Efek Bahan Loss Drum Baja Lunak Terhadap Karakteristik Torsi Motor Arua Searah.
KARYA ILMIAH
EFEK BAHAN LOSS DRUM BAJA LUNAK TERHADAP
KARAKTERISTIK TORSI MOTOR ARUS SEARAH.
Oleh:
S PONIMAN.
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS UDAYANA
2016
LEMBAR IDENTITAS DAN PENGESAHAN
1. Judul Karya Tulis Ilmiah
: Efek Bahan Loss Drum Baja Lunak Tehadap
KarakteristikTorsi Motor Arus Searah.
2. Penulis
a. Nama lengkap
: Ir. S Poninan, M.Si
b. N I P
: 195606061987031001
c. Pangkat/golongan
: Pembina, IVa
d. Jabatan
: Lektor kepala
e. Fakultas
: Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
3. Jumlah Penulis
: 1 (satu) orang
Mengetahui
Bukit Jimbaran, 20 Januari 2016
Ketua Program Studi Fisika,
Penulis karya ilmiah,
S. PONIMAN
NIP:195606061987031001
Ir. S Poniman, M.Si
NIP: 195606061987031001
Mengetahui
iii
ABSTRAK.
Kerugian Arus Pusar pada mesin arus pusar amat di butuhkan sebagai alat penghubung
ke motor penggerak yang mempunyai kecepatan konstan. Besar torsi keluaran dapat diatur
besarnya dengan mengubah besar arus Extitaqsi yanga dialirkan. Besar arus Exitasi yang di
pergunakan dari 100 mA sampai 3000 mA. Besaran lain yang mempengaruhi besar torsi
keluaran adalah kuat medan magnet antara kedua lempengan yang dihasilkan oleh bahan
Baja lunak. Dalam perencanaan di harapkan harga per HP ( Hourse Power ) atau per kg
berat mesin lebih murah dibandingkan harga mesin yang ada di pasar.
Kata Kunci : Arus pusar , Arus Exitasi, Daya motor.
iv
DARTAR ISI.
Halaman.
SAMPUL MUKA
i
JUDUL
ii
HALAMAN PENGESAHAN
iii
ABSTRAK
iv
DAFTAR ISI
v
DAFTAR GAMBAR
vi
DAFTAR TABEL.
.
.
.
vii
I PENDAHULUAN.
I .1 Latar Belakang
.
.
.
1
I .2 Batasan Masalah.
.
.
.
1
I .3 Rumusan Masalah. .
.
.
1
II Teori Penunjang. .
.
2 .1 Arus Pusar
2
2 .2 Uraian secara phisik penembusan gelombang pada phenomena arus pusar
2
2 .3 Tebal Penenmbusan .
5
.
.
2 . 4 Arus Pusar. Pada Lapisan Tipis .
.
.
.
6
III. Pembahasan..
3 . 1 Prhitumgan torsi .
.
.
.
3 .2 Perencanaan Torsi Meter. .
.
.
.
7
.
7
3. 3 Pengukuran.
.
.
.
.
8
IV KESIMPULAN.
.
.
.
.
12
.
.
.
13
V
DAFTAR PUSTAKA.
DAFTAR GAMBAR.
Gamb 2- 1 : Arus Pusar Akibat Adanya Konduktor yamg dialiri arus dekat plat
1
Gamb 2-2 : Permukaan Plat Dengan Tebal 2d Ditembus Gelombang E-M. . .
3
Gamb 2-3 : Bidang Permukaan ZOY.
4
.
.
.
.
Gamb 2 -4 : Lapisan lapisan Tipis Yang Dialiri Arus Pusar.
.
.
.
6
Gamb 4-1 : Sistim Pencatuan Arus Exitasi Pada silinder di Permukaan Pirinngan
Loss Drum Baja Lunak dengan Kutub Magnet Utara - Utara.
.
8
Gamb 4-2 : Grafik Torsi sebagai fungsi putaran Pada Kumparan Silinder Kutub
Magnit Utara Utara.
.
.
.
.
.
9
Gamb 4- 3 : Siitim Pemberian Arus Exitasi Pada Kumparan Silinder di Permukaan
Piringan Loss Drum baja lunak Dengan Kutub Magnet Utara - Selatan.10
Gambar 4-4 : Grafik Torsi sebagai fungsi putaran Pada Kumparan Silinder Kutub
Magnit Utara Selatan.
.
.
.
vi
11.
DAFTAR TABEL.
Tabel 4-1 : Pengukuran Torsi .empat pasang kutub magnit utara utara
Pada Piringan Loss Drum Baja Lunak
.
