Studi Penentuan Rugi-Rugi Motor Arus Searah Penguatan Kompon Pendek Dengan Menggunakan Metode Perlambatan (Retardation Test) ( Aplikasi pada Laboratorium Konversi Energi Listrik FT-USU )

STUDI PENENTUAN RUGI-RUGI MOTOR ARUS SEARAH

PENGUATAN KOMPON PENDEK DENGAN MENGGUNAKAN

METODE PERLAMBATAN (RETARDATION TEST)

( Aplikasi pada Laboratorium Konversi Energi Listrik FT-USU )

Oleh :

Nama Mahasiswa

: Kaban Jaya

NIM

: 070402026

DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa, yang telah memberikan rahmat dan karunianya kepada penulis sehingga dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini, yang merupakan persyaratan untuk menyelesaikan studi di Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik USU. Dalam penulisan Tugas Akhir ini, penulis mengambil judul :

” STUDI PENENTUAN RUGI-RUGI MOTOR ARUS SEARAH PENGUATAN KOMPON PENDEK DENGAN MENGGUNAKAN METODE

PERLAMBATAN (RETARDATION TEST)”

( Aplikasi pada Laboratorium Konversi Energi Listrik FT-USU )

Penulis menyadari bahwa tulisan ini tidak akan selesai tanpa adanya bantuan dan dukungan dari berbagai pihak.

Pada kesempatan ini saya ingin menyampaikan ucapan terima kasih yang tulus dan sebesar-besarnya kepada:

1. Kedua orang tua penulis, J. siahaan dan S. Siregar serta abang dan kakak penulis yang tidak pernah berhenti memberi dukungan, semangat dan doanya kepada saya dengan segala pengorbanan dan kasih sayang yang tidak ternilai besarnya.

2. Bapak Ir. Surya Tarmizi Kasim, M.Si selaku Ketua Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik USU.

4. Bapak Ir. Eddy Warman, sebagai Dosen Pembimbing Tugas Akhir penulis yang sangat besar bantuannya bagi penulis dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.

5. Bapak Ir. Bonggas L Tobing, selaku Dosen Wali Penulis yang telah banyak membimbing dan membantu selama masa kuliah sampai penyusunan Tugas Akhir ini.

6. Bapak Ir. Satria Ginting sebagai Kepala Laboratorium Konversi Energi Listrik Fakultas Teknik USU yang telah memberi izin riset di Laboratorium Konversi Energi Listrik.

7. Kepada Ferry Bukit selaku asisten Konversi yang telah bersedia meluangkan waktunya untuk saya dalam pengambilan data.

8. Penulis juga mengucapkan banyak terima kasih kepada teman saya Rumonda Sitepu yang telah banyak membantu penulis dalam menyelesaikan tugas akhir ini, dan juga ucapan terima kasih saya ucapkan kepada teman saya fransisco yang baik hati dan teman-teman yang lain ramseis, harapan, roki, haguaro, niko, kendri, yosua, setia, yoakim, mario, ramli, leo h, leo s, ivan dan lain-lain yang tidak bisa saya sebutkan satu persatu.

9. Seluruh mahasiswa Teknik Elektro USU.

Penulis menyadari bahwa tulisan ini masih memiliki banyak kekurangan, oleh karena itu saran dan kritik sangat diperlukan dalam mengembangkan isi dari Tugas Akhir ini.

Semoga Tugas Akhir ini dapat bermanfaat bagi penulis pribadi dan juga semua pihak yang membutuhkan.

ABSTRAK

Kinerja suatu motor DC dikatakan baik jika efisiensi motor tersebut tinggi. Untuk mendapatkan efisiensi yang tinggi maka suatu motor DC haruslah mempunyai rugi-rugi yang kecil. Mengetahui.rugi-rugi suatu motor DC sangatlah penting. Ada beberapa metode yang dapat digunakan untuk menghitung rugi-rugi motor DC. Salah satu metode yang digunakan adalah metode Perlambatan (retardation test). Metode Perlambatan digunakan untuk mencari rugi-rugi mekanis dan besi. Dalam tugas akhir efisiensi terbaik motor DC kompon pendek didapat pada saat motor dalam kondisi beban penuh.

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR ... i

ABSTRAK ... iii

DAFTAR ISI ... iv BAB I PENDAHULUAN I.1 Latar Belakang ... 1

I.2 Tujuan dan Manfaat Penulisan... 2

I.3 Batasan Masalah ... 2

I.4 Metode Penulisan ... 3

I.5 Sistematika Penulisan ... 3

BAB II MOTOR ARUS SEARAH II.1 Umum ... 5

II.2 Konstruksi Motor Arus Searah ... 7

II.3 Prinsip Kerja Motor Arus Searah ... 12

II.4 Reaksi Jangkar ... 16

II.4.1 Pergeseran Sikat (brush shifting) ... 21

II.4.2 Penambahan Kutup Bantu (interpole) ... 22

II.4.3 Belitan Kompensasi (Compensating Windings) ... 23

II.5 GGL Lawan Pada Motor Arus Searah ... 23

II.6 Jenis-Jenis Motor Arus Searah ... 24

II.6.2.1 Motor Arus Searah Penguatan Shunt ... 26

II.6.2.2 Motor Arus Searah Penguatan Seri ... 27

II.6.2.3 Motor Arus Searah Penguatan Kompond... 28

II.7 Karakteristik Motor Arus Searah ... 29

BAB III UJI RETARDATION III.1 Umum ... 33

III.2 Menentukan dw/dt ... 34

III.3 Menentukan Momen Inersia ... 36

III.3.1 Metode Dengan Menghitung Momen Inersia ... 36

III.3.2 Metode Dengan Mengeliminasi Momen Inersia... 37

BAB IV MENENTUKAN RUGI-RUGI MOTOR ARUS SEARAH KOMPONDNPENDEK DENGAN MENGGUNAKAN METODE RETARDATION IV.1 Metode Retardasi Dalam Menentukan Rugi-Rugi dan Efisiensi MotorDC kompond Pendek ... 49

IV.1.1 Prinsip Dasar Metode Retardasi ... 49

IV.1.2 Metode Pengukuran Momen Inersia Pada Jangkar Motor DC Kompond Pendek ... 41

IV.1.3 Spesifikasi Motor DC Kompond Pendek ... 42

IV.1.4 Peralatan Pengujian ... 43

IV.1.5 Prosedur Pengujian ... 44

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

V.I Kesimpulan ... 64 V.2 Saran ... 64

ABSTRAK

Kinerja suatu motor DC dikatakan baik jika efisiensi motor tersebut tinggi. Untuk mendapatkan efisiensi yang tinggi maka suatu motor DC haruslah mempunyai rugi-rugi yang kecil. Mengetahui.rugi-rugi suatu motor DC sangatlah penting. Ada beberapa metode yang dapat digunakan untuk menghitung rugi-rugi motor DC. Salah satu metode yang digunakan adalah metode Perlambatan (retardation test). Metode Perlambatan digunakan untuk mencari rugi-rugi mekanis dan besi. Dalam tugas akhir efisiensi terbaik motor DC kompon pendek didapat pada saat motor dalam kondisi beban penuh.

BAB I

PENDAHULUAN

I.1 Latar Belakang

Pada saat motor DC menerima daya masukan berupa energi listrik dan menghasilkan daya keluaran berupa energi mekanis, 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 dinamakan rugi-rugi yang pada motor dc kompon pendek terdiri dari rugi besi, tembaga dan rugi mekanis. Mengetahui rugi-rugi suatu motor dc sangatlah penting karena kinerja suatu motor dc dikatakan baik jika motor tersebut mempunyai rugi-rugi yang kecil. Untuk mengetahui rugi-rugi-rugi-rugi motor dc ada berbagai cara yang dapat dilakukan. Salah satu cara yaitu mengunakan metode Perlambatan (retardation teat).

Pada metode retardation test, rugi-rugi yang dapat dicari yaitu rugi besi dan rugi mekanis, metode retardation dilakukan dengan cara memutar motor dc dengan kecepatan yang lebih tinggi dari kecepatan normalnya, setelah itu catu daya diputus sambil tetap menjaga penguatan kumparan medannya. Dalam tugas akhir ini akan dilakukan studi mengenai pengujian rugi-rugi motor dc kompon pendek dengan menggunakan metode retardation.

I.2 Tujuan dan Manfaat Penulisan

Adapun tujuan penulisan tugas akhir ini adalah untuk mengetahui besarnya rugi-rugi suatu motor DC kompon pendek dan mengetahui besarnya nilai momen inersia motor tersebut dengan menggunakan metode retardation test

Manfaat penelitian ini adalah mendapatkan pengertian dan penjelasan mengenai metode retardation test dan memberikan kesempatan bagi mahasiswa lain untuk mempelajari lebih lanjut.

I.3 Batasan Masalah

Agar tujuan penulisan tugas akhir ini sesuai dengan yang diharapkan serta terfokus pada judul dan bidang yang telah disebutkan di atas, maka penulis membatasi permasalahan yang akan dibahas sebagai berikut :

1. Motor yang digunakan adalah motor DC kompon pendek

2. Tidak membahas gangguan yang terjadi pada motor DC kompon pendek

3. Motor DC kompon pendek beroperasi sendiri 4. Beban yang digunakan adalah beban Resistif

5. Pengatur tegangan yang digunakan dalam percobaan adalah pengatur tegangan bolak – balik (PTAC) yang akan disearahkan dengan dioda 3 phasa gelombang penuh sehingga menjadi tegangan DC sesuai yang dibutuhkan Motor DC Kompond Pendek.

7. Analisis perhitungan berdasarkan peralatan yang tersedia di Laboratorium Konversi Energi Listrik

I.4 Metode Penulisan

Untuk dapat menyelesaikan tugas akhir ini maka penulis menerapkan beberapa metode studi diantaranya :

1. Studi literatur yaitu dengan membaca teori-teori yang berkaitan dengan topik tugas akhir ini dari buku-buku referensi baik yang dimiliki oleh penulis atau di perpustakaan dan juga dari artikel-artikel, jurnal, internet dan lain-lain.

