BAB II MOTOR ARUS SEARAH II.1 Umum - Analisis Perbandingan Uji Regeneratif (Hopkinson) Dengan Uji Retardasi Dalam Menentukan Rugi-rugi Dan Efisiensi Motor DC Penguatan Shunt( Aplikasi pada Laboratorium Konversi Energi Listrik FT-USU )

BAB II MOTOR ARUS SEARAH II.1 Umum Motor arus searah adalah mesin yang mengubah energi listrik arus searah menjadi

  energi mekanis yang berupa putaran. Berdasarkan fisiknya motor arus searah secara umum terdiri atas bagian yang diam (stator) dan bagian yang berputar (rotor).

  Motor arus searah bekerja berdasarkan prinsip interaksi antara dua fluksi magnetik. Dimana kumparan medan akan menghasilkan fluksi magnet yang arahnya dari kutub utara menuju kutub selatan dan kumparan jangkar akan menghasilkan fluksi magnet yang melingkar. Interaksi antara kedua fluksi magnet ini menimbulkan suatu gaya sehingga akan menimbulkan momen puntir atau torsi.

  II.2 Konstruksi Motor Arus Searah Gambar 2.1 di bawah ini merupakan konstruksi motor arus searah.

Gambar 2.1 Konstruksi motor arus searah bagian statorGambar 2.2 Konstruksi motor arus searah bagian rotor

  Keterangan dari gambar tersebut adalah :

  1. Rangka atau gandar

  Rangka motor arus searah adalah tempat meletakkan sebagian besar komponen mesin dan melindungi bagian mesin..

  2. Kutub Medan

  Kutub medan terdiri atas inti kutub dan sepatu kutub. Sepatu kutub yang berdekatan dengan celah udara dibuat lebih besar dari badan inti.

  3. Sikat

  Sikat adalah jembatan bagi aliran arus ke lilitan jangkar. Dimana permukaan sikat ditekan ke permukaan segmen komutator untuk menyalurkan arus listrik.

  4. Kumparan Medan Kumparan medan adalah susunan konduktor yang dibelitkan pada inti kutub.

  Rangkaian medan yang berfungsi untuk menghasilkan fluksi utama dibentuk dari kumparan pada setiap kutub.

  5. Jangkar Inti jangkar untuk tempat melilitkan kumparan jangkar tempat terbentuknya ggl induksi.

  6. Kumparan Jangkar

  Kumparan jangkar pada motor arus searah berfungsi untuk tempat timbulnya torque. Pada motor DC penguatan kompon panjang kumparan medan serinya diserikan terhadap kumparan jangkar, sedangkan pada motor DC penguatan kompon pendek kumparan medan serinya diparalel terhadap kumparan jangkar.

  7. Komutator

  Komutator merupakan suatu jembatan mekanik yang membuat arus dari sumber mengalir pada kumparan Jangkar. Komutator terdiri dari sejumlah segmen tembaga yang berbentuk lempengan-lempengan yang dirakit ke dalam silinder yang terpasang pada poros. Di mana tiap-tiap lempengan atau segmen-segmen komutator terisolasi dengan baik antara satu sama lainnya.

  8. Celah Udara

  Celah udara merupakan ruang atau celah antara permukaan jangkar dengan permukaan sepatu kutub yang menyebabkan jangkar tidak bergesekan dengan sepatu kutub.

II.3 Prinsip kerja Motor Arus Searah

  Prinsip dasar di atas diterapkan pada motor DC. Prinsip kerja sebuah motor arus searah dapat dijelaskan dengan gambar 2.3 berikut:

Gambar 2.3 Prinsip kerja motor arus searah Berdasarkan gambar di atas kedua kutub stator dibelitkan dengan konduktor- konduktor sehingga membentuk kumparan yang dinamakan kumparan stator atau kumparan medan. Kumparan medan tersebut dihubungkan dengan suatu sumber tegangan arus searah, maka pada kumparan medan itu akan mengalir arus medan (I ).