.
.
8
Tabe 4-2 : Pengukuran Torsi dengan empat pasang kutub magnit utara selatan
Pada Piringan Loss Drum Baja Lunak.
vii
.
.
.
10
BAB I
P E N D A H U L U A N.
1 .1 Latar Belakang.
Pada industry industry amat diperlukan suatu alat yang sanggup menggandeng sumber
penggerak dengan bebanya. Untuk kebutuhan ini perlu di buat prototype mesin yang bekerja
berdasarkan prinsip timbulnya Arus Eddy. Pada umumnya design peralatan masih
konvensional, yaitu dengan sistim Exitasi radial. Agar di peroleh bentuk yang sederhana
maka dibuat sisitim axial, dengan memilih bahan piringan exitasi yang sesuai dengan
persyaratan mesin Eddy Cuurent.
Akibat adanya medan magnit yang bergerak pada permukaan logam akan menimbulkan
arus eddy.Effek arus eddy ini dimanfaatkan untuk menghasilkan reaksi jangkar terhadap
medan magnit utamanya yang akan menimbulkan torsi putar. Arus eddy yang besar akan
dihasilkan oleh bahan loss drum yang kandungan unsur silikonya sekecil mungkin.. Pemilihan
bahan loss- drum tersebut diharapkan menghasilkan Slip yang kecil sehingga menghasilkan
torsi besar.
Bahan piringan exitasi tidak didasarkan pada sifat struktur Kristal bahan tetapi bagaimana
pengaruh torsi putar yang dihasilkan oleh bahan tersebut setelah digunakan prototype
yang di gerakan oleh motor DC .
1 .2 Rumusan Masalah.
Bahan ferromagnetic yang di pergunakan sebagai loss drum hanya baja lunak dengan arus
exitasi maximum 3000 mA. Diameter kawat-Cu yang dipakai lilitan sebesar 0,4 mm.
Putaran motor penggerak maksimum 1250 rpm dengan tegangan kerja 220 Volt.
1 .3 Batasan Masalah.
.
Dalam permasalahan yang di jelaskan dalam rumusan masalah dibatasi sebagai berikut
Putran motor menggerak dimulai dari 100 rpm sampai 1250 rpm.
Arus exitasi yang dialirkan pada piringan exitasi dari 250 mA sampai 3000 mA.
1
B A B II.
Teori Penunjang.
2.1 Arus Pusar.
Bila suatu konduktor bergerak dalam medan magnit atau fluk magnet bergerak
memotong konduktor maka akan timbul gaya gerak listrik. Gaya gerak listrik tersebut
akan menimbulkan arus pada konduktor dalam bentuk rangkaian tertutup. ( Hukum
Faraday .)
Gejala ini dapat timbul pada lempengan konduktor yang daliri arus, dekat permukaan
lempengan logam konduktor sehingga menghasilkan dua arah medan magnit seperti
gambar 2-1 dimana arus pusar yang terjadi merupakan dua rangkaian tertutup.
Gambar 2 1 : Arus Pusar Akibat Adanya Konduktor yamg dialiri arus dekat plat..
Gerakan medan magnit yang menghasilkan arus pusar tersebut timbul akibat gerakan
logam konduktor dekat permukaan dialiri arus searah.
2 . 2 Uraian Secara Phisik Penembusan Gelombang Pada Phenomena Arus Pusar.
Berdasarkan persamaan Maxwell dalam suatu media dengan mengabaikan arus
displacement perumusan sebagai berikut.
2
3
H
.dl τ
E .dl
=
E
.ds
( 2.1 )
B.ds
t
( 2. 2 )
Dengan τ : konduktivity logam
Bila medan listrik -E ke arah sumbu Z, kerapatan medan magnit B dan gaya magnetisasi H
ke arah sumbu Y maka persamaan 2.2 menjadi
.
E
a
d
l
B.ds φ . .
z
t s
t
( 2.3 )
Dengan
φ : fluk yang memotong permukaan .
Dengan
memperhatikan
bagian potongan
bidang
Y-Z
pada
gambar
2-2
Gambar 2-2 : Permukaan Plat Dengan Tebal 2d Ditembus Gelombang E-M.
Bila bidang pemisah pada kedalaman ξ dan bergerak menuju pusat plat dengan
kecepatan v
berikut
4
Dalam selang waktu dt maka perubahan fluk perunit panjang arah sumbu X adalah
dφ
2 Bo v
dt
Dengan
( 2 .4 )
B0 : kerapatan fluk konstan
Bila diperhatikan loop tertutup a b = c m pada gambar 2-3 yang merupakan potongan
plat bidang X-Z , maka tidak terjadi perubahan fluk. Gambar 2-3 dapat di berikan sebagai
berikut
Gambar 2-3 : Bidang Permukaan ZOY.
