liv
Dari hasil perhitungan diatas diperoleh nilai rugi gesek angin motor rata – rata 14,58 Watt
. Selanjutnya dari percobaan c dan d dapat diketahui besarnya rugi – rugi rotasi motor untuk kecepatan nominal 1000 rpm sebagai berikut :
w
rot
= 0,011 x J
1
x n x
3
dt dn
atau w
rot
= 0,011 x J
1
+ J
2
x n x
4
dt dn
w
rot
= 0,011 x 0.019 x 1000 x 33
, 100
= 63,33 Watt, atau
w
rot
= 0,011 x 0.019 + 0.055 x 1000 x 27
. 1
100 = 64,09 Watt
Dari hasil perhitungan diatas diperoleh nilai rugi rotasi motor rata – rata 63,71 Watt.
Kemudian dari hasil perhitungan rugi – rugi rotasi diatas dapat ditentukan nilai rugi – rugi inti di dalam motor untuk rating putaran 1000 rpm dan arus medan shunt 0.64
Ampere yaitu : w
inti
= w
rot
– w
g+a
= 63,71 – 14,58 = 49,13 Watt
IV.2 Analisis Perhitungan Panas Motor DC Shunt Pada Saat Start Dan Pengereman
IV.2.1 Umum
Dalam tugas Akhir ini, Panas pada Motor DC Shunt yang di hitung adalah fungsi rugi – rugi yang digambarkan sebagai panas. Dimana perkalian rugi – rugi w dengan
waktu t akan menghasilkan energi yang hilang W.Seperti kita ketahui, perubahan daya masukan berupa energi listrik menuju 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
ada yang dikonversikan menjadi panas dan ada yang diserap oleh mesin untuk mengatasi
Universitas Sumatera Utara
lv gesekan karena adanya bagian yang berputar di dalam mesin. Panas yang di hitung pada
Motor DC Shunt yaitu hanya pada saat motor start dan saat pengereman, dimana motor akan dibebani dengan pembebanan listrik.
Dalam penentuan rugi – rugi konstan pada motor DC Shunt, Penulis menggunakan metode retardasi sehingga harus di cari terlebih dahulu momen Inersia J motor tersebut.
IV.2.2 Spesifikasi Motor DC Shunt
Pengujian Perhitungan Panas Pada Motor DC Shunt pada saat Start dan Pengereman yang dilaksanakan di laboratorium Konversi Energi Listrik FT USU
diterapkan pada : Motor DC Shunt dengan rating sebagai berikut :
P =
2 kW
I
L
= 9,1 A I
sh
= 0.64 A n
= 1500
rpm Tahanan medan shunt J-K = 333,33
Tahanan Jangkar GA-HB = `1,5
Karena pembebanan Motor DC Shunt 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
I
L
= 7,1 A
Universitas Sumatera Utara
lvi I
sh
= 0.177 A n
= 1400
rpm Tahanan medan shunt J-K = 1,257 k
Tahanan Jangkar GA-HB = 3,8
IV.2.3 Peralatan Percobaan
1. 1 unit Motor Arus Searah AEG 2 kW 2. 1 unit Generator Arus Searah AEG 1,2 kW
3. 2 unit PTAC 4. 1 unit PTDC
5. 2 Volt meter 6. 5 Ampere meter
7. Kabel Penghubung 8. 1 Tacho meter
9. 1 Push button ON OF 10. 1 Magnetik Kontaktor, 2 NO dan 2 NC
11. Tahanan Geser 12. 2 Penyearah Dioda Tiga Phasa Gelombang Penuh
Pengambilan data dari percobaan dilakukan dengan cara manual yaitu dengan menggunakan stopwatch yaitu untuk mengetahui waktu start dan pengereman pada Motor
DC Shunt.
Gambar 4.9 Stopwatch
Universitas Sumatera Utara
lvii
IV.2.4 Rangkaian Percobaan
Rangkaian kontrol dalam percobaan ini ditunjukkan pada gambar berikut :
Gambar 4.10
Rangkaian Percobaan Perhitungan Panas Motor DCShunt Pada Saat Start dan Pengereman
IV.2.5 Prosedur Percobaan
1. Buat rangkaian seperti gambar di atas
2.