  f

  Kumparan medan yang dialiri arus ini akan menimbulkan fluksi utama yang dinamakan fluksi stator. Fluksi ini merupakan medan magnet yang arahnya dari kutub utara menuju kutub selatan (hal ini dapat dilihat dengan adanya garis– garis fluksi). Apabila pada kumparan jangkar mengalir arus yakni arus jangkar, berdasarkan hukum Lorentz kita ketahui bahwa apabila sebuah konduktor yang dialiri arus ditempatkan pada sebuah medan magnet maka pada konduktor tersebut akan timbul gaya, maka demikian pula halnya pada kumparan jangkar. Besarnya gaya ini bergantung dari besarnya arus yang mengalir pada kumparan jangkar (I), kerapatan fluksi (B) dari kedua kutub dan panjang konduktor jangkar (l). Semakin besar fluksi yang terimbas pada kumparan jangkar maka besar arus yang mengalir pada kumparan jangkar juga semakin besar, dengan demikian gaya yang terjadi pada konduktor juga semakin besar.

  Jika arus jangkar (I) tegak lurus dengan arah induksi magnetik (B) maka besar gaya yang dihasilkan oleh arus yang mengalir pada konduktor jangkar yang ditempatkan dalam suatu medan magnet adalah : F = B . I . l Newton………………………(2.1) Dimana : I = Arus yang mengalir pada konduktor jangkar (Ampere)

2 B = Kerapatan fluksi (Weber/m )

  l = Panjang konduktor jangkar (m)

  Maka, besar gaya keseluruhan yang ditimbulkan oleh jumlah total konduktor jangkar z adalah : F = z . B .

  I .. l Newton ………………………....(2.2)

  Dimana :

  z = jumlah total konduktor jangkar

  Gaya yang terjadi pada kumparan jangkar di atas akan menghasilkan torsi yang besarnya adalah :

  T = F . r Newton-meter…………………(2.3) _a

  Maka, . . . . /

  2 Newton- meter…………(2.4)

  T = z B _a

I l d

  Dimana:

   r = jari –jari rotor d = diameter rotor

  Apabila torsi start lebih besar dari pada torsi beban maka kumparan jangkar akan berputar.

II.4 Reaksi Jangkar

  Reaksi jangkar merupakan pengaruh medan magnet yang disebabkan oleh mengalirnya arus pada jangkar, di mana jangkar tersebut berada di dalam medan magnet.

  Reaksi jangkar menyebabkan terjadinya 2 hal, yaitu : 1. Demagnetisasi atau penurunan kerapatan fluksi medan utama.

  2. Magnetisasi silang.

  Apabila kumparan medan dialiri oleh arus tetapi kumparan jangkar tidak dialiri oleh arus, maka dengan mengabaikan pengaruh celah udara, jalur fluksi ideal untuk kutub utama dari motor arus searah dua kutub, berasal dari kutub utara menuju kutub selatan seperti pada Gambar 2.4 berikut ini [6] : _{Bidang Netral Magnetis}

  U S _{Sikat O F} M

Gambar 2.4 Fluksi yang dihasilkan oleh kumparan medan

  Dari Gambar 2.4 dapat dijelaskan bahwa :

• Fluksi didistribusikan simetris terhadap bidang netral magnetis.
• Sikat ditempatkan bertepatan dengan bidang netral magnetis.

  Bidang netral magnetis didefinisikan sebagai bidang di dalam motor di mana konduktor bergerak sejajar dengan garis gaya magnet sehingga gaya gerak listrik induksi konduktor pada bidang tersebut adalah nol. Seperti yang terlihat dari Gambar 2.4 sikat selalu ditempatkan di sepanjang bidang netral magnetis. Oleh karena itu, bidang netral magnetis juga disebut sebagai sumbu komutasi karena pembalikan arah arus jangkar berada pada bidang tersebut. Vektor OF M mewakili besar dan arah dari fluksi medan utama, di mana vektor ini tegak lurus terhadap bidang netral magnetis. Sewaktu hanya konduktor jangkar saja yang dialiri oleh arus listrik sementara kumparan medan tidak dieksitasi, maka disekeliling konduktor jangkar timbul ggm atau fluksi.