Hal ini memperlihatkan pada loop a-b-m-c tidak terdapat medan listrik. Bila diperhatikan
loop c-m-g-f yang menlinkari permukaan pemisah , maka persamaann 2-3 dan 2-4 menjadi
E cm E gf 2 B0
dξ
dt
( 2..5 )
5
Pada sebelah kiri permukaan pemisah yaitu loop f-g-k-h tidak terjadi perubahan fluk
sehingga
E fg E hk E p
(2 .6 )
Berarti medan listrik di daerah sebelah kiri permukaan pemisah yaitu
0 xξ
sama di semua tempat dan sama dengan medan listrik E di luar permukaan.
2. 3 Tebal Penembusan ( Kedalaman Penembusan, )
Tebal penenmbusan pada plat logam yang cukup tebal adalah pergeseran titik yang
menembus sampai kedalaman maksimum dari setengah periode gelombang. Gerakan
dari permukaan pemisah sebagai fungsi waktu di berikan sebagai berikut
1
2H m
ξ
ωτB0
2
ω .t
.Sin
2
0t
Untuk
( 2. 7 )
π
ω
Tebal maksimum pada akhir setiap setengah periode adalah
1
2H n
ξ
ωτ B 0
dengan
2
( 2. 8 )
ξ : tebal penembusan.
Medan-medan akan menembus pada kedalaman ξ bila setengah tebal plat logam ( d )
lebih besar atau sama dengan ξ .
6
2. 4 Arus Pusar Pada Lapisan Tipis.
Gerakan fluk magnet yang mengenai lapisan-lapisan tipis akan mengakibatkan
arus pusar yang tidak kontinu melainkan terpisah-pisah. Hal ini ditunjukan oleh
perubahan harga fluks dalam suatu gelang besi berlapis setebal satu inchi seperti
ditunjukan pada gambar 2-4 sebagi berikut;
Gambar 2 -4 : Lapisan lapisan Tipis Yang Dialiri Arus Pusar.
1
2
Bila n jumlah lapisan gelang sama dengan
permukaan
pemisah mencapai kedalaman ξ
d , dan diasumsikan
dari
d < ς , sedang
permukaan luar lapisan
maka
diperoleh besar fluks sebagai berikut ;
ω.t
φ 2nLB0 d 2 Sin
.
2
dengan
.
.
0 t tc
, .
.
( 2. 9 )
φ : harga fluks sesaat dalam gelang besi.
Setengah periode selama arus pusar mengalir diberikan dalam bentuk persamaan
tc
2
1 d
Sin
1
T
π
ς
2
.
.
(2.10 )
Dari persamaan 2.10 dapat di tunjukan bila arus pusar tidak mengalir secara kontinu
tetapi bergantung pada ςd .
B A B III
PEMBAHASAN.
3. 1 Perhitungan Torsi Out Put.
Penggerak mula beban dipergunakan motor arus searah , karena motor arus
searahkecepatannya mudah diatur.
Dari data motor DC yang digunakan sebagai penggerak beban dapat ditentukan
torsi out put yang di hasilkan sebagai berikut
Pautput τ 2
π .n
60
559,5 = 0,1. τ max .n
τ max
559,5
= 3, 85 [ Newton meter ]
0,1.1450
τ max 0,385 kg meter..
3. 2 Perencanaan Torsi Meter.
Dalam perencanaan Torsi Meter dilakukan dengan memilih bahan pegas nilai
lonstanta pegas - k sebesar 181 Newton/ meter serta lengan gaya l sebesar 0, 425 m.
Agar lebih memudahkan pengambilan data di tentukan besarnya torsi yang timbul setiap
terjadi penurunan 1 mm skala pada meter - torsi sebagai berikut ;
T 1mm 181. 1.10 3 .0,425. N-m
T1mm 0,076925 N-m.
7
8
3 . 4 Pengukuran.
Setelah mesin terpasang dengan kuat pada landasan nya, motor DC diputar ,
arus exitasi dimasukan , dengan memasang delapan- silinder yang di liliti kawat tembaga
sebanyak 350 lilitan pada piringan loss drum. Langkah awal masing masing slinder di beri
kutub yang sama ( kutub utara - kutub utara ) .Gambar Prototype pringan loss drum
adalah sebagai berikut ;
Gambar 4-1 : Sistim Pencatuan Arus Exitasi Pada silinder di Permukaan Pirinngan
Loss Drum Baja Lunak dengan Kutub Magnet Utara - Utara
Hasil pengukuran sistim pencatuan arus exitasi dengan besar putaran ( rpm ) yang
berubah-ubah untuk menghasilkan torsi di berikan pada tabel berikut .
