MESIN ARUS SEARAH PENGATURAN MOTOR ARUS (1)
MESIN ARUS SEARAH
PENGATURAN MOTOR ARUS SEARAH
BERBASIS POTENSIOMETER
Disusun Oleh :
1. Muhammad Aji Burhanuddin
2. N Ronaa Qoonitah
3. Amanda Dea Ajeng Febyani
21060115060030
21060115060031
21060115060032
PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO
DEPARTEMEN TEKNOLOGI INDUSTRI
SEKOLAH VOKASI
UNIVERSITAS DIPONEGORO
2016
Kata Pengantar
Puji syukur kami panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa karena dengan
rahmat, karunia, serta taufik dan hidayah-Nya kami dapat menyelesaikan makalah
tentang Pengaturan Kecepatan Motor DC dengan Potensiometer ini dengan baik
meskipun banyak kekurangan didalamnya. Dan juga kami berterima kasih pada
Bapak Priyo Sasmoko selaku Dosen mata kuliah Mesin Arus Searah yang telah
memberikan
tugas
ini
kepada
kami.
Kami sangat berharap makalah ini dapat berguna dalam rangka menambah
wawasan serta pengetahuan kita . Kami juga menyadari sepenuhnya bahwa di dalam
makalah ini terdapat kekurangan dan jauh dari kata sempurna. Oleh sebab itu, kami
berharap adanya kritik, saran dan usulan demi perbaikan makalah yang telah kami
buat di masa yang akan datang, mengingat tidak ada sesuatu yang sempurna tanpa
saran
yang
membangun.
Semoga makalah sederhana ini dapat dipahami bagi siapapun yang membacanya.
Sekiranya laporan yang telah disusun ini dapat berguna bagi kami sendiri maupun
orang yang membacanya. Sebelumnya kami mohon maaf apabila terdapat kesalahan
kata-kata yang kurang berkenan dan kami memohon kritik dan saran yang
membangun dari Anda demi perbaikan makalah ini di waktu yang akan datang.
Semarang, 29 November 2016
Penyusun
1
DAFTAR ISI
HALAMAN SAMPUL
KATA PENGANTAR
DAFTAR ISI
i
ii
BAB I. PENDAHULUAN
1
A. Latar Belakang................................................................................................................. 1
B. Rumusan Masalah
1
C. Tujuan Penulisan
2
BAB II. PEMBAHASAN
3
A. Pengertian Motor Arus Searah
3
B. Komponen Motor DC
4
C. Pengelompokkan Motor DC
5
D. Prinsip Kerja Motor DC
7
E. Pengaturan Motor DC Berbasis Potensiomete................................................................11
F. Cara Kerja Pengaturan Motor DC Berbasis Potensiometer............................................13
BAB 3. PENUTUP
A. Kesimpuan
B. Saran
17
17
17
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
18
19
2
BAB I
PENDAHULUAN
1. Latar Belakang
Motor arus searah ialah suatu mesin yang berfungsi mengubah tenaga listrik
arus searah (DC) menjadi tenaga atau tenaga mekanis di mana tenaga gerak tersebut
berupa putaran dari pada rotor. Dalam kehidupn kita sehari-hari motor arus searah
dapat kita lihat pada starter mobil, pada tape recorder, pada mainan anak-anak dan
sebagainya. Sedangkan pada pabrik-pabrik motor arus-searah kita jumpai pada
elevator, conveyer, dan sebagainya.
Antara motor arus-searah dan generator arus-searah tak ada perbedaan
konstruksi. Pada prinsipnya motor arus-searah “dapat dipakai” sebagai generator
arus-searah sebaliknya generator arus-searah ”dapat dipakai” sebagai motor arussearah. Dengan sendirinya generator arus-searah yang dimaksudkan diatas bukanlah
generator arus-searah yang penyearah (reachtifer)nya penyearah silicon/dioda, tetapi
dengan penyearah mekanis (komutator). Generator arus-searah yang berdasarkan
prinsip generator arus-searah yang dilengkapi rangkaian penyearah silicon/dioda
tidak dapat dioperasikan sebagai motor arus-searah.
Salah satu masalah yang banyak dialami oleh pengguna motor DC adalah
sulitnya mengatur kecepatan putaran. Pengguna hanya bisa mengatur putaran motor
DC hanya dengan mengganti nilai input tegangannya saja. Padahal ada cara yang
lebih mudah, yakni dengan menggunakan bantuan potensiometer.
2. Rumusan Masalah
a. Apa yang dimaksud dengan Motor DC?
b. Apa saja komponen yang terdapat dalam Motor DC?
c. Bagaimana pengelompokan Motor DC?
d. Bagaimana prinsip kerja Motor DC?
e. Bagaimana cara mengatur kecepatan Motor DC dengan Potensiometer?
3. Tujuan Penulisan
Adapun tujuan yang ingin dicapai dalam penulisan makalah ini adalah:
1
1. Mahasiswa dapat mengetahui pengertian motor arus searah
2. Mahasiswa dapat mengetahui komponen motor arus searah
3. Mahasiswa dapat mengetahui pengelompokan motor arus searah
4. Mahasiswa dapat mengetahui prinsip dasar dan prinsip kerja motor arus searah
5. Mahasiswa dapat mengetahui pengaturan kecepatan motor dc menggunakan
potensiometer
2
BAB II
PEMBAHASAN
A. Pengertian Motor Arus Searah
Mesin arus searah dapat berupa generator DC atau motor DC. Generator DC
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 dapat difungsikan
sebagai motor DC.
Motor DC adalah motor yang digerakkan oleh energi listrik arus searah. Salah
satu jenis motor DC adalah motor DC magnet permanen. Motor DC tipe ini banyak
ditemui penggunaanya baik di industri maupun di rumah tangga. Pada umumnya,
penggunaan motor DC jenis ini adalah untuk sumber – sumber tenaga yang kecil,
seperti pada rumah tangga dan otomotif.
Gambar 1.1 Bagian Dari Motor Arus
Searah
Sebuah motor DC magnet permanen biasanya tersusun atas magnet permanen,
kumparan jangkar, dan sikat (brush). Medan magnet yang besarnya konstan
dihasilkan oleh magnet permanen, sedangkan komutator dan sikat berfungsi untuk
menyalurkan arus listrik dari sumber di luar motor ke dalam kumparan jangkar. Letak
sikat di sepanjang sumbu netral dari komutator, yaitu sumbu dimana medan listrik
yang dihasilkan bernilai nol. Hal ini dimaksudkan agar pada proses perpindahan dari
sikat ke komutator tidak terjadi percikan api. Medan stator memproduksi fluks Φ dari
kutub U ke kutub S. Sikat – arang menyentuh terminal kumparan rotor di bawah
3
kutub. Bila sikat – arang dihubungkan pada satu sumber arus serah di luar dengan
tegangan V, maka satu arus I masuk ke terminal kumparan rotor di bawah kutub Udan
keluar dari terminal di bawah kutub S. Dengan adanya fluks stator dan arus rotor akan
menghasilkan satu gaya F bekerja pada kumparan yang dikenal dengan gaya Lorentz.
