Laprak 1 Meslis Faruqy.docx

LAPORAN PRAKTIKUM

Judul Praktikum

: MESIN LISTRIK

Kelompok

:2

Nama Praktikan

: Ahmad Faruqy (4216020007)

Nama Anggota Kelompok : 1. Hawari Rafif Naufal (4216020022) 2. Alfagiano Kristiyanjati (4216020018) 3. Azizah Estu Syahbani (4216020008) 4. Excel Yudha Pratama (4216020019) 5. Ilvan Saputra (4216020023) 6. Indrajid Satrio Utomo (4216020024) 7. Irfan Ardianto (4216020032)

Kelas

: 3R

Tanggal Praktikum

: 5 Oktober 2017

Tanggal Penyerahan

: 8 November 2017

Pembimbing

: Ir. Benhur Nainggolan, M.T

PROGRAM STUDI PEMBANGKIT TENAGA LISTRIK JURUSAN TEKNIK MESIN POLITEKNIK NEGERI JAKARTA 2017

BAB I PENDAHULUAN

1.1

Tujuan Praktikum  Mengoperasikan motor DC jenis penguat terpisah  Menjelaskan prinsip kerja motor DC  Menjelaskan pengamatan tentang karakteristik motor DC

BAB II DASAR TEORI 2.1

Mekanisme Kerja Untuk Seluruh Jenis Motor Secara Umum  Arus listrik dalam medan magnet akan memberikan gaya.  Jika 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.  Motor-motor memiliki bebebrapa loop pada dinamonya untuk memberikan tenaga putaran yang lebih seragam dan medan magnetnya dihasilkan oleh susunan elektromagnetik yang disebut kumparan medan. Dalam memahami sebuah motor, penting untuk mengerti apa yang dimaksud dengan beban motor. Beban mengacu pada keluaran tenaga putar/torque sesuai dengan kecepatan yang diperlukan. Beban umumnya dikategorikan kedalam tiga kelompok, yairtu : beban torque konstan, beban dengan variabel torque, dan beban dengan energy konstan. 2.1.1. Beban Torque Konstan Beban torque konstan adalah beban dimana permintaan keluaran energinya bervariasi dengan kecepatan operasinya namun torque-nya tidak bervariasi. Contoh beban dengan torque konstan adalah conveyors, rotary kilns, dan pompa displacement konstan. 2.1.2. Beban dengan Variabel Torque Beban dengan variabel torque adalah beban dengan torque yang bervariasi dengan kecepatan operasi. Contoh beban dengan variabel torque adalah pompa sentrifugal dan fan (torque bervariasi sebagai kuadrat kecepatan). 2.1.3. Beban dengan Energi Konstan Beban dengan energy konstan adalah beban dengan permintaan torque berubah dan berbanding terbalik dengan kecepatan. Contoh untuk beban dengan energy konstan adalah peralatan-peralatan mesin.

Gambar 1 Prinsip Dasar dari Kerja Motor Listrik

2.2

Jenis-Jenis Motor Listrik Motor listrik dapat dikategorikan berdasarkan pasokan input, konstruksi, dan mekanisme operasinya. Berikut adalah klasifikasi jenis utama motor listrik.

Gambar 2 Klasifikasi Utama Jenis Motor Listrik

2.2.1. Motor DC / Arus Searah Motor DC merupakan motor listrik yang dapat mengubah daya masukan listrik arus searah menjadi daya keluar mekanik. Motor DC/arus searah, sebagaimana namanya, menggunakan arus langsung yang tidak langsung/direct-uniderectional. Motor DC digunakan pada penggunaan khusus dimana diperlukan penyalaan torsi yang tinggi atau percepatan yang tetap untuk kisaran kecepatan yang luas.

Motor DC adalah motor yang memerlukan suplai tegangan seaarah pada kumparan jangkar dan kumparan medan untuk diubah menjadi energy mekanik. Berdasarkan karakteristiknya, motor searah ini mempunyai daerah pengaturan yang luas dibandingkan dengan motor arus bolak-balik, sehingga sampai sekarang masih banyak digunakan pada pabrik-pabrik mesin produksinya memerlukan pengaturan putaran luas.

