Pengaruh Pengaturan Tahanan Shunt Dan Seri Terhadap Putaran Dan Efisiensi Motor Arus Searah Kompon

PENGARUH PENGATURAN TAHANAN SHUNT DAN SERI
TERHADAP PUTARAN DAN EFISIENSI MOTOR ARUS
SEARAH KOMPON
(Aplikasi pada Departemen Listrik P4TK, Medan)

Diajukan untuk memenuhi salah satu persyaratan dalam menyelesaikan
pendidikan sarjana (S-1) pada Departemen Teknik Elektro

Oleh :

NAMA : ANDRI SITORUS
NIM : 080402082

DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2014

Universitas Sumatera Utara


PENGARUH PENGATURAN TAHANAN SHUNT DAN SERI
TERHADAP PUTARAN DAN EFISIENSI MOTOR ARUS
SEARAH KOMPON
Oleh :
ANDRI SITORUS
NIM : 080402082

Tugas Akhir ini diajukan untuk memenuhi salah satu persyaratan untuk
memperoleh gelar Sarjana Teknik pada

DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN

Sidang pada tanggal 21 bulan Mei tahun 2014 di depan penguji :
1. Ir. Eddy Warman, M.T.

: Ketua Penguji


2. Ir. Masjkur Sjani, M.T.

: Anggota Penguji

Diketahui Oleh :
Ketua Departemen Teknik Elektro

Disetujui Oleh :
Pembimbing Tugas Akhir

Ir. Surya Tarmizi Kasim, M.Si.
NIP. 1954 0531 1986 011 002

Ir. Syamsul Amien, M.S.
NIP. 1953 0622 1981 031 002

Universitas Sumatera Utara

ABSTRAK
Motor arus searah adalah suatu mesin yang berfungsi mengubah tenaga

listrik arus searah menjadi tenaga gerak atau tenaga mekanik berupa putaran rotor.
Putaran dan efisiensi merupakan besaran yang menentukan kinerja dari suatu
motor arus searah. Dengan pengaturan tahanan shunt, putaran motor arus searah
kompon panjang rata-rata lebih cepat 7,78% dibanding motor arus searah kompon
pendek dengan tegangan terminal 50 V. Sedangkan dengan pengaturan tahanan
seri, putaran motor arus searah kompon panjang rata-rata hanya lebih cepat
0,847% dibanding motor arus searah kompon pendek dengan tegangan terminal
150 V. Efisiensi motor arus searah kompon panjang lebih baik dibanding motor
arus searah kompon pendek dengan pengaturan tahanan seri, sebaliknya efisiensi
motor arus searah kompon pendek lebih baik dibandingkan motor arus searah
kompon panjang dengan pengaturan tahanan shunt.
Kata kunci : motor arus searah kompon, tahanan shunt dan seri, putaran,
efisiensi

i
Universitas Sumatera Utara

KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas rahmat dan karunia
yang dilimpahkan sehingga dapat menyelesaikan tugas akhir ini serta shalawat

beriring salam penulis sampaikan ke junjungan alam Nabi Muhammad SAW.
Adapun tugas akhir ini dibuat untuk memenuhi syarat kesarjanaan di Departemen
Teknik Elektro, Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara yang berjudul:

PENGARUH PENGATURAN TAHANAN SHUNT DAN SERI
TERHADAP PUTARAN DAN EFISIENSI MOTOR ARUS
SEARAH KOMPON

Selama masa perkuliahan sampai masa penyelesaian tugas akhir ini, penulis
banyak memperoleh bimbingan dan dukungan dari berbagai pihak. Untuk itu,
dengan setulus hati penulis menyampaikan ucapan terima kasih yang sebesarbesarnya kepada:
1. Ayahanda I. Sitorus dan Ibunda tercinta (Alm.) Yusnita, sebagai motivator
sejati bagi penulis, melindungi dan menyayangi serta memberikan yang
terbaik bagi penulis. Saudara-saudari penulis, Ahmad Anwar Sitorus
beserta istri, (Alm.) Andi Putra Sitorus, Andani Putra Sitorus dan Indah
Yuliani Sitorus.
2. Bapak Ir. Syamsul Amien, M.S., selaku dosen Pembimbing Tugas Akhir,
atas segala bimbingan, pengarahan dan motivasi dalam menyelesaikan
tugas akhir ini.