  Gambaran arah garis gaya magnet ditunjukkan pada Gambar 2.5 berikut ini [6] :

  Bidang Netral Magnetis _O U S F _A

Gambar 2.5 Fluksi yang dihasilkan oleh kumparan jangkar

  Penentuan arah dari garis gaya magnet yang diakibatkan oleh arus jangkar ditentukan dengan aturan putaran sekrup (cork-screw rule). Besar dan arah garis gaya magnet tersebut diwakili oleh vektor OF A yang sejajar dengan bidang netral magnetis. Pada prakteknya, sewaktu mesin beroperasi maka konduktor jangkar dan konduktor medan sama- sama dialiri oleh arus listrik, distribusi fluksi resultan diperoleh dari menggabungkan kedua fluksi tersebut. Oleh karena itu distribusi fluksi medan utama yang melalui jangkar tidak lagi simetris tetapi sudah mengalami pembelokan saat mendekati konduktor yang dialiri arus tersebut. Hal tersebut dikarenakan pengaruh fluksi jangkar yang dapat dilihat dari Gambar 2.6 berikut ini [6] :

  

ω

U S

_{Bidang netral}

  β magnetis lama O _{M magnetis baru Bidang netral} F

  F r

  

F A

Gambar 2.6 Hasil kombinasi antara fluksi medan dan fluksi jangkar

  Fluksi yang dihasilkan oleh gaya gerak magnet (ggm) jangkar menentang fluksi medan utama pada setengah bagian dari salah satu kutubnya dan memperkuat fluksi medan utama pada setengah bagian yang lain. Hal ini jelas akan menyebabkan penurunan kerapatan fluksi pada setengah bagian dari salah satu kutubnya dan terjadi kenaikan pada setengah bagian yang lain di kutub yang sama. Efek dari intensitas medan magnet atau lintasan fluksi pada jangkar yang memotong lintasan fluksi medan utama ini disebut sebagai reaksi jangkar magnetisasi-silang (cross-magnetization).

  II.5 Jenis-jenis Motor Arus Searah

  Jenis-jenis motor arus searah dapat dibedakan berdasarkan jenis penguatannya, yaitu hubungan rangkaian kumparan medan dengan kumparan jangkar. Sehingga motor arus searah dibedakan menjadi :

  II.5.1 Motor Arus Searah Penguatan Bebas

  Motor arus searah penguatan bebas adalah motor arus searah yang sumber tegangan penguatannya berasal dari luar motor. Di mana kumparan medan disuplai dari sumber tegangan DC tersendiri. Rangkaian ekivalen motor arus searah penguatan bebas dapat dilihat pada gambar di bawah ini:

  I

  a

• + +

  V R E

  t a a

• - -

  n

  R f

  

I

f

  V f

• + -

Gambar 2.7 Rangkaian ekivalen motor arus searah penguatan bebas Dari rangkaian tersebut berdasarkan hukum Kirchoff tentang tegangan diperoleh persamaan: V t = E a + I a .R a + V sikat …………………………..(2.5) V f = I f . R f ……………….…………………….…...(2.6) Dimana: V t = tegangan terminal jangkar motor arus searah (volt) R a = tahanan jangkar (ohm) I f = arus medan penguatan bebas (ampere) V f = tegangan terminal medan penguatan bebas (volt) R = tahanan medan penguatan bebas (ohm)

  f

  E a = gaya gerak listrik motor arus searah (volt) V sikat = jatuh tegangan pada sikat (volt) Umumnya jatuh tegangan pada sikat relatif kecil sehingga besarnya dapat diabaikan. Dan untuk rumus selanjutnya V sikat ini diabaikan.

II.5.2 Motor Arus Searah Penguatan Sendiri

  Motor arus searah penguatan sendiri adalah motor arus searah yang sumber tegangan penguatannya berasal dari motor itu sendiri. Dimana kumparan medan berhubungan langsung dengan kumparan jangkar. Kumparan medan dapat dihubungkan secara seri maupun paralel dengan kumparan jangkar. Dan juga dapat dihubungkan dengan keduanya,yaitu secara seri dan paralel, tergantung pada jenis penguatan yang diberikan terhadap motor. Motor arus searah penguatan sendiri terdiri atas Motor arus searah penguatan seri, shunt, kompon panjang, kompon pendek.