Arah F menghasilkan torsi yang memutar rotor ke arah yang berlawanan dengan
jarum jam. Kumparan yang membawa arus bergerak menjauhi sikat – arang dan
dilepas dari sumber suplai luar. Kumparan berikutnya bergerak di bawah sikat – arang
dan membawa arus I. Dengan demikian, gaya F terus menerus diproduksi sehingga
rotor berputar secara kontinyu.
B. Komponen Motor DC
Komponen-komponen yang terdapat pada motor DC yaitu:
1. Kutub Medan
Secara sederhana digambarkan bahwa interaksi dua kutub magnet akan
menyebabkan perputaran pada motor DC. Motor DC memiliki kutub medan yang
stasioner dan dinamo yang menggerakkan bearing pada ruang di antara kutub
medan. Motor DC sederhana memiliki dua kutub medan, yaitu kutub utara dan
kutub selatan. Garis magnetik energi membesar melintasi bukaan di antara kutub –
kutub dari utara menuju selatan. Untuk motor yang lebih besar atau lebih
kompleks, terdapat satu atau lebih elektromagnet. Elektromagnet menerima listrik
dari sumber daya luar sebagai penyedia struktur medan.
2. Rotor
Bila arus masuk menuju kumparan jangkar, maka arus ini akan menjadi
elektromagnet. Rotor yang berbentuk silinder, dihubungkan ke as penggerak untuk
menggerakkan beban. Untuk motor DC yang kecil, rotor berputar dalam medan
magnet yang dibentuk oleh kutub – kutub, sampai kutub utara dan kutub selatan
magnet berganti lokasi. Jika hal ini terjadi, arus berbalik untuk merubah kutub –
kutub utara dan selatan rotor.
3. Komutator
Komponen ini terdapat pada motor DC dan berfungsi untuk membalikkan arah
arus listrik dalam kumparan jangkar. Komutator juga membantu dalam transmisi
arus antara kumparan jangkar dan saluran daya.
4
2.2 Komponen-komponen Motor Arus Searah
C. Pengelompokkan Motor DC
Berdasarkan penguatannya, motor arus searah dapat diklasifikasi-kan menjadi
motor DC penguatan terpisah dan penguatan sendiri (self excited). Motor-motor pada
masing-masing kelompok memiliki karakteristik kecepatan-torsi yang berbeda.
1. Motor DC magnet permanen
Kumparan medan berupa magnet permanen, sehingga medan magnet yang
dihasilkan berupa fluks magnetik konstan. Oleh karena fluks magnetik konstan,
maka arus medan yang dihasilkan juga konstan.
2. Motor DC penguat terpisah
Kumparan medan dibentuk dari sejumlah besar kumparan dengan penampang
kawat yang kecil. Kumparan medan tipe ini dirancang untuk tahan bekerja dengan
tegangan nominal motor. Arus medan dan arus jangkar dipasok dari sumber yang
berbeda.
3. Motor DC shunt / parallel
Kumparan medan sama seperti pada penguat terpisah, tetapi kumparan medan
terhubung secara paralel dengan rangkaian rotor. Satu sumber yang sama
digunakan untuk menyuplai kumparan medan dan rotor. Oleh karena itu, total arus
dalam jalur merupakan penjumlahan arus medan dan arus jangkar. Kecepatan
motor DC jenis ini pada prakteknya konstan, tidak tergantung pada beban (hingga
torsi tertentu setelah kecepatannya berkurang). Oleh karena itu, motor DC jenis ini
5
cocok untuk penggunaan komersial dengan beban awal yang rendah, seperti
peralatan mesin.
3.1 Karakteristik Motor DC Shunt
4. Motor DC seri
Kumparan medan dihubungkan secara seri dengan kumparan jangkar. Oleh
karena itu, arus medan sama dengan arus jangkar. Pada saat kondisi awal, arus
starting pada motor DC jenis ini akan sangat besar. Untuk itu, pada saat
menjalankan motor harus disertai beban sebab apabila tanpa beban motor akan
mempercepat tanpa terkendali. Kumparan medan terbuat dari sejumlah kecil
kumparan dengan penampang kawat yang besar. Tipe demikian dirancang untuk
mengalirkan arus besar dan terhubung seri/deret dengan kumparan rotor. Motor
DC jenis ini cocok untuk penggunaan yang memerlukan torsi penyalaan awal
yang tinggi, seperti derek dan alat pengangkat hoist.
3.2 Karakteristik Motor DC Seri
6
5. Motor DC kompon/campuran
Konfigurasi motor DC tipe ini menggunakan gabungan dari kumparan seri dan
shunt/paralel. Pada motor DC jenis ini, kumparan medan dihubungkan secara
paralel dan seri dengan kumparan jangkar. Dengan demikian, motor DC jenis ini
akan memiliki torsi penyalaan awal yang baik dan kecepatan yang stabil. Semakin
tinggi persentase penggabungan, yaitu persentase kumparan medan yang
dihubungkan secara seri, maka semakin tinggi pula torsi penyalaan awal
yangdapat ditangani.
C.3
Karakteristik Motor DC Kompon
D. Prinsip Kerja Motor DC
Motor arus searah bekerja berdasarkan interaksi antara medan magnit yang
dihasilkan kutub-kutub magnit dengan medan magnit yang dihasilkan arus jangkar.
Dari percobaan Oerstedt diketahui bahwa disekitar konduktor yang dialiri arus listrik,
terdapat medan magnit. Dari percobaan Maxwell diketahui bahwa jika arus listrik
yang mengalir pada konduktor arahnya mendekati kita, maka medan magnit yang
terbentuk disekitar konduktor mempunyai arah berlawanan jarum jam. Sebuah motor
listrik berfungsi untuk mengubah daya listrik menjadi daya mekanik.
Bagian-bagian penting pada motor DC dilukiskan pada gambar 4.1:
7
4.1 Gambar skema suatu motor DC
Pada prinsipnya mesin listrik dapat berlaku sebagai motor maupun sebagai
generator, perbedaannya hanya terletak pada konversi dayanya. Generator adalah
suatu mesin listrik yang mengubah daya masuk mekanik menjadi daya keluar listrik,
sebaliknya motor mengubah daya masuk listrik menjadi daya keluar mekanik.
Prinsip dasar motor arus searah adalah berdasarkan hukum Lorentz, yaitu jika
sebatang konduktor berarus listrik ditempatkan diantara kutub-kutub magnit (kutub
utara dan kutub selatan), maka pada konduktor tersebut akan bekerja suatu gaya yang
menggerakkan konduktor itu. Arah gerak konduktor tersebut ditentukan berdasarkan
kaidah tangan kiri Fleming, yaitu jika telapak tangan kiri diletakkan antara kutub utara
dan kutub selatan dan garis-garis gaya dari kutub utara menembus telapak tangan kiri
ke kutub selatan , maka arah arus listrik pada konduktor dinyatakan searah dengan
keempat jari, dan arah gaya pada konduktor itu dinyatakan searah ibu jari seperti
ditunjukkan pada Gambar 4.2
4.2 Penentuan arah gerak kawat berarus
8
Pada kaedah tangan kiri; Ibu jari menunjukkan besaran gaya (F), jari telunjuk
menunjukkan besaran kerapatan medan magnit (B) serta jari tengah menunjukkan
besaran arus listrik (I)
Fluks magnit atau garis-garis gaya magnit yang dihasilkan oleh beitan penguat
(medan) atau kutub magnit yang arahnya dari kutub utara ke kutub selatan
ditunjukkan pada Gambar 4.3 berikut.
