39
Daya masukan motor =V
1
. I
1
Rugi-rugi motor=W
m
= R
A
+ R
S
.I
1 2
+ W
S
η = {V
1
. I
1
- W
m
} V
1
. I
1
Efisiensi generator [3] :
Efisiensi generator untuk pengujian ini jarang dicari, karena generator beroperasi dalam keadaan abnormal penguatan terpisah, namun jika diinginkan dapat dicari
sebagai berikut : Daya Keluaran Generator = V
2
.I
2
Rugi-rugi Generator =Wg= R
s .
I
1 2
+ R
a
.I
2 2
+ W
S
η = {V
2
.I
2
} V
2
.I
2
+ Wg
2.11 Prinsip Penyearahan Tegangan Listrik Mesin DC Komutasi
Komutator terbuat dari batangan tembaga yang dikeraskan dropforged,yang diisolasi dengan bahan sejenis mika. Komutator merupakan
alat penyearah arus secara mekanik yang bekerja bersama sama dengan sikat.Adapun fungsi komutator ini adalah untuk mengumpulkan arus listrik
induksi dari konduktor jangkar dan mengkonversikannya menjadi arus searah melalui sikat.
Sedangkan sikat terbuat dari karbon,grafit,logam grafit atau campuran karbon-grafit yang dilengkapi dengan pegas penekan dan kontak
sikatnya.besarnya tekanan pegas dapat diatur sesuai dengan keinginan.Permukaan sikat ditekan ke permukaan segmen komutator untuk menyalurkan arus listrik
Sikat sikat berfungsi sebagai jembatan bagi aliran arus yang dihasilkan oleh lilitan jangkar ke bagian beban.sikat juga berfungsi sebagai tempat terjadinya komutasi
Kerja komutator dan sikat untuk penyearahan arus yang dihasilkan oleh kumparan disebut komutasi
Komutasi merupakan suatu peristiwa perpindahan sikat-sikat dengan cara gesekan dari satu komutator ke komutator yang lain,peristiwa komutasi ini
menyebabkan terjadinya penyearahan arus. Pembangkitan tegangan yang
40
dihasilkan oleh mesin arus searah pada prinsipnya sama seperti pada mesin arus bolak-balik yaitu tegangan yang dihasilkan berupa tegangan listrik bolak-balik.
Gambar 2.30 Mesin arus searah sederhana dengan satu belitan rotor tunggal Perhatikan gambar 2.30 Untuk terjadinya induksi tegangan, penghantar rotor
yang bergerak harus memotong medan magnet.Dengan demikian, maka tegangan hanya akan terinduksi pada segmen ab dan cd dari belitan rotor pada gambar 2.30
Tegangan induksi yang terjadi dinyatakan sebagai :
e
ind
= v x B.l
di mana v = kecepatan gerak penghantar rotor B = kerapatan fluks magnetik
l = panjang penghantar
Arah v x B merupakan arah arus di dalam penghantar bila terhubung dengan beban, seperti pada gambar 1. Besar tegangan induksi yang terbentuk pada
penghantar tunggal adalah sbb :
e
loop
= e
ab
+ e
bc
+ e
cd
+ e
da
e
loop
= Blv + 0 + Blv + 0 e
loop
= 2 Blv Dengan bergeraknya belitan, maka polaritas tegangan pada belitan akan
berubah bergantung posisi penghantar terhadap kutub utara dan kutub selatan. Bentuk gelombang tegangan yang terinduksi pada belitan rotor diperlihatkan pada
41
gambar berikut ini. Dapat dilihat bahwa tegangan yang terbentuk adalah tegangan bolak-balik AC. Untuk itu diperlukan proses penyearahan didalam mesin arus
searah.
Gambar 2.31 Bentuk gelombang tegangan induksi pada belitan rotor Prinsip penyearahan pada mesin arus searah dilakukan oleh komutator dan
sikat secara mekanis, dan prosesnya dapat dilihat pada penjelesan berikut :
Gambar 2.32 Proses penyearahan tegangan komutasi
42
Pada waktu t
1
:
Segmen komutator tepat berhimpit pada sikat, pada saat ini arus listrik dari dua jalur pararel seluruhnya sebesar ½I
A
+ ½ I
A
= I
A’
mengalir melalui segmen komutator sebelah kanan ke sikat. Arus yang mengalir pada kumparan k adalah
sebesar ½ I
A
kearah kanan.