Buat R
fsh
motor pada suatu harga tertentu lebih besar dari tahanan minimum dan tahanan luar R
Lse
maksimum. 3. Pada Posisi PTDC 1 minimum tutup S
1
, kemudian naikkan tegangan Vin secara
bertahap sampai nominal. Pada saat kita menaikkan tegangan, kita harus memperhatikan I
sh
motor jangan sampai melewati arus nominalnya.
Universitas Sumatera Utara
lviii 4. Tekan tombol PB ON, maka relay M diberi energi sehingga akan mengerjakan
seluruh kontaktor – kontaktor M. Oleh karena itu, kontak NO akan menjadi NC dan NC akan menjadi NO. Motor mulai jalan dan arus mulai mengalir. Catat Ia
start dan ukur waktu start dengan stopwatch serta putaran awal motor. 5. Setelah motor mulai jalan, motor akan mengalami percepatan dari keadaan start
menuju keadaan steady state. Atur tahanan R
fsh
dan minimumkan R
Lse
untuk mendapatkan I
sh
,Vin dan n yang nominal. Catat Vin, n, I
sh
dan Ia. 6. Pada saat I
f
generator = 0, tutup S
2
dan naikkan I
f
generator sampai 0,177 A dan V
2
nominal. 7. Pada Posisi R
L
maksimum , tutup S
3
. 8. Beban generator diatur dengan menggeser tahanan variabel R
L
sehingga mendekati beban penuh motor yaitu mencapai putaran 1000 rpm dengan
mempertahankan Vin dan I
sh
nominal motor. 9. Pembacaan voltmeter V
1
,amperemeter A
1
dan A
2
dan putaran motor dicatat pada kondisi pembebanan tersebut sehingga diperoleh data pembebanan untuk
tegangan dan arus medan yang nominal. 10. Perhatikan data – data motor sebelum direm. jaga harga I
sh
motor tetap konstan dengan mengatur R
fsh
karena pengereman yang akan dilakukan adalah pengereman dinamik dengan I
sh
konstan, jika sudah mendekati beban penuh tekan tombol PB OFF .Maka kontaktor NO menjadi NC dan NC menjadi NO sehingga
motor akan terhubung dengan tahanan pengereman yang diatur. Catat Ia rem dan waktu pengereman.
11. Percobaan selesai. 12.
Universitas Sumatera Utara
lix
IV.2.6 Analisa Data Percobaan IV.2.6.1 Perhitungan Panas Motor DC Shunt pada saat Start
Data – data pada keadaan motor sesaat setelah di start diperoleh : 1. V
t
: 220 Volt 2. I
a start
:
a t
R V
karena pada saat start E
a
= 0 dan n = 0, untuk membatasi arus start yang sangat besar maka pada motor dipasang tahanan yang dihubungkan
seri dengan jangkar. Dimana nilai tahanan tersebut adalah 28,57 ohm I
a start
: 57
, 28
5 ,
1 220
= 7,3 Ampere
3. I
sh
: 0.64 Ampere 4. t
start
: 0,5 Sekon 5. T
st
: K I
a start
φ, dimana φ ~ I
sh
dan k adalah konstanta ,maka
T
st motor
: I
a start
x I
sh
: 7,3 x 0.64 = 4,67 N-m Maka, energi yang hilang selama start akibat dari rugi – rugi yang berupa panas dapat
dihitung berdasarkan persamaan berikut : 1. W
cu a
= I
a start 2
x R
a
x t
start
= 7,3
2
.1,5 . 0,5 = 39,97 J 2. W
cu shunt
= I
sh 2
x R
sh
x t
start
= {0.64
2
.333,33.0.5} = 68,27 J 3. W
core
= 49,13 x 0.5 = 24.565 J 4. W
brush
= 2.Ia
start
. t
start
= 2.7,3.0,5 = 7,3 J 5. W
stray
= 1 x 2000 x 0.5 = 10 J sehingga energi yang hilang W
start
pada saat start adalah : W
st
= W
cu a
+ W
cu sh
+ W