Gambar 3 Konstruksi Motor DC dan Komponen

2.3

Motor DC 2.3.1

Komponen Utama Motor DC 

Kutub Medan Secara sederhana digambarkan bahwa interaksi dua kutub magnet akan menyebabkan perputaran pada motor DC. Motor DC memiliki kutub medan yang stasioner dan dynamo yang menggerakkan bearing pada ruang diantara kutub medan. Motor DC sederhana memiliki dua kutub medan, yaitu kutub selatan dan kutub utara. Garis magnetic energy membesar melintasi bukaan diantara kutub-kutub dari utara ke selatan. Untuk motor yang lebih besar atau lebih komplek terdapat satu atau lebih elektromagnet. Elektromagnet menerima listrik dari sumber daya dari luar sebagai penyedia struktur medan.



Dinamo Bila arus masuk menuju dinamo, maka arus ini akan menjadi elektromagnet. Dinamo yang berbentuk silinder,dihubungkan ke penggerak untuk menggerakkan beban. Untuk kasus motor DC yang kecil, dinamo berputar dalam medan magnet yang dibentuk oleh kutub-kutub, sampai kutub utara dan selatan magnet berganti lokasi. Jika hal ini tejadi, arusnya berbalik untuk merubah kutub-kutub utara dan selatan dinamo.



Komutator Komponen ini terutama ditemukan dalam motor DC. Kegunaannya adalah untuk membalikkan arus listrik dalam dinamo. Komutator juga membantu dalam transmisi arus antara dinamo dan sumber daya. Keuntungan utama motor DC adalah sebagai pengendali kecepatan, yang tidak

mempengaruhi kualitas pasokan daya. Motor DC dapat dikendalikan dengan mengatur : -

Tegangan dinamo, dengan cara meningkatkan tegangan dinamo maka akan meningkatkan kecepatan;

-

Arus medan, dengan cara menurunkan arus medan maka akan meningkatkan kecepatan. Motor DC tersedia dalam banyak ukuran, namun penggunaannya pada

umumnya dibatasi untuk beberapa penggunaan berkecepatan rendah, penggunaan daya rendah hingga sedang seperti peralatan mesin dan rolling mills, sebab sering terjadi masalah dengan perubahan arah arus listrik mekanis pada ukjuran yang lebih besar. Juga, motor tersebut dibatasi hanya untuk penggunaan di area yang bersih dan tidak berbahaya sebab resiko percikan api pada sikatnya. Motor DC juga relative mahal disbanding motor AC. Hubungan antara kecepatan, flux medan dan tegangan dinamo ditunjukkan dalam persamaan berikut :

𝐸𝑏 = 𝑉 − 𝐼𝑎 𝑅𝑎 Maka diperoleh 𝑁 =

𝑉− 𝐼𝑎 𝑅𝑎 ∅

×

60 𝐴 𝑍𝑃

∅𝑍𝑁 𝑃

atau

60

(𝐴) = 𝑉 − 𝐼𝑎 𝑅𝑎

[rpm] 𝐸𝑏

60 𝐴

Karena 𝑉 − 𝐼𝑎 𝑅𝑎 = 𝐸𝑏 , maka 𝑁 = × [rpm] ∅ 𝑍𝑃 atau 𝑁 = 𝐾

𝐸𝑏 ∅

[rpm]

Ini menunjukkan bahwa kecepatan sebanding dengan GGL balik dan berbanding terbalik dengan fluks atau 𝑁 ∞ 𝐾 Gaya elektromagnet : 𝐸 = 𝐾∅𝑁 Torsi : 𝑇 = 𝐾∅𝐼 Dengan,

𝐸𝑏 ∅

E

= gaya elektromagnetik yang dikembangkan pada terminal dinamo (volt)

∅

= fluks medan yang berbanding lurus dengan arus medan

N

= kecepatan dalam RPM (putaran per menit)