2. Studi lapangan yaitu dengan melaksanakan percobaan di Laboratorium Konversi Energi Listrik FT USU.

3. Studi bimbingan yaitu dengan melakukan diskusi tentang topik tugas akhir ini dengan dosen pembimbing yang telah ditunjuk oleh pihak departemen Teknik Elektro USU, dengan dosen-dosen bidang Konversi Energi Listrik, asisten Laboratorium Konversi Energi Listrik dan teman-teman sesama mahasiswa.

I.5 Sistematika Penulisan

Tugas akhir ini disusun berdasarkan sistematika penulisan sebagai berikut:

BAB I PENDAHULUAN

Bab ini merupakan pendahuluan yang berisi tentang latar belakang masalah, tujuan dan manfaat penulisan, batasan masalah, metode dan sistematika penulisan.

BAB II MOTOR ARUS SEARAH

Bab ini membahas tentang motor DC, konstruksi, jenis motor DC, Reaksi Jangkar, GGL Lawan, prinsip kerja, Karakteristik Motor Arus Searah

BAB III PENGUJIAN RETARDATION

Pada bab ini menjelaskan bagaimana cara dan peralatan yang dibutuhkan untuk menggunakan metode retardation

BAB IV MENENTUKAN RUGI-RUGI MOTOR ARUS SEARAH DENGAN MENGGUNAKAN METODE RETARDATION .

Bab ini menghitung rugi-rugi motor arus searah dengan menggunakan metode retardation.

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

Bab ini membahas tentang hal-hal yang dianggap penting didalam tulisan yang dirangkum sebagai kesimpulan dan saran dari hasil analisa data-data yang telah diperoleh.

BAB II

MOTOR ARUS SEARAH

II.1 Umum

Motor arus searah (motor DC) adalah mesin yang merubah energi listrik arus searah menjadi energi mekanis yang berupa putaran. Hampir pada semua prinsip pengoperasiannya, motor arus searah sangat identik dengan generator arus searah. Kenyataannya mesin yang bekerja baik sebagai generator DC akan bekerja baik pula sebagai motor DC. Oleh sebab itu sebuah mesin arus searah dapat digunakan baik sebagai motor arus searah maupun generator arus searah.

Motor listrik merupakan perangkat elektromagnetis yang mengubah energy listrik menjadi energy mekanik. Energy mekanik ini digunakan untuk, misalnya memutar impeller pompa, fan atau blower, menggerakkan kompresor, mengangkat bahan , dan lain lain. Motor listrik digunakan juga dirumah (mixer, bor listrik, fan angin) dan industry. Motor listrik kadangkala disebut “kuda kerja” nya industri sebab diperkirakan bahwa motor-motor menggunakan sekitar 70% beban listrik total di industri.

Motor arus searah memerlukan suplai tegangan yang searah pada kumparan energi medan untuk diubah menjadi mekanik. Kumparan medan pada motor arus searah disebut stator (bagian yang tidak berputar), dan kumparan jangkar disebut rotor (bagian yang berputar). Jika terjadi putaran pada kumparan jangkar dalam

setiap setengah putaran, sehingga merupakan tegangan bolak balik. Prinsip kerja dari generator arus searah adalah membalik phasa tegangan dari gelombang yang mempunyai nilai positif dengan menggunakan komutator, dengan demikian arus yang berbalik arah dengan kumparan jangkaryang berputar dalam medan magnet. Bentuk motor paling sederhana memiliki kumparan satu lilitan yang bisa berputar bebas diantara kutub-kutub magnet permanen.

Gambar 2.1 Motor DC Sederhana

Catu tegangan DC dari baterai menuju kelilitan melalui sikat yang menyentuh komutator, dua segmen yang terhubung dengan dua ujung lilitan. Kumparan satu lilitan pada gambar di atas disebut angker dinamo. Angker dinamo adalah sebutan untuk komponen yang berputar diantara medan magnet.

II.2 Konstruksi Motor Arus Searah

Gambar di bawah ini merupakan konstruksi motor arus searah.

Gambar 2.2 (a) Konstruksi Motor Arus Searah

Gambar 2.2 (b) Konstruksi Motor Arus Searah Bagian Stator

Keterangan dari gambar di atas adalah: 1. Badan motar (Rangka)

Rangka (frame atau yoke) mesin arus searah seperti juga mesin-mesin listrik lainnya secara umum memiliki dua fungsi, yaitu:

i. Merupakan sarana pendukung mekanik untuk mesin secara keseluruhan.

ii. Untuk membawa fluks magnetic yang dihasilkan oleh kutub-kutub magnet.

Untuk mesin kecil, dipertimbangan harga lebih dominan dari pada beratnya, biasanya rangkanya terbuat dari besi tuang (cast iron), tetapi untuk mesin-mesin besar umumnya terbuat dari baja tuang (cast steel) atau lembaran baja (rolled steel). Rangka ini pada bagian dalam dilaminasi untuk mengurangi rugi-rugi inti, selain itu rangka ini juga harus memiliki permeabilitas yang tinggi, disamping kuat secara mekanik.

Biasanya pada motor terdapat papan nama (name plate) yang bertuliskan spesifikasi umum atau data-data teknik dari mesin, juga terdapat kotak ujung yang merupakan tempat-tempat ujung-ujung belitan penguat medan dan lilitan jangkar.

2. Kutub

Medan penguat atau magnet medan terdiri atas inti kutub dan sepatu kutub (gambar II.3)

Gambar 2.3 Konstruksi Kutub dan Penempatannya Adapun fungsi dari sepatu kutub adalah:

• Menyebarkan fluks pada celah udara dan juga karena merupakan bidang lebar maka akan mengurangi reluktansi jalur magnet.

• Sebagai pendukung secara mekanik untuk kumparan penguat atau kumparan medan.

Inti kutub terbuat lembaran-lembaran besi tuang atau baja tuang. Sepatu kutub dilaminasi dan dibuat atau dikeling (rivet) ke rangka mesin. Sebagaimana diketahui bahwa fluks magnet yang terdapat pada motor arus searah dihasilkan oleh kutub-kutub magnet buatan dengan prinsip elektromagnetik. Kumparan penguat atau kumparan kutub terbuat dari kawat tembaga (berbentuk bulat atau strip/persegi) yang dililitkan sedemikian rupa dengan ukuran tertentu. Kumparan penguat medan berfungsi untuk mengalirkan arus listrik untuk terjadinya proses elektromagnetik.

3. Inti Jangkar

Inti jangkar yang umum digunakan dalam motor arus searah adalah berbentuk silinder yang diberi alur-alur pada permukaannya untuk tempat melilitkan

kumparan-ferromagnetik, dengan meksud agar komponen-komponen (lilitan jangkar) terletak dalam daerah yang induksi magnetnya besar, supaya ggl induksi dapat bertambah besar. Seperti halnya inti kutub magnet maka jangkar dibuat dari bahan berlapis- lapis tipis untuk mengurangi panas yang terbentuk karena adanya arus linier ditunjukkan pada gambar 2.4

Gambar 2.4 Inti Jangkar Yang Berlapis-Lapis

Bahan yang digunakan untuk jangkar ini sejenis campuran baja silikon. Pada umumnya alur tidak hanya diisi satu kumparan yang tersusun secara berlapis.

4. Kumparan Jangkar

Kumparan jangkar pada motor arus searah berfungsi tempat terbentuknya ggl induksi.

5. Kumparan Medan

Fungsi kumparan medan ini adalah untuk membangkitkan fluksi yang akan dipotong oleh konduktor jangkar.

6. komutator

Fungsi komutator untuk fasilitas penghubung arus dari konduktor jangkar, sebagai penyearah mekanik, yang bersama-sama dengan sikat membuat sesuatu kerjasama yang disebut komutasi. Agar menghasilkan penyearah yang lebih baik, maka komutator yang digunakan hendaknya dalam jumlah yang besar. Dalam hal ini setiap bahan (segmen) komutator tidak lagi merupakan bentuk separoh cincin, tetapi sudah berbentuk lempengan-lempengan (segmen komutator) terdapat bahan isolasi (gambar 2.5)

Gambar 2.5 Komutator 7. Sikat-Sikat

Sikat-sikat ini berfungsi sebagai jembatan bagi aliran arus ke kumparan jangkar. Dimana permukaan sikat ditekan ke permukaan segmen komutator untuk menyalurkan arus listrik. Besarnya tekanan pegas dapat diatur sesuai dengan keinginan.

Disamping itu sikat memegang peranan penting untuk terjadinya komutasi. Karbon yang ada diusahakan memiliki konduktivitas yang tinggi untuk mengurangi

rugi-rugi listrik. Agar gesekan antar komutator-komutator dan sikat tidak mengakibatkan arusnya komutator. Maka sikat harus lebih lunak dari pada komutator.

II.3 Prinsip Kerja Motor Arus Searah

Sebuah konduktor yang dialiri arus mempunyai medan magnet disekelilingnya. Pada saat konduktor yang dialiri arus listrik yang ditempatkan pada suatu medan magnet maka konduktor akan mengalami gaya mekanik, separti diperlihatkan pada gambar:

(a) (b) (c)

Gambar 2.6 Pengaruh Penempatan Konduktor Berarus Dalam Medan Magnet

Pada gambar 2.6.(a) menggambarkan sebuah konduktor yang dialiri arus listrik menghasilkan medan magnet disekelilingnya. Arah medan magnet yang dihasilkan oleh konduktor dapat diperoleh dengan menggunakan kaidah tangan kanan.

Kuat medan tergantung pada besarnya arus yang mengalir pada konduktor. Sedangkan gambar 2.6.(b) menunjukkan sebuah medan magnet yang diabaikan oleh

kutub-kutub magnet utara dan selatan. Arah medan magnet adalah dari kutub utara menuju kutub selatan.

Pada saat konduktor dengan arah arus menjauhi pembaca ditempatkan didalam medan magnet seragam, maka medan gabungannya akan seperti yang ditunjukkan pada gambar 2.6.(c) daerah di atas konduktor, medan yang ditimbulkan konduktor adalah dari kiri ke kanan, atau pada arah yang sama dengan medan utama. Hasilnya adalah memperkuat medan atau menambah kerapatan fluksi di atas konduktor dan melemahkan medan atau mengurangi kerapatan fluksi di bawah konduktor.