II.5.2.1 Motor Arus Searah Penguatan Seri

  Rangkaian ekivalen motor arus searah penguatan seri adalah sebagai berikut:

  R s

  I I

  I L s a

• + +

  V R E t a a

• - -

  n

Gambar 2.8 Rangkaian ekivalen motor arus searah penguatan seri

  Pada motor arus searah penguatan seri, kumparan medan dihubungkan secara seri dengan rangkaian jangkar. Oleh sebab itu arus yang mengalir pada kumparan medan seri sama dengan arus yang mengalir pada kumparan jangkar. Persamaan - persamaan yang berlaku pada motor arus searah penguatan seri adalah: V t = E a + I s .R s + I a . R a …………………………..(2.7) Karena, I = I = I

  L a s

  Maka V t = E a + I a (R a + R s ) ……………………………(2.8) Dimana :

  I s = arus kumparan medan seri (Ampere) R s = tahanan medan seri (ohm)

  I L = arus dari jala – jala (Ampere)

II.5.2.2 Motor Arus Searah Penguatan Shunt

  

Rangkaian ekivalen motor arus searah penguatan shunt ditunjukkan pada gambar

  di bawah:

  I _L

  I _sh

  I a

  V

• + R
_sh t

  R E a a

• - n

  n

Gambar 2.9 Rangkaian ekivalen motor arus searah penguatan shunt

  Pada motor shunt kumparan jangkar dihubungkan langsung pada terminal sehingga paralel dengan kumparan jangkar.

  Persamaan - persamaan yang berlaku pada motor shunt adalah: V t = E a + I a .R a ………………………………..……(2.9)

  V _t I = ………………………………….………..(2.10) _sh

  R _sh I = I + I ………………………………….......…(2.11)

  L a sh

  Dimana : I sh = arus kumparan medan shunt (Ampere) R sh = tahanan medan shunt (Ohm)

  II.5.2.3 Motor Arus Searah Penguatan Kompond

  II.5.2.3.1 Motor Arus Searah Penguatan Kompond Pendek

  Rangkaian ekivalen motor arus searah penguatan kompond pendek

  I L R _s

  I _sh

  I

a

  R _sh

  V

• + t

  R E

a a

• - n

  n

Gambar 2.10 Motor Arus Searah Penguatan Kompond Pendek

  Persamaan umum motor arus searah penguatan kompond pendek:

  I L = I a + I sh .............................................................................................(2.12) V t = E a + I L . R sr + I a .R a ...........................................................................(2.13) P = V . I ...............................................................................................(2.14)

  in t L

  I L .R sr = tegangan jatuh pada kumparan seri

  2

  (I L ) . R sr = rugi daya pada kumparan seri I a .R a = tegangan jatuh pada kumparan armatur

  2

  (I a ) . R a = rugi daya armature

  II.5.2.3.2 Motor Arus Searah Penguatan Kompond Panjang

  Rangkaian ekivalen motor arus searah penguatan kompond panjang

  I L R _s

  I _sh

  I a

  R

  V ^sh + t

  R E a a

• - n

  n

Gambar 2.11 Motor Arus Searah Penguatan Bebas

  Persamaan umum motor arus searah penguatan kompond panjang:

  I L = I a + I sh .............................................................................................(2.15) V t = E a + I a .( R sr +R a ) .............................................................................(2.16) P = V . I ...............................................................................................(2.17)

  in t L

  V t = V sh ...................................................................................................(2.18)

  I L .R sr = tegangan jatuh pada kumparan seri

  2

  (I a ) . R sr = rugi daya pada kumparan seri

  2

  (I a ) .R sh = tegangan jatuh pada kumparan armatur

  2

  (I ) . R = rugi daya armature

  a a

  II.6 Torsi dari Motor DC

  II.6.1 Prinsip Dasar Torsi adalah putaran atau pemuntiran dari suatu gaya terhadap suatu poros. Ini

  diukur dengan hasil kali gaya itu dengan jari – jari lingkaran dimana gaya tersebut bekerja. Gambar 2.10 menunjukkan suatu pulley dengan jari – jari r bekerja suatu gaya F newton yang menyebabkan benda berputar dengan kecepatan n putaran per detik.

