar. Maka dengan T e bertambah maka φ akan berkurang. 2 φ e T bertambah dengan perbandingan yang lebih cepat dan putaran dari motor akan turun lebih cepat dibandingkan dengan kenaikan torsi mesin seperti diperlihatkan gambar di bawah ini. Jika pengaruh reaksi jangkar diabaikan maka K a . φ 2 nilainya konstan sehingga kecepatan putaran akan berkurang dengan lambat seiring Pertambahan T e [4]: Reaksi jangkar dihitung Reaksi jangkar diabaikan I a ω m Gambar 2.14 Karakteristik Torsi – Putaran Pada Motor DC Shunt 29

BAB III RUGI – RUGI DAN EFISIENSI MOTOR DC

III.1 Rugi – Rugi Motor Arus Searah III.1.1 Umum Motor DC menerima daya masukan berupa energi listrik dan menghasilkan daya keluaran berupa energi mekanis. Akan tetapi, tidak seluruh daya masukan ke motor diubah menjadi daya keluaran yang berguna, selalu ada energi yang hilang selama proses pengkonversian energi tersebut. Energi yang hilang tersebut ada yang dikonversikan menjadi panas dan ada yang diserap oleh mesin untuk mengatasi gesekan karena adanya bagian yang berputar di dalam mesin. Rugi-rugi daya dalam bentuk panas ini jika nilainya terlalu besar akan dapat menyebabkan kenaikan temperatur motor yang dapat merusak isolasi, mempercepat berkurangnya umur ekonomis motor sehingga membatasi daya keluaran motor. Berikut ini proses pengkonversian energi pada motor DC shunt dalam diagram aliran daya di bawah ini [3] : Daya input V.I L Watt Rugi-rugi tembaga Daya mekanis yang dibangkitkan di dalam jangkar Ea.Ia Watt Daya output motor Tshaft. ω Watt Rugi-rugi besi dan mekanis Energi Listrik Energi Mekanis Gambar 3.1 Diagram Aliran Daya pada Motor Arus Searah