MOTOR BAKAR DAN MOTOR LISTRIK
MOTOR BAKAR DAN MOTOR LISTRIK
DISUSUN OLEH :
DAVID DWI HERYANDI
KELAS X TEKNIK MESIN V
SEKOLAH MENENGAH KEJURUAN NEGERI 02
JURUSAN TEKNIK MESIN
KOTA BENGKULU
TAHUN 2016
MOTOR BAKAR DAN MOTOR LISTRIK
DISUSUN OLEH :
BAYU PRASETIO
KELAS X TEKNIK MESIN V
SEKOLAH MENENGAH KEJURUAN NEGERI 02
JURUSAN TEKNIK MESIN
KOTA BENGKULU
TAHUN 2016
BAB I
PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Dunia industri telah muncul sejak beberapa puluh tahun yang lalu. Dari
masa ke masa terjadi perubahan teknologi di bidang industri. Berbagai macam
inovasi telah dilakukan untuk merubah teknologi industri menjadi lebih maju
dari sebelumnya. Perkembangan teknologi industri yang kian pesat ini sematamata ditujukan untuk kebutuhan dan kesejahteraan manusia. Oleh karena itu
perkembangan industri saat ini menuntut adanya peningkatan kualitas,
peningkatan produktivitas, dan peningkatan efisiensi dari setiap proses
produksi. Selain itu juga diharapkan waktu yang diperlukan untuk melakukan
proses produksi semakin singkat tanpa mengurangi kualitas hasil dari proses
produksi tersebut.
Berdasarkan pemikiran tersebut, maka dibutuhkan suatu peralatan
industri yang bisa membantu dalam menyelesaikan permasalahan ini. Motor
bakar bakar dan motor listrik merupakan jawaban dari solusi tersebut. Motor
bakar adalah suatu peralatan industri yang menggunakan bahan bakar termal,
sedangkan motor listrik merupakan sebuah peralatan industri yang
menggunakan listrik sebagai bahan bakarnya.
B. Tujuan
Tujuan dari praktikum ini adalah memperkenalkan motor bakar dan
motor listrik sebagai suatu mesin peralatan industri, baik dari segi prinsip
kerja, spesifikasi, dan mekanisme kerjanya.
BAB II
METODELOGI
A. Alat dan Bahan
Peralatan yang digunakan untuk praktikum ini antara lain motor listrik
sefase, motor listrik tiga fase, motor bakar, baterai, kawat penyangga, kawat
tembaga, kabel listrik, dan magnet.
B. Metode
Pengamatan yang pertama adalah pengamatan motor bakar. Dalam
pengamatan ini diamati silinder tempat torak berada, mekanisme masuknya
bahan bakar, kompresi- pembakaran dan pembuangan sisa serta diamati sistem
yang digunakan oleh motor bakar, apakah tipe dua tak atau empat tak.
Pengamatan yang kedua adalah pengamatan motor listrik dengan tipe
sefase dan tiga fase. Dalam pengamatan ini diamati struktur stator dan
rotornya kemudian diidentifikasi fungsi-fungsinya. Selanjutnya diamati
mekanisme pergerakkan yang terjadi dalam motor listrik dan juga diamati
tentang prinsip kerja dari motor listrik. Pengamatan tentang kerja arus searah
dan bolak-balik juga dilakukan. Hal terakhir yang perlu dilakukan adalah
membandingkan antara motor sefase dan motor tiga fase.
BAB III
PEMBAHASAN
Proses pembakaran adalah suatu reaksi kimia antara bahan bakar dan udara
yang menimbulkan panas sehingga menghasilkan energi. Pada proses pembakaran
selalu dibutuhkan campuran udara dan bahan bakar yang cukup untuk mencapai
pembakaran yang sempurna. Proses pembakaran tidak terjadi sekaligus dalam satu
proses tetapi memerlukan tahapan-tahapan proses. Pada pembakaran secara
teoritis dibutuhkan sejumlah udara minimal agar proses pembakaran dapat
berlangsung, dimana perbandingan antara jumlah udara yang dibutuhkan dengan
jumlah bahan bakar yang akan dibakar dinyatakan dengan Air Fuel Ratio (AFR).
Pada kenyataannya pembakaran terjadi dengan komposisi yang tidak ideal
sehingga menghasilkan CO dan HC pada gas buang kendaraan.
Pada proses pembakaran bensin selalu akan dihasilkan CO dan HC jika
pembakaran yang terjadi tidak sempurna. Apabila konsentrasi bahan bakar lebih
banyak dari udara maka CO dan HC yang dihasilkan juga akan semakin besar
pula.