Pada waktu t
2
:
Segmen komutator berhimpit pada sikat dengan perbandingan 1 : 3 antara segmen komutator sebelah kiri dan kanan, sehingga arus listrik yang mengalir pada dua
jalur pararel tersebut kiri dan kanan juga proporsional dengan perbandingan bagian komutator yang berhimpit dengan sikat, distribusi arusnya : segmen
komuntator sebelah kiri sebesar ¼ I
A
dengan segmen komutator sebelah kanan sebesar 34 I
A
. Arus yang mengalir pada kumparan k adalah sebesar ¼ I
A
kearah kanan.
Pada waktu T
3
:
Sikat tepat bearada ditengah-tengah segmen komutator, sehingga arus yang mengalir terdistribusi menjadi dua bagian yang sama besar antara segmen
komutator sebelah kiri dan kanan, sehingga pada kumparan k tidak ada arus yang mengalir nol.
Pada waktu T
4
:
Segmen komutator berhimpit pada sikat dengan perbandingan 3 : 1 antar segmen komutator sebelah kiri dan kanan, sehingga arus listrik yang mengalir pada dua
jalur pararel tersbut kiri dan kanan juga proporsional dengan perbandigan bagain komutator yang berhimpit dengan sikat, distribusi arusnya : segmen komuntator
sebelah kiri sebesar ¾ I
A
dan segmen komuntator sebelah kanan sebesar ¼ I
A
. Arus yang mengalir pada kumparan k adalah sebesar ¼ I
A
ke arah kiri.
Pada waktu T
5
:
Segmen komuntator sebelah kiri tepat berhimpit pada sikat segmen telah meninggalkan segmen komuntator sebelah kanan sama sekali, pada saat ini arus
43
listrik dari dua jalur pararel seluruhnya sebesar ½ A1 + ½ IA = IA’ mengalir melalui segmen mengalir melalui segmen komutator sebelah kiri ke sikat. Arus
yang mengalir pada kumparan k adalah sebesar ½ IA ke arah kiri.
Perpindahan arus yang terjadi pada kumparan k kumparan jangkar yang berputar pada medan magnet menyebabkan gaya gerak listrik tegangan induksi
membentuk gelombang searah terjadi pembalikan, seperti pada gambar berikut :
Gambar 2.33 Tegangan mesin arus searah hasil komutasi Sedangkan gambar arus sebagai fungsi waktunya dilukiskan pada gambar berikut:
Gambar 2.34 Arus searah mesin arus searah Prinsipnya penyearahan ideal terlihat sebagai garis linear. Sedangkan hasil
penyearahan pada parakteknya berbentuk seperti gambar setengah lingkaran yang bergaris putus-putus, hal ini akibat pengaruh induktansi kumparan dan tahanan
sikat. Solusi untuk menjadikannya ideal berupa garis liner, dapat ditempuh dengan menetralkan ggm yang timbul akibat induktansi tersebut, salah satunya
dengan menambahkan kutub bantu komutasi,kumparan kompensasi. dimana ggm nya sama dan berlawanan dengan ggm induktansi.
t i
1
BAB 1 PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Motor arus searah adalah sebuah mesin arus searah yang mengubah energi listrik menjadi energi mekanik.Motor arus searah sangat banyak
digunakan dalam bidang industri.Penggunaan motor arus searah dapat dijumpai misalnya sebagai motor penggerak beban mekanik seperti
pompa,penggerak kipas angin,blower,lift,eskalator,penggerak pulley konveyor,dan lain-lain.Motor arus searah yang digunakan dibidang
industri pada umumnya memiliki kapasitas daya yang relatif besar dan disesuaikan dengan beban mekanis serta jumlah produksi yang diinginkan.
Untuk memenuhi semuanya itu,maka diperlukan motor arus searah yang memiliki efisiensi dan torsi tinggi. Pada motor arus searah suplai
daya yang diperoleh berasal dari sumber tegangan listrik arus searah. Dimana sumber tegangan searah ini diberikan kepada kumparan jangkar
dan kumparan medan dari motor tersebut. Disaat motor diberi beban,maka fluksi akan berkurang dan amper-
turn medan akan berkurang juga. Hal ini disebabkan oleh karena adanya reaksi jangkar.Reaksi jangkar sangat berpengaruh terhadap
kinerja,efisiensi,dan torsi dari motor tersebut.Untuk mengurangi reaksi jangkar ini,ada tiga cara atau teknik yang dapat dilakukan yaitu melakukan
penggeseran sikatbrush shifting,kutub-kutub komutasi comutating polesinterpoles,dan belitan kompensasi compensating windings.