4.3 Fluks magnit yang dihasilkan kutub-kutub magnit
Fluks magnit dengan arah melingkar yang dihasilkan arus mengalir pada
konduktor jangkar ditunjukkan pada Gambar 4.4 berikut ini.
4.4 Medan magnit yang dihasilkan pada konduktor berarus listrik
Interaksi medan magnit uniform (seragam) yang dihasilkan belitan penguat
dengan medan magnit yang dihasilkan arus pada konduktor jangkar, menghasilkan
medan magnit (fluks magnit) yang tidak seragam dan menyebabkan kerapatan fluks
bertambah besar pada bagian atas konduktor yang berdekatan dengan kutub utara dan
pada bagian bawah konduktor yang berdekatan dengan kutub selatan. Sedangkan
9
kerapatan fluks menjadi berkurang pada bagian bawah konduktor yang berdekatan
denggan kutub utara dan pada bagian atas konduktor yang berdekatan dengan kutub
selatan. Kerapatan fluks tidak seragam ini menyebabkan konduktor yang berdekatan
dengan kutub utara mengalami gaya berarah ke atas, sedangkan konduktor yang
berdekatan dengan kutub selatan mengalami gaya berarah ke bawah. Kedua gaya
tersebut akan menghasilkan torsi yang memutar jangkar searah jarum jam.
Besar gaya yang bekerja pada konduktor tersebut dinyatakan dengan :
F
= BIℓ
Dimana :
F
= gaya (N)
B
= kerapatan fluks magnit (Wb/m2)
I
= arus yang mengalir pada konduktor
ℓ
= panjang konduktor (m)
Berlaku hubungan-hubungan
Gambar 2.4 Konstruksi Dasar Motor DC
Pada saat motor berputar, belitan jangkarnya akan dibangkitkan suatu gaya gerak
listrik (GGL) awal yang ditentukan dengan persamaan dibawah ini
Eb
= ɸ ZN × (P A) Volt
Dari persamaan ini dapat diturunkan persamaan kecepatan motor DC yaitu
N
= [EB ɸ] × [a PZ]
regulasi kecepatan =
Kec beban nol−Kec beban penuh
×100
Kec beban penuh
10
Dengan menganggap bahwa ujung-ujung motor dicatu dari suatu sumber
tegangan tetap. Pada motor hubungan antara E b yang dibangkitkan di armatur dengan
tegangan ujung Vt adalah :
Vt – Eb = Ia Ra
Atau
Ia=
Vt −Eb
Ra
Dimana Ia sekarang merupakan masukan arus armatur. Tegangan gerak listrik
yang dibangkitkan Ea menjadi lebih kecil dari pada tegangan ujung Vt, arus
armaturnya berlawanan dan momen kakas elektromagnitnya pada arah perputaran
armatur.
Jika pada persamaan sebelumnya dikalikan dengan arus yang mengalir jangkar
didapatkan :
Vt Ia - Eb Ia = (Ia)2 Ra
Dari persamaan tersebut diperioleh tiga buah komponen yaitu :
Vt
= daya listrik masukan jangkar
E b Ia
= daya mekanik yang setara dengan daya listrik yang timbul pada jangkar
(Ia)2 Ra = rugi tembaga pada jangkar
E. Pengaturan Motor DC Berbasis Potensiometer
Penggunaan motor DC dewasa ini sudah sangatlah umum, salah satu
kelebihan motor DC adalah relatif gampang didapat dan mudah diatur kecepatan
putarnya. Secara umum pengaturan kecepatan motor DC adalah dengan menggunakan
cara analog.
Skema rangkaian pengatur kecepatan motor DC pada gambar di bawah
memakai transistor & potensiometer sbg komponen utama dari pengontrol kecepatan
motor DC. Skema rangkaian pengatur kecepatan motor DC tersebut benar-benar
simpel & gampang untuk dimengerti. Prinsip pengaturan kecepatan motor DC
memakai skema rangkaian kontrol kecepatan motor DC pada gambar di bawah yaitu
dengan mengontrol tegangan atau voltage supply ke motor DC.
11
Skema rangkaian pengatur kecepatan motor DC tersebut terbagi dalam 2 buah
transistor, suatu potensiometer & dua buah dioda. Transistor di skema rangkaian
pengatur kecepatan putaran motor DC dirangkaian dengan cara darlinton untuk
memasimalkan supply arus & tegangan/voltage ke motor DC. Skema rangkaian
pengatur kecepatan putaran motor DC tersebut adalah driver motor DC jenis emitor
follower. Skema rangkaian lengkap dari pengatur kecepatan motor DC tersebut bisa di
lihat pada gambar dibawah ini.
Skema Pengaturan Kecepatan Motor DC dengan Potensiometer
Dari skema diatas, dapat disimulasikan dengan Software Multisim dimana
aplikasi tersebut sangat membantu dalam mensimulasikan rangkaian tersebut. Berikut
adalah simulasi yang kami lakukan :
U1
+
R1
A
U3
+
DC 1e-009Ohm
2kΩ
0%
Key=A
U2
0.080
DC 1e-009Ohm
2.000u
A
DC 10MOhm
A
R2
250Ω
A
+
V1
20 V
9.999
S1
DC_MOTOR_ARMATURE
12
Dari rangkaian di atas, potensiometer berfungsi sebagai pengatu rtegangan
yang masuk. Saat potensiometer dalam kondisi 0% maka nilai tahanan akan menjadi
nol, sehingga arus dan tegangan dapat mengalir ke motor dengan maksimal. Dengan
begitu, kita dapat mengatur sumber tegangan yang masuk dengan mengubah nilai
tahanan potensiometer.
U1
+
R1
A
U3
+
DC 1e-009Ohm
2kΩ
100%
Key=A
U2
9.764n
DC 1e-009Ohm
0.244p
A
DC 10MOhm
A
R2
250Ω
A
+
V1
20 V
1.221u
S1
DC_MOTOR_ARMATURE
Dari rangkaian di atas, potensiometer berfungsi sebagai pengatur tegangan
yang masuk. Dari gambar di atas di peroleh input yang masuk ke motor sebesar
1,221µA dan 0,244 µV. Hampir tidak ada arus listrik yang mengalir ke motor. Jika
potensiometer di ubah dalam keadaan 0% maka arus dan tegangan listrik dapat
mengalir melalui potensiometer diteruskan menuju ke motor DC dan Rsh.
F. Cara Kerja Pengaturaran Kecepatan Motor DC berbasis Potensiometer
Untuk mengatur kecepatar Motor DC berbasis potensiometer
ini
membutuhkan beberapa komponen yaitu :
2 buah transistor type 2N3020
1 buah potensiometer 4k
2 buah dioda type 1N4004
1 buah resistor 100 ohm
1 buah resistor 470 ohm
1 buah resistor 250 ohm
1 buah motor DC Armature
1 buah PCB
Kabel jumper secukupnya
Timah secukupnya
Solder
13
Setelah semua peralatan lengkap untuk di gunakan, kita akan mensimulasikan
rangkaian dari skema dengan suatu software Multisim. Berikut hasil dari kami
mensimulasikan skema rangkaian tersebut :
Potensiometer dalam kondisi 100%
Pada rangkaian dibawah ini, dapat mengubah besar tegangan dengan
memanfaatkan potensiometer untuk mengatur input tegangan, diode sebagai
penyearah dan fungsi transistor sebagai saklar.