  Torsi = F x r Newton – meter (N-m). Usaha yang dilakukan oleh gaya tersebut pada suatu putaran [6] :

  = gaya x jarak π

  = F x

  2 r Joule ………………………………………….............…(2.19) F r n putaran/detik

Gambar 2.10 Suatu pulley yang berputar karena mengalami suatu gaya

  Daya mekanik yang dibangkitkan adalah, = F x

  2 π r x n Joule/detik

  = (F x r)

  2 π n Joule/detik ……………………………………(2.20)

  Jika :

  2 π n = kecepatan sudut (

  ω )dalam rad/detik F x r = torsi T, maka daya mekanik yang dibangkitkan = T x ω Joule/detik P m = T x ω watt …….…(2.21)

II.6.2 Torsi jangkar dari Motor DC

   Pada motor DC, setiap konduktor di bagian permukaan jangkar akan mengalami

  gaya F pada suatu jarak r yang merupakan jari jari jangkar. Dengan demikian, masing – masing konduktor menghasilkan suatu torsi yang cenderung untuk memutar. Jumlah seluruh torsi yang dihasilkan oleh konduktor jangkar dikenal dengan torsi jangkar (T a ). Jika pada suatu motor DC : r = rata – rata jari – jari jangkar dalam meter l = panjang efektif masing – masing konduktor dalam meter Z = jumlah total konduktor jangkar i = arus dalam setiap konduktor = Ia/A dalam ampere

  2 B = rapat fluks rata- rata dalam weber/meter

  φ = fluks per kutub dalam weber P = jumlah kutub Maka gaya pada setiap konduktor seperti persamaan 2.2.

  Torsi yang dihasilkanoleh suatu konduktor seperti pada persamaan 2.4. Torsi jangkar, Ta = Z F r Newton-meter

  Ta = Z B i l Newton-meter (2.22) Sekarang i = Ia/A, B = φ /a dimana a adalah luas penampang jalur fluks per kutub pada

  1 jari – jari r. jelasnya, a =

  2 π r p

  φ

  I _a

  Maka T a = Z x ( ) × ( ) × lxr ….(2.23)

  a A

  φ

  I _a

  = Z x ( ) × ( ) × lxr

  a A

  φ

  Z

  I P _a

  = N-m π

  2 A P

  Atau T a = 0,159 ZI φ ( ) Nm ….(2.24) _a

  A

  Karena Z, P dan A nilainya selalu tetap, maka :

  T a ~ φ I a Karena itu torsi didalam motor DC berbanding langsung dengan fluks per kutub dan arus

  φ relative konstan sehingga : jangkar. Untuk motor DC shunt, besarnya fluks T a ~ I a .......................................….....(2.25)

  Ekspresi lainnya untuk menyatakan besarnya torsi jangkar yaitu :

  P φ zn

  E a = ..................................….(2.26)

  60 A

  φ

  60 E P zn × _a

  =

  

A n

  Dari persamaan (2.24) di atas diperoleh persamaan untuk T a yaitu [6]

  60 E  × a 

  T a = 0,159 x x I a

  n

   

  E ×

_{a a}

  

I

Atau T = 9,55 x N-m.....................................(2.27) a n

  II.6.3 Torsi Poros dari Motor DC Torsi yang dapat dimanfaatkan pada poros motor untuk melakukan usaha yang

  berguna dikenal dengan torsi poros. Ini dilambangkan dengan T . Torsi total yang

  sh

  dibangkitkan didalam jangkar motor tidak semuanya dapat digunakan pada poros karena sebagiannya hilang untuk mengatasi rugi – rugi besi dan gesek didalam motor. Dengan

• demikian, torsi poros T sh lebih kecil nilainya dibandingkan torsi jangkar T a . Selisih T a T sh disebut rugi – rugi torsi (torque losses).
• Rugi − rugibesi gesek Jelasnya, T - T = 9,55 x .......................................(2.28)

  a sh n

  T sh dapat dihitung dengan cara sebagai berikut [6]: Daya keluaran dalam Watt ( Pout ) = Pin -

  ∑ rugi - rugi

  Daya keluaran dalam Watt

  Sehingga T sh = N-m

  2 π n /

  60 Daya keluaran dalam Watt

  Atau T sh =

  9 , 55 × N-m...............(2.29) n

  II.7 Pengaturan Kecepatan Pada Motor Arus Searah Sebagaimana telah diketahui bahwa di dalam motor DC berlaku persamaan [2] :

  E a = V t – I a R a

  P Φ Z n

  Dimana E a =

  60 A P Z n Φ

  Sehingga = V t – I a R a ........................................(2.30)

  60 A _{a a} ( V − _t

  I R )

  60 A

  Atau n = _{a a} Φ PZ

  ( V − _t

  I R )