I

= arus dinamo

K

= konstanta persamaan

T

= torque elektromagnetik Sebuah motor DC terdiri dari gulungan kawat (coil) yang berputar pada medan

magnet. Arus pada coil dialurkan melalui brush yang kontak langsung pada split ring. Coil berada pada medan magnet tetap, dan gaya yang dikeluarkan oleh arus pada kawat menghasilkan torsi pada coil. Motor DC dalam sebuah produksi banyak digunakan sebagai alat produksi. Dengan fungsinya sebagai salah satu alat produksi, maka motor DC sangat perlu diamati stabilitasnya. Salah satu langkah untuk mengamati stabilitas motor adalah mengamati kecepatan motor. Untuk mengamati kecepatan motor, dapat digunakan dengan metode telemetri, yaitu metode pengukuran kecepatan motor jarak jauh. Dengan metode ini tidak perlu berdekatan dengan motor untuk mengetahui kecepatan motor.

Dengan

gelombang

radio,

dapat

digunakan

sebagai

media

untuk

mentransmisikan kecepatan motor. Sehingga kecepatan motor dapat diketahui ditempat lain. 2.3.2

Jenis-Jenis Motor DC a.

Motor DC Eksitasi Terpisah Jika arus medan dipasok dari sumber terpisah maka disebut motor DC sumber daya terpisah atau motor DC eksitasi terpisah.

b.

Motor DC Shunt Pada motor shunt, gulungan medan (medan shunt) disambungkan secara paralel dengan gulungan dinamo (A) seperti yang terlihat pada gambar 4 dibawah. Oleh karena itu total arus dalam jalur merupakan penjumlahan arus medan dan arus dinamo.

Gambar 4 Karakteristik Motor DC Shunt

Berikut tentang kecepatan motor DC shunt (E.T.E, 1997) : -

Kecepatan pada prakteknya kontsan tidak bergantung pada beban (hingga torsi tertentu setelah kecepatannya berkurang, lihat gambar 4) dan oleh karena itu cocok untuk penggunaan komersial dengan beban awal yang rendah, seperti peralatan mesin.

-

Kecepatan dapat dilakukan dengan cara memasang tahanan dalam susunan seri dengan dinamo (kecepatan berkurang) atau dengan memasang tahanan pada arus medan (kecepatan bertambah).

c.

Motor DC Seri Dalam motor seri, gulungan medan (medan shunt) dihubungkan secara seri dengan gulungan dinamo (A) seperti ditunjukkan dalam gambar 5. Oleh karena itu, arus medan sama dengan arus dinamo. Berikut tentang kecepatan motor seri (Rodwell International Corporation, 1997; L.M. Photonics Ltd, 2002):

- Kecepatan dibatasi pada 5000 rpm. - Harus dihindarkan menjalankan motor seri tanpa ada beban sebab motor akan mempercepat tanpa terkendali. Motor-motor seri cocok untuk penggunaan yang memerlukan torque penyalaan awal yang tinggi seperti derek dan alat pengangkat hoist (lihat gambar 5).

Gambar 5 Karakteristik Motor DC Seri

d.

Motor DC Kompon Motor Kompon DC merupakan gabungan motor seri dan shunt. Pada motor kompon, gulungan medan (medan shunt) dihubungkan secara paralel dan seri dengan gulungan dinamo (A) seperti yang ditunjukkan dalam gambar 6. Sehingga, motor kompon memiliki torque penyalaan awal yang bagus dan kecepatan yang stabil. Makin tinggi persentase penggabungan (yakni persentase gulungan medan yang dihubungkan secara seri), makin tinggi pula torque penyalaan awal yang dapat ditangani oleh motor ini. Contoh, penggabungan 40-50% menjadikan motor ini cocok untuk alat pengangkat hoist dan derek, sedangkan motor kompon yang standar (12%) tidak cocok (myElectrical, 2005).