Tabel 4-1 : Pengukuran Torsi .empat pasang kutub magnit utara utara pada loss drum.
Putaran . (rpm )
100
200
300
400
500
600
750
1000
1250
I ex = 100 mA
0,02
0,05
0,08
0,08
0,08
0,08
0,09
0,09
0,09
Torsi ( mm ).
I ex = 250 mA
0,05
0,1
0,1
0,15
0,15
0,15
0,2
0,2
0,2
I ex = 750 mA
0,1
0,15
0,2
0,3
0,3
0,4
0,45
0,45
0,5
I ex = 1000 mA
0,2
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,8
0,8
1
9
Data data pada tabel 4.1 diplot Torsi fungsi putaran , yang di tunjukan sebagai berikut
Gambar 4-2 : Grafik Torsi sebagai fungsi putaran Pada Kumparan Silinder Kutub
Magnit Utara Utara.
Dari grafik dapat di tunjukan harga torsi maksimum hanya sebesar
0,076925 N-m..
Daya maksimum yang dapat di transfer adalah ;
P ω .τ = 2. π .n.τ
60
P 2.π .
P
1
.1250 .0,076925 = 10 Wtt.
60
1
.10 0,0135.HP .
746
Untuk menhhasilkan daya maksimum yang lebih besar maka sistim hubungan kawat
diperbaiki.
10
Dilakukan perbaikan empat pasangan kutub magnit utara selatan pada silinder yang
dipasang di piringan loss drum logam baja lunak yang gambar prototype sebagai berikut
Gambar 4. 3 Sisitim Pemberian Arus Exitasi Pada Kumparan Silinder di Permukaan
Piringan Loss Drum baja lunak Dengan Kutub Magnet Utara - Selatan.
Hasil pengukuran sistim pencatuan arus exitasi dengan besar putaran ( rpm ) yang
berubah-ubah untuk menghasilkan torsi di berikan pada tabel berikut .
Tabel 4-2 : Pengukuran Torsi dengan empat pasang kutub magnit utara selatan pada
Piringan Loss Drum Baja Lunak.
Torsi ( mm ).
Putaran . (rpm ) I ex = 250
I ex = 750
I ex = 1250
I ex = 2000 I ex =
mA
mA
mA
mA
3000 mA
100
0,1
0,1
0,3
0,2
250
0,1
0,2
1
0,4
500
0,2
0,3
2
0,5
750
0,2
0,3
2,2
0,6
1000
0,2
0,3
2,3
0,7
55
1250
0,2
0,3
2,5
0,8
60
11
Data data pada tabel 4.2 diplot Torsi fungsi putaran , yang di tunjukan sebagai berikut
Gambar 4-4 : Grafik Torsi sebagai fungsi putaran Pada Kumparan Silinder Kutub
Magnit Utara Selatan.
Dengan perubahan Pasangan kutub magnit pada silinder yang dipasang di loss drum
terlihat perubahan harga torsi maksimum yaitu
P ω .τ = 2. π .n.τ
60
1
P 2.π . .1250 ..4,62 = 606 Wtt.
60
P
1
.606 0,8.HP
746
.
Perubahan pasangan kutub pada silinder yang dipasangan di piringan loss drum dengan bahan
Yang sama , dapat menaikan daya prototype mesin motor arus searah.
Kesimpulan.
Dari pembahasan dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut.
1. Dengan mengubah susunan pasangan kutub magnet pada silinder diperoleh efesiensi
mesin yang lebih baik dengan kenaikan torsi maksimum mesin.
2. Perubahan pasangan kutub magnet silinder yang di pasang di piringan loss drum
dapat meningkatkan kerapatan fluk magnet dan menjadi lebih serba saama.
3. Arus pusar pada piringan loss drum yang terjadi pada ipringan loss drum menjadi lebih
besar dengan makin rapatnya fluk magnet.
12.
DAFTAR PUSTAKA.
1.
2.
3.
4.
Abdul Kadir Aus Searah Jakarta 1980.
Jiri Lanmery and Milo S Eddy Current Clveland, Ohio; CRS Press 1966
Sen.S.K Rotating Electrical Machinary New Delly Khanna Publisher 1976.
