Analisa Perbandingan Efisiensi Motor Dc Kompon Pendek Dengan Motor Dc Kompon Panjang Akibat Penambahan Kutub

TUGAS AKHIR

ANALISA PERBANDINGAN EFISIENSI MOTOR DC KOMPON
PENDEK DENGAN MOTOR DC KOMPON PANJANG AKIBAT
PENAMBAHAN KUTUB
Oleh :

FUAD RAHIM SITOMPUL
070402011

DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2014

Universitas Sumatera Utara

ANALISA PERBANDINGAN EFISIENSI MOTOR DC KOMPON
PENDEK DENGAN MOTOR DC KOMPON PANJANG AKIBAT
PENAMBAHAN KUTUB


Oleh :

FUAD RAHIM SITOMPUL
070402011
Disetujui oleh:
Pembimbing,

Ir. SYAMSUL AMIEN, M.S
NIP. 195306221981031002
Diketahui oleh:
Ketua Departemen Teknik Elektro FT USU,

Ir. SURYA TARMIZI KASIM, M.Si
NIP. 19540531 198601 1002
DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2014


Universitas Sumatera Utara

ABSTRAK
Motor listrik merupakan perangkat elekromagnetis yang mengubah energi listrik
menjadi energi mekanik. Motor DC memerlukan tegangan searah pada kumparan
medan untuk diubah menjadi energi mekanik. Energi mekanik ini digunakan sebagai
penggerak peralatan listrik seperti pompa,penggerak kipas angin, lift dan lain-lain.
Karena penggunaannya yang cukup luas maka kinerjanya harus baik. Kinerja suatu
motor DC dikatakan baik jika efisiensi motor tersebut tinggi. Hal itu dapat dicapai
dengan mengatur bagian-bagian tertentu dari motor. Perubahan posisi sikat pada motor
DC mempengaruhi efisiensinya.
Dalam tugas akhir ini penulis akan melakukan analisis perbandingan efisiensi
motor DC kompon pendek dengan motor DC kompon panjang akibat penambahan
kutub. Dimana efisiensi motor dc kompon panjang lebih efektif dari pada efisiensi
motor dc kompon pendek. Nilai efisiensi tertinggi dari motor dc kompon panjang akibat
penambahan kutub adalah 81.92% terhadap torsi beban 0.6 kg. Dan efisiensi tertinggi
dari motor dc kompon pendek akibat penambahan kutub adalah 80.16% terhadap torsi
beban 0.6 kg.


Universitas Sumatera Utara

KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Allah SWT dan Nabi Kita Muhammad
SAWatas berkat, rahmat dan karunia yang dilimpahkan sehingga penulis dapat
menyelesaikan Tugas Akhir yang berjudul:
“ANALISA PERBANDINGAN EFISIENSI MOTOR DC KOMPON

PENDEK DENGAN MOTOR DC KOMPON PANJANG AKIBAT
PENAMBAHAN KUTUB ”
Tugas akhir ini merupakan bagian dari kurikulum yang harus diselesaikan untuk
memenuhi persyaratan menyelesaikan pendidikan Sarjana Strata Satu (S-1) di
Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Selama
penulis menjalani pendidikan di kampus hingga diselesaikannya Tugas Akhir ini penulis
persembahkan kepada yang teristimewa yaitu: Ayahanda Darming.F Sitompul dan
Ibunda Rosida br.Regar yang merupakan bagian hidup penulis yang senantiasa
mendukung dan mendoakan dari sejak penulis lahir hingga sekarang, serta untuk adikadik penulis, yang selalu memberikan semangat kepada penulis dalam proses
penyelesaian Tugas Akhir ini.
Tugas Akhir ini, penulis banyak menerima bantuan, bimbingan serta dukungan
dari berbagai pihak. Pada kesempatan ini penulis ingin menyampaikan terimakasih yang

tulus dan sebesar-besarnya kepada:
1. Bapak Ir. Syamsul Amien, M.S sebagai Dosen Pembimbing Tugas Akhir penulis yang
sangat besar bantuannya dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.
2. Bapak Ir. Surya Tarmizi Kasim, M.Si dan Bapak Rachmad Fauzi ST, MT selaku Ketua dan
Sekretaris Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
3. Kepada Ayah dan Ibu tercinta yang telah menghantarkan doa, perhatian, semangat
dan segalanya sehingga penulisan Tugas Akhir ini dapat terselesaikan.

