Ea +
-
+
-
V
t
R
a
I
a
I R
L
I
sh sh
Dengan demikian diketahui bahwa dari keluaran daya masukan jangkar sebagian kecil terbuang sebagai rugi tembaga jangkar I
a 2
R
a
dan sebagian lainnya E
a
I
a
dikonversikan menjadi energi mekanis di dalam jangkar.
2.2.1. Karakteristik Motor Shunt
Gambar 9 a menunjukkan rangkaian listrik dari suatu motor DC shunt. Arus medan I
sh
besarnya konstan karena kumparan medan langsung terhubung dengan tegangan sumber V
t
yang dianggap konstan. Oleh karena itu fluksi di dalam motor shunt hampir dapat dikatakan konstan.
a b
Gambar 9. a Rangkaian Motor DC Shunt, dan b Karakteristik T
a
I
a
i Karakteristik T
a
I
a
.
Telah diketahui bahwa di dalam motor DC, T
a
~ Φ I
a
Karena motor beroperasi dari suatu tegangan sumber yang konstan, fluksi Φ juga
konstan dengan mengabaikan reaksi jangkar. Maka, T
a
~ I
a
Dengan demikian karakteristik T
a
I
a
motor DC shunt merupakan garis lurus yang melalui titik asal seperti ditunjukkan pada Gambar 9 b. Torsi poros T
sh
kurang dibandingkan T
a
dan ditunjukkan oleh garis putus-putus. Jelas terlihat pada
Universitas Sumatera Utara
kurva bahwa arus yang sangat besar dibutuhkan untuk menstart beban yang berat. Oleh karena itu, motor DC shunt tidak boleh distart dalam keadaan berbeban berat.
ii Karakteristik nIa
Kecepatan motor DC diberikan dengan Persamaan 9, sehingga diperoleh, n ~
E
Fluksi Φ dan GGL lawan E
a
di dalam motor DC shunt hampir konstan di bawah kondisi normal. Dengan demikian, kecepatan motor DC shunt selalu konstan
walaupun arus jangkar berubah-ubah nilainya. Dengan kata lain, ketika beban bertambah, E
a
= V
t
- I
a
R
a
dan Φ berkurang karena drop tahanan jangkar dan reaksi
jangkar. Bagaimanapun, E
a
berkurang lebih sedikit daripada Φ sehingga dengan
demikian kecepatan motor menurun sedikit dengan pertambahan beban garis AC seperti terlihat pada Gambar 10 a.
iii Karakteristik nT
a
.
Suatu kurva diperoleh dengan menggambarkan nilai n dan T
a
untuk berbagai arus jangkar {lihat Gambar 10 b}. Dapat dilihat bahwa kecepatan agak menurun
seiring dengan pertambahan beban.
a b Gambar 10. Kurva Karakteristik nI
a
a dan Karakteristik nT
a
b
Universitas Sumatera Utara
Kesimpulan : Berikut dua buah kesimpulan yang penting yang diperoleh dari karakteristik di atas, yaitu :
i Terdapat sedikit penurunan kecepatan motor DC shunt dari kondisi
tanpa beban sampai beban penuh. Dengan demikian, dapat dianggap sebagai motor kecepatan konstan.
ii Torsi startnya tidak tinggi karena T
a
~ I
a
.
2.3. Metode pengaturan kecepatan motor arus searah
Sebagaimana telah diketahui bahwa di dalam motor DC berlaku persamaan : E
a
= V
t
– I
a
R
a
…………………………..……......6 Dimana E
a
=
A 60
n Z
P
…………………………………...7
Sehingga
A 60
n Z
P
= V
t
– I
a
R
a
………………......…….……8
Atau n =
PZ A
R I
V
a a
t
60
.............................................9
Atau n = K
a a
t
R I
V
di mana K =
PZ A
60
...............................10 Tetapi V
t
– I
a
R
a
= E
a
Maka n = K
a
E
....................................................11
Atau n ~
a
E
Dimana : T
= torsi Newton – meter K
= konstanta
bergantung pada ukuran fisik motor
= fluksi setiap kutub Weber
a
I = arus jangkar Ampere
Universitas Sumatera Utara
6 a 6 b
P = jumlah kutub
Z = jumlah konduktor
A = cabang paralel
Dengan demikian di dalam motor DC , kecepatan berbanding lurus dengan GGL balik E
a
dan berbanding terbalik dengan fluks per kutub Φ.