ii
Universitas Sumatera Utara

3. Bapak Ir. Eddy Warman, M.T., selaku dosen wali penulis, atas bimbingan
dan arahannya dalam menyelesaikan perkuliahan.
4. Bapak Ir. Surya Tarmizi Kasim, M.Si., selaku Ketua Departemen Teknik
Elektro FT USU dan Bapak Rahmad Fauzi, S.T., M.T., selaku Sekretaris
Departemen Teknik Elektro FT USU.
5. Seluruh staf pengajar yang telah memberi bekal ilmu kepada saya dan
seluruh pegawai

Departemen Teknik Elektro FT USU atas bantuan

administrasinya.
6. Pembimbing peneliti di P4TK Medan, Bapak Simatupang dan Bapak
Efrin, beserta seluruh pegawai Departemen Listrik P4TK Medan.
7. Teman-teman TE 2008, teman-teman kos, ibu kos beserta anak, temanteman di Tembok Baru dan sudaro-sudaro SMA di Tanjungbalai.
8. Dan pihak-pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu.
Akhir kata, tugas akhir ini masih jauh dari sempurna, masih banyak
kesalahan dan kekurangan, namun penulis tetap berharap semoga tugas akhir ini

bisa bermanfaat dan memberikan inspirasi bagi pengembangan selanjutnya.

Medan, 21 Mei 2014
Penulis

Andri Sitorus
NIM : 080402082

iii
Universitas Sumatera Utara

DAFTAR ISI
Halaman
ABSTRAK .................................................................................................... i
KATA PENGANTAR .................................................................................. ii
DAFTAR ISI ................................................................................................ iv
DAFTAR GAMBAR .................................................................................... vi
DAFTAR TABEL ........................................................................................ ix
BAB I PENDAHULUAN ............................................................................. 1
1.1 Latar Belakang ............................................................................. 1

1.2 Perumusan Masalah ...................................................................... 2
1.3 Batasan Masalah ........................................................................... 2
1.4 Tujuan .......................................................................................... 3
1.5 Manfaat ........................................................................................ 3
BAB II TINJAUAN PUSTAKA .................................................................. 4
2.1 Motor Arus Searah ....................................................................... 4
2.2 Konstruksi Motor Arus Searah ..................................................... 4
2.2.1 Badan Motor ..................................................................... 4
2.2.2 Kutub ................................................................................ 5
2.2.3 Inti Jangkar ....................................................................... 6
2.2.4 Kumparan Jangkar dan Kumparan Medan ......................... 7
2.2.4.1 Belitan Gelung ...................................................... 8
2.2.4.2 Belitan Gelombang ................................................ 8
2.2.5 Komutator dan Sikat ......................................................... 8
2.3 Prinsip Kerja Motor Arus Searah .................................................. 9

iv
Universitas Sumatera Utara

2.4 Motor Arus Searah Kompon ......................................................... 14

2.5 Efisiensi ....................................................................................... 20
2.6 Putaran ......................................................................................... 22
BAB III METODOLOGI PENELITIAN ................................................... 27
3.1 Pengukuran .................................................................................. 27
3.1.1 Tempat dan Waktu ............................................................ 27
3.1.2 Alat dan Bahan ................................................................. 27
3.1.3 Rangkaian Percobaan ........................................................ 28
3.1.4 Prosedur Percobaan ........................................................... 30
3.1.5 Diagram Alur Prosedur Percobaan .................................... 33
BAB IV HASIL DAN ANALISA ................................................................ 35
4.1 Pengukuran Putaran Akibat Pengaturan Tahanan Seri Pada
Motor Arus Searah Kompon ......................................................... 35
4.2 Pengukuran Putaran Akibat Pengaturan Tahanan Shunt Pada
Motor Arus Searah Kompon ......................................................... 40
4.3 Pengukuran Efisiensi Akibat Pengaturan Tahanan Seri dan Shunt
Pada Motor Arus Searah Kompon ................................................ 45
BAB V PENUTUP ....................................................................................... 52
5.1 Kesimpulan .................................................................................. 52
5.2 Saran ............................................................................................ 53
DAFTAR PUSTAKA ................................................................................... 54


v
Universitas Sumatera Utara

DAFTAR GAMBAR

No.