Universitas Sumatera Utara

4. Kepada seluruh keluarga penulis yang tak henti memberi dukungan untuk
menyelesaikan Tugas Akhir ini

5. Seluruh staf pengajar yang telah memberi bekal ilmu kepada penulis dan seluruh
pegawai Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera
Utara atas segala bantuannya.
6. Bayu, Fernadi, Reki Seuharmon, Indra riskiawan, yoakim, rizky zuliandri,
mujahiddin, lamhot'07, anna basriyani S.pdi. M.Si, Andry A. marpaung'10
bambang10, yang selalu menjadi teman penulis selama ini.
7. Seluruh teman-teman mahasiswa/i di Departemen Teknik Elektro, atas dukungan dan

bantuan yang diberikan kepada penulis.

8. Semua pihak yang tidak sempat penulis sebutkan satu per satu.
Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih banyak kekurangannya. Kritik
dan saran dari pembaca untuk menyempurnakan Tugas Akhir ini sangat penulis
harapkan. Kiranya Tugas Akhir ini dapat bermanfaat bagi kita semua.

Terimakasih.
Medan, Februari 2014
Penulis

Fuad Rahim Sitompul

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR ISI

ABSTRAK ............................................................................................................... i
KATA PENGANTAR............................................................................................ ii
DAFTAR ISI ......................................................................................................... iv

DAFTAR GAMBAR...........................................................................................viii
BAB I PENDAHULUAN..................................................................................... 1
1.1

Latar Belakang .......................................................................................... 1

1.2

Tujuan Penulisan ...................................................................................... 1

1.3

Batasan Masalah ...................................................................................... 2

1.4

Metode Penulisan ..................................................................................... 2

1.5


Sistematika Penulisan ............................................................................... 3

BAB II

MOTOR ARUS SEARAH ................................................................... 4

II.1 Umum ............................................................................................

4

II.2 Konstruksi Motor Arus Searah .....................................................

4

II.3 Prinsip Kerja Motor Arus Searah .................................................

8

II.4 Reaksi Jangkar ..............................................................................


12

II.5 Mengatasi Reaksi Jangkar ............................................................

16

II.5.1 Pergeseran Sikat (Brush Shifting) .......................................

17

II.5.2 Penambahan Kutub Bantu (Interpole).................................

18

II.5.3 Belitan Kompensasi (Compensating Windings) .................

19

II.6 Jenis-Jenis Motor Arus Searah .....................................................


19

II.6.1 Motor Arus Searah Penguatan Bebas .................................

19

Universitas Sumatera Utara

II.6.2 Motor Arus Searah Penguatan Sendiri ...............................

21

II.6.2.1 Motor Arus Searah Penguatan Seri ............................

21

II.6.2.2 Motor Arus Searah Penguatan Shunt .........................

22


II.6.2.3 Motor Arus Searah Penguatan Kompon .....................

23

II.6.2.3.1 Motor Arus Searah Penguatan Kompon Pendek

24

II.6.2.3.2 Motor Arus Searah Penguatan Kompon Panjang

25

II.7 Gaya Gerak Listrik Lawan Pada Motor Arus Searah ...................

27

II.8 Pengaturan Kecepatan Putaran Pada Motor Arus Searah ............

28


II.9 Karakteristik Motor Arus Searah Penguatan Kompon .................

29

II.9.1 Karakteristik Torsi – Arus Jangkar (T/Ia) ..............................

30

II.9.2 Karakteristik Putaran – Arus Jangkar (n/Ia) ..........................

31

II.9.3 Karakteristik Torsi – Putaran (T/n) ......................................

32

II.10 Efisiensi motor arus searah ................................................................

33

II.10.1 Efisiensi mekanis .................................................................

34

II.10.2 Efisiensi elektris ..................................................................

35

BAB III

METODE PENELITIAN ..............................................................36
III.1 Tempat dan Waktu penelitian .........................................................36
III.2 Metode pengambilan data ...............................................................36
III.3 Langkah-langkah penelitian ............................................................37
III.4 Teknik analisa data .........................................................................38
III.5 Peralatan yang digunakan ...............................................................39
III.6 Rangkaian pengujian ......................................................................39
III.6.1 Rangkaian pengujian motor DC penguatan kompon pendek dan
panjang pada kondisi berbeban .....................................................39