Dalam keadaan ini, fluksi di daerah di atas konduktor yang kerapatannya bertambah akan mengusahakan gaya ke bawah kepada konduktor, untuk mengurangi kerapatannya. Hal ini menyebabkan konduktor mengalami gaya berupa dorongan ke arah bawah. Begitu juga halnya jika arah arus dalam konduktor dibalik. Kerapatan fluksi yang berada di bawah konduktor akan bertambah sedangkan kerapatan fluksi di atas konduktor berkurang. Sehingga konduktor akan mendapatkan gaya tolak kea rah atas.

Konduktor yang mengalirkan arus dalam medan magnet cenderung bergerak tegak lurus terhadap medan.

Prinsip kerja sebuah motor arus searah dapat dijelaskan dengan gambar berikut ini.

Gambar 2.7 Prinsip Perputaran Motor DC

Pada saat kumparan medan dihubungkan dengan sumber tegangan, mengalir arus medan pada kumparan medan karena rangkaian tertutup sehingga menghasilkan fluksi magnet yang arahnya dari kutup utara menuju kutup selatan. Selanjutnya ketika kumparan jangkar dihubungkan kesumber tegangan, pada kumparan jangkar mengalir arus jangkar . Arus yang mengalir pada konduktor-konduktor kumparan jangkar menimbulkan fluksi magnet yang melingkar. Fluksi jangkar ini memotong fluksi dari kutub medan, sehingga menyebabkan perubahan kerapatan fluksi dari medan utama. Hal ini menyebabkan jangkar mengalami gaya sehingga menimbulkan torsi.

Gaya yang dihasilkan pada setiap konduktor dari sebuah jangkar, merupakan akibat aksi gabungan medan utama dan medan disekeliling konduktor. Gaya yang dihasilkan berbanding lurus dengan besar fluksi medan utama dan kuat medan di sekeliling konduktor. medan di sekeliling masing-masing konduktor jangkar tergantung pada besarnya arus jangkar yang mengalir pada konduktor tersebut. Arah gaya ini dapat ditentukan dengan kaidah tangan kiri.

Gambar 2.8. Aturan Tangan Kiri Untuk Prinsip Kerja Motor dc.

Jika arus jangkar (I) tegak lurus dengan arah induksi magnetik (B) maka besar gaya yang dihasilkan oleh arus yang mengalir pada konduktor jangkar yang ditempatkan dalam suatu medan magnet adalah :

F = B . I . l newton... (2.1)

Dimana :

F = Gaya lorenz (Newton)

I = Arus yang mengalir pada konduktor jangkar (Ampere) B = Kerapatan fluksi (Weber/m2)

l = Panjang konduktor jangkar (m)

Sedangkan torsi yang dihasilkan motor dapat ditentukan dengan:

T = F.r ... (2.2) Bila torsi yang dihasilkan motor lebih besar dari pada torsi beban maka motor akan berputar. Besarnya torsi beban dapat dituliskan dengan:

……….(2.4) Dimana :

T = torsi (N-m) r = jari-jari rotor (m)

K = konstanta (bergantung pada ukuran fisik motor) = fluksi setiap kutub

= arus jangkar (A) P = jumlah kutub z = jumlah konduktor a = cabang pararel

II..4 Reaksi Jangkar

Reaksi jangkar merupakan pengaruh medan magnet yang disebabkan oleh mengalirnya arus pada jangkar, di mana jangkar tersebut berada di dalam medan magnet. Reaksi jangkar menyebabkan terjadinya 2 hal, yaitu :

1. Demagnetisasi atau penurunan kerapatan fluksi medan utama. 2. Magnetisasi silang.

Apabila kumparan medan dialiri oleh arus tetapi kumparan jangkar tidak dialiri oleh arus, maka dengan mengabaikan pengaruh celah udara, jalur fluksi ideal untuk kutub utama dari motor arus searah dua kutub, berasal dari kutub utara menuju kutub selatan seperti pada gambar 2.9 berikut ini :

Gambar 2.9 Fluksi Yang Dihasilkan Oleh Kumparan Medan Dari gambar 2.9 dapat dijelaskan bahwa :

 Fluksi didistribusikan simetris terhadap bidang netral magnetis.  Sikat ditempatkan bertepatan dengan bidang netral magnetis.

Bidang netral magnetis didefinisikan sebagai bidang di dalam motor di mana konduktor bergerak sejajar dengan garis gaya magnet sehingga gaya gerak listrik induksi konduktor pada bidang tersebut adalah nol. Seperti yang terlihat dari gambar 2.11 sikat selalu ditempatkan di sepanjang bidang netral magnetis. Oleh karena itu, bidang netral magnetis juga disebut sebagai sumbu komutasi karena pembalikan arah arus jangkar berada pada bidang tersebut. Vektor OFM mewakili besar dan arah dari fluksi medan utama, di mana vektor ini tegak lurus terhadap bidang netral magnetis.

Sewaktu hanya konduktor jangkar saja yang dialiri oleh arus listrik sementara kumparan medan tidak dieksitasi, maka disekeliling konduktor jangkar timbul ggm atau fluksi. Gambaran arah garis gaya magnet ditunjukkan pada gambar 2.10 berikut ini :

U

S

O _M

Bidang Netral Magnetis

Sikat

Gambar 2.10 Fluksi Yang Dihasilkan Oleh Kumparan Jangkar

Penentuan arah dari garis gaya magnet yang diakibatkan oleh arus jangkar ditentukan dengan aturan putaran sekrup (cork-screw rule). Besar dan arah garis gaya magnet tersebut diwakili oleh vektor OFA yang sejajar dengan bidang netral magnetis. Pada prakteknya, sewaktu mesin beroperasi maka konduktor jangkar dan konduktor medan sama- sama dialiri oleh arus listrik, distribusi fluksi resultan diperoleh dari menggabungkan kedua fluksi tersebut. Oleh karena itu distribusi fluksi medan utama yang melalui jangkar tidak lagi simetris tetapi sudah mengalami pembelokan saat mendekati konduktor yang dialiri arus tersebut. Hal tersebut dikarenakan pengaruh fluksi jangkar yang dapat dilihat dari gambar 2.11 berikut ini

U

S

β Bidang netral

magnetis lama

Bidang netral magnetis baru

ω

FA

FM

O

Fr

Gambar 2.11 Hasil Kombinasi Antara Fluksi Medan dan Fluksi Jangkar

Fluksi yang dihasilkan oleh gaya gerak magnet (ggm) jangkar menentang

U

S

Bidang Netral Magnetis

O

A F

fluksi medan utama pada setengah bagian yang lain. Hal ini jelas akan menyebabkan penurunan kerapatan fluksi pada setengah bagian dari salah satu kutubnya dan terjadi kenaikan pada setengah bagian yang lain di kutub yang sama. Efek dari intensitas medan magnet atau lintasan fluksi pada jangkar yang memotong lintasan fluksi medan utama ini disebut sebagai reaksi jangkar magnetisasi-silang ( cross-magnetization).

Magnetisasi-silang ini juga menyebabkan pergeseran bidang netral. Pada Gambar 2.11 terlihat bahwa vektor OFr merupakan resultan vektor OFA dan OFM, serta posisi bidang netral magnetis yang baru, di mana selalu tegak lurus terhadap vektor OFr. Bidang netral magnetis motor yang baru bergeser sejauh β karena posisi bidang netral magnetis ini selalu tegak lurus terhadap vektor OF. Dengan pergeseran bidang netral ini maka sikat juga akan bergeser sejauh pergeseran bidang netral magnetis. Hal ini dapat menimbulkan bunga api di segmen komutator dekat sikat.

Kebanyakan mesin listrik bekerja pada kerapatan fluksi yang dekat dengan titik jenuhnya, sehingga dapat menimbulkan kejenuhan magnetik. Pengaruh kejenuhan magnetik terhadap fluksi medan utama dapat dijelaskan dengan bantuan gambar 2.12 sebagai berikut:

Gambar 2.12 Kurva Pemagnetan Saat Terjadi Reaksi Jangkar

Misalkan fluks sebesar Ox adalah fluksi dihasilkan medan utama tanpa dipengaruh reaksi jangkar. Misalkan pula dengan adanya reaksi jangkar pertambahan-pengurangan kuat medan magnet (ggm) yang terjadi pada kutub medan sebesar B ampere-lilitan. Pada lokasi di permukaan kutub di mana gaya gerak magnet (ggm) rotor menambahkan ggm kutub terjadi penambahan kerapatan fluks sebesar xy. Sedangkan pada lokasi permukaan kutub di mana ggm rotor mengeliminir ggm kutub terjadi penurunan kerapatan fluksi sebesar xz, di mana harga xz lebih besar dari pada xy. Oleh karena itu, penjumlahan rata-rata kerapatan fluks yang terjadi adalah kerapatan fluks kutub yang semakin berkurang. Hal inilah yang disebut sebagai efek demagnetisasi reaksi jangkar dan perlu dicatat bahwa demagnetisasi timbul hanya karena adanya saturasi magnetik. Untuk mengatasi reaksi jangkar ada tiga cara yang

O

Φ

gg z

x y

II.4.1 Pergeseran Sikat (Brush Shifting)

Ide dasarnya adalah dengan memindahkan sikat seirama dengan perpindahan bidang netral untuk menghindari percikan bunga api yang timbul. Namun dalam penerapannya hal ini cukup sulit karena jarak perpindahan bidang netralnya sangat ditentukan oleh besarnya beban yang dipikul, maka jarak perpindahan bidang netralnya pun berpindah, sehingga sikat harus juga diubah setiap saat, seirama dengan perubahan jarak perpindahan bidang netral. Selain itu pergeseran sikat akan memperburuk melemahnya fluks akibat reaksi jangkar mesin, selain dengan metode ini mesin arus searah tidak dimungkinkan untuk bekerja sebagai generator (akan menimbulkan percikan api yang lebih besar), dan sangat tidak ekonomis terutama untuk mesin-mesin berukuran kecil.