Judul

Halaman

2.1

Kerangka motor arus searah ................................................................... 5

2.2

Konstruksi kutub dan penempatannya .................................................... 6


2.3

Inti jangkar yang berlapis-lapis ............................................................... 7

2.4

Penempatan sikat pada komutator ........................................................... 9

2.5

Aturan tangan kiri untuk menentukan arah medan magnet dari konduktor
yang dialiri arus ...................................................................................... 10

2.6

Konduktor yang dialiri arus pada suatu medan magnet ........................... 11

2.7

Aksi motor ............................................................................................. 12


2.8

Prinsip kerja sederhana motor arus searah .............................................. 13

2.9

Rangkaian ekuivalen motor arus searah kompon .................................... 16

2.10

Mesin arus searah dengan penguat kompon hubungan shunt pendek ....... 17

2.11

Mesin arus searah dengan penguat kompon hubungan shunt panjang ...... 18

2.12

Rangkaian ekuivalen pengaturan tahanan seri pada motor arus searah
kompon panjang ..................................................................................... 18

2.13

Rangkaian ekuivalen pengaturan tahanan seri pada motor arus searah
kompon pendek ...................................................................................... 19

2.14

Rangkaian ekuivalen pengaturan tahanan shunt pada motor arus searah
kompon panjang ..................................................................................... 19

2.15

Rangkaian ekuivalen pengaturan tahanan shunt pada motor arus searah
kompon pendek ...................................................................................... 20

2.16

Diagram aliran daya motor arus searah ................................................... 22

vi
Universitas Sumatera Utara

2.17

Grafik perubahan putaran setelah pengaturan tahanan shunt dan tahanan
seri tetap pada motor arus searah kompon ............................................... 26

2.18

Grafik perubahan putaran setelah pengaturan tahanan seri dan tahanan
shunt tetap pada motor arus searah kompon ............................................ 26

3.1

Rangkaian percobaan pengaturan tahanan seri pada motor arus searah
kompon pendek ...................................................................................... 28

3.2

Rangkaian percobaan pengaturan tahanan shunt pada motor arus searah
kompon pendek ...................................................................................... 29

3.3

Rangkaian percobaan pengaturan tahanan seri pada motor arus searah
kompon panjang ..................................................................................... 29

3.4

Rangkaian percobaan pengaturan tahanan shunt pada motor arus searah
kompon panjang ..................................................................................... 30

4.1

Grafik perbandingan putaran terhadap tahanan seri pada motor kompon
panjang dan motor kompon pendek untuk beban 0,25 Nm ...................... 37

4.2

Grafik perbandingan putaran terhadap tahanan seri pada motor kompon
panjang dan motor kompon pendek untuk beban 0,5 Nm ........................ 37

4.3

Grafik perbandingan putaran terhadap tahanan seri pada motor kompon
panjang dan motor kompon pendek untuk beban 0,75 Nm ...................... 38

4.4

Grafik perbandingan putaran terhadap tahanan shunt pada motor
kompon panjang dan motor kompon pendek untuk beban 0,25 Nm ........ 42

4.5

Grafik perbandingan putaran terhadap tahanan shunt pada motor
kompon panjang dan motor kompon pendek untuk beban 0,5 Nm .......... 42

4.6

Grafik perbandingan putaran terhadap tahanan shunt pada motor
kompon panjang dan motor kompon pendek untuk beban 0,75 Nm ........ 43

vii
Universitas Sumatera Utara

4.7

Grafik perbandingan efisiensi dengan tahanan seri pada motor kompon
panjang dan motor kompon pendek dengan beban 0,25 Nm, 0,5 Nm, dan
0,75 Nm ................................................................................................. 49

4.8

Grafik perbandingan efisiensi dengan tahanan shunt pada motor kompon
panjang dan motor kompon pendek dengan beban 0,25 Nm, 0,5 Nm, dan
0,75 Nm .................................................................................................. 50

viii
Universitas Sumatera Utara

DAFTAR TABEL
No.
4.1

Judul

Halaman

Data hasil pengukuran putaran setelah pengaturan tahanan seri pada
motor kompon panjang ........................................................................... 35

4.2

Data hasil pengukuran putaran setelah pengaturan tahanan seri pada
motor kompon pendek ............................................................................ 35

4.3

Data hasil pengukuran putaran setelah pengaturan tahanan shunt pada
motor kompon panjang ........................................................................... 40

4.4

Data hasil pengukuran putaran setelah pengaturan tahanan shunt pada
motor kompon pendek ............................................................................ 40

4.5

Data hasil perhitungan efisiensi setelah pengaturan tahanan seri pada
motor kompon panjang ........................................................................... 45

4.6

Data hasil perhitungan efisiensi setelah pengaturan tahanan seri
pada motor kompon pendek .................................................................... 46

4.7

Data hasil perhitungan efisiensi setelah pengaturan tahanan shunt pada
motor kompon panjang ........................................................................... 46

4.8

Data hasil perhitungan efisiensi setelah pengaturan tahanan shunt pada
motor kompon pendek ............................................................................ 47

ix
Universitas Sumatera Utara