Universitas Sumatera Utara

III.6.2 Rangakain pengujian motor DC penguatan kompon pendek dan
panjang pada kondisi berbeban dengan penambahan kutub ..........40
III.7 Prosedur pengujian ........................................................................41
III.7.1 Prosedur pengujian motor DC penguatan kompon pendek dan
panjang pada kondisi berbeban ......................................................41
III.7.2 Prosedur pengujian motor DC penguatan kompon pendek dan
panjang pada kondisi berbeban dengan penambahan kutub .........42
BAB IV

ANALISA DATA ...........................................................................43
IV.1 Data hasil percobaan motor dc kompon pendek tanpa kutub .......43
IV.1.1 Data hasil percobaan motor dc kompon pendek tanpa kutub 43
IV.1.2 Analisa data pada percobaan motor dc kompon pendek tanpa
kutub ...............................................................................................43
IV.2 Data hasil percobaan motor dc kompon pendek dengan kutub .......46
IV.2.1 Data hasil percobaan motor dc kompon pendek dengan kutub ......46
IV.2.2 Analisa data pada percobaan motor dc kompon pendek dengan
kutub ..............................................................................................47
IV.3 Data hasil percobaan motor dc kompon panjang tanpa kutub ........49
IV.3.1 Data hasil percobaan motor dc kompon panjang tanpa kutub49
IV.3.2 Analisa data pada percobaan motor dc kompon panjang tanpa
kutub ...............................................................................................50
IV.4 Data hasil percobaan motor dc kompon panjang dengan kutub .....52
IV.4.1 Data hasil percobaan motor dc kompon panjang dengan kutub ....52
IV.4.2 Analisa data pada percobaan motor dc kompon panjang dengan
kutub ..............................................................................................53

Universitas Sumatera Utara

IV.5 Kurva hasil percobaan ....................................................................55

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ..............................................................58
5.1 Kesimpulan .............................................................................58
5.2 Saran .......................................................................................58
DAFTAR PUSTAKA ...........................................................................................59

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1

Kontruksi motor arus searah stator ............................................5

Gambar 2.2

Kontruksi motor arus searah rotor ............................................5

Gambar 2.3

Pengaruh penempatan konduktor berarus dlm medan magnet ..9

Gambar 2.4

Prinsip perputaran motor arus searah .....................................10

Gambar 2.5

Fluksi yang dihasilkan oleh kumparan ...................................13

Gambar 2.6

Fluksi yang dihasilkan oleh kumparan jangkar ......................14

Gambar 2.7

Hasil kombinasi antara fluksi medan dan fluksi jangkar ........14

Gambar 2.8

Kurva pemagnetan saat terjadi reaksi jangkar ........................15

Gambar 2.9

Pelemahan ggm akibat pergeseran bidang netral ....................18

Gambar 2.10

Motor arus searah yang di lengkapi dengan kutub bantu .......18

Gambar 2.11

Rangkaian ekuivalen motor arus searah penguatan bebas ......20

Gambar 2.12

Rangkaian ekuivalen motor arus searah penguatan seri .........21

Gambar 2.13

Rangkaian ekuivalen motor arus searah penguatan shunt .......22

Gambar 2.14

Rangkaian ekuivalen motor arus searah penguatan kompon pendek
kumulatif..................................................................................24

Gambar 2.15

Rangkaian ekuivalen motor arus searah penguatan kompon pendek
differensial ..............................................................................25

Gambar 2.16

Rangkaian ekuivalen motor arus searah penguatan kompon panjang
kumulatif..................................................................................26

Gambar 2.17

Rangkaian ekuivalen motor arus searah penguatan kompon panjang
differensial ...............................................................................26

Gambar 2.18

Kurva karakteristik torsi-arus jangkar ....................................31

Gambar 2.19

Kurva karakteristik putaran-arus jangkar ...............................32

Universitas Sumatera Utara

Gambar 2.20

Kurva karakteristik torsi-putaran .............................................33

Gambar 3.6.1

Rangkaian pengujian motor DC panjang pada kondisi berbeban tanpa
kutub .......................................................................................39

Gambar 3.6.2

Rangkaian pengujian motor DC pendek pada kondisi berbeban tanpa
kutub .......................................................................................40

Gambar 3.6.3

Rangkaian pengujian motor DC panjang pada kondisi berbeban
dengan penambahan kutub .....................................................40

Gambar 3.6.4

Rangkaian pengujian motor DC pendek pada kondisi berbeban dengan
penambahan kutub ..................................................................41

Gambar 4.5

Kurva perbandingan hasil percobaan ....................................55

Universitas Sumatera Utara