Ketika input 30V diberikan dalam
rangkaian
tersebut
dan
potensiometer dalam keadaan 100%, arus listrik akan menuju ke
potensiometer. Sedangkan arus yang mengalir ke transistor dan diode akan
tertahan, karena basis transistor memperoleh sedikit tegangan dan arus listrik
tidak bias melewati kaki katoda pada dioda.Sehingga motor DC hanya
memperoleh tegangan sebesar 0,063 µV dan arus sebesar 0,032 µA. Dan arus
yang mengalirke shunt sebesar 0,254nA.
D1
1N4004
R1
4kΩ
100%
Key=A
R2
100Ω
U3
+
Q1
0.063u
+
Q2
V1
DC 10MOhm
U1
2N3020
0.032u
V
A
DC 1e-009Ohm
30 V
U2
2N3020
+
0.254n
A
R3
470Ω
4kΩ
50%
Key=A
R4
250Ω
+
30 V
V
A
+
V1
S1
DC_MOTOR_ARMATURE
D1
Potensiometer dalam kondisi 50%
1N4004
U3
Jika potensiometer
diubah dalam keadaan 50%, maka arus
listrik yang
10.629
Q1
R2
mengalir dari potensiometer menuju ke basis akan lebih besar.DCSehingga
arus
10MOhm
U1
100Ω
listrik yang mengalir
2N3020 dari kaki kolektor transistor dapat mengalir menuju kaki
5.315
emitor dari transistor.Q2Dan arus listrik dapat
diteruskan ke motor DC seperti
DC 1e-009Ohm
dalam rangkaian berikut.
U2
2N3020
+
0.043
A
DC 1e-009Ohm
R3
470Ω
D2
1N4004
R4
250Ω
A
R1
D2
1N4004
A
DC 1e-009Ohm
S1
DC_MOTOR_ARMATURE
14
Pada rangkaian diatas, saat posisi potensiometer 50% arus dan
tegangan yang diberikan kemesin DC bertambah menjadi 10,629 V dan
5,315A. Dan arus yang mengalirke shunt menjadi 0,043A
Potensiometer dalam kondisi 0%
Jika potensiometer diubah dalam keadaan 0%, maka arus dan tegangan
listrik yang mengalir akan maksimal, karena nilai tahanan dalam
potensiometer menjadi 0 sehingga arus yang mengalir dari potensiometer ke
transistor menjadi penuh membuat transistor mengalirkan arus dan tegangan
secara penuh juga seperti rangkaian dibawah ini.
D1
1N4004
R1
4kΩ
0%
Key=A
V1
U3
+
Q1
R2
100Ω
19.509
DC 10MOhm
U1
2N3020
+
Q2
9.754
V
A
DC 1e-009Ohm
30 V
U2
2N3020
+
0.078
A
R3
470Ω
D2
1N4004
R4
250Ω
A
DC 1e-009Ohm
S1
DC_MOTOR_ARMATURE
Pada rangkaian diatas, saat posisi potensiometer 0% arus dan tegangan
yang diberikan kemesin DC bertambah menjadi 19,509 V dan 9,745A. Dan
arus yang mengalirke shunt menjadi 0,078A.
Analisis Data Simulasi
Rangkaian pengatur kecepatan motor DC tersebut terbagi dalam 2
buah transistor, suatu potensiometer dan dua buah dioda. Transistor pada
rangkaian pengatur kecepatan putaran motor DC dirangkaian dengan cara
15
darlinton untuk memasimalkan supply arus dan tegangan/voltage ke motor
DC. Skema rangkaian pengatur kecepatan putaran motor DC tersebut
adalah driver motor DC jenis emitor follower. Rangkaian pengatur
kecepatan motor DC di atas akan mengatur kecepatan putaran motor DC
dari tuas potensiometer VR1 4 KOhm yang berperan untuk memberikan
tegangan/voltage bias basis transistor dengan tipe Q 1 2N3020 yg setelah
itu dikonfigurasikan dengan cara darlinton dengan transistor dengan tipe Q 2
2N3020
hingga
transistor
dengan
tipe
Q2
tersebut
On
sesuai
tegangan/voltage bias yang didapatkan dari potensiometer dan motor DC
memperoleh supply tegangan/voltage lewat transistor Q2.
BAB III
PENUTUP
A. Kesimpulan
Dari hasil percobaan diatas dapat disimpulkan bahwa semakin besar tegangan/voltage
bias basis yang diberikan lewat potensiometer VR1 maka semakin besar pula arus dan
tegangan/voltage yg dialirkan ke motor DC lewat Q2, sehingga makin cepat juga
kecepatan putaran motor DC itu. Di skema rangkaian pengatur kecepatan putaran
16
motor DC di atas ada 2 buah dioda Dioda 1 & Dioda 2 1N4004 yg keduanya berperan
sebagai sumber untuk membuat tegangan/voltage induksi dari motor DC.
B. Saran
Menyadari bahwa penulis masih jauh dari kata sempurna, kedepannya penulis akan
lebih fokus dan details dalam menjelaskan tentang makalah di atas dengan sumber sumber yang lebih banyak yang tentunya dapat di pertanggung jawabkan.
DAFTAR PUSTAKA
Cara Membuat Skema Rangkaian Pengatur Kecepatan Motor DC, http://corelita.com/caramembuat-skema-rangkaian-pengatur-kecepatan-motor-dc/, diakses tanggal 28 November
2016.
Cara Mengatur Kecepatan Putaran Motor DC, http://belajarelektronika.net/cara-mengaturkecepatan-putaran-motor-dc/, diakses tanggal 28 November 2016
Motor DC, http://kk.mercubuana.ac.id/elearning/files_modul/13020-8-886267064764.pdf.
diakses pada tanggal 29 November 2016
Mulyadi arif, Motor Arus Searah, http://ilmukulistrik.blogspot.com/2013/09/motor-arussearah.html. diakses tanggal 29 November 2016
Motor DC, http://searchglobalonline.blogspot.com/2013/03/motor-dc.html. diakses tanggal
29 November 2016
17
LAMPIRAN
Kami lampirkan simulasi rangkaian kami, yang kami rangkai menggunakan Software
Mulitisim. Berikut kami Screenshot gambar dari Software Multisim :
Skema Rangkaian Pengaturan Motor DC Berbasis Potensiometer dalam Keadaan 0%
18
Skema Rangkaian Pengaturan Motor DC Berbasis Potensiometer dalam Keadaan 100%
Skema Kerja Rangkaian Pengaturan Motor DC Berbasis Potensiometer dalam Keadaan 0%
Skema Kerja Rangkaian Pengaturan Motor DC Berbasis Potensiometer dalam Keadaan 50%
19
Skema Kerja Rangkaian Pengaturan Motor DC Berbasis Potensiometer dalam Keadaan 100%
20
PENGATURAN MOTOR ARUS SEARAH
BERBASIS POTENSIOMETER
Disusun Oleh :
1. Muhammad Aji Burhanuddin
2. N Ronaa Qoonitah
3. Amanda Dea Ajeng Febyani
21060115060030
21060115060031
21060115060032
PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO
DEPARTEMEN TEKNOLOGI INDUSTRI
SEKOLAH VOKASI
UNIVERSITAS DIPONEGORO
2016
Kata Pengantar
Puji syukur kami panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa karena dengan
rahmat, karunia, serta taufik dan hidayah-Nya kami dapat menyelesaikan makalah
tentang Pengaturan Kecepatan Motor DC dengan Potensiometer ini dengan baik
meskipun banyak kekurangan didalamnya. Dan juga kami berterima kasih pada
Bapak Priyo Sasmoko selaku Dosen mata kuliah Mesin Arus Searah yang telah
memberikan
tugas
ini
kepada
kami.