A. Motor Bakar
Motor bakar adalah suatu mesin atau pesawat yang menggunakan energi
termal untuk melakukan kerja mekanik, yaitu dengan cara merubah energi kimia
dari bahan bakar menjadi energi panas, dan menggunakan energi tersebut untuk
melakukan kerja mekanik. Energi termal diperoleh dari pembakaran bahan bakar
pada mesin itu sendiri. Jika ditinjau dari cara memperoleh energi termal ini
(proses pembakaran bahan bakar), maka motor bakar dapat dibagi menjadi 2
golongan yaitu: motor pembakaran luar dan motor pembakaran dalam.
Ø Motor bakar luar
Proses pembakaran bahan bakar pada motor bakar luar terjadi di luar mesin,
sehingga untuk melaksanakan pembakaran digunakan mesin tersendiri. Panas dari
hasil pembakaran bahan bakar tidak langsung diubah menjadi tenaga gerak, tetapi
terlebih dulu melalui media penghantar, baru kemudian diubah menjadi tenaga
mekanik. Misalnya pada ketel uap dan turbin uap.
Ø Motor Bakar Dalam
Proses pembakaran bahan bakar pada motor bakar dalam terjadi di dalam
mesin itu sendiri, sehingga panas dari hasil pembakaran langsung bisa diubah
menjadi tenaga mekanik. Misalnya : pada turbin gas, motor bakar torak dan mesin
propulasi pancar gas.
Prinsip Kerja Motor Bakar
Bahan bakar dalam motor bakar di ubah menjadi energi panas. Energi ini
digunakan untuk menghasilkan energi mekanik. Prinsip kerja motor bakar, secara
sederhana dapat dijelaskan sebagai berikut : campuran udara dan bahan bakar dari
karburator diisap masuk ke dalam silinder, dimampatkan oleh gerak naik torak,
dibakar untuk memperoleh tenaga panas, yang mana dengan terbakarnya gas-gas
akan mempertinggi suhu dan tekanan. Bila torak bergerak turun naik di dalam
silinder dan menerima tekanan tinggi akibat pembakaran, maka suatu tenaga kerja
pada torak memungkinkan torak terdorong ke bawah. Bila batang torak dan poros
engkol dilengkapi untuk merubah gerakan turun naik menjadi gerakan putar, torak
akan menggerakkan batang torak dan yang mana ini akan memutarkan poros
engkol. Dan juga diperlukan untuk membuang gas-gas sisa pembakaran dan
penyediaan campuran udara bensin pada saat-saat yang tepat untuk menjaga agar
torak dapat bergerak secara periodik dan melakukan kerja tetap.
Cara Kerja Motor Bakar
Bahan bakar berfungsi sebagai penggerak torak. Torak bergerak naik turun
di dalam silinder dalam gerakan reciprocating. Titik tertinggi yang dicapai oleh
torak tersebut disebut titik mati atas (TMA) dan titik terendah disebut titik mati
bawah (TMB). Gerakan dari TMA ke TMB disebut langkah torak (stroke). Pada
motor 4 (empat) tak mempunyai 4 langkah dalam satu gerakan yaitu langkah
penghisapan, langkah kompresi ,langkah kerja dan langkah pembuangan.
Pada gerak hisap, campuran udara bensin dihisap ke dalam silinder. Bila
jarum dilepas dari sebuah alat suntik dan plunyernya ditarik sedikit sambil
menutup bagian ujung yang terbuka dengan jari (alat suntik akan rusak bila
plunyer ditarik dengan tiba-tiba), dengan membebaskan jari akan menyebabkan
udara masuk ke alat suntik ini dan akan terdengar suara letupan. Hal ini terjadi
sebab tekanan di dalam lebih rendah dari tekanan udara luar. Hal yang sama juga
terjadi di mesin, torak dalam gerakan turun dari TMA ke TMB menyebabkan
kehampaan di dalam silinder, dengan demikian campuran udara bensin dihisap ke
dalam. Selama langkah torak ini, katup hisap akan membuka dan katup buang
menutup.
Pada langkah hisap terjadi gerakan campuran udara bensin yang ada di
dalam silinder dimampatkan oleh torak yang bergerak ke atas dari TMB ke TMA.
Kedua katup hisap dan katup buang akan menutup selama gerakan tekanan dan
suhu campuran udara bensin menjadi naik. Bila tekanan campuran udara bensin
ini ditambah lagi, tekanan serta ledakan yang lebih besar lagi dari tenaga yang
kuat ini akan mendorong torak ke bawah. Sekarang torak sudah melakukan dua
gerakan atau satu putaran, dan poros engkol berputar satu putaran.
Langkah kerja merupakan suatu kegiatan campuran udara bensin yang
dihisap telah dibakar dan menyebabkan terbakar dan menghasilkan tenaga yang
mendorong torak ke bawah meneruskan tenaga penggerak yang nyata. Selama
gerak ini katup hisap dan katup buang masih tertutup. Torak telah melakukan tiga
langkah dan poros engkol berputar satu setengah putaran.