Tong Yuan Electrik Machinery Co & Ltd ,Catalouge of Variable Speed Motor teco
Limited 1980
13
EFEK BAHAN LOSS DRUM BAJA LUNAK TERHADAP
KARAKTERISTIK TORSI MOTOR ARUS SEARAH.
Oleh:
S PONIMAN.
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS UDAYANA
2016
LEMBAR IDENTITAS DAN PENGESAHAN
1. Judul Karya Tulis Ilmiah
: Efek Bahan Loss Drum Baja Lunak Tehadap
KarakteristikTorsi Motor Arus Searah.
2. Penulis
a. Nama lengkap
: Ir. S Poninan, M.Si
b. N I P
: 195606061987031001
c. Pangkat/golongan
: Pembina, IVa
d. Jabatan
: Lektor kepala
e. Fakultas
: Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
3. Jumlah Penulis
: 1 (satu) orang
Mengetahui
Bukit Jimbaran, 20 Januari 2016
Ketua Program Studi Fisika,
Penulis karya ilmiah,
S. PONIMAN
NIP:195606061987031001
Ir. S Poniman, M.Si
NIP: 195606061987031001
Mengetahui
iii
ABSTRAK.
Kerugian Arus Pusar pada mesin arus pusar amat di butuhkan sebagai alat penghubung
ke motor penggerak yang mempunyai kecepatan konstan. Besar torsi keluaran dapat diatur
besarnya dengan mengubah besar arus Extitaqsi yanga dialirkan. Besar arus Exitasi yang di
pergunakan dari 100 mA sampai 3000 mA. Besaran lain yang mempengaruhi besar torsi
keluaran adalah kuat medan magnet antara kedua lempengan yang dihasilkan oleh bahan
Baja lunak. Dalam perencanaan di harapkan harga per HP ( Hourse Power ) atau per kg
berat mesin lebih murah dibandingkan harga mesin yang ada di pasar.
Kata Kunci : Arus pusar , Arus Exitasi, Daya motor.
iv
DARTAR ISI.
Halaman.
SAMPUL MUKA
i
JUDUL
ii
HALAMAN PENGESAHAN
iii
ABSTRAK
iv
DAFTAR ISI
v
DAFTAR GAMBAR
vi
DAFTAR TABEL.
.
.
.
vii
I PENDAHULUAN.
I .1 Latar Belakang
.
.
.
1
I .2 Batasan Masalah.
.
.
.
1
I .3 Rumusan Masalah. .
.
.
1
II Teori Penunjang. .
.
2 .1 Arus Pusar
2
2 .2 Uraian secara phisik penembusan gelombang pada phenomena arus pusar
2
2 .3 Tebal Penenmbusan .
5
.
.
2 . 4 Arus Pusar. Pada Lapisan Tipis .
.
.
.
6
III. Pembahasan..
3 . 1 Prhitumgan torsi .
.
.
.
3 .2 Perencanaan Torsi Meter. .
.
.
.
7
.
7
3. 3 Pengukuran.
.
.
.
.
8
IV KESIMPULAN.
.
.
.
.
12
.
.
.
13
V
DAFTAR PUSTAKA.
DAFTAR GAMBAR.
Gamb 2- 1 : Arus Pusar Akibat Adanya Konduktor yamg dialiri arus dekat plat
1
Gamb 2-2 : Permukaan Plat Dengan Tebal 2d Ditembus Gelombang E-M. . .
3
Gamb 2-3 : Bidang Permukaan ZOY.
4
.
.
.
.
Gamb 2 -4 : Lapisan lapisan Tipis Yang Dialiri Arus Pusar.
.
.
.
6
Gamb 4-1 : Sistim Pencatuan Arus Exitasi Pada silinder di Permukaan Pirinngan
Loss Drum Baja Lunak dengan Kutub Magnet Utara - Utara.
.
8
Gamb 4-2 : Grafik Torsi sebagai fungsi putaran Pada Kumparan Silinder Kutub
Magnit Utara Utara.
.
.
.
.
.
9
Gamb 4- 3 : Siitim Pemberian Arus Exitasi Pada Kumparan Silinder di Permukaan
Piringan Loss Drum baja lunak Dengan Kutub Magnet Utara - Selatan.10
Gambar 4-4 : Grafik Torsi sebagai fungsi putaran Pada Kumparan Silinder Kutub
Magnit Utara Selatan.
.
.
.
vi
11.
DAFTAR TABEL.
Tabel 4-1 : Pengukuran Torsi .empat pasang kutub magnit utara utara
Pada Piringan Loss Drum Baja Lunak
.
.
.