Kami sangat berharap makalah ini dapat berguna dalam rangka menambah
wawasan serta pengetahuan kita . Kami juga menyadari sepenuhnya bahwa di dalam
makalah ini terdapat kekurangan dan jauh dari kata sempurna. Oleh sebab itu, kami
berharap adanya kritik, saran dan usulan demi perbaikan makalah yang telah kami
buat di masa yang akan datang, mengingat tidak ada sesuatu yang sempurna tanpa
saran
yang
membangun.
Semoga makalah sederhana ini dapat dipahami bagi siapapun yang membacanya.
Sekiranya laporan yang telah disusun ini dapat berguna bagi kami sendiri maupun
orang yang membacanya. Sebelumnya kami mohon maaf apabila terdapat kesalahan
kata-kata yang kurang berkenan dan kami memohon kritik dan saran yang
membangun dari Anda demi perbaikan makalah ini di waktu yang akan datang.
Semarang, 29 November 2016
Penyusun
1
DAFTAR ISI
HALAMAN SAMPUL
KATA PENGANTAR
DAFTAR ISI
i
ii
BAB I. PENDAHULUAN
1
A. Latar Belakang................................................................................................................. 1
B. Rumusan Masalah
1
C. Tujuan Penulisan
2
BAB II. PEMBAHASAN
3
A. Pengertian Motor Arus Searah
3
B. Komponen Motor DC
4
C. Pengelompokkan Motor DC
5
D. Prinsip Kerja Motor DC
7
E. Pengaturan Motor DC Berbasis Potensiomete................................................................11
F. Cara Kerja Pengaturan Motor DC Berbasis Potensiometer............................................13
BAB 3. PENUTUP
A. Kesimpuan
B. Saran
17
17
17
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
18
19
2
BAB I
PENDAHULUAN
1. Latar Belakang
Motor arus searah ialah suatu mesin yang berfungsi mengubah tenaga listrik
arus searah (DC) menjadi tenaga atau tenaga mekanis di mana tenaga gerak tersebut
berupa putaran dari pada rotor. Dalam kehidupn kita sehari-hari motor arus searah
dapat kita lihat pada starter mobil, pada tape recorder, pada mainan anak-anak dan
sebagainya. Sedangkan pada pabrik-pabrik motor arus-searah kita jumpai pada
elevator, conveyer, dan sebagainya.
Antara motor arus-searah dan generator arus-searah tak ada perbedaan
konstruksi. Pada prinsipnya motor arus-searah “dapat dipakai” sebagai generator
arus-searah sebaliknya generator arus-searah ”dapat dipakai” sebagai motor arussearah. Dengan sendirinya generator arus-searah yang dimaksudkan diatas bukanlah
generator arus-searah yang penyearah (reachtifer)nya penyearah silicon/dioda, tetapi
dengan penyearah mekanis (komutator). Generator arus-searah yang berdasarkan
prinsip generator arus-searah yang dilengkapi rangkaian penyearah silicon/dioda
tidak dapat dioperasikan sebagai motor arus-searah.
Salah satu masalah yang banyak dialami oleh pengguna motor DC adalah
sulitnya mengatur kecepatan putaran. Pengguna hanya bisa mengatur putaran motor
DC hanya dengan mengganti nilai input tegangannya saja. Padahal ada cara yang
lebih mudah, yakni dengan menggunakan bantuan potensiometer.
2. Rumusan Masalah
a. Apa yang dimaksud dengan Motor DC?
b. Apa saja komponen yang terdapat dalam Motor DC?
c. Bagaimana pengelompokan Motor DC?
d. Bagaimana prinsip kerja Motor DC?
e. Bagaimana cara mengatur kecepatan Motor DC dengan Potensiometer?
3. Tujuan Penulisan
Adapun tujuan yang ingin dicapai dalam penulisan makalah ini adalah:
1
1. Mahasiswa dapat mengetahui pengertian motor arus searah
2. Mahasiswa dapat mengetahui komponen motor arus searah
3. Mahasiswa dapat mengetahui pengelompokan motor arus searah
4. Mahasiswa dapat mengetahui prinsip dasar dan prinsip kerja motor arus searah
5. Mahasiswa dapat mengetahui pengaturan kecepatan motor dc menggunakan
potensiometer
2
BAB II
PEMBAHASAN
A. Pengertian Motor Arus Searah
Mesin arus searah dapat berupa generator DC atau motor DC. Generator DC
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 dapat difungsikan
sebagai motor DC.
Motor DC adalah motor yang digerakkan oleh energi listrik arus searah. Salah
satu jenis motor DC adalah motor DC magnet permanen. Motor DC tipe ini banyak
ditemui penggunaanya baik di industri maupun di rumah tangga. Pada umumnya,
penggunaan motor DC jenis ini adalah untuk sumber – sumber tenaga yang kecil,
seperti pada rumah tangga dan otomotif.
Gambar 1.1 Bagian Dari Motor Arus
Searah
Sebuah motor DC magnet permanen biasanya tersusun atas magnet permanen,
kumparan jangkar, dan sikat (brush). Medan magnet yang besarnya konstan
dihasilkan oleh magnet permanen, sedangkan komutator dan sikat berfungsi untuk
menyalurkan arus listrik dari sumber di luar motor ke dalam kumparan jangkar. Letak
sikat di sepanjang sumbu netral dari komutator, yaitu sumbu dimana medan listrik
yang dihasilkan bernilai nol. Hal ini dimaksudkan agar pada proses perpindahan dari
sikat ke komutator tidak terjadi percikan api. Medan stator memproduksi fluks Φ dari
kutub U ke kutub S. Sikat – arang menyentuh terminal kumparan rotor di bawah
3
kutub. Bila sikat – arang dihubungkan pada satu sumber arus serah di luar dengan
tegangan V, maka satu arus I masuk ke terminal kumparan rotor di bawah kutub Udan
keluar dari terminal di bawah kutub S. Dengan adanya fluks stator dan arus rotor akan
menghasilkan satu gaya F bekerja pada kumparan yang dikenal dengan gaya Lorentz.