Untuk langkah yang terakhir torak terdorong ke bawah, ke TMB dan naik
kembali ke TMA untuk mendorong gas-gas yang telah terbakar dari silinder.
Selama gerakan ini kerja katup buang saja yang terbuka. Bila torak mencapai
TMA sesudah melakukan pekerjaan seperti di atas, torak akan kembali pada
keadaan untuk memulai gerak hisap. Sekarang motor telah melakukan 4 gerakan
penuh, hisap-kompresi-kerja-buang. Poros engkol berputar 2 putaran, dan telah
menghasilkan satu tenaga. Di dalam mesin sebenarnya, membuka dan
menutupnya katup tidak terjadi tepat pada TMA dan TMB, tetapi akan berlaku
lebih cepat atau lambat, ini dimaksudkan untuk lebih efektif lagi untuk aliran gas.
Dalam motor bakar terdapat dua jenis sistem, yaitu motor bakar dua
langkah dan motor bakar empat langkah. Perbedaan keduanya terletak pada
prinsip kerja dan cara kerjanya. Salah satu kekurangan dari mesin 2 langkah
adalah tidak terpisahnya proses pembakaran dan pemasukan. Gas buang sisa
pembakaran didorong keluar oleh desakan dari gas baru masuk dari crankcase
(karter). Semakin efektif sistem pembilasan (scavenging) ini maka mutu
pembakaran berikutnya akan semakin baik karena kemungkinan gas buang
tercampur dengan gas baru akan berkurang.
Sebagai contoh aplikasi alat yang menggunakan motor bakar di pasaran antara
lain:
ü Motor bensin untuk berbagai penerapan misal pada pompa air, sepeda motor,
mobil, kompresor udara, mesin semprot, mesin pemotong rumput, dan
sebagainya. Sumber energi untuk menggerakkan motor bensin adalah
pembakaran bensin.
ü Motor diesel yang digunakan pada mobil, traktor, pembangkit listrik, pompa air,
gilingan padi, dan sebagainya. Sumber energi untuk menggerakkan motor
diesel adalah pembakaran minyak diesel atau solar.
ü Mesin uap, baik yang berupa torak maupun turbin (turbin uap). Sumber energi
untuk menggerakkan mesin uap adalah pembakaran berbagai macam bahan
bakar misalnya batubara, kayu bakar, minyak bakar, ampas tebu, dan
sebagainya.
ü Turbin gas, berupa turbin yang digerakkan oleh tenaga hembusan gas hasil
pembakaran bahan bakar. Prinsip kerjanya sama dengan turbin uap,
pembedanya ialah jika turbin uap digerakkan oleh tekanan uap, turbin gas
digerakkan oleh tekanan gas hasil pembakaran.
B. Motor Listrik
Motor listrik merupakan sebuah perangkat elektromagnetis yang mengubah
energi listrik menjadi energi mekanik. Mekanisme kerja untuk seluruh jenis motor
secara umum sama, yakni arus listrik dalam medan magnet akan memberikan
gaya, apabila kawat yang membawa arus dibengkokkan menjadi sebuah
lingkaran/loop, maka kedua sisi loop, yaitu pada sudut kanan medan magnet, akan
mendapatkan gaya pada arah yang berlawanan, pasangan gaya menghasilkan
tenaga putar/ torque untuk memutar kumparan, dan motor-motor memiliki
beberapa loop pada dinamonya untuk memberikan tenaga putaran yang lebih
seragam dan medan magnetnya dihasilkan oleh susunan elektromagnetik yang
disebut kumparan medan.
Motor induksi merupakan motor listrik arus bolak balik (AC) yang paling luas
digunakan. Penamaannya berasal dari kenyataan bahwa motor ini bekerja
berdasarkan induksi medan magnet stator ke statornya, dimana arus rotor motor
ini bukan diperoleh dari sumber tertentu, tetapi merupakan arus yang terinduksi
sebagai akibat adanya perbedaan relatif antara putaran rotor dengan medan putar
(rotating magnetic field) yang dihasilkan oleh arus stator.
Belitan stator yang dihubungkan dengan suatu sumber tegangan tiga fasa akan
menghasilkan medan magnet yang berputar dengan kecepatan sinkron. Medan
putar pada stator tersebut akan memotong konduktor-konduktor pada rotor,
sehingga terinduksi arus dan sesuai dengan Hukum Lentz, rotor pun akan ikut
berputar mengikuti medan putar stator.
Perbedaan putaran relatif antara stator dan rotor disebut slip. Bertambahnya
beban, akan memperbesar kopel motor, yang oleh karenanya akan memperbesar
pula arus induksi pada rotor, sehingga slip antara medan putar stator dan putaran
rotor pun akan bertambah besar. Jadi, apabila beban motor bertambah, putaran
rotor cenderung menurun.