Adapun efek diperburuknya fluks akibat reaksi jangkar dapat dilihat pada Gambar 2.13 berikut ini. Pada gambar 2.13 (a) diperlihatkan kondisi ketika bidang netral mesin bergeser (lihat gambar segitiga ggm-nya), sedangkan pada gambar 2.13 (b) terlihat bidang netral yang bergeser disertai dengan bergesernya sikat mesin. Akibat pergeseran tersebut (lihat gambar segitiga ggm-nya), terlihat ggm resultannya melemah sedemikian rupa.

U

S

Bidang Netral lama Bidang Netral

baru

Sikat

U

S

Bidang Netral lama Bidang Netral

baru

Γ Γ

Γ

kutub resultan

rotor Γresultan _Γrotor

Γkutub

(a) (b)

Gambar 2.13 Pelemahan Ggm Akibat Pergeseran Bidang Netral

II.4.2 Penambahan kutub bantu (interpole)

Ide dasar penambahan kutub bantu (interpole) yaitu jika tegangan pada kawat-kawat yang sedang melakukan proses komutasi penyearahan dibuat nol, maka tidak akan terdapat percikan bunga api pada sikat-sikat mesin tersebut. Untuk itu, kutub-kutub kecil yang disebut kutub-kutub komutasi ditempatkan ditengah-tengah diantara kutub-kutub utama. Interpole ini dihubungkan seri terhadap kumparan rotor. Sehingga dengan adanya fluks dari interpole ini akan dapat mencegah/mengurangi adanya tegangan yang muncul pada kawat-kawat yang sedang melakukan proses komutasi.

Ketika beban yang dipikul mesin meningkat dan arus rotor pun meningkat, besarnya perubahan/ pergeseran bidang netral meningkat pula. Hal tersebut akan menyebabkan timbulnya tegangan pada konduktor-konduktor yang sedang melakukan komutasi. Pada saat itu fluks interpole juga meningkat, menghasilkan tegangan pada konduktor-konduktor tersebut dan berlawanan dengan tegangan yang timbul akibat pergeseran bidang netral.

Jangkar

U S

-+

IA

IA

VT

Gambar 2.14 Motor DC yang Dilengkapi Dengan Kutub Bantu

II.4.3 Belitan Kompensasi (Compensating Windings)

Belitan kompensasi ini dihubungkan seri terhadap kumparan, rotor belitan ini bertujuan untuk mengurangi penyimpangan yang timbul akibat reaksi jangkar. Fluks yang ditimbulkan oleh reaksi jangkar diimbangi oleh fluks yang ditimbulkan oleh belitan kompensasi yang besarnya sama dan berlawanan. Ketika beban berubah, maka reaksi jangkar yang berubah akan selalu diimbangi oleh fluks belitan kompensasi, sehingga bidang netralnya tidak bergeser.

Teknik ini memiliki kelemahan karena mahal harganya, dan juga masih memerlukan interpole untuk mengatasi tegangan yang tidak dapat diatasi oleh belitan kompensasi. Karenanya teknik ini digunakan untuk motor-motor yang bekerja ekstra berat, dimana pelemahan fluks akan menjadi masalah yang serius.

II.5 GGL Lawan Pada Motor Arus Searah

medan magnetik maka pada konduktor tersebut akan timbul GGL induksi yang diinduksikan pada konduktor tersebut dimana arahnya berlawanan dengan tegangan yang diberikan pada motor. Karena arahnya melawan, maka hal tersebut disebut GGL lawan.

Besarnya tegangan yang diinduksikan tersebut sesuai dengan persamaan berikut: ...(2.5)

Persamaan tegangan secara umum dapat ditulis sebagai berikut:

...(2.6) Dimana:

...(2.7)

II.6 Jenis-Jenis Motor Arus Searah

Jenis-jenis motor arus searah dapat dibedakan berdasarkan jenis penguatannya, yaitu hubungan rangkaian kumparan medan dengan kumparan jangkar. Sehingga motor arus searah dibedakan menjadi :

II.6.1 Motor Arus Searah Penguatan Bebas

Motor arus searah penguatan bebas adalah motor arus searah yang sumber tegangan penguatannya berasal dari luar motor. Di mana kumparan medan disuplai dari sumber tegangan DC tersendiri. Rangkaian ekivalen motor arus searah penguatan

Rangkaian ekivalen motor arus searah penguatan bebas

Gambar 2.15 Motor Arus Searah Penguatan Bebas Persaman umum motor arus searah penguatan bebas

... (2.8) ...(2.9)

Dimana:

= tegangan terminal jangkar motor arus searah (volt) = arus jangkar (Amp)

= tahanan jangkar (ohm)

= arus medan penguatan bebas (amp) = tahanan medan penguatan bebas (ohm)

= tegangan terminal medan penguatan bebas (volt) = gaya gerak listrik motor arus searah (volt)

Umumnya jatuh tegangan pada sikat relatif kecil sehingga besarnya dapat diabaikan. Dan untuk rumus selanjutnya Vsikat ini diabaikan.

II.6.2 Motor Arus Searah Penguatan Sendiri

Motor arus searah penguatan sendiri dibagi atas tiga yaitu: II.6.2.1 Motor Arus Searah Penguatan Shunt

Rangkaian ekivalen motor arus searah penguatan shunt

Gambar 2.16 Motor Arus Searah Penguatan Shunt Persamaan umum motor arus searah penguatan shunt

...(2.10) ...(2.11) ...(2.12) Dimana :

= arus kumparan medan shunt (ohm)

= tegangan terminal medan motor arus searah (volt) = tahanan medan shunt (ohm)

II.6.2.2 Motor Arus Searah Penguatan Seri

Rangkaian ekivalen motor arus searah penguatan seri

Gambar 2.17 Motor Arus Searah Penguatan Seri

Persamaan umum motor arus searah penguatan seri:

...(2.13)

...(2.14)

...(2.15)

Dimana:

= arus kumparan medan seri (amp) = tahanan medan seri (ohm)

II.6.2.3 Motor Arus Searah Penguatan Kompond

II.6.2.3.1 Motor Arus Searah Penguatan Kompond Pendek

Rangkaian ekivalen motor arus searah penguatan kompond pendek

Gambar 2.18 Motor Arus Searah Penguatan Kompond Pendek

Persamaan umum motor arus searah penguatan kompond pendek:

...(2.16) ...(2.17) ...(2.18) = tegangan jatuh pada kumparan seri

= rugi daya pada kumparan seri

= tegangan jatuh pada kumparan armatur = rugi daya armatur

II.6.2.3.2 Motor Arus Searah Penguatan Kompond Panjang

Rangkaian ekivalen motor arus searah penguatan kompond panjang

Gambar 2.19 Motor Arus Searah Penguatan Bebas

Persamaan umum motor arus searah penguatan kompond panjang:

...(2.19) ...(2.20) ...(2.21) ...(2.22)

= tegangan jatuh pada kumparan seri = rugi daya pada kumparan seri = rugi daya pada kumparan shunt = rugi daya armatur

II.7 Karakteristik Motor Arus Searah

Untuk motor DC penguatan seri dan shunt hanya memiliki satu komponen medan. Sedangkan untuk motor DC penguatan kompond memiliki dua kumparan

Berikut ini tiga karakteristik dari sebuah motor DC penguatan kompond panjang: 1. Karakteristik Torsi (

Dengan pertambahan arus jangkar ( ) sehingga ( ) bertambah dan torsi (T) juga besar. Dari persamaan (2.3) yakni:

dimana

). ...(2.23) Jika fluksi medan shunt lebih besar dibandingkan medan seri maka bentuk karakteristik torsi dan arus seperti kurva1. Sedangkan jika fluksi medan seri lebih besar dibandingkan dengan medan shunt maka bentuk karakteristik torsi dan arus seperti kurva 2. Gambar karakteristik untuk torsi dan arus dapat dilihat seperti berikut ini:

2. Karakteristik Putaran

Untuk motor kompond panjang:

...(2.24) ...(2.25) ...(2.26) Jadi: ...(2.27)

Dengan pertambahan arus jangkar ( ), f;uks ( ) juga akan bertambah dan berkurang. Dengan pertambahan arus jangkar maka kecepatan jatuh pada motor kompond lebih cepat dibandingkan dengan motor arus shunt. Karakteristik dari kecepatan dengan arus jamgkar dapat digambatkan seperti berikut ini:

3. Karakteristik Mekanis (T = T(n)).V

Ini merupakan kurva antara kecepatan (n) dan torsi(T) dari motor DC. Jika torsi T =k. bertambah, maka nilai ( ) bertambah, sedangkan fluks ( ) tetap. Dengan bertambahnya torsi (T) maka kecepatan (n) akan menurun, maka kurva motor kompond ini sama dengan motor shunt. Untuk medan shunt karakteristik kecepatan dan torsi ini mendekati kemotor shunt separti kurva 1. Sedangkan untuk medan seri karakteristik kecepatan dan torsi mendekati kemotor seri seperti pada kurva 2. Gambar dari karakteristik kecepatan dan torsi dapat dilihat seperti berikut:

BAB III

UJI RETARDATION

III.1 Umum

Metode (uji retardation) ini diterapkan untuk motor atau generator arus searah pararel, unuk mencari rugi-rugi butanya. Sedangkan rugi tembaga jangkar dan medan pararel pada saat arus beban mengalir dapat diketahui, sehingga efisiensinya dapat dihitung.

Mesin yang diuji diputar kecepatanya sedikit lebih tinggi dari pada kecepatan normalnya, setelah itu catu daya diputus dari kumparan jangkar sambil tetap menjaga penguatan kumparan medannya.maka putaran rotor akan melemah dan energy kinetiknya digunakan untuk mendapatkan data rugi-rugiputaran (rugi-rugi gesekan, angin dan besi).

Rugi besi termasuk dalam rugi-rugi putaran dikarenakan pada saat putaran rotor melemah, penguatan medannya masih ada (tetap dijaga). Jika putaran kumparan jangkar diperlambat tanpa adanya penguatan maka energy jangkar digunakan untuk mengatasi rugi mekanis saja, tidak terdapat rugi besinya karena tidak adanya fluks.