Arah F menghasilkan torsi yang memutar rotor ke arah yang berlawanan dengan
jarum jam. Kumparan yang membawa arus bergerak menjauhi sikat – arang dan
dilepas dari sumber suplai luar. Kumparan berikutnya bergerak di bawah sikat – arang
dan membawa arus I. Dengan demikian, gaya F terus menerus diproduksi sehingga
rotor berputar secara kontinyu.
B. Komponen Motor DC
Komponen-komponen yang terdapat pada motor DC yaitu:
1. Kutub Medan
Secara sederhana digambarkan bahwa interaksi dua kutub magnet akan
menyebabkan perputaran pada motor DC. Motor DC memiliki kutub medan yang
stasioner dan dinamo yang menggerakkan bearing pada ruang di antara kutub
medan. Motor DC sederhana memiliki dua kutub medan, yaitu kutub utara dan
kutub selatan. Garis magnetik energi membesar melintasi bukaan di antara kutub –
kutub dari utara menuju selatan. Untuk motor yang lebih besar atau lebih
kompleks, terdapat satu atau lebih elektromagnet. Elektromagnet menerima listrik
dari sumber daya luar sebagai penyedia struktur medan.
2. Rotor
Bila arus masuk menuju kumparan jangkar, maka arus ini akan menjadi
elektromagnet. Rotor yang berbentuk silinder, dihubungkan ke as penggerak untuk
menggerakkan beban. Untuk motor DC yang kecil, rotor berputar dalam medan
magnet yang dibentuk oleh kutub – kutub, sampai kutub utara dan kutub selatan
magnet berganti lokasi. Jika hal ini terjadi, arus berbalik untuk merubah kutub –
kutub utara dan selatan rotor.
3. Komutator
Komponen ini terdapat pada motor DC dan berfungsi untuk membalikkan arah
arus listrik dalam kumparan jangkar. Komutator juga membantu dalam transmisi
arus antara kumparan jangkar dan saluran daya.
4
2.2 Komponen-komponen Motor Arus Searah
C. Pengelompokkan Motor DC
Berdasarkan penguatannya, motor arus searah dapat diklasifikasi-kan menjadi
motor DC penguatan terpisah dan penguatan sendiri (self excited). Motor-motor pada
masing-masing kelompok memiliki karakteristik kecepatan-torsi yang berbeda.
1. Motor DC magnet permanen
Kumparan medan berupa magnet permanen, sehingga medan magnet yang
dihasilkan berupa fluks magnetik konstan. Oleh karena fluks magnetik konstan,
maka arus medan yang dihasilkan juga konstan.
2. Motor DC penguat terpisah
Kumparan medan dibentuk dari sejumlah besar kumparan dengan penampang
kawat yang kecil. Kumparan medan tipe ini dirancang untuk tahan bekerja dengan
tegangan nominal motor. Arus medan dan arus jangkar dipasok dari sumber yang
berbeda.
3. Motor DC shunt / parallel
Kumparan medan sama seperti pada penguat terpisah, tetapi kumparan medan
terhubung secara paralel dengan rangkaian rotor. Satu sumber yang sama
digunakan untuk menyuplai kumparan medan dan rotor. Oleh karena itu, total arus
dalam jalur merupakan penjumlahan arus medan dan arus jangkar. Kecepatan
motor DC jenis ini pada prakteknya konstan, tidak tergantung pada beban (hingga
torsi tertentu setelah kecepatannya berkurang). Oleh karena itu, motor DC jenis ini
5
cocok untuk penggunaan komersial dengan beban awal yang rendah, seperti
peralatan mesin.
3.1 Karakteristik Motor DC Shunt
4. Motor DC seri
Kumparan medan dihubungkan secara seri dengan kumparan jangkar. Oleh
karena itu, arus medan sama dengan arus jangkar. Pada saat kondisi awal, arus
starting pada motor DC jenis ini akan sangat besar. Untuk itu, pada saat
menjalankan motor harus disertai beban sebab apabila tanpa beban motor akan
mempercepat tanpa terkendali. Kumparan medan terbuat dari sejumlah kecil
kumparan dengan penampang kawat yang besar. Tipe demikian dirancang untuk
mengalirkan arus besar dan terhubung seri/deret dengan kumparan rotor. Motor
DC jenis ini cocok untuk penggunaan yang memerlukan torsi penyalaan awal
yang tinggi, seperti derek dan alat pengangkat hoist.
3.2 Karakteristik Motor DC Seri
6
5. Motor DC kompon/campuran
Konfigurasi motor DC tipe ini menggunakan gabungan dari kumparan seri dan
shunt/paralel. Pada motor DC jenis ini, kumparan medan dihubungkan secara
paralel dan seri dengan kumparan jangkar. Dengan demikian, motor DC jenis ini
akan memiliki torsi penyalaan awal yang baik dan kecepatan yang stabil. Semakin
tinggi persentase penggabungan, yaitu persentase kumparan medan yang
dihubungkan secara seri, maka semakin tinggi pula torsi penyalaan awal
yangdapat ditangani.
C.3
Karakteristik Motor DC Kompon
D. Prinsip Kerja Motor DC
Motor arus searah bekerja berdasarkan interaksi antara medan magnit yang
dihasilkan kutub-kutub magnit dengan medan magnit yang dihasilkan arus jangkar.
Dari percobaan Oerstedt diketahui bahwa disekitar konduktor yang dialiri arus listrik,
terdapat medan magnit. Dari percobaan Maxwell diketahui bahwa jika arus listrik
yang mengalir pada konduktor arahnya mendekati kita, maka medan magnit yang
terbentuk disekitar konduktor mempunyai arah berlawanan jarum jam. Sebuah motor
listrik berfungsi untuk mengubah daya listrik menjadi daya mekanik.
Bagian-bagian penting pada motor DC dilukiskan pada gambar 4.1:
7
4.1 Gambar skema suatu motor DC
Pada prinsipnya mesin listrik dapat berlaku sebagai motor maupun sebagai
generator, perbedaannya hanya terletak pada konversi dayanya. Generator adalah
suatu mesin listrik yang mengubah daya masuk mekanik menjadi daya keluar listrik,
sebaliknya motor mengubah daya masuk listrik menjadi daya keluar mekanik.
Prinsip dasar motor arus searah adalah berdasarkan hukum Lorentz, yaitu jika
sebatang konduktor berarus listrik ditempatkan diantara kutub-kutub magnit (kutub
utara dan kutub selatan), maka pada konduktor tersebut akan bekerja suatu gaya yang
menggerakkan konduktor itu. Arah gerak konduktor tersebut ditentukan berdasarkan
kaidah tangan kiri Fleming, yaitu jika telapak tangan kiri diletakkan antara kutub utara
dan kutub selatan dan garis-garis gaya dari kutub utara menembus telapak tangan kiri
ke kutub selatan , maka arah arus listrik pada konduktor dinyatakan searah dengan
keempat jari, dan arah gaya pada konduktor itu dinyatakan searah ibu jari seperti
ditunjukkan pada Gambar 4.2
4.2 Penentuan arah gerak kawat berarus
8
Pada kaedah tangan kiri; Ibu jari menunjukkan besaran gaya (F), jari telunjuk
menunjukkan besaran kerapatan medan magnit (B) serta jari tengah menunjukkan
besaran arus listrik (I)
Fluks magnit atau garis-garis gaya magnit yang dihasilkan oleh beitan penguat
(medan) atau kutub magnit yang arahnya dari kutub utara ke kutub selatan
ditunjukkan pada Gambar 4.3 berikut.