  60 A

  Atau n = K di mana K = .........................(2.31)

  

Φ PZ

  Tetapi V t – I a R a = E a _a

  E

  Maka n = K _a

Φ

E Atau n ~ ...................................................(2.32)

  Φ

  Dimana : T = torsi (Newton – meter) K = konstanta (bergantung pada ukuran fisik motor)

  φ = fluksi setiap kutub (Weber) I = arus jangkar (Ampere) _a P = jumlah kutub Z = jumlah konduktor A = cabang paralel

  Dengan demikian pada motor DC , kecepatan berbanding lurus dengan GGL balik E a dan berbanding terbalik dengan fluks per kutub Φ.

  Umumnya pada setiap motor, torsi dan kecepatan merupakan faktor yang sangat penting. Ketika torsi meningkat, kecepatan motor akan berkurang dan sebaliknya. Telah diketahui bahwa untuk motor DC berlaku [6] : _{a a a}

  ( V − _t

  I R ) E

  n = K = K

  Φ Φ

  T a ~ φ I a Jika fluks berkurang, dari persamaan (2.32), kecepatan motor akan meningkat tetapi dari persamaan (2.24), torsi motor berkurang. Hal ini tergantung dari sisi mana kita menganalisanya. Memang begitu didalam kasus ini. Ketika fluks berkurang sedikit, arus jangkar menjadi semakin besar. Begitu juga sebaliknya, karena adanya pelemahan medan, torsi meningkat sesaat ke suatu nilai yang cukup tinggi bahkan melebihi torsi beban motor. Kelebihan torsi tersebut menyebabkan motor mengalami percepatan dan GGL lawan juga meningkat. Kecepatan motor yang stabil akhirnya dicapai ketika GGL lawan telah telah meningkat sampai ke suatu nilai dimana arus jangkar

  I = ( V − E ) / R dapat membangkitkan torsi yang cukup untuk memikul beban.

  [ a t a a ]

II.8 Karakteristik Motor Arus Searah Penguatan Shunt

  =   

  φ =

  π = _{a a e} I K T . .

  2 φ

  I a

PZ

T . .

  φ π _{a e}

  1

  2

  T .

  I a ZnP n

  







=

_{a e}

  Karakteristik dari suatu motor layak diketahui, karena karakteristik dari suatu motor akan mencerminkan performansi (unjuk kerja) dari motor listrik tersebut selama kondisi operasinya. Pada motor arus searah penguatan shunt terdapat tiga karakteristik yakni antara lain: Karakteristik Torsi dan Arus Jangkar, Karakteristik Putaran dan Arus Jangkar, dan Karakteristik Torsi dan Putaran. Persamaan dasar motor DC adalah _{m m a}

  a ZP a ZP

  1

  ( ) _{a a m e} I E T .

  Sebagaimana telah diketahui

  2 =

  π

  

ZP

K _a

  = = _{m a a} K E φω =

a

  2 .

  2

  π π ω φ

  E φω

  ω n Te

Gambar 2.11 Karakteristik Motor DC Shunt

  Pada motor DC emf yang timbul dalam jangkar dinamakan back emf atau counter emf. Untuk motor DC, tegangan sumber atau suplai selalu tetap.

  Pada motor DC shunt untuk tegangan suplai konstant maka I f juga konstant. Pada Arus Jangkar I a yang kecil pengaruh demagnetisasi dari reaksi jangkar biasanya dapat diabaikan sehingga besar fluksi pada celah udara tidak terpengaruh. Untuk I a yang besar pengaruh demagnetisasi dari reaksi jangkar akan mengurangi besar fluksi celah

  E _a

  udara sedikit. ω _m = φ

  K _a E

  V I R _{a t a a} = − V − _{t a a}

  I R

  = ...................................(2.33) ω _m

  K φ _a

II.8.1 Karakteristik Putaran – Arus Jangkar ( n/ I ) a

  Untuk Motor Arus Searah berlaku : E a = V t - I a R a Dimana E a = K a . φ.ω

  Maka K a . φ.ω = V t - I a R a Dimana φ f

  ≈ I Dengan harga I yang konstan maka K , dan R merupakan konstanta sehingga

  f a φ, V t a

  diperoleh

  