Besarnya energi kinetik dari putaran jangkar atau rotor (rugi-rugi putaran) sebesar:

2 2 1 _ω

= J

EK ………

(3.1)

Dimana : J = momen inersia jangkar (kgm2) ω= Kecepatan sudut, (rad/s) =

60 2πn

Maka di dalam metode retardasi ini, laju perubahan energi kinetik dianggap untuk mengatasi rugi – rugi rotasi motor. Jika laju perubahan energi kinetik ini disimbolkan dengan ∆w, maka

W ∆

=

dt dE_K W ∆

=

) 2 1 ( Jω2 dt

d

W

=

dt d Jω ω

III.2 Menentukan dw/dt

Pada pengujian dengan menggunakan metode ini digunakan rangkaian seperti gambar 3.1 dibawah

v s A R M L + -RS

Gambar 3.1 Rangkaian Uji Perlambatan Mesin Arus Searah

Seperti terlihat pada gambar 3.1 diatas sebuah Voltmeter Vdihubungkan dengan kumparan jangkar. Voltmeter digunakan sebagai indicator kecepatan dengan

Ketika catu daya diputus, kecepatan putar jangkar menurun dan juga tegangan yang ditunjukkan oleh Voltmeter menurun. Dengan memperhatikan jumlah yang berada dari tegangan yang jatuh (menurun) pada lamanya waktu yang berbeda, sebuah kurva digambarkan antara waktu dan kecepatan (didapat dari nilai tegangannya).

Gambar 3.2 Kurva Hasil Uji Perlambatan Arus Searah.

Dari gambar P yang dihubungkan ke kecepatan normal, sudut tegangan AB digambar, kemudian:

III.3 Menentukan Momen Inersia

III.3.1 Metode Dengan Menghitung Momen Inersia

Pertama-tama kurva penurunan (retardasi) digambar dengan jangkar saja. Kemudian roda gila-dari momen inersia dikunci pada poros dan kurva penurunan digambar kembali. Tentu saja waktu perlambatan akan lebih lama karena adanya kombinasi peningkatan momen inersia. Untuk tiap kecepatan yang diberikan,

dan , ditentukan seperti sebelumnya.

Perlu dicatat bahwa rugi-rugi pada kedua kasus hampir sama, karena penambahan roda-gila tidak banyak membuat perbedaan pada rugi-rugi.

Karena dari persamaan (B) di atas:

Pada kasus pertama,

Pada kasus kedua,

III.3.2 Metode Dengan Mengeliminasi Momen Inersia

Pada metode ini, pertama-tama waktu diambil untuk memperlambat, katakanlah 5%, dicatat dengan jangkar saja. Berikutnya, kopel perlambatan mekanis atau elektris dipasok ke jangkar dan waktu dicatat lagi. Metode menggunakan kopel elektris diperlihatkan pada gambar 3.1 saklar ganda S ketika memutus jangkar dari catu dayanya, secara otomatis menghubungkannya dengan resistansi.

Daya yang ditarik oleh resistansi ini berlaku sebagai kopel perlambatan pada jangkar, dengan cara demikian membuatnya menjadi lambat secara cepat.

Rugi-rugi tambahan =

Dimana : arus rata-rata melalui R; V = tegangan rata-rata di R. Ambil sebagai daya ini. Kemudian, dari persamaan (4.1) :

Dimana :

dN/ kisar perubahan kecepatan tanpa beban tambahan.

BAB IV

MENENTUKAN RUGI-RUGI MOTOR ARUS SEARAH KOMPOND PENDEK DENGAN MENGGUNAKAN METODE RETARDATION

IV.1 Metode Retardasi Dalam Menentukan Rugi – Rugi dan Efisiensi Motor DC Kompond Pendek

IV.1.1 Prinsip Dasar Metode Retardasi

Metode ini merupakan metode yang paling baik dan sederhana untuk menentukan rugi – rugi konstan mesin DC yang beroperasi dengan kecepatan konstan yaitu motor atau generator DC kompon pendek. Dengan menjalankan metode ini maka akan dapat diketahui rugi – rugi rotasi meliputi rugi – rugi besi dan mekanis (gesek dan angin) dari mesin yang diuji. Selanjutnya dengan mengetahui rugi – rugi tembaga kumparan pada saat berbeban, efisiensi mesin dapat dihitung pada saat pembebanan tersebut.

Anggap suatu motor DC kompon pendek bekerja pada saat tanpa beban. 1. Jika suplai ke jangkar dilepas tetapi medan tetap dieksitasi normal, motor

tersebut mulai melambat secara bertahap dan akhirnya berhenti. Energi kinetik jangkar digunakan untuk mengatasi rugi – rugi gesek dan angin dan rugi – rugi besi.

2. Jika suplai jangkar dan medan shunt dilepas bersamaan, motor juga akan melambat dan akhirnya berhenti. Sekarang juga energi kinetik jangkar digunakan hanya untuk mengatasi rugi – rugi gesekan dan angin. Ini

Dengan menjalankan pengujian yang pertama, kita akan mendapatkan nilai rugi – rugi gesek, angin dan besi. Namun demikian, jika kita juga menjalankan pengujian yang kedua, kita dapat memisahkan antara rugi – rugi gesek dan angin dengan rugi – rugi besi.

Energi kinetik jangkar ditentukan dengan persamaan :

2 2 1

ω = J

E_K ...(4.1)

Dimana : J = momen inersia jangkar (kgm2)

ω= Kecepatan sudut, (rad/s) =

60 2πn n = Putaran normal (rpm)

Maka di dalam metode retardasi ini, laju perubahan energi kinetik dianggap untuk mengatasi rugi – rugi rotasi motor. Jika laju perubahan energi kinetik ini disimbolkan dengan ∆w, maka

W ∆ =

dt dE_K

∆W = ) 2 1 ( Jω2 dt

d

W = dt d Jω ω

W = ₆₀ )

2 ( 60 2 n dt d n

J× π × π W = Watt

dt dn Jn 011 , 0 ...(4.2)

Dengan mengetahui nilai momen inersia jangkar (J) dan nilai perubahan kecepatan ) ( dt dω atau dt dn

dari percobaan, maka perhitungan rugi – rugi rotasi pada Motor DC

Kompond Pendek dapat ditentukan. Setelah rugi – rugi rotasi diketahui maka rugi – rugi konstan Wc motor DC Kompon Pendek dapat diketahui yaitu:

Wc = Wrot + Wsh...(4.3) Dimana : Wsh = (Ish)2 x (Rsh + Rfsh)

Rfsh = Tahanan Luar yang dihubungkan secara seri ke Medan Penguatan Shunt untuk mengatur Ish motor.

IV.1.2 Metode Pengukuran Momen Inersia Pada Jangkar Motor DC Kompnd pendek

Di dalam uji retardasi, rugi – rugi rotasi diberikan dengan persamaan (4.2) [B.L.Theraja hal 744] :

W = Watt

dt dn Jn 011 , 0

Untuk mendapatkan nilai w, nilai J harus diketahui terlebih dahulu. Tentunya sulit untuk menentukan J secara langsung atau dengan perhitungan. Oleh karena itu, perlu dilaksanakan percobaan yang lain sebagai perbandingan untuk mendapatkan nilai inersia jangkar motor tersebut. Percobaan ini disebut dengan metode roda pejal. Mula – mula, pengujian retardasi dilakukan dengan rotor sendiri dan nilai dn/dt1 diukur dan dicatat. Selanjutnya, sebuah roda pejal yang diketahui momen inersianya (J1) dikuncikan ke ujung poros motor. Untuk perubahan kecepatan yang sama, dn/dt2

dicatat. Karena penambahan roda pejal tidak mempengaruhi rugi-rugi rotasi secara materialnya dari kedua kasus maka,

Untuk kasus pertama, W =

1 011 , 0 dt dn Jn ...(4.4)

Untuk kasus kedua, W = 0110, (J + J1)

2 dt dn n ...(4.5) 1 011 , 0 dt dn

Jn = 0110, (J + J1)

2 dt dn n 1 dt dn

Jn = (J + J1)

2 dt dn n J J1) (J+ = 1 2 2 1 / dt dn / dt dt dt dn = J J1 = 1 1 2 1 1 2 -dt

dt t t t dt − = J = 1 2 1 1 t t t J − × ...(4.6) Karena nilai J1, t1 dan t2 diketahui, maka momen inersia jangkar (J) dan rugi – rugi rotasi (W) dapat ditentukan.

IV.1.3 Spesifikasi Motor DC Kompond Pendek

Pengujian rugi – rugi dan efisiensi motor DC dengan metode retardasi dilaksanakan di laboratorium Konversi Energi Listrik FT USU diterapkan pada :

Motor DC kompon pendek dengan rating sebagai berikut : P = 2 kW

Ish = 0.64 A n = 1500 rpm

Tahanan medan shunt (J-K) = 333,33 Ω Tahanan Medan Seri (E-F) = 0,48 Ω Tahanan Jangkar (GA-HB) = `1,5 Ω

Karena pada percobaan pembebanan Motor DC Kompond pendek adalah pembebanan listrik, dimana beban listrik tersebut berupa tahanan geser yang akan dihubungkan dengan generator DC, maka kita harus mengetahui juga spesifikasi dari generator DC tersebut. Generator DC yang digunakan dalam percobaan ini adalah generator DC penguatan bebas dengan rating sebagai berikut :

P = 1,2 kW IL = 7,1 A Ish = 0.177 A n = 1400 rpm

Tahanan medan shunt (J-K) = 1,257 kΩ Tahanan Jangkar (GA-HB) = 3,8 Ω

IV.1.4 Peralatan pengujian

Peralatan yang dipergunakan dalam pengujian ini terdiri dari : a. Roda Pejal dengan massa 6,5 kg, diameter 26 cm.

b. Rangkaian kontrol terdiri dari Magnetic Contactor, Push Button ON/OFF dan kabel

c. Instrumen Pengukuran terdiri dari amperemeter, voltmeter, tachometer, dan stopwatch

d. Power Suplai terdiri dari PTAC Tiga phasa, PTDC dan Penyearah Dioda Tiga Phasa Gelombang Penuh

e. Generator Arus Searah AEG 1,2 kW f. Resistor Variabel.