8
Tabe 4-2 : Pengukuran Torsi dengan empat pasang kutub magnit utara selatan
Pada Piringan Loss Drum Baja Lunak.
vii
.
.
.
10
BAB I
P E N D A H U L U A N.
1 .1 Latar Belakang.
Pada industry industry amat diperlukan suatu alat yang sanggup menggandeng sumber
penggerak dengan bebanya. Untuk kebutuhan ini perlu di buat prototype mesin yang bekerja
berdasarkan prinsip timbulnya Arus Eddy. Pada umumnya design peralatan masih
konvensional, yaitu dengan sistim Exitasi radial. Agar di peroleh bentuk yang sederhana
maka dibuat sisitim axial, dengan memilih bahan piringan exitasi yang sesuai dengan
persyaratan mesin Eddy Cuurent.
Akibat adanya medan magnit yang bergerak pada permukaan logam akan menimbulkan
arus eddy.Effek arus eddy ini dimanfaatkan untuk menghasilkan reaksi jangkar terhadap
medan magnit utamanya yang akan menimbulkan torsi putar. Arus eddy yang besar akan
dihasilkan oleh bahan loss drum yang kandungan unsur silikonya sekecil mungkin.. Pemilihan
bahan loss- drum tersebut diharapkan menghasilkan Slip yang kecil sehingga menghasilkan
torsi besar.
Bahan piringan exitasi tidak didasarkan pada sifat struktur Kristal bahan tetapi bagaimana
pengaruh torsi putar yang dihasilkan oleh bahan tersebut setelah digunakan prototype
yang di gerakan oleh motor DC .
1 .2 Rumusan Masalah.
Bahan ferromagnetic yang di pergunakan sebagai loss drum hanya baja lunak dengan arus
exitasi maximum 3000 mA. Diameter kawat-Cu yang dipakai lilitan sebesar 0,4 mm.
Putaran motor penggerak maksimum 1250 rpm dengan tegangan kerja 220 Volt.
1 .3 Batasan Masalah.
.
Dalam permasalahan yang di jelaskan dalam rumusan masalah dibatasi sebagai berikut
Putran motor menggerak dimulai dari 100 rpm sampai 1250 rpm.
Arus exitasi yang dialirkan pada piringan exitasi dari 250 mA sampai 3000 mA.
1
B A B II.
Teori Penunjang.
2.1 Arus Pusar.
Bila suatu konduktor bergerak dalam medan magnit atau fluk magnet bergerak
memotong konduktor maka akan timbul gaya gerak listrik. Gaya gerak listrik tersebut
akan menimbulkan arus pada konduktor dalam bentuk rangkaian tertutup. ( Hukum
Faraday .)
Gejala ini dapat timbul pada lempengan konduktor yang daliri arus, dekat permukaan
lempengan logam konduktor sehingga menghasilkan dua arah medan magnit seperti
gambar 2-1 dimana arus pusar yang terjadi merupakan dua rangkaian tertutup.
Gambar 2 1 : Arus Pusar Akibat Adanya Konduktor yamg dialiri arus dekat plat..
Gerakan medan magnit yang menghasilkan arus pusar tersebut timbul akibat gerakan
logam konduktor dekat permukaan dialiri arus searah.
2 . 2 Uraian Secara Phisik Penembusan Gelombang Pada Phenomena Arus Pusar.
Berdasarkan persamaan Maxwell dalam suatu media dengan mengabaikan arus
displacement perumusan sebagai berikut.
2
3
H
.dl τ
E .dl
=
E
.ds
( 2.1 )
B.ds
t
( 2. 2 )
Dengan τ : konduktivity logam
Bila medan listrik -E ke arah sumbu Z, kerapatan medan magnit B dan gaya magnetisasi H
ke arah sumbu Y maka persamaan 2.2 menjadi
.
E
a
d
l
B.ds φ . .
z
t s
t
( 2.3 )
Dengan
φ : fluk yang memotong permukaan .
Dengan
memperhatikan
bagian potongan
bidang
Y-Z
pada
gambar
2-2
Gambar 2-2 : Permukaan Plat Dengan Tebal 2d Ditembus Gelombang E-M.
Bila bidang pemisah pada kedalaman ξ dan bergerak menuju pusat plat dengan
kecepatan v
berikut
4
Dalam selang waktu dt maka perubahan fluk perunit panjang arah sumbu X adalah
dφ
2 Bo v
dt
Dengan
( 2 .4 )
B0 : kerapatan fluk konstan
Bila diperhatikan loop tertutup a b = c m pada gambar 2-3 yang merupakan potongan
plat bidang X-Z , maka tidak terjadi perubahan fluk. Gambar 2-3 dapat di berikan sebagai
berikut
Gambar 2-3 : Bidang Permukaan ZOY.