Motor induksi sangat banyak digunakan di dalam kehidupan sehari-hari baik
di industri maupun di rumah tangga. Motor induksi yang umum dipakai adalah
motor induksi tiga phasa dan motor induksi satu phasa. Motor induksi tiga phasa
dioperasikan pada sistem tigaphasa dan banyak digunakan didalam berbagai
bidang industri, sedangkan motor induksi satu phasa dioperasikan pada sistem
satu phasa yang banyak digunakan terutama pada penggunaan untuk peralatan
rumah tangga seperti kipas angin, lemari es, pompa air, mesin cuci dan sebagainya
karena motor induksi satu phasa mempunyai daya keluaran yang rendah.
Prinsip kerja dari motor listrik AC tiga phasa, belitan stator terdapat tiga
belitan yang menghasilkan medan putar dan pada rotor sangkar terjadi induksi dan
interaksi torsi yang menghasilkan putaran. Pada motor satu phasa memiliki dua
belitan stator, yaitu belitan phasa utama dan belitan phasa bantu. Belitan utama
menggunakan penampang kawat tembaga lebih besar sehingga memiliki
impedansi lebih kecil.
Sedangkan belitan
bantu dibuat dari
tembaga
berpenampang kecil dan jumlah belitannya lebih banyak, sehingga impedansinya
lebih besar dibanding impedansi belitan utama.
Ø Komponen motor induksi
Motor induksi memiliki dua komponen listrik utama , yaitu:
a. Rotor. Motor induksi menggunakan dua jenis rotor: rotor kandang tupai terdiri
dari batang penghantar tebal yang dilekatkan dalam petak-petak slots paralel dan
lingkaran rotor yang memiliki gulungan tiga fase, lapisan ganda dan terdistribusi.
b. Stator. Stator dibuat dari sejumlah stampings dengan slots untuk membawa
gulungan tiga fase. Gulungan ini dilingkarkan untuk sejumlah kutub yang tertentu.
(Riyadi,2000)
Ø Efisiensi motor lisrik
Efisiensi motor ditentukan oleh kehilangan dasar yang dapat dikurangi
hanya oleh perubahan pada rancangan motor dan kondisi operasi. Kehilangan
dapat bervariasi dari kurang lebih dua persen hingga 20 persen.
Faktor-faktor yang mempengaruhi efisiensi adalah:
a. Usia. Motor baru lebih efisien
b. Kapastas. Sebagaimana pada hampir kebanyakan peralatan, efisiensi motor
meningkat dengan laju kapasitasnya.
c. Kecepatan. Motor dengan kecepatan yang lebih tinggi biasanya lebih efisien.
d. Jenis. Sebagai contoh, motor kandang tupai biasanya lebih efisien daripada motor
cincingeser
e. Suhu. Motor yang didinginkan oleh fan dan tertutup total (TEFC) lebih efisien
daripada motor screen protected drip-proof (SPDP)
f. Penggulungan ulang motor dapat mengakibatkan penurunan efisiensi
g. Beban.
Motor listrik arus searah DC
Mesin arus searah dapat berupa generator DC atau motor DC. Generator
DC adalah alat yang mengubah energi mekanik menjadi energi listrik DC. Motor
DC alat yang mengubah energi listrik DC menjadi energi mekanik putaran.
Sebuah motor DC dapat difungsikan sebagai generator, atau sebaliknya generator
DC bisa difungsikan sebagai motor DC.
Secara fisik mesin DC tampak jelas ketika rumah motor atau disebut stator
dibongkar terdapat kutub-kutub magnet bentuknya menonjol mesin DC yang
sudah dipotong akan tampak beberapa komponen yang mudah dikenali. Bagian
yang berputar dan berbentuk belitan kawat dan ditopang poros disebut sebagai
rotor atau jangkar. Bagian rotor mesin DC salah satu ujungnya terdapat komutator
yang
merupakan
kumpulan
segmen
tembaga
yang
tiap-tiap
ujungnya
disambungkan dengan ujung belitan rotor. Komutator merupakan bagian yang
sering dirawat dan dibersihkan karena bagian ini bersinggungan dengan sikat
arang untuk memasukkan arus dari jala-jala ke rotor. Sikat arang (carbon brush)
dipegang oleh pemegang sikat (brush holder) agar kedudukan sikat arang stabil.
Pegas akan menekan sikat arang sehingga hubungan sikat arang dengan komutator
tidak goyah. Sikat arang akan memendek karena usia pemakaian dan secara
periodik harus diganti dengan sikat arang baru. Salah satu kelemahan dari mesin
DC adalah kontak mekanis antara komutator dan sikat arang yang harus terjaga
dan secara rutin dilakukan pemeliharaan. Tetapi mesin DC juga memiliki
keunggulan khususnya untuk mendapatkan pengaturan kecepatan yang stabil dan
halus. Motor DC banyak dipakai di industri kertas, tekstil, kereta api diesel
elektrik, dan sebagainya.