Gambar 4.1 Roda Pejal

IV.1.5 Prosedur Pengujian

Di dalam ujian retardasi ini, dilakukan beberapa pengujian diantaranya : 1. Uji retardasi dengan rotor sendiri tanpa eksitasi

2. Uji retardasi dengan roda pejal tanpa eksitasi 3. Uji retardasi dengan rotor sendiri eksitasi penuh 4. Uji retardasi dengan roda pejal eksitasi penuh 5. Uji retardasi dengan pembebanan listrik

Selain pengujian di atas dilakukan juga pengujian lainnya yaitu : 1) Pengukuran tahanan jangkar motor

Rangkaian kontrol dalam uji retardasi ini ditunjukkan pada gambar berikut :

N N ON OFF

Gambar 4.2 Rangkaian Kontrol

Adapun prosedur pengujian – pengujian diatas dilaksanakan sebagai berikut: IV.1.5.1 Uji Retardasi dengan Rotor Sendiri tanpa Eksitasi.

1) Rangkaian percobaan disusun seperti gambar berikut.

Gambar 4.3 Rangkaian Percobaan Uji Retardasi Dengan Rotor Sendiri Tanpa Eksitasi

2) Posisi power supply dalam keadaan minimum dan saklar S ditutup lalu tombol ON ditekan.

3) Tegangan terminal motor dinaikkan dengan mengatur PTAC hingga pembacaan voltmeter V sebesar 220 volt dan amperemeter A2 sebesar 0,64 Ampere.

4) Atur tahanan Rfsh hingga putaran motor mencapai nominal 1450 rpm.

Setelah tombol OFF ditekan, maka suplai tegangan motor akan terlepas dari motor akan mulai mengalami perlambatan. Waktu penurunan kecepatan motor dari 1550 rpm sampai 1450 diukur dengan stopwatch. Kemudian pembacaan waktu stopwatch dicatat. Percobaan diulang kembali seperti pada poin 2 sampai poin 5 sebanyak 10 kali.

IV.1.5.2 Uji Retardasi dengan Roda Pejal tanpa Eksitasi.

1) Rangkaian percobaan disusun seperti gambar dibawah ini. Roda pejal dipasang ke ujung poros rotor lalu dikunci.

Gambar 4.4 Rangkaian Percobaan Uji Retardasi Dengan Roda Pejal Tanpa Eksitasi 2) Sama seperti prosedur percobaan uji retardasi dengan rotor sendiri tanpa eksitasi

IV.1.5.3 Uji Retardasi dengan Rotor Sendiri Eksitasi Penuh 1) Rangkaian percobaan disusun seperti gambar berikut.

Gambar 4.5 Rangkaian Percobaan Uji Retardasi Dengan Rotor Sendiri Eksitasi Penuh

2) Posisi power supply dalam keadaan minimum dan saklar S ditutup lalu tombol ON ditekan.

3) Tegangan terminal motor dinaikkan dengan mengatur PTAC hingga pembacaan voltmeter V sebesar 220 volt dan amperemeter A2 sebesar 0,64 Ampere.

4) Atur tahanan Rfsh hingga putaran motor mencapai nominal 1550 rpm.

5) Motor dibiarkan berputar dengan kecepatan 1550 rpm dalam beberapa saat, lalu bersiap – siap menekan tombol OFF dan menjalankan stopwatch bersamaan. Setelah tombol OFF ditekan, maka suplai tegangan ke jangkar motor akan terlepas sedangkan suplai medan tetap dipertahankan, maka motor akan mengalami perlambatan. Waktu penurunan kecepatan motor dari 1550 rpm sampai 1450 diukur dengan stopwatch. Kemudian pembacaan waktu stopwatch dicatat. Percobaan diulang kembali seperti pada poin 2 sampai poin 5 sebanyak 10 kali.

IV.1.5.4 Uji Retardasi dengan Roda Pejal Eksitasi Penuh

1) Rangkaian percobaan disusun seperti gambar dibawah ini. Roda pejal dipasang ke ujung poros rotor lalu dikunci.

Gambar 4.6 Rangkaian Percobaan Uji Retardasi Dengan Roda Pejal Eksitasi Penuh

2) Sama seperti prosedur percobaan uji retardasi dengan rotor sendiri eksitasi penuh sampai langkah 5.

IV.1.5.5 Pengukuran Tahanan Jangkar Motor

1) Rangkaian percobaan disusun seperti gambar di bawah ini. 2) Power suplai dalam posisi minimum.

3) Saklar S ditutup, lalu tegangan PTDC dinaikkan sampai pembacaan amperemeter menunjukkan arus nominal jangkar 6 Ampere

4) Kemudian pembacaan voltmeter dan amperemeter dicatat. Lalu nilai tahanan jangkar dihitung dengan membagi nilai tegangan dengan arus dari hasil percobaan.

P T D C

M

+

-v A

GA

HB

Gambar 4.7 Rangkaian Percobaan Pengukuran Tahanan Jangkar

IV.1.5.6 Pengukuran Tahanan Medan Shunt Motor 1) Rangkaian percobaan disusun seperti gambar di bawah ini. 2) Power suplai dalam posisi minimum.

3) Saklar S ditutup, lalu tegangan PTAC dinaikkan sampai pembacaan amperemeter menunjukkan arus nominal medan 0.64 Ampere

4) Kemudian pembacaan voltmeter dan amperemeter dicatat. Lalu nilai tahanan jangkar dihitung dengan membagi nilai tegangan dengan arus dari hasil percobaan.

IV.1.5.7 Pengujian Pembebanan Motor DC Kompon Pendek Pada Metode Retardasi

1) Rangkaian percobaan disusun seperti gambar di atas ini. Semua power suplai dalam posisi minimum.

2) Saklar S1 ditutup lalu tegangan PTAC dinaikkan perlahan – lahan hingga tegangan motor V1 mencapai nominal 220 volt dan Ish 0,64 Ampere. Dengan mempertahankan tegangan nominal V1 sebesar 220 Volt kemudian atur tahanan luar medan Rfsh sehingga motor mencapai putaran nominalnya yaitu 1500 rpm. Catat nilai Ish motor (dimana nilai Ish harus sesuai dengan Ish pada saat percobaan beban nol). Ingat, Pada saat kita menaikkan tegangan kita harus memperhatikan Ish motor jangan sampai melewati nominalnya.

3) Saklar S2 ditutup lalu arus medan generator dinaikkan dengan PTDC sampai nominal 0,177 Ampere. Dimana tahanan variable RL dalam kondisi maksimum. 4) Saklar S3 ditutup kemudianbeban generator diatur bervariasi mulai dari ¼ beban

penuh sampai mendekati beban penuh dengan menggeser tahanan variabel RL. Jaga nilai V1 dan Ish motor agar tetap konstan dengan mengatur tahanan luar Rfsh. 5) Pembacaan voltmeter V1,amperemeter A1,A2 dan A3 serta putaran motor dicatat

pada kondisi pembebanan tersebut sehingga diperoleh data pembebanan untuk tegangan dan Ish nominal.

Gambar 4.9 Rangkaian percobaan pembebanan motor DC Kompon Pendek Dengan Metode Retardasi

IV.1.6 Data Hasil Pengujian

Dari hasil pengujian di atas diperoleh data hasil percobaan sebagai berikut. a) Uji Retardasi dengan Rotor Sendiri tanpa Eksitasi (dn=1550 - 1450 rpm)

No. Perc dt1 (s) No. Perc dt1 (s)

I 0.78 VI 0.89

II 0.83 VII 0.89

III 0.83 VIII 0.89

IV 0.89 IX 0.94

V 0.91 X 0.91

dt1 rata – rata = 0.876 s

b) Uji Retardasi dengan Roda Pejal tanpa Eksitasi (dn = 1550 - 1450 rpm) No. Perc dt2 (s) No. Perc dt2 (s)

I 2.70 VI 2.69

II 2.69 VII 2.71

III 2.73 VIII 2.69

IV 2.71 IX 2.71

V 2.70 X 2.72

dt1 rata – rata = 2.705 s

Tabel 4.2 Uji Retardasi dengan Roda Pejal tanpa Eksitasi

c) Uji Retardasi dengan Rotor sendiri Eksitasi penuh (dn =1550 – 1450 rpm) No. Perc dt3 (s) No. Perc dt3 (s)

I 0.28 VI 0.29

II 0.30 VII 0.30

III 0.29 VIII 0.30

IV 0.31 IX 0.31

V 0.29 X 0.29

dt1 rata – rata = 0.296 s

d) Uji Retardasi dengan Roda Pejal Eksitasi penuh (dn = 1550 – 1450 rpm) No. Perc dt4 (s) No. Perc dt4 (s)

I 0.86 VI 0.87

II 0.89 VII 0.99

III 0.92 VIII 0.98

IV 0.93 IX 0.90

V 0.85 X 0.86

dt1 rata – rata = 0.905 s

Tabel 4.4 Uji Retardasi dengan Roda Pejal Eksitasi penuh

e) Pengukuran Tahanan Jangkar Motor

V (volt) I (Ampere) R = I V

(ohm)

9 6 1.5

Tabel 4.5 Pengukuran Tahanan Jangkar Motor

f) Pengukuran Tahanan Medan Seri Motor V (volt) I (Ampere) R =

I V

(ohm)

2 4.11 0,48

g) Pengukuran Tahanan Medan Shunt Motor V (volt) I (Ampere) R =

I V

(ohm)

210 0.64 333,33

Tabel 4.7 Pengukuran Tahanan Medan Shunt Motor

h) Data Hasil Pengujian Berbeban Motor DC Kompon Pendek pada Metode Retardasi

Beban

Vt (Volt)

IL (Amp)

Ia (Amp)

Ish (Amp)

N (rpm)

¼ Beban Penuh 220 2,41 2,01 0,40 1475

½ Beban Penuh 220 4,99 4,59 0,40 1450

¾ Beban Penuh 220 6,56 6,16 0,40 1425

Beban Penuh 220 8,97 8,57 0,40 1400

Tabel 4.8 Data Hasil Pengujian Berbeban Motor DC Kompond Pendek pada Metode Retardasi

i) Data Hasil Pengujian Berbeban Generator DC pada Metode Retardasi

Beban

Ia (Amp)