Hal ini memperlihatkan pada loop a-b-m-c tidak terdapat medan listrik. Bila diperhatikan
loop c-m-g-f yang menlinkari permukaan pemisah , maka persamaann 2-3 dan 2-4 menjadi
E cm E gf 2 B0
dξ
dt
( 2..5 )
5
Pada sebelah kiri permukaan pemisah yaitu loop f-g-k-h tidak terjadi perubahan fluk
sehingga
E fg E hk E p
(2 .6 )
Berarti medan listrik di daerah sebelah kiri permukaan pemisah yaitu
0 xξ
sama di semua tempat dan sama dengan medan listrik E di luar permukaan.
2. 3 Tebal Penembusan ( Kedalaman Penembusan, )
Tebal penenmbusan pada plat logam yang cukup tebal adalah pergeseran titik yang
menembus sampai kedalaman maksimum dari setengah periode gelombang. Gerakan
dari permukaan pemisah sebagai fungsi waktu di berikan sebagai berikut
1
2H m
ξ
ωτB0
2
ω .t
.Sin
2
0t
Untuk
( 2. 7 )
π
ω
Tebal maksimum pada akhir setiap setengah periode adalah
1
2H n
ξ
ωτ B 0
dengan
2
( 2. 8 )
ξ : tebal penembusan.
Medan-medan akan menembus pada kedalaman ξ bila setengah tebal plat logam ( d )
lebih besar atau sama dengan ξ .
6
2. 4 Arus Pusar Pada Lapisan Tipis.
Gerakan fluk magnet yang mengenai lapisan-lapisan tipis akan mengakibatkan
arus pusar yang tidak kontinu melainkan terpisah-pisah. Hal ini ditunjukan oleh
perubahan harga fluks dalam suatu gelang besi berlapis setebal satu inchi seperti
ditunjukan pada gambar 2-4 sebagi berikut;
Gambar 2 -4 : Lapisan lapisan Tipis Yang Dialiri Arus Pusar.
1
2
Bila n jumlah lapisan gelang sama dengan
permukaan
pemisah mencapai kedalaman ξ
d , dan diasumsikan
dari
d < ς , sedang
permukaan luar lapisan
maka
diperoleh besar fluks sebagai berikut ;
ω.t
φ 2nLB0 d 2 Sin
.
2
dengan
.
.
0 t tc
, .
.
( 2. 9 )
φ : harga fluks sesaat dalam gelang besi.
Setengah periode selama arus pusar mengalir diberikan dalam bentuk persamaan
tc
2
1 d
Sin
1
T
π
ς
2
.
.
(2.10 )
Dari persamaan 2.10 dapat di tunjukan bila arus pusar tidak mengalir secara kontinu
tetapi bergantung pada ςd .
B A B III
PEMBAHASAN.
3. 1 Perhitungan Torsi Out Put.
Penggerak mula beban dipergunakan motor arus searah , karena motor arus
searahkecepatannya mudah diatur.
Dari data motor DC yang digunakan sebagai penggerak beban dapat ditentukan
torsi out put yang di hasilkan sebagai berikut
Pautput τ 2
π .n
60
559,5 = 0,1. τ max .n
τ max
559,5
= 3, 85 [ Newton meter ]
0,1.1450
τ max 0,385 kg meter..
3. 2 Perencanaan Torsi Meter.
Dalam perencanaan Torsi Meter dilakukan dengan memilih bahan pegas nilai
lonstanta pegas - k sebesar 181 Newton/ meter serta lengan gaya l sebesar 0, 425 m.
Agar lebih memudahkan pengambilan data di tentukan besarnya torsi yang timbul setiap
terjadi penurunan 1 mm skala pada meter - torsi sebagai berikut ;
T 1mm 181. 1.10 3 .0,425. N-m
T1mm 0,076925 N-m.
7
8
3 . 4 Pengukuran.
Setelah mesin terpasang dengan kuat pada landasan nya, motor DC diputar ,
arus exitasi dimasukan , dengan memasang delapan- silinder yang di liliti kawat tembaga
sebanyak 350 lilitan pada piringan loss drum. Langkah awal masing masing slinder di beri
kutub yang sama ( kutub utara - kutub utara ) .Gambar Prototype pringan loss drum
adalah sebagai berikut ;
Gambar 4-1 : Sistim Pencatuan Arus Exitasi Pada silinder di Permukaan Pirinngan
Loss Drum Baja Lunak dengan Kutub Magnet Utara - Utara
Hasil pengukuran sistim pencatuan arus exitasi dengan besar putaran ( rpm ) yang
berubah-ubah untuk menghasilkan torsi di berikan pada tabel berikut .