V −

_{t a a}

  I R

  ω _m = φ

  K _a

  Dengan V t dan I f yang konstan maka kecepatan putaran motor hanya dipengaruhi oleh perubahan I a R a drop dan dipengaruhi oleh demagnetisasi dari reaksi jangkar. Dengan bertambahnya I , maka pengaruh dari demagnetisasi reaksi jangkar akan

  a

  bertambah besar yang akan berkurangnya besar fluksi medan penguatan maka kecepatan motor akan bertambah besar. Tetapi dengan bertambahnya I a , maka besar I a R a akan bertambah sehingga besar V t - I a R a akan berkurang, akibatnya terjadi pengurangan besar fluksi medan maka putaran motor DC shunt akan berkurang, dengan bertambah besarnya I akan jatuh (berkurang) sedikit dari = kecepatan putaran pada beban nol. Karena

  a ω mo

  pada beban nol I a sama dengan kecil sekali,maka :

  V _t

  ω = ..........................................(2.34) _m

  K φ _a

  Dan pada kasus bila pengaruh reaksi jangkar diabaikan maka :

  V − _{t a a}

  I R

  ω = ...................................(2.35) _m

  K _a φ

  Diperoleh : K a . φ = konstan, sehingga kecepatan putaran motor akan jatuh lebih cepat dengan bertambahnya I a [4] .

  ω m _{Reaksi jangkar dihitung} Reaksi jangkar _diabaikan a

  I Gambar 2.12 Karakteristik Putaran – Arus Jangkar Pada Motor DC Shunt

II.8.2 Karakteristik Torsi – Arus Jangkar ( T/ I a )

  Dari rumus T e = K. φ m . I a menunjukkan jika fluksi φ m adalah konstan ( pada motor DC shunt),

  …………………………………………………………..(2.36) Maka besar torsi akan bertambah secara linear dengan bertambahnya I . Tetapi

  a

  bila I a bertambah maka besar fluksi akan berkurang karena pengaruh demagnetisasi dari reaksi jangkar sehingga kurva karakteristik Torsi – Arus jangkar akan bias atau mengalami pembelokan dari kurva garis lurus [4] :

  TORSI Reaksi jangkar _{diabaikan Reaksi jangar dihitung} a

  I Gambar 2.13 Karakteristik Torsi – Arus Jangkar Pada Motor DC Shunt

II.8.3 Karakteristik Torsi – Putaran ( T/n )

  Karakteristik putaran torsi disebut juga sebagai karakteristik mekanik dan pada kondisi steady state (nominal) dapat diperoleh sebagai berikut :

  E _a

  = sedangkan E =

  V −

  I R

  ω _{m a t a a}

  K φ _a V − _{t a a}

  I R

  ω Maka = ...............................................................(2.37) _m

  K φ _a T _e

  φ Tetapi T = K . . _{e a a a} I sehingga I = K _a φ Substitusikan harga I ke dalam persamaan (2.36) :

  a V − _{t a a}

  I R

  = ω _m

  K φ _a

  1  T R  _{e a} ω

  Sehingga = _{m t} V −  

  K φ K φ _{a a}

   

  V T _{t e}

  ω = − R _{m a 2 2} K K _{a a} φ φ

  T _e

  ω ω _{m m a} = − R ......................................(2.38) _{2 2} K φ _a Maka dapat dilihat dengan pertambahan T kecepatan putaran akan turun. Sehingga untuk

  e

  T e lebih besar, I a lebih besar dibutuhkan, sehingga akan mengurangi besar fluksi celah udara ( φ) yang disebabkan karena kejenuhan dan reaksi jangkar. Maka dengan T e

  T _e

  bertambah maka φ akan berkurang. bertambah dengan perbandingan yang lebih ₂ φ cepat dan putaran dari motor akan turun lebih cepat dibandingkan dengan kenaikan torsi mesin seperti diperlihatkan gambar di bawah ini. Jika pengaruh reaksi jangkar diabaikan

  2

  maka (K a . φ) nilainya konstan sehingga kecepatan putaran akan berkurang dengan lambat seiring Pertambahan T [4]:

  e _m ω Reaksi jangkar _diabaikan Reaksi jangkar _{dihitung a}

  I Gambar 2.14 Karakteristik Torsi – Putaran Pada Motor DC Shunt