Kecepatan motor DC shunt dapat diubah-ubah dengan :
2.3.1. Metode Pengaturan Flux Metode ini didasarkan atas kenyataan bahwa dengan mengubah flux
Φ, kecepatan motor n ~ 1
Φ dapat diubah, sehingga metode ini disebut metode pengaturan flux. Di dalam metode ini, tahanan variabel rheostat dihubungkan secara
seri dengan belitan medan shunt seperti terlihat pada gambar 11a dibawah ini.
Gambar 11 Rheostat medan shunt menghasilkan arus medan shunt I
sh
dan juga flux Φ.
Oleh karena itu, kita dapat menaikkan kecepatan motor diatas kecepatan normalnya {lihat gambar 11b}. Pada umumnya, metode ini mengijinkan untuk menaikkan
kecepatan dalam rasio 1 : 3. Apabila kita menaikkan kecepatan hingga diatas rasio tersebut, maka kemungkinan terjadi ketidakstabilan pada motor dan juga komutasi
yang buruk. 2.3.2. Metode Pengaturan Tahanan Jangkar
2.3.2.1. Dengan menambahkan tahanan seri pada tahanan jangkar Metode ini berdasarkan bahwa dengan mengubah tegangan dapat
mempengaruhi besar kecilnya kecepatan motor. Hal ini dilakukan dengan
Universitas Sumatera Utara
12 a 12 b
memasukkan tahanan variabel Rstahanan geser yang secara seri dengan tahanan jangkar seperti ditunjukkan pada gambar 12a di bawah ini.
Gambar 12 Dimana :
n ~ V
t
– I
a
Ra + Rs R
s
adalah tahanan geser Ohm Dikarenakan
terjadinya penurunan tegangan pada tahanan geser, maka GGL balik E
a
menjadi berkurang. Ketika n ~ E
a
, kecepatan motorpun akan berkurang. Kecepatan maksimum dapat diperoleh ketika Rs = 0.
Oleh karena itu, metode ini hanya untuk kecepatan di bawah kecepatan normalnya {lihat gambar 12b}.
2.3.2.2. Dengan penambahan tahanan Rs yang terhubung terhadap jangkar dan tahanan Rp yang paralel terhadap jangkar.
Metode ini merupakan variasi pengaturan kecepatan motor dc dengan metode sebelum nya yaitu penambahan tahanan Rs yang seri terhadap tahanan
jangkar hanya saja ada penambahan dengan di paralel kan nya tahanan Rp yang paralel terhadap tahanan jangkar.
Universitas Sumatera Utara
2.3.3. Metode Pengaturan Tegangan Dalam metode ini, sumber tegangan supply arus medannya berbeda dengan
sumber tegangan supply jangkarnya. Metode ini menghindari kerugian-kerugian dari pengaturan kecepatan yang buruk dan efesiensi yang tidak baik, seperti pada
pengaturan tahanan jangkar. Bagaimanapun, metode ini sangat mahal. Oleh karena itu, metode pengaturan kecepatan ini diperbolehkan untuk kapasitas motor yang besar
dimana efesiensi motor sangat perlu diperhatikan. Dalam metode ini, medan shunt motor dihubungkan langsung secara
permanen ke sumber tegangan tertentu, sedangkan jangkar dihubungkan langsung pada beberapa tegangan yang berbeda melalui sebuah switchgear. Dengan cara ini,
tegangan yang akan diberikan pada jangkar dapat diubah-ubah. Kecepatan akan sebanding dengan tegangan yang diberikan pada jangkar tersebut. Kecepatan diubah-
ubah dengan sebuah pengaturan medan shunt.
2.4. Rugi - rugi pada motor arus searah.