DISUSUN OLEH :
DAVID DWI HERYANDI
KELAS X TEKNIK MESIN V
SEKOLAH MENENGAH KEJURUAN NEGERI 02
JURUSAN TEKNIK MESIN
KOTA BENGKULU
TAHUN 2016
MOTOR BAKAR DAN MOTOR LISTRIK
DISUSUN OLEH :
BAYU PRASETIO
KELAS X TEKNIK MESIN V
SEKOLAH MENENGAH KEJURUAN NEGERI 02
JURUSAN TEKNIK MESIN
KOTA BENGKULU
TAHUN 2016
BAB I
PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Dunia industri telah muncul sejak beberapa puluh tahun yang lalu. Dari
masa ke masa terjadi perubahan teknologi di bidang industri. Berbagai macam
inovasi telah dilakukan untuk merubah teknologi industri menjadi lebih maju
dari sebelumnya. Perkembangan teknologi industri yang kian pesat ini sematamata ditujukan untuk kebutuhan dan kesejahteraan manusia. Oleh karena itu
perkembangan industri saat ini menuntut adanya peningkatan kualitas,
peningkatan produktivitas, dan peningkatan efisiensi dari setiap proses
produksi. Selain itu juga diharapkan waktu yang diperlukan untuk melakukan
proses produksi semakin singkat tanpa mengurangi kualitas hasil dari proses
produksi tersebut.
Berdasarkan pemikiran tersebut, maka dibutuhkan suatu peralatan
industri yang bisa membantu dalam menyelesaikan permasalahan ini. Motor
bakar bakar dan motor listrik merupakan jawaban dari solusi tersebut. Motor
bakar adalah suatu peralatan industri yang menggunakan bahan bakar termal,
sedangkan motor listrik merupakan sebuah peralatan industri yang
menggunakan listrik sebagai bahan bakarnya.
B. Tujuan
Tujuan dari praktikum ini adalah memperkenalkan motor bakar dan
motor listrik sebagai suatu mesin peralatan industri, baik dari segi prinsip
kerja, spesifikasi, dan mekanisme kerjanya.
BAB II
METODELOGI
A. Alat dan Bahan
Peralatan yang digunakan untuk praktikum ini antara lain motor listrik
sefase, motor listrik tiga fase, motor bakar, baterai, kawat penyangga, kawat
tembaga, kabel listrik, dan magnet.
B. Metode
Pengamatan yang pertama adalah pengamatan motor bakar. Dalam
pengamatan ini diamati silinder tempat torak berada, mekanisme masuknya
bahan bakar, kompresi- pembakaran dan pembuangan sisa serta diamati sistem
yang digunakan oleh motor bakar, apakah tipe dua tak atau empat tak.
Pengamatan yang kedua adalah pengamatan motor listrik dengan tipe
sefase dan tiga fase. Dalam pengamatan ini diamati struktur stator dan
rotornya kemudian diidentifikasi fungsi-fungsinya. Selanjutnya diamati
mekanisme pergerakkan yang terjadi dalam motor listrik dan juga diamati
tentang prinsip kerja dari motor listrik. Pengamatan tentang kerja arus searah
dan bolak-balik juga dilakukan. Hal terakhir yang perlu dilakukan adalah
membandingkan antara motor sefase dan motor tiga fase.
BAB III
PEMBAHASAN
Proses pembakaran adalah suatu reaksi kimia antara bahan bakar dan udara
yang menimbulkan panas sehingga menghasilkan energi. Pada proses pembakaran
selalu dibutuhkan campuran udara dan bahan bakar yang cukup untuk mencapai
pembakaran yang sempurna. Proses pembakaran tidak terjadi sekaligus dalam satu
proses tetapi memerlukan tahapan-tahapan proses. Pada pembakaran secara
teoritis dibutuhkan sejumlah udara minimal agar proses pembakaran dapat
berlangsung, dimana perbandingan antara jumlah udara yang dibutuhkan dengan
jumlah bahan bakar yang akan dibakar dinyatakan dengan Air Fuel Ratio (AFR).
Pada kenyataannya pembakaran terjadi dengan komposisi yang tidak ideal
sehingga menghasilkan CO dan HC pada gas buang kendaraan.
Pada proses pembakaran bensin selalu akan dihasilkan CO dan HC jika
pembakaran yang terjadi tidak sempurna. Apabila konsentrasi bahan bakar lebih
banyak dari udara maka CO dan HC yang dihasilkan juga akan semakin besar
pula.