4.3 Fluks magnit yang dihasilkan kutub-kutub magnit
Fluks magnit dengan arah melingkar yang dihasilkan arus mengalir pada
konduktor jangkar ditunjukkan pada Gambar 4.4 berikut ini.
4.4 Medan magnit yang dihasilkan pada konduktor berarus listrik
Interaksi medan magnit uniform (seragam) yang dihasilkan belitan penguat
dengan medan magnit yang dihasilkan arus pada konduktor jangkar, menghasilkan
medan magnit (fluks magnit) yang tidak seragam dan menyebabkan kerapatan fluks
bertambah besar pada bagian atas konduktor yang berdekatan dengan kutub utara dan
pada bagian bawah konduktor yang berdekatan dengan kutub selatan. Sedangkan
9
kerapatan fluks menjadi berkurang pada bagian bawah konduktor yang berdekatan
denggan kutub utara dan pada bagian atas konduktor yang berdekatan dengan kutub
selatan. Kerapatan fluks tidak seragam ini menyebabkan konduktor yang berdekatan
dengan kutub utara mengalami gaya berarah ke atas, sedangkan konduktor yang
berdekatan dengan kutub selatan mengalami gaya berarah ke bawah. Kedua gaya
tersebut akan menghasilkan torsi yang memutar jangkar searah jarum jam.
Besar gaya yang bekerja pada konduktor tersebut dinyatakan dengan :
F
= BIℓ
Dimana :
F
= gaya (N)
B
= kerapatan fluks magnit (Wb/m2)
I
= arus yang mengalir pada konduktor
ℓ
= panjang konduktor (m)
Berlaku hubungan-hubungan
Gambar 2.4 Konstruksi Dasar Motor DC
Pada saat motor berputar, belitan jangkarnya akan dibangkitkan suatu gaya gerak
listrik (GGL) awal yang ditentukan dengan persamaan dibawah ini
Eb
= ɸ ZN × (P A) Volt
Dari persamaan ini dapat diturunkan persamaan kecepatan motor DC yaitu
N
= [EB ɸ] × [a PZ]
regulasi kecepatan =
Kec beban nol−Kec beban penuh
×100
Kec beban penuh
10
Dengan menganggap bahwa ujung-ujung motor dicatu dari suatu sumber
tegangan tetap. Pada motor hubungan antara E b yang dibangkitkan di armatur dengan
tegangan ujung Vt adalah :
Vt – Eb = Ia Ra
Atau
Ia=
Vt −Eb
Ra
Dimana Ia sekarang merupakan masukan arus armatur. Tegangan gerak listrik
yang dibangkitkan Ea menjadi lebih kecil dari pada tegangan ujung Vt, arus
armaturnya berlawanan dan momen kakas elektromagnitnya pada arah perputaran
armatur.
Jika pada persamaan sebelumnya dikalikan dengan arus yang mengalir jangkar
didapatkan :
Vt Ia - Eb Ia = (Ia)2 Ra
Dari persamaan tersebut diperioleh tiga buah komponen yaitu :
Vt
= daya listrik masukan jangkar
E b Ia
= daya mekanik yang setara dengan daya listrik yang timbul pada jangkar
(Ia)2 Ra = rugi tembaga pada jangkar
E. Pengaturan Motor DC Berbasis Potensiometer
Penggunaan motor DC dewasa ini sudah sangatlah umum, salah satu
kelebihan motor DC adalah relatif gampang didapat dan mudah diatur kecepatan
putarnya. Secara umum pengaturan kecepatan motor DC adalah dengan menggunakan
cara analog.
Skema rangkaian pengatur kecepatan motor DC pada gambar di bawah
memakai transistor & potensiometer sbg komponen utama dari pengontrol kecepatan
motor DC. Skema rangkaian pengatur kecepatan motor DC tersebut benar-benar
simpel & gampang untuk dimengerti. Prinsip pengaturan kecepatan motor DC
memakai skema rangkaian kontrol kecepatan motor DC pada gambar di bawah yaitu
dengan mengontrol tegangan atau voltage supply ke motor DC.
11
Skema rangkaian pengatur kecepatan motor DC tersebut terbagi dalam 2 buah
transistor, suatu potensiometer & dua buah dioda. Transistor di skema rangkaian
pengatur kecepatan putaran motor DC dirangkaian dengan cara darlinton untuk
memasimalkan supply arus & tegangan/voltage ke motor DC. Skema rangkaian
pengatur kecepatan putaran motor DC tersebut adalah driver motor DC jenis emitor
follower. Skema rangkaian lengkap dari pengatur kecepatan motor DC tersebut bisa di
lihat pada gambar dibawah ini.
Skema Pengaturan Kecepatan Motor DC dengan Potensiometer
Dari skema diatas, dapat disimulasikan dengan Software Multisim dimana
aplikasi tersebut sangat membantu dalam mensimulasikan rangkaian tersebut. Berikut
adalah simulasi yang kami lakukan :
U1
+
R1
A
U3
+
DC 1e-009Ohm
2kΩ
0%
Key=A
U2
0.080
DC 1e-009Ohm
2.000u
A
DC 10MOhm
A
R2
250Ω
A
+
V1
20 V
9.999
S1
DC_MOTOR_ARMATURE
12
Dari rangkaian di atas, potensiometer berfungsi sebagai pengatu rtegangan
yang masuk. Saat potensiometer dalam kondisi 0% maka nilai tahanan akan menjadi
nol, sehingga arus dan tegangan dapat mengalir ke motor dengan maksimal. Dengan
begitu, kita dapat mengatur sumber tegangan yang masuk dengan mengubah nilai
tahanan potensiometer.
U1
+
R1
A
U3
+
DC 1e-009Ohm
2kΩ
100%
Key=A
U2
9.764n
DC 1e-009Ohm
0.244p
A
DC 10MOhm
A
R2
250Ω
A
+
V1
20 V
1.221u
S1
DC_MOTOR_ARMATURE
Dari rangkaian di atas, potensiometer berfungsi sebagai pengatur tegangan
yang masuk. Dari gambar di atas di peroleh input yang masuk ke motor sebesar
1,221µA dan 0,244 µV. Hampir tidak ada arus listrik yang mengalir ke motor. Jika
potensiometer di ubah dalam keadaan 0% maka arus dan tegangan listrik dapat
mengalir melalui potensiometer diteruskan menuju ke motor DC dan Rsh.
F. Cara Kerja Pengaturaran Kecepatan Motor DC berbasis Potensiometer
Untuk mengatur kecepatar Motor DC berbasis potensiometer
ini
membutuhkan beberapa komponen yaitu :
2 buah transistor type 2N3020
1 buah potensiometer 4k
2 buah dioda type 1N4004
1 buah resistor 100 ohm
1 buah resistor 470 ohm
1 buah resistor 250 ohm
1 buah motor DC Armature
1 buah PCB
Kabel jumper secukupnya
Timah secukupnya
Solder
13
Setelah semua peralatan lengkap untuk di gunakan, kita akan mensimulasikan
rangkaian dari skema dengan suatu software Multisim. Berikut hasil dari kami
mensimulasikan skema rangkaian tersebut :
Potensiometer dalam kondisi 100%
Pada rangkaian dibawah ini, dapat mengubah besar tegangan dengan
memanfaatkan potensiometer untuk mengatur input tegangan, diode sebagai
penyearah dan fungsi transistor sebagai saklar.