Gambar 6. Karakteristik Motor DC Kompon

Mesin DC yang akan kita praktekkan adalah motor DC jenis penguat terpisah. Lihat gambar rangkaian. Karakteristik motor yang diamati dalam keadaan tanpa beban ialah :  

Putaran motor fungsi arus penguatan 𝑁 = 𝑓(𝑖𝑓) dengan 𝑉 = 𝑘𝑜𝑛𝑠𝑡𝑎𝑛 Putaran motor fungsi tenganan jangkar 𝑁 = 𝑓(𝑖𝑓) dengan 𝑉 = 𝑘𝑜𝑛𝑠𝑡𝑎𝑛

Gambar 7. Rangkaian Motor DC Eksitasi Terpisah

BAB III PELAKSANAAN 3.1 Daftar Peralatan  Motor DC  Tachometer  Voltmeter  Amperemeter  Multitester  Penyearah 3 fasa  Kabel penghubung

3.2 Langkah Kerja - Untuk karakteristik 𝑁 = 𝑓(𝑖𝑓) 1. Catat “name plate” mesin DC. 2. Rangkaian sesuai dengan diagram rangkaian. 3. Masukkan saklar untuk suplai arus medan, pengaturan dan 0,15A-0,35A secara bertahap. 4. Masukkan saklar untuk suplai tegangan dan atur untuk nilai 270V dan 300V. 5. Masukkan data putaran yang diperoleh pada table yang telah dibuat. 6. Matikan motor dengan jalan turunkan tegangan motor sampai nol. 7. Matikan saklar untuk penguat medan. - Untuk karakteristik 𝑁 = 𝑓(𝑉) 1. Masukkan saklar untuk tegangan motor dari 30V sampai 360V lakukan secara bertahap. 2. Catat putaran, masukan dalam table. 3. Matikan motor, dengan menurunkan tegangan terlebih dahulu. 4. Matikan saklar penguat medan.

BAB IV PEMBAHASAN

4.1

Name Plate Motor DC

Gambar 8. Name Plate Motor DC yang terdapat di Lab

4.2

Data Hasil Percobaan Table 1. Data Hasil Percobaan Mencari Resistansi Belitan Medan

𝑹𝒇 =

𝑽𝒇

[Ohm]

No.

If [Ampere]

Vf [Volt]

1

0,10

51

510

2

0,15

75

500

3

0,20

105

525

4

0,25

135

540

5

0,30

165

550

6

0,35

195

557

7

0,40

225

563,5

𝑅 𝑜ℎ𝑚𝑚𝑒𝑡𝑒𝑟 =

𝑰𝒇

𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑅𝑓 = 350 [𝑜ℎ𝑚] 𝑟𝑎𝑡𝑎 − 𝑟𝑎𝑡𝑎 𝑅𝑓

Table 2. Data Hasil Percobaan Mencari Resistansi Belitan Jangkar

𝑹𝒂 =

𝑽𝒂

[ohm]

No.

Ia [Ampere]

Va [Volt]

1

0,10

0,70

7,0

2

0,20

1,20

7,0

3

0,30

2,0

6,67

4

0,40

2,70

6,75

5

0,50

3,30

6,60

6

0,60

3,90

6,50

7

0,70

4,50

6,40

8

0,80

5,10

6,30

9

0,90

5,70

6,30

10

1,0

6,20

6,20

𝑅 𝑜ℎ𝑚𝑚𝑒𝑡𝑒𝑟 =

𝑰𝒂

𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑅𝑎 = 6 [𝑜ℎ𝑚] 𝑟𝑎𝑡𝑎 − 𝑟𝑎𝑡𝑎 𝑅𝑎

4.1.1 Karakteristik 𝑵 = 𝒇(𝒊𝒇) [rpm] Table 3. Data hasil percobaan 𝑵 = 𝒇(𝒊𝒇)

No.

If [Ampere]

1.

N [rpm] V = 270 Volt

V = 300 Volt

0,35

2390

2650

2.

0,30

2500

2800

3.

0,25

2670

2990

4.

0,20

3020

3350

5.