A. Motor Bakar
Motor bakar adalah suatu mesin atau pesawat yang menggunakan energi
termal untuk melakukan kerja mekanik, yaitu dengan cara merubah energi kimia
dari bahan bakar menjadi energi panas, dan menggunakan energi tersebut untuk
melakukan kerja mekanik. Energi termal diperoleh dari pembakaran bahan bakar
pada mesin itu sendiri. Jika ditinjau dari cara memperoleh energi termal ini
(proses pembakaran bahan bakar), maka motor bakar dapat dibagi menjadi 2
golongan yaitu: motor pembakaran luar dan motor pembakaran dalam.
Ø Motor bakar luar
Proses pembakaran bahan bakar pada motor bakar luar terjadi di luar mesin,
sehingga untuk melaksanakan pembakaran digunakan mesin tersendiri. Panas dari
hasil pembakaran bahan bakar tidak langsung diubah menjadi tenaga gerak, tetapi
terlebih dulu melalui media penghantar, baru kemudian diubah menjadi tenaga
mekanik. Misalnya pada ketel uap dan turbin uap.
Ø Motor Bakar Dalam
Proses pembakaran bahan bakar pada motor bakar dalam terjadi di dalam
mesin itu sendiri, sehingga panas dari hasil pembakaran langsung bisa diubah
menjadi tenaga mekanik. Misalnya : pada turbin gas, motor bakar torak dan mesin
propulasi pancar gas.
Prinsip Kerja Motor Bakar
Bahan bakar dalam motor bakar di ubah menjadi energi panas. Energi ini
digunakan untuk menghasilkan energi mekanik. Prinsip kerja motor bakar, secara
sederhana dapat dijelaskan sebagai berikut : campuran udara dan bahan bakar dari
karburator diisap masuk ke dalam silinder, dimampatkan oleh gerak naik torak,
dibakar untuk memperoleh tenaga panas, yang mana dengan terbakarnya gas-gas
akan mempertinggi suhu dan tekanan. Bila torak bergerak turun naik di dalam
silinder dan menerima tekanan tinggi akibat pembakaran, maka suatu tenaga kerja
pada torak memungkinkan torak terdorong ke bawah. Bila batang torak dan poros
engkol dilengkapi untuk merubah gerakan turun naik menjadi gerakan putar, torak
akan menggerakkan batang torak dan yang mana ini akan memutarkan poros
engkol. Dan juga diperlukan untuk membuang gas-gas sisa pembakaran dan
penyediaan campuran udara bensin pada saat-saat yang tepat untuk menjaga agar
torak dapat bergerak secara periodik dan melakukan kerja tetap.
Cara Kerja Motor Bakar
Bahan bakar berfungsi sebagai penggerak torak. Torak bergerak naik turun
di dalam silinder dalam gerakan reciprocating. Titik tertinggi yang dicapai oleh
torak tersebut disebut titik mati atas (TMA) dan titik terendah disebut titik mati
bawah (TMB). Gerakan dari TMA ke TMB disebut langkah torak (stroke). Pada
motor 4 (empat) tak mempunyai 4 langkah dalam satu gerakan yaitu langkah
penghisapan, langkah kompresi ,langkah kerja dan langkah pembuangan.
Pada gerak hisap, campuran udara bensin dihisap ke dalam silinder. Bila
jarum dilepas dari sebuah alat suntik dan plunyernya ditarik sedikit sambil
menutup bagian ujung yang terbuka dengan jari (alat suntik akan rusak bila
plunyer ditarik dengan tiba-tiba), dengan membebaskan jari akan menyebabkan
udara masuk ke alat suntik ini dan akan terdengar suara letupan. Hal ini terjadi
sebab tekanan di dalam lebih rendah dari tekanan udara luar. Hal yang sama juga
terjadi di mesin, torak dalam gerakan turun dari TMA ke TMB menyebabkan
kehampaan di dalam silinder, dengan demikian campuran udara bensin dihisap ke
dalam. Selama langkah torak ini, katup hisap akan membuka dan katup buang
menutup.
Pada langkah hisap terjadi gerakan campuran udara bensin yang ada di
dalam silinder dimampatkan oleh torak yang bergerak ke atas dari TMB ke TMA.
Kedua katup hisap dan katup buang akan menutup selama gerakan tekanan dan
suhu campuran udara bensin menjadi naik. Bila tekanan campuran udara bensin
ini ditambah lagi, tekanan serta ledakan yang lebih besar lagi dari tenaga yang
kuat ini akan mendorong torak ke bawah. Sekarang torak sudah melakukan dua
gerakan atau satu putaran, dan poros engkol berputar satu putaran.
Langkah kerja merupakan suatu kegiatan campuran udara bensin yang
dihisap telah dibakar dan menyebabkan terbakar dan menghasilkan tenaga yang
mendorong torak ke bawah meneruskan tenaga penggerak yang nyata. Selama
gerak ini katup hisap dan katup buang masih tertutup. Torak telah melakukan tiga
langkah dan poros engkol berputar satu setengah putaran.