Ish (Amp)

IL (Amp)

Vt (Volt)

N (rpm)

¼ Beban Penuh 1,5 0,177 1,5 173 1475

½ Beban Penuh 3,2 0,177 3,2 163 1450

¾ Beban Penuh 6,19 0,177 6,19 150 1425

Beban Penuh 7,0 0,177 7,0 130 1400

Tabel 4.8 Data Hasil Pengujian Berbeban Generator DC pada Metode Retardasi

IV.1.7 Analisa Data Pengujian IV.1.7.1 Umum

Dari data hasil pengukuran tahanan kumparan motor pada tabel data percobaan 4.5 dan 4.6 diketahui besarnya tahanan jangkar motor sebesar 1,5 Ω, tahanan kumparan medan serinya sebeser 0,48 Ω dan tahanan kumparan medan shunt sebesar 333,33 Ω. Untuk menjaga I sh nominal motor DC kompond pendek maka digunakan tahanan Rfsh yang diserikan pada kumparan medan Rsh dimana Rfsh yang digunakan sebesar 240 Ohm tetapi sesuai kebutuhannya untuk mengatur Ish yang konstan tahanan Rfsh yang digunakan dapat berkurang atau tetap ketika motor dalam kondisi berbeban. Sedangkan tahanan variabel RL yang digunakan sebesar 120 Ohm. Dimana untuk mencapai beban penuh motor nilai RL akan terus berubah.

IL motor. Nilai IL nominal motor yaitu 9,1 Ampere dimana nilai IL ini akan dibagi menjadi 4 bagian sesuai kebutuhan dalam pengujian. Maka untuk ¼ beban penuh nilai IL harus mencapai ± 2,3 A, ½ beban penuh ± 4,5 A, ¾ beban penuh ± 6,8 A dan beban penuh ± 9,1 A.

IV.1.7.2 Perhitungan Momen Inersia Motor DC Kompond Pendek

Data hasil pengujian yang diperoleh dapat dianalisa sebagai berikut. Dari data tabel 4.1 dan tabel 4.2 dapat ditentukan besarnya nilai momen inersia jangkar motor. Sebagaimana telah dijelaskan dalam sub bab sebelumnya bahwa inersia jangkar motor dapat dihitung dengan persamaan:

J1 =

1 2 1 2 t t t J − ×

Dimana : J1 = Momen Inersia jangkar motor (Kgm2)

J2 = Momen Inersia roda pejal yang dihitung dengan persamaan :

J = 2 2 1

Mr (Kgm2)

t1 = selang waktu yang dibutuhkan untuk penurunan kecepatan jangkar motor dengan rotor sendiri dalam kondisi tanpa eksitasi (detik)

t2 = selang waktu yang dibutuhkan untuk penurunan kecepatan jangkar motor dengan roda pejal dalam kondisi tanpa eksitasi (detik)

Dari data perhitungan diketahui J2 = 0,055 Kgm2 dan dari data pengamatan diperoleh t1= 0,876 s dan t2 = 2,705 s, sehingga

Jadi, momen inersia jangkar motor DC kompond pendek tersebut adalah 0,0263 Kgm2.

IV.1.7.3 Perhitungan Rugi – Rugi dan Efisiensi Motor DC Kompon Pendek Dengan diketahuinya momen inersia jangkar motor maka rugi – rugi rotasi motor dapat dihitung sebagai berikut.

Dari data percobaan pada tabel 4.1 atau 4.2 dapat diketahui rugi – rugi gesek dan angin motor yaitu :

Wg+a = 0,011 x J1 x n x

1

dt dn

atau Wg+a = 0,011 x (J1 + J2) x n x

2

dt dn

Atau

Dari hasil perhitungan diatas diperoleh nilai rugi gesek angin motor rata – rata 49,53 Watt. Selanjutnya dari tabel data percobaan 4.3 dan table 4.4 dapat diketahui besarnya rugi – rugi rotasi rotasi untuk kecepatan nominal 1500 rpm sebagai berikut :

Wrot = 0,011 x J1 x n x

3

dt dn

atau Wrot = 0,011 x (J1 + J2) x n x

4

dt dn

Dari hasil perhitungan diatas diperoleh nilai rugi rotasi motor rata – rata 147,42 Watt. Kemudian dari hasil perhitungan rugi – rugi rotasi diatas dapat ditentukan nilai rugi – rugi inti di dalam motor untuk rating putaran 1500 rpm dan arus medan shunt 0.40 Ampere yaitu :

Winti = Wrot – Wg+a = 147,42 – 49,53 = 97,89 Watt Sedangkan rugi – rugi kumparan medan shunt Wsh adalah :

Wsh = (Ish)2 x (Rsh + Rfsh)

= (0,40)2 x (333,33 + 240) = 91,73 Watt

Maka rugi – rugi konstan Wc adalah sebesar : Wc = Wrot + Wsh

= ( 147,42 + 91,73 ) Watt = 239,15 Watt

Maka dari data percobaan pembebanan motor dapat dihitung efisiensi motor pada saat berbeban sebagai berikut :

1) Perhitungan Rugi – rugi dan Efisiensi Motor DC Kompo Pendek Pada Saat ¼ Beban Penuh ( IL = ± 2,41 Ampere )

Data – data motor DC kompon pendek pada kondisi ¼ beban penuh adalah sebagai berikut :

Vt : 220 Volt IL : 2,41 Ampere Ia : 2,01 Ampere

n : 1475 rpm

Maka dari data – data tersebut di atas kita dapat menghitung rugi – rugi pada motor DC kompon pendek pada kondisi ¼ beban penuh yaitu :

 Pin = Vt . IL = 220 x 2,41 = 530,2 Watt  Wc = Wrot + Wsh = 239,15 Watt

 Wa = Ia2.Ra = (2,01)2 x 1,5 = 6,06 Watt

 Watt

 Wbd = 2.Ia = 2 x 2,01 = 4,02 Watt

Maka,Rugi – rugi total pada Motor DC kompon pendek pada saat ¼ Beban Penuh : Σ W = Wc + Wa + Wbd +

Σ W = (239,15 + 6,06 + 4,02 + 2,73) Watt = 251,96 Watt

Sehingga efisiensi Motor DC kompon pendek pada saat ¼ Beban Penuh :

ηm =

        −

∑

Pin w

1 x 100 %

= x 100 % = 52,48 %

2) Perhitungan Rugi – rugi dan Efisiensi Motor DC kompon pendek Pada Saat ½ Beban Penuh ( IL = ± 4,99 Ampere )

Vt : 220 Volt IL : 4,99 Ampere Ia : 4,59 Ampere Ish : 0,40 Ampere n : 1450 rpm

Maka dari data – data tersebut di atas kita dapat menghitung rugi – rugi pada motor DC kompon pendek pada kondisi ½ beban penuh yaitu :

 Pin = Vt . IL = 220 x 4,99 = 1097,8 Watt  Wc = Wrot + Wsh = 239,15 Watt

 Wa = Ia2.Ra = (4,59)2 x 1,5 = 31,6 Watt

 Watt

 Wbd = 2.Ia = 2 x 4,59 = 9,18 Watt

Maka,Rugi – rugi total pada Motor DC kompon pendek pada saat ½ Beban Penuh : Σ W = Wc + Wa + Wbd +

Σ W = (239,15 + 31,6 + 9,18 + 11,7) Watt = 291,63 Watt

Sehingga efisiensi Motor DC kompon pendek pada saat ½ Beban Penuh :

ηm =

        −

∑

Pin w

1 x 100 %

= x 100 %

3) Perhitungan Rugi – rugi dan Efisiensi Motor DC Kompon Pendek Pada Saat ¾ Beban Penuh ( IL = ± 6,56 Ampere )

Data – data motor DC kompon pendek pada kondisi ¾ beban penuh adalah sebagai berikut :

Vt : 220 Volt IL : 6,56 Ampere Ia : 6,16 Ampere Ish : 0,40 Ampere n : 1425 rpm

Maka dari data – data tersebut di atas kita dapat menghitung rugi – rugi pada motor DC kompon pendek pada kondisi ¾ beban penuh yaitu :

 Pin = Vt . IL = 220 x 6,56 = 1443,2 Watt  Wc = Wrot + Wsh = 239,15 Watt

 Wa = Ia2.Ra = (6,16)2 x 1,5 = 56,92 Watt

 Watt

 Wbd = 2.Ia = 2 x 6,16 = 12,32 Watt

Maka,Rugi – rugi total pada Motor DC kompon pendek pada saat ¾ Beban Penuh : Σ W = Wc + Wa + Wbd +

Σ W = (239,15 + 56,92 + 12,32 + 20,23) Watt = 328,62 Watt

Sehingga efisiensi Motor DC kompon pendek pada saat ¾ Beban Penuh :

ηm =

        −

∑

Pin w

= x 100 %

= 77,23 %

4) Perhitungan Rugi – rugi dan Efisiensi Motor DC Kompon Pendek Pada Saat Beban Penuh ( IL = ± 8,97 Ampere )

Data – data motor DC kompon pendek pada kondisi beban penuh adalah sebagai berikut :

Vt : 220 Volt IL : 8,97 Ampere Ia : 8,57 Ampere Ish : 0,40 Ampere n : 1400 rpm

Maka dari data – data tersebut di atas kita dapat menghitung rugi – rugi pada motor DC kompon pendek pada kondisi beban penuh yaitu :

 Pin = Vt . IL = 220 x 8,97 = 1973,4 Watt  Wc = Wrot + Wsh = 239,15 Watt

 Wa = Ia2.Ra = (8,57)2 x 1,5 = 110,17 Watt

 Watt

 Wbd = 2.Ia = 2 x 8,57 = 17,14 Watt

Maka,Rugi – rugi total pada Motor DC kompon pendek pada saat Beban Penuh : Σ W = Wc + Wa + Wbd +

Sehingga efisiensi Motor DC kompon pendek pada saat Beban Penuh :