0,15

4200

-

Rumus yang digunakan untuk menghitung Rangkaian I adalah : 𝑁= Keterangan

𝑉 − 𝐼𝑎. 𝑅𝑎 𝐶. ∅

: -

N : kecepatan putar

-

V : Tegangan yang didapat pada praktikum dan diukur menggunakan multimeter

-

I f : Arus yang mengalir pada penguat medan yang didapat pada praktikum dan diukur menggunakan multimeter

-

∅ : Flux Medan pada stator ∅ = 𝑓(𝐼𝑓)

-

𝐶 : konstanta

-

𝐼𝑎 : Arus jangkar adalah arus yang mengalir pada rotor yang didapat pada praktikum dan diukur menggunakan multimeter

4500

𝑅𝑎 : Hambatan jangkar

Grafik N saat V = 270 [Volt]

4000

3500

N [rpm]

3000 2500 2000 1500 1000 500

0 If (Ampere)

0,15

0,20

0,25

0,30

0,35

Grafik 1. putaran pada tegangan 270 V

Pembahasan : Pada tegangan konstan yaitu 270 V putaran paling besar terdapat saat If berada pada nilai 0,15 A.

Grafik N saat V = 300 [Volt] 4000 3500 3000

N [rpm]

2500 2000 1500 1000 500 If (Ampere) 0 0,20

0,25

0,30

0,35

Grafik 2. putaran pada tegangan 300 V Pembahasan : Pada tegangan konstan yaitu 300 V putaran paling besar terdapat saat If berada pada nilai 0,20 A. 4.1.2 Karakteristik 𝑵 = 𝒇(𝑽) Table 4. Data hasil percobaan 𝑵 = 𝒇(𝑽)

No.

𝑉𝐿 [Volt]

𝐼𝑓 [Ampere]

𝐼𝑎 [Ampere]

N [rpm]

1

30

10

200

230

2

60

10,5

210

520

3

90

11

220

780

4

120

12

240

1070

5

150

13

260

1320

6

180

13,5

270

1570

7

210

14

280

1850

8

240

14,5

290

2110

9

270

15,5

310

2380

10

300

16,5

330

2660

11

330

17

340

2890

12

360

18

360

3170

Rumus yang digunakan untuk menghitung Rangkaian I adalah : 𝑁=

Keterangan

𝑉 − 𝐼𝑎. 𝑅𝑎 𝐶. ∅

: -

N : kecepatan putar

-

V : Tegangan yang didapat pada praktikum dan diukur menggunakan multimeter

-

I f : Arus yang mengalir pada penguat medan yang didapat pada praktikum dan diukur menggunakan multimeter

-

∅ : Flux Medan pada stator ∅ = 𝑓(𝐼𝑓)

-

𝐶 : konstanta

-

𝐼𝑎 : Arus jangkar adalah arus yang mengalir pada rotor yang didapat pada praktikum dan dikur menggunakan multimeter

Grafik kecepatan putaran terhadap tegangan 3500 3000

N [rpm]

2500 2000 1500 1000 500 0 V [Volt]

30

60

90

120

150

180

210

240

270

300

330

360

Grafik 3. Putaran terhadap tegangan Pembahasan : Putaran berpengaruh terhadap tegangan yang diberikan. Semakin besar tegangan, maka nilai putaran yang didapatkan akan semakin besar pula.

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan  Dalam percobaan ini terdapat tiga parameter utama yaitu : a. 𝑁 = 𝑓(𝑣), 𝐼𝑓 = 𝑘 b. 𝑁 = 𝑓(𝐼𝑎 ), 𝑉 = 𝑘, 𝐼𝑓 = 𝑘 c. 𝑁 = 𝑓(∅), 𝑁 = 𝑓(𝐼𝑓 )  Dari hasil praktikum diatas menyebutkan bahwa arus eksitasi dan tenganan yang masuk pada motor mempengaruhi kecepatan putaran motor DC.  Dari hasil praktikum diatas dapat ditarik kesimpulan bahwa nilai tegangan sebanding dengan nilai kecepatan putaran, sedangkan nilai arus berkebalikkan dengan nilai kecepatan putaran.

5.2 Saran 

Praktikum haruslah fokus dalam pengambilan data;



Perhatikan SOP;



Gunakan wearpack/jas lab dan sepatu beralas karet agar tetap aman ketika praktik;



Ikuti petunjuk yang ada pada jobsheet;



Peralatan yang dipakai harus sesuai, seperti contoh : kabel yang dilewati oleh arus haruslah berukuran besar agar menghindari kabel terbakar.