Untuk langkah yang terakhir torak terdorong ke bawah, ke TMB dan naik
kembali ke TMA untuk mendorong gas-gas yang telah terbakar dari silinder.
Selama gerakan ini kerja katup buang saja yang terbuka. Bila torak mencapai
TMA sesudah melakukan pekerjaan seperti di atas, torak akan kembali pada
keadaan untuk memulai gerak hisap. Sekarang motor telah melakukan 4 gerakan
penuh, hisap-kompresi-kerja-buang. Poros engkol berputar 2 putaran, dan telah
menghasilkan satu tenaga. Di dalam mesin sebenarnya, membuka dan
menutupnya katup tidak terjadi tepat pada TMA dan TMB, tetapi akan berlaku
lebih cepat atau lambat, ini dimaksudkan untuk lebih efektif lagi untuk aliran gas.
Dalam motor bakar terdapat dua jenis sistem, yaitu motor bakar dua
langkah dan motor bakar empat langkah. Perbedaan keduanya terletak pada
prinsip kerja dan cara kerjanya. Salah satu kekurangan dari mesin 2 langkah
adalah tidak terpisahnya proses pembakaran dan pemasukan. Gas buang sisa
pembakaran didorong keluar oleh desakan dari gas baru masuk dari crankcase
(karter). Semakin efektif sistem pembilasan (scavenging) ini maka mutu
pembakaran berikutnya akan semakin baik karena kemungkinan gas buang
tercampur dengan gas baru akan berkurang.
Sebagai contoh aplikasi alat yang menggunakan motor bakar di pasaran antara
lain:
ü Motor bensin untuk berbagai penerapan misal pada pompa air, sepeda motor,
mobil, kompresor udara, mesin semprot, mesin pemotong rumput, dan
sebagainya. Sumber energi untuk menggerakkan motor bensin adalah
pembakaran bensin.
ü Motor diesel yang digunakan pada mobil, traktor, pembangkit listrik, pompa air,
gilingan padi, dan sebagainya. Sumber energi untuk menggerakkan motor
diesel adalah pembakaran minyak diesel atau solar.
ü Mesin uap, baik yang berupa torak maupun turbin (turbin uap). Sumber energi
untuk menggerakkan mesin uap adalah pembakaran berbagai macam bahan
bakar misalnya batubara, kayu bakar, minyak bakar, ampas tebu, dan
sebagainya.
ü Turbin gas, berupa turbin yang digerakkan oleh tenaga hembusan gas hasil
pembakaran bahan bakar. Prinsip kerjanya sama dengan turbin uap,
pembedanya ialah jika turbin uap digerakkan oleh tekanan uap, turbin gas
digerakkan oleh tekanan gas hasil pembakaran.
B. Motor Listrik
Motor listrik merupakan sebuah perangkat elektromagnetis yang mengubah
energi listrik menjadi energi mekanik. Mekanisme kerja untuk seluruh jenis motor
secara umum sama, yakni arus listrik dalam medan magnet akan memberikan
gaya, apabila kawat yang membawa arus dibengkokkan menjadi sebuah
lingkaran/loop, maka kedua sisi loop, yaitu pada sudut kanan medan magnet, akan
mendapatkan gaya pada arah yang berlawanan, pasangan gaya menghasilkan
tenaga putar/ torque untuk memutar kumparan, dan motor-motor memiliki
beberapa loop pada dinamonya untuk memberikan tenaga putaran yang lebih
seragam dan medan magnetnya dihasilkan oleh susunan elektromagnetik yang
disebut kumparan medan.
Motor induksi merupakan motor listrik arus bolak balik (AC) yang paling luas
digunakan. Penamaannya berasal dari kenyataan bahwa motor ini bekerja
berdasarkan induksi medan magnet stator ke statornya, dimana arus rotor motor
ini bukan diperoleh dari sumber tertentu, tetapi merupakan arus yang terinduksi
sebagai akibat adanya perbedaan relatif antara putaran rotor dengan medan putar
(rotating magnetic field) yang dihasilkan oleh arus stator.
Belitan stator yang dihubungkan dengan suatu sumber tegangan tiga fasa akan
menghasilkan medan magnet yang berputar dengan kecepatan sinkron. Medan
putar pada stator tersebut akan memotong konduktor-konduktor pada rotor,
sehingga terinduksi arus dan sesuai dengan Hukum Lentz, rotor pun akan ikut
berputar mengikuti medan putar stator.
Perbedaan putaran relatif antara stator dan rotor disebut slip. Bertambahnya
beban, akan memperbesar kopel motor, yang oleh karenanya akan memperbesar
pula arus induksi pada rotor, sehingga slip antara medan putar stator dan putaran
rotor pun akan bertambah besar. Jadi, apabila beban motor bertambah, putaran
rotor cenderung menurun.