core
+ W
brush
+ W
stray
Joule = 39,97 + 68,27 + 24.565 + 7,3 +10 J
= 150,105 J
Universitas Sumatera Utara
lx Setelah keadaan start, motor akan menuju ke keadaan steady state. Pada kondisi
inilah motor mulai melayani beban sehingga putaran motor akan mengalami penurunan dan torsi motor akan mulai naik. Motor akan mengalami pengereman setelah
pembebanan motor sudah mendekati beban penuh atau ¾ beban penuh nya. Dimana data – data motor saat pembebanan ¾ beban penuh adalah sebagai berikut :
Data berbeban : Vin = 220 V I
sh
= 0,64 A Ia = 6,8 A
n = 1000 rpm Untuk selanjutnya dihitung :
- Daya masukan motor : V
in
.I
L
= 220.6,8 + 0.64 = 1636.8 Watt - Rugi – rugi tembaga jangkar
: Ia
2
.Ra = 6.8
2
.1,5 = 69,36 Watt
- Rugi – rugi tembaga medan shunt : Ish
2
.Rsh = 0.64
2
.333,33 = 136,53 Watt - Rugi – rugi gesek angin
= 14,58 Watt - Rugi – rugi inti
= 49,13 Watt - Rugi – rugi jatuh tegangan sikat
: 2.Ia = 2.6,8 = 13,6 Watt
- Rugi – rugi beban stray :
= 1 x 2000 = 20 Watt Rugi – rugi total
∑rugi – rugi : 69,36 + 136,53 + 14,58 + 49,13 + 13,6 + 20
∑rugi – rugi : 303,2 Watt
Sehingga diperoleh efisiensi motor DC shunt sebesar :
n dayamasuka
rugi rugi
n dayamasuka
100 8
, 1636
2 ,
303 1636,8
48 ,
81
Dengan demikian dapat diketahui efisiensi motor DC Shunt saat ¾ beban penuh adalah
81,48 .
Universitas Sumatera Utara
lxi
IV.2.6.2 Perhitungan Panas Motor DC Shunt pada saat Pengereman
Setelah motor beroperasi hingga 34 beban penuhnya maka motor akan siap – siap untuk di rem. Pengereman yang digunakan adalah pengereman dinamik.
Data – data dari Motor DC Shunt yang diperoleh pada saat pengereman : 1. V
t
: 220 Volt 2. I
a br
: 1,97 Ampere 3. I
sh
: 0.64 Ampere 4. n : 1000 rpm
5. Ea : Vt – Ia
br
.Ra : 220 – 1,97 x 1,5 Volt
: 217,05
Volt 6. R
br
: 100 ohm 7. t
: 1,76 s 8. T
a br
: 9,55 x
n I
E
abr a
N-m
: 9,55 x 1000
5 .
1 05
. 217
N-m
: 3,11 N-m 9. T
sh br
: T
a
- T
sh
: 9,55 x n
gesek rugibesi
Rugi
N-m
3,11 - T
sh
: 9,55 x 1000
14,58 49,13
N-m
T
sh br
: 2.5 N-m Energi yang hilang selama pengereman akibat dari rugi – rugi yang berupa panas
dapat dihitung berdasarkan persamaan berikut :
1.
W
cu a
= I
arem 2
x R
a
x t
rem
= 1,97
2
.1,5.1,76 = 10,25 J
Universitas Sumatera Utara
lxii 2. W
cu shunt
= I
sh 2
x R
sh
x t
start
= {0.64
2
.333,33.1,76} = 240,29 J 3. W
core
= 49,13 x 1,76 = 86,47 J 4. W
brush
= 2.I
a rem
. t
rem
= 2 x 1.5 x 1,76 = 5,28 J 5. W
stray
= 1 x 2000 x 1,76 = 35,2 J 6. W
mekanis
= 14,58 x 1,76 = 25,67 J sehingga energi yang hilang W
braking
pada saat pengereman adalah : W
br
= W
cu a
+ W
cu sh
+ W
core
+ W
brush
+ W
stray
+ W
mekanis
Joule = 10,25 + 240,29 + 86,47 + 5,28 + 35,2 + 25,67 J
= 403,16 J
Dari kedua keadaan yaitu pada saat start dan pengereman, maka energi total yang hilang selama motor DC penguatan Shunt beroperasi sampai ¾ beban penuh adalah :
W
tot
= W
st
+ W
br
= 150,105 J + 403,16 J = 553,265 J
Universitas Sumatera Utara
lxiii
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