ηm =

        −

∑

Pin w

1 x 100 %

= x 100 % = 79,51 %

Dari hasil analisa data rugi – rugi dan efisiensi motor DC Kompond Pendek dengan beban bervariasi metode retardasi dapat disusun tabel 4.9 sebagai berikut :

Beban Vt (Volt) IL (Amp) Ia (Amp) Ish (Amp) n (rpm) Pin (Watt) ΣW (Watt) ηm % ¼ Beban Penuh 220 2,41 2,01 0,40 1475 530,2 251,96 52,48 ½ Beban Penuh 220 4,99 4,59 0,40 1450 1097,8 291,63 73,44 ¾ Beban Penuh 220 6,56 6,16 0,40 1425 1443,2 328,62 77,23 Beban Penuh 220 8,97 8,57 0,40 1400 1973,4 404,28 79,51

Tabel 4.9 Data Rugi – rugi dan Efisiensi Motor DC Kompond Pendek dengan beban bervariasi pada Metode Retardasi

Dari hasil pengujian berbeban Motor DC Kompond Pendek dengan metode retardasi dapat disimpulkan efisiensi terbaik motor didapat pada saat motor dalam kondisi beban penuh yaitu 79,51 % (dalam hal ini syarat efisiensi terbaik motor yaitu rugi konstan = rugi tembaga dimana dalam pengujian ini nilai rugi tembaga motor mendekati nilai rugi konstan motor )

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

V.1 Kesimpulan

Dari hasil percobaan diatas dapat disimpulkan :

a. Dari hasil pengujian berbeban Motor DC Kompond Pendek dengan metode retardasi dapat disimpulkan efisiensi terbaik motor didapat pada saat motor dalam kondisi beban penuh yaitu 79,51 % (dalam hal ini syarat efisiensi terbaik motor yaitu rugi konstan = rugi tembaga dimana dalam pengujian ini nilai rugi tembaga motor mendekati nilai rugi konstan motor )

b. Dari hasil perhitungan didapat besarnya momen inersia motor kompond pendek adalah 0.0263 Kg

V.2 Saran

a. disarankan untuk penelitian selanjutnya agar meneliti motor yang digunakan motor kompon panjang

b. disarankan untuk penelitian selanjutnya agar menggunakan rangkaian control yang mampu mempadukan penurunan putaran yang kita inginkan dengan perberhentian timer

DAFTAR PUSTAKA

1.

Chapman, stephen J, ”Electric Machinery Fundamentals,Mc Graw-hill Intarnational Edition, 1999

2.

Dubey,Gopal K, ”Power Semiconductor Controlled Driver”,Prentice Hall, Englewood Cliffs, New Jersey,1989.

3 P.S. Bimbra, “Electrical Machinery”, Khana Publisher,1990.

4. Sumanto, ”Mesin Arus Searah”, Andi Offset, Yogyakarta, 1991.

5. Rijono,yon, “Dasar Teknik Tenaga Listrik”, Jakarta,1997.

6.

Theraja, B.L, “A Text Book Of Electrical Technology”, Nurja Constuction & Development, New Delhi, 1989

7. Wijaya,Mochtar, “Dasar-Dasar Mesin Listrik”,djambatan,Jakarta,2001.

8. Zuhal,”Dasar Teknik Tenaga Listrik dan Elektronika daya”,Gramedia Pustaka Utama,Jakatra,1993.

Vt : 220 Volt IL : 4,99 Ampere Ia : 4,59 Ampere Ish : 0,40 Ampere n : 1450 rpm

Maka dari data – data tersebut di atas kita dapat menghitung rugi – rugi pada motor DC kompon pendek pada kondisi ½ beban penuh yaitu :

 Pin = Vt . IL = 220 x 4,99 = 1097,8 Watt

 Wc = Wrot + Wsh = 239,15 Watt

 Wa = Ia2.Ra = (4,59)2 x 1,5 = 31,6 Watt

 Watt

 Wbd = 2.Ia = 2 x 4,59 = 9,18 Watt

Maka,Rugi – rugi total pada Motor DC kompon pendek pada saat ½ Beban Penuh : Σ W = Wc + Wa + Wbd +

Σ W = (239,15 + 31,6 + 9,18 + 11,7) Watt = 291,63 Watt

Sehingga efisiensi Motor DC kompon pendek pada saat ½ Beban Penuh : ηm =

    

  

−

∑

Pin

w

1 x 100 %

= x 100 %

3) Perhitungan Rugi – rugi dan Efisiensi Motor DC Kompon Pendek Pada Saat ¾ Beban Penuh ( IL = ± 6,56 Ampere )

Data – data motor DC kompon pendek pada kondisi ¾ beban penuh adalah sebagai berikut :

Vt : 220 Volt IL : 6,56 Ampere Ia : 6,16 Ampere Ish : 0,40 Ampere n : 1425 rpm

Maka dari data – data tersebut di atas kita dapat menghitung rugi – rugi pada motor DC kompon pendek pada kondisi ¾ beban penuh yaitu :

 Pin = Vt . IL = 220 x 6,56 = 1443,2 Watt

 Wc = Wrot + Wsh = 239,15 Watt

 Wa = Ia2.Ra = (6,16)2 x 1,5 = 56,92 Watt

 Watt

 Wbd = 2.Ia = 2 x 6,16 = 12,32 Watt

Maka,Rugi – rugi total pada Motor DC kompon pendek pada saat ¾ Beban Penuh : Σ W = Wc + Wa + Wbd +

Σ W = (239,15 + 56,92 + 12,32 + 20,23) Watt = 328,62 Watt

Sehingga efisiensi Motor DC kompon pendek pada saat ¾ Beban Penuh : ηm =

    

  

−

∑

Pin

w

= x 100 %

= 77,23 %

4) Perhitungan Rugi – rugi dan Efisiensi Motor DC Kompon Pendek Pada Saat Beban Penuh ( IL = ± 8,97 Ampere )

Data – data motor DC kompon pendek pada kondisi beban penuh adalah sebagai berikut :

Vt : 220 Volt IL : 8,97 Ampere Ia : 8,57 Ampere Ish : 0,40 Ampere n : 1400 rpm

Maka dari data – data tersebut di atas kita dapat menghitung rugi – rugi pada motor DC kompon pendek pada kondisi beban penuh yaitu :

 Pin = Vt . IL = 220 x 8,97 = 1973,4 Watt

 Wc = Wrot + Wsh = 239,15 Watt

 Wa = Ia2.Ra = (8,57)2 x 1,5 = 110,17 Watt

 Watt

 Wbd = 2.Ia = 2 x 8,57 = 17,14 Watt

Maka,Rugi – rugi total pada Motor DC kompon pendek pada saat Beban Penuh : Σ W = Wc + Wa + Wbd +

Σ W = (239,15 + 110,17 + 17,14 + 37,82) Watt = 404,28 Watt

Sehingga efisiensi Motor DC kompon pendek pada saat Beban Penuh : ηm =

        −

∑

Pin w

1 x 100 %

= x 100 % = 79,51 %

Dari hasil analisa data rugi – rugi dan efisiensi motor DC Kompond Pendek dengan beban bervariasi metode retardasi dapat disusun tabel 4.9 sebagai berikut :

Beban Vt (Volt) IL (Amp) Ia (Amp) Ish (Amp) n (rpm) Pin (Watt) ΣW (Watt) ηm %

¼ Beban Penuh 220 2,41 2,01 0,40 1475 530,2 251,96 52,48 ½ Beban Penuh 220 4,99 4,59 0,40 1450 1097,8 291,63 73,44 ¾ Beban Penuh 220 6,56 6,16 0,40 1425 1443,2 328,62 77,23 Beban Penuh 220 8,97 8,57 0,40 1400 1973,4 404,28 79,51

Tabel 4.9 Data Rugi – rugi dan Efisiensi Motor DC Kompond Pendek dengan beban bervariasi pada Metode Retardasi

Dari hasil pengujian berbeban Motor DC Kompond Pendek dengan metode retardasi dapat disimpulkan efisiensi terbaik motor didapat pada saat motor dalam kondisi beban penuh yaitu 79,51 % (dalam hal ini syarat efisiensi terbaik motor yaitu rugi konstan = rugi tembaga dimana dalam pengujian ini nilai rugi tembaga motor mendekati nilai rugi konstan motor )

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

V.1 Kesimpulan

Dari hasil percobaan diatas dapat disimpulkan :

a. Dari hasil pengujian berbeban Motor DC Kompond Pendek dengan metode retardasi dapat disimpulkan efisiensi terbaik motor didapat pada saat motor dalam kondisi beban penuh yaitu 79,51 % (dalam hal ini syarat efisiensi terbaik motor yaitu rugi konstan = rugi tembaga dimana dalam pengujian ini nilai rugi tembaga motor mendekati nilai rugi konstan motor )

b. Dari hasil perhitungan didapat besarnya momen inersia motor kompond pendek adalah 0.0263 Kg

V.2 Saran

a. disarankan untuk penelitian selanjutnya agar meneliti motor yang digunakan motor kompon panjang

b. disarankan untuk penelitian selanjutnya agar menggunakan rangkaian control yang mampu mempadukan penurunan putaran yang kita inginkan dengan perberhentian timer

DAFTAR PUSTAKA

1.

Chapman, stephen J, ”Electric Machinery Fundamentals,Mc Graw-hill Intarnational Edition, 1999

2.

Dubey,Gopal K, ”Power Semiconductor Controlled Driver”,Prentice Hall, Englewood Cliffs, New Jersey,1989.

3 P.S. Bimbra, “Electrical Machinery”, Khana Publisher,1990.

4. Sumanto, ”Mesin Arus Searah”, Andi Offset, Yogyakarta, 1991.

5. Rijono,yon, “Dasar Teknik Tenaga Listrik”, Jakarta,1997.

6.

Theraja, B.L, “A Text Book Of Electrical Technology”, Nurja Constuction & Development, New Delhi, 1989

7. Wijaya,Mochtar, “Dasar-Dasar Mesin Listrik”,djambatan,Jakarta,2001.

8. Zuhal,”Dasar Teknik Tenaga Listrik dan Elektronika daya”,Gramedia Pustaka Utama,Jakatra,1993.