Tabel 4-1 : Pengukuran Torsi .empat pasang kutub magnit utara utara pada loss drum.
Putaran . (rpm )
100
200
300
400
500
600
750
1000
1250
I ex = 100 mA
0,02
0,05
0,08
0,08
0,08
0,08
0,09
0,09
0,09
Torsi ( mm ).
I ex = 250 mA
0,05
0,1
0,1
0,15
0,15
0,15
0,2
0,2
0,2
I ex = 750 mA
0,1
0,15
0,2
0,3
0,3
0,4
0,45
0,45
0,5
I ex = 1000 mA
0,2
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,8
0,8
1
9
Data data pada tabel 4.1 diplot Torsi fungsi putaran , yang di tunjukan sebagai berikut
Gambar 4-2 : Grafik Torsi sebagai fungsi putaran Pada Kumparan Silinder Kutub
Magnit Utara Utara.
Dari grafik dapat di tunjukan harga torsi maksimum hanya sebesar
0,076925 N-m..
Daya maksimum yang dapat di transfer adalah ;
P ω .τ = 2. π .n.τ
60
P 2.π .
P
1
.1250 .0,076925 = 10 Wtt.
60
1
.10 0,0135.HP .
746
Untuk menhhasilkan daya maksimum yang lebih besar maka sistim hubungan kawat
diperbaiki.
10
Dilakukan perbaikan empat pasangan kutub magnit utara selatan pada silinder yang
dipasang di piringan loss drum logam baja lunak yang gambar prototype sebagai berikut
Gambar 4. 3 Sisitim Pemberian Arus Exitasi Pada Kumparan Silinder di Permukaan
Piringan Loss Drum baja lunak Dengan Kutub Magnet Utara - Selatan.
Hasil pengukuran sistim pencatuan arus exitasi dengan besar putaran ( rpm ) yang
berubah-ubah untuk menghasilkan torsi di berikan pada tabel berikut .
Tabel 4-2 : Pengukuran Torsi dengan empat pasang kutub magnit utara selatan pada
Piringan Loss Drum Baja Lunak.
Torsi ( mm ).
Putaran . (rpm ) I ex = 250
I ex = 750
I ex = 1250
I ex = 2000 I ex =
mA
mA
mA
mA
3000 mA
100
0,1
0,1
0,3
0,2
250
0,1
0,2
1
0,4
500
0,2
0,3
2
0,5
750
0,2
0,3
2,2
0,6
1000
0,2
0,3
2,3
0,7
55
1250
0,2
0,3
2,5
0,8
60
11
Data data pada tabel 4.2 diplot Torsi fungsi putaran , yang di tunjukan sebagai berikut
Gambar 4-4 : Grafik Torsi sebagai fungsi putaran Pada Kumparan Silinder Kutub
Magnit Utara Selatan.
Dengan perubahan Pasangan kutub magnit pada silinder yang dipasang di loss drum
terlihat perubahan harga torsi maksimum yaitu
P ω .τ = 2. π .n.τ
60
1
P 2.π . .1250 ..4,62 = 606 Wtt.
60
P
1
.606 0,8.HP
746
.
Perubahan pasangan kutub pada silinder yang dipasangan di piringan loss drum dengan bahan
Yang sama , dapat menaikan daya prototype mesin motor arus searah.
Kesimpulan.
Dari pembahasan dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut.
1. Dengan mengubah susunan pasangan kutub magnet pada silinder diperoleh efesiensi
mesin yang lebih baik dengan kenaikan torsi maksimum mesin.
2. Perubahan pasangan kutub magnet silinder yang di pasang di piringan loss drum
dapat meningkatkan kerapatan fluk magnet dan menjadi lebih serba saama.
3. Arus pusar pada piringan loss drum yang terjadi pada ipringan loss drum menjadi lebih
besar dengan makin rapatnya fluk magnet.
12.
DAFTAR PUSTAKA.
1.
2.
3.
4.
Abdul Kadir Aus Searah Jakarta 1980.
Jiri Lanmery and Milo S Eddy Current Clveland, Ohio; CRS Press 1966
Sen.S.K Rotating Electrical Machinary New Delly Khanna Publisher 1976.
Tong Yuan Electrik Machinery Co & Ltd ,Catalouge of Variable Speed Motor teco
Limited 1980
13