Motor induksi sangat banyak digunakan di dalam kehidupan sehari-hari baik
di industri maupun di rumah tangga. Motor induksi yang umum dipakai adalah
motor induksi tiga phasa dan motor induksi satu phasa. Motor induksi tiga phasa
dioperasikan pada sistem tigaphasa dan banyak digunakan didalam berbagai
bidang industri, sedangkan motor induksi satu phasa dioperasikan pada sistem
satu phasa yang banyak digunakan terutama pada penggunaan untuk peralatan
rumah tangga seperti kipas angin, lemari es, pompa air, mesin cuci dan sebagainya
karena motor induksi satu phasa mempunyai daya keluaran yang rendah.
Prinsip kerja dari motor listrik AC tiga phasa, belitan stator terdapat tiga
belitan yang menghasilkan medan putar dan pada rotor sangkar terjadi induksi dan
interaksi torsi yang menghasilkan putaran. Pada motor satu phasa memiliki dua
belitan stator, yaitu belitan phasa utama dan belitan phasa bantu. Belitan utama
menggunakan penampang kawat tembaga lebih besar sehingga memiliki
impedansi lebih kecil.
Sedangkan belitan
bantu dibuat dari
tembaga
berpenampang kecil dan jumlah belitannya lebih banyak, sehingga impedansinya
lebih besar dibanding impedansi belitan utama.
Ø Komponen motor induksi
Motor induksi memiliki dua komponen listrik utama , yaitu:
a. Rotor. Motor induksi menggunakan dua jenis rotor: rotor kandang tupai terdiri
dari batang penghantar tebal yang dilekatkan dalam petak-petak slots paralel dan
lingkaran rotor yang memiliki gulungan tiga fase, lapisan ganda dan terdistribusi.
b. Stator. Stator dibuat dari sejumlah stampings dengan slots untuk membawa
gulungan tiga fase. Gulungan ini dilingkarkan untuk sejumlah kutub yang tertentu.
(Riyadi,2000)
Ø Efisiensi motor lisrik
Efisiensi motor ditentukan oleh kehilangan dasar yang dapat dikurangi
hanya oleh perubahan pada rancangan motor dan kondisi operasi. Kehilangan
dapat bervariasi dari kurang lebih dua persen hingga 20 persen.
Faktor-faktor yang mempengaruhi efisiensi adalah:
a. Usia. Motor baru lebih efisien
b. Kapastas. Sebagaimana pada hampir kebanyakan peralatan, efisiensi motor
meningkat dengan laju kapasitasnya.
c. Kecepatan. Motor dengan kecepatan yang lebih tinggi biasanya lebih efisien.
d. Jenis. Sebagai contoh, motor kandang tupai biasanya lebih efisien daripada motor
cincingeser
e. Suhu. Motor yang didinginkan oleh fan dan tertutup total (TEFC) lebih efisien
daripada motor screen protected drip-proof (SPDP)
f. Penggulungan ulang motor dapat mengakibatkan penurunan efisiensi
g. Beban.
Motor listrik arus searah DC
Mesin arus searah dapat berupa generator DC atau motor DC. Generator
DC adalah alat yang mengubah energi mekanik menjadi energi listrik DC. Motor
DC alat yang mengubah energi listrik DC menjadi energi mekanik putaran.
Sebuah motor DC dapat difungsikan sebagai generator, atau sebaliknya generator
DC bisa difungsikan sebagai motor DC.
Secara fisik mesin DC tampak jelas ketika rumah motor atau disebut stator
dibongkar terdapat kutub-kutub magnet bentuknya menonjol mesin DC yang
sudah dipotong akan tampak beberapa komponen yang mudah dikenali. Bagian
yang berputar dan berbentuk belitan kawat dan ditopang poros disebut sebagai
rotor atau jangkar. Bagian rotor mesin DC salah satu ujungnya terdapat komutator
yang
merupakan
kumpulan
segmen
tembaga
yang
tiap-tiap
ujungnya
disambungkan dengan ujung belitan rotor. Komutator merupakan bagian yang
sering dirawat dan dibersihkan karena bagian ini bersinggungan dengan sikat
arang untuk memasukkan arus dari jala-jala ke rotor. Sikat arang (carbon brush)
dipegang oleh pemegang sikat (brush holder) agar kedudukan sikat arang stabil.
Pegas akan menekan sikat arang sehingga hubungan sikat arang dengan komutator
tidak goyah. Sikat arang akan memendek karena usia pemakaian dan secara
periodik harus diganti dengan sikat arang baru. Salah satu kelemahan dari mesin
DC adalah kontak mekanis antara komutator dan sikat arang yang harus terjaga
dan secara rutin dilakukan pemeliharaan. Tetapi mesin DC juga memiliki
keunggulan khususnya untuk mendapatkan pengaturan kecepatan yang stabil dan
halus. Motor DC banyak dipakai di industri kertas, tekstil, kereta api diesel
elektrik, dan sebagainya.