Ketika input 30V diberikan dalam
rangkaian
tersebut
dan
potensiometer dalam keadaan 100%, arus listrik akan menuju ke
potensiometer. Sedangkan arus yang mengalir ke transistor dan diode akan
tertahan, karena basis transistor memperoleh sedikit tegangan dan arus listrik
tidak bias melewati kaki katoda pada dioda.Sehingga motor DC hanya
memperoleh tegangan sebesar 0,063 µV dan arus sebesar 0,032 µA. Dan arus
yang mengalirke shunt sebesar 0,254nA.
D1
1N4004
R1
4kΩ
100%
Key=A
R2
100Ω
U3
+
Q1
0.063u
+
Q2
V1
DC 10MOhm
U1
2N3020
0.032u
V
A
DC 1e-009Ohm
30 V
U2
2N3020
+
0.254n
A
R3
470Ω
4kΩ
50%
Key=A
R4
250Ω
+
30 V
V
A
+
V1
S1
DC_MOTOR_ARMATURE
D1
Potensiometer dalam kondisi 50%
1N4004
U3
Jika potensiometer
diubah dalam keadaan 50%, maka arus
listrik yang
10.629
Q1
R2
mengalir dari potensiometer menuju ke basis akan lebih besar.DCSehingga
arus
10MOhm
U1
100Ω
listrik yang mengalir
2N3020 dari kaki kolektor transistor dapat mengalir menuju kaki
5.315
emitor dari transistor.Q2Dan arus listrik dapat
diteruskan ke motor DC seperti
DC 1e-009Ohm
dalam rangkaian berikut.
U2
2N3020
+
0.043
A
DC 1e-009Ohm
R3
470Ω
D2
1N4004
R4
250Ω
A
R1
D2
1N4004
A
DC 1e-009Ohm
S1
DC_MOTOR_ARMATURE
14
Pada rangkaian diatas, saat posisi potensiometer 50% arus dan
tegangan yang diberikan kemesin DC bertambah menjadi 10,629 V dan
5,315A. Dan arus yang mengalirke shunt menjadi 0,043A
Potensiometer dalam kondisi 0%
Jika potensiometer diubah dalam keadaan 0%, maka arus dan tegangan
listrik yang mengalir akan maksimal, karena nilai tahanan dalam
potensiometer menjadi 0 sehingga arus yang mengalir dari potensiometer ke
transistor menjadi penuh membuat transistor mengalirkan arus dan tegangan
secara penuh juga seperti rangkaian dibawah ini.
D1
1N4004
R1
4kΩ
0%
Key=A
V1
U3
+
Q1
R2
100Ω
19.509
DC 10MOhm
U1
2N3020
+
Q2
9.754
V
A
DC 1e-009Ohm
30 V
U2
2N3020
+
0.078
A
R3
470Ω
D2
1N4004
R4
250Ω
A
DC 1e-009Ohm
S1
DC_MOTOR_ARMATURE
Pada rangkaian diatas, saat posisi potensiometer 0% arus dan tegangan
yang diberikan kemesin DC bertambah menjadi 19,509 V dan 9,745A. Dan
arus yang mengalirke shunt menjadi 0,078A.
Analisis Data Simulasi
Rangkaian pengatur kecepatan motor DC tersebut terbagi dalam 2
buah transistor, suatu potensiometer dan dua buah dioda. Transistor pada
rangkaian pengatur kecepatan putaran motor DC dirangkaian dengan cara
15
darlinton untuk memasimalkan supply arus dan tegangan/voltage ke motor
DC. Skema rangkaian pengatur kecepatan putaran motor DC tersebut
adalah driver motor DC jenis emitor follower. Rangkaian pengatur
kecepatan motor DC di atas akan mengatur kecepatan putaran motor DC
dari tuas potensiometer VR1 4 KOhm yang berperan untuk memberikan
tegangan/voltage bias basis transistor dengan tipe Q 1 2N3020 yg setelah
itu dikonfigurasikan dengan cara darlinton dengan transistor dengan tipe Q 2
2N3020
hingga
transistor
dengan
tipe
Q2
tersebut
On
sesuai
tegangan/voltage bias yang didapatkan dari potensiometer dan motor DC
memperoleh supply tegangan/voltage lewat transistor Q2.
BAB III
PENUTUP
A. Kesimpulan
Dari hasil percobaan diatas dapat disimpulkan bahwa semakin besar tegangan/voltage
bias basis yang diberikan lewat potensiometer VR1 maka semakin besar pula arus dan
tegangan/voltage yg dialirkan ke motor DC lewat Q2, sehingga makin cepat juga
kecepatan putaran motor DC itu. Di skema rangkaian pengatur kecepatan putaran
16
motor DC di atas ada 2 buah dioda Dioda 1 & Dioda 2 1N4004 yg keduanya berperan
sebagai sumber untuk membuat tegangan/voltage induksi dari motor DC.
B. Saran
Menyadari bahwa penulis masih jauh dari kata sempurna, kedepannya penulis akan
lebih fokus dan details dalam menjelaskan tentang makalah di atas dengan sumber sumber yang lebih banyak yang tentunya dapat di pertanggung jawabkan.
DAFTAR PUSTAKA
Cara Membuat Skema Rangkaian Pengatur Kecepatan Motor DC, http://corelita.com/caramembuat-skema-rangkaian-pengatur-kecepatan-motor-dc/, diakses tanggal 28 November
2016.
Cara Mengatur Kecepatan Putaran Motor DC, http://belajarelektronika.net/cara-mengaturkecepatan-putaran-motor-dc/, diakses tanggal 28 November 2016
Motor DC, http://kk.mercubuana.ac.id/elearning/files_modul/13020-8-886267064764.pdf.
diakses pada tanggal 29 November 2016
Mulyadi arif, Motor Arus Searah, http://ilmukulistrik.blogspot.com/2013/09/motor-arussearah.html. diakses tanggal 29 November 2016
Motor DC, http://searchglobalonline.blogspot.com/2013/03/motor-dc.html. diakses tanggal
29 November 2016
17
LAMPIRAN
Kami lampirkan simulasi rangkaian kami, yang kami rangkai menggunakan Software
Mulitisim. Berikut kami Screenshot gambar dari Software Multisim :
Skema Rangkaian Pengaturan Motor DC Berbasis Potensiometer dalam Keadaan 0%
18
Skema Rangkaian Pengaturan Motor DC Berbasis Potensiometer dalam Keadaan 100%
Skema Kerja Rangkaian Pengaturan Motor DC Berbasis Potensiometer dalam Keadaan 0%
Skema Kerja Rangkaian Pengaturan Motor DC Berbasis Potensiometer dalam Keadaan 50%
19
Skema Kerja Rangkaian Pengaturan Motor DC Berbasis Potensiometer dalam Keadaan 100%
20