Praktikum 5. Transformator Tanpa Beban dan Hubung Singkat

Kelas               :

Kelompok       :

Nama Anggota: 1).  ..................................

   2).  ..................................

   3).  ..................................

   4).  ..................................

   5).  ..................................

   6).  ..................................

PRAKTIKUM 5: TRANSFORMATOR

I.     TUJUAN PRAKTIKUM

1.    Memahami prinsip kerja transformator.

2.    Memahami konsep, jenis dan manfaat transformator.

3.  Menemukan hubungan antara tegangan masukan dan tegangan keluaran.

4.  Mempelajari efisiensi transformator.

II.  DASAR TEORI

Transformator tidak memiliki rugi-rugi gesekan karena tidak ada bagia yang bergerak. Transformator memiliki efisiensi 90%. Ini dikarenakan adanya rugi-rugi yang muncul pada transformator yang dikenal dalam dua kelompok rugi-rugi utama yaitu rugi-rugi tembaga dan rugi-rugi besi. Rugi-rugi tembaga terjadi karena resistansi dalam belitan. Rugi-rugi ini akan berbanding lurus dengan besarnya beban sehingga meningkatkan arus beban akan meningkatkan rugi-rugi tembaga. Sedangkan rugi besi terdiri dari rugi hysterisis dan rugi arus pusar. Rugi hysterisi terjadi karena terjadinya keterlaambatan magnetisasi yang dipengaruhi oleh material inti transformator dan frekuensi kerja. Sedangkan rugi arus pusar terjadi adanya ggl terinduksi pada inti yang dapat menimbulkan arus pusar pada inti transformator tersebut. Besar rugi arus pusar tergantung dari konstruksi inti transformator dan frekuensi kerjanya.

Rugi-rugi pada transformator dapat diukur pada kondisi berbeban dan kondisi tanpa beban. Secara teori ada 3 tiga macam rugi-rugi pada transformator yang  dapat diukur pada kondisi tanpa beban. Ketiga rugi-rugi itu adalah:

1. Rugi besi pada inti transformator
2. Rugi dielektrik pada material isolasi.
3. Rugi tembaga yang disebabkan arus pada kondisi tanpa beban.

Dalam kenyataannya, dua rugi-rugi yang terakhir itu sangat kecil nilainya, jadi dalam pengukuran rugi-rugi tanpa beban dapat diabaikan terhadap rugi-rugi besi. Artinya,  pada pengukuran tanpa beban, daya yang masuk ke transformator dapa ddianggap sebagai daya yang berubah menjadi rugi-rugi besi saja.

2.1 Rugi Besi Pada Transformator

Rugi besi terdiri dari total rugi histerisis dan rugi tembaga, atau dengan persamaan dapat dinyatakan sebagai berikut:

P_i = P_h + P_e

Rugi histerisis disebabkan oleh gesekan molekul yang memperlambat terbentuknya aliran gaya magnet di dalam inti besi. Gesekan molekul dalam inti besi menimbulkan panas. Panas yang timbul ini menunjukan kerugian energi, karena sebagian kecil energi listrik diubah bentuk menjadi energi panas. Panas yang tinggi juga dapat merusak transformator, sehingga pada daya listrik ukuran besar, harus didinginkan dengan media pendingin. Umumnya digunakan minyak khusus untuk mendinginkan transformator ini. Besarnya rugi histerisis dipengaruhi oleh frekuensi, semakin meningkat frekuensi semakin meningkat juga rugi-rugi histterisisnya.

Kerugian karena arus pusar disebabkan oleh aliran sirkulasi arus yang disebabkan terjadinya induksi pada inti transformator. Ini disebabkan oleh aliran fluk magnetik di dalam inti besi. Karena inti besi transformator terbuat dari konduktor (umumnya besi lunak), maka di dalamnya memungkinkan terjadinya arus pusar.  Arus pusar dapat menyebabkan kerugian daya karena pada saat terjadi induksi arus listrik pada inti besi sejumlah energi listrik diubah menjadi panas. Untuk mengurangi arus pusar, maka inti besi transformator dibuat berlapis-lapis yang diisolasi dengan vernes, tujuannya untuk mempersempit daerah aliran arus pusar yang terbentuk di dalam inti besi.

2.2 Rugi Tembaga Pada Transformator

Pada transformator terdapat rugi-rugi tembaga yaitu rugi tembaga pada lilitan primer dan rugi tembaga pada lilitan sekunder.

    

P_cu = I_p²R_p + I_s²R_s

2.3  Efisiensi Transformator

Pada saat tidak berbeban (beban nol), maka daya yang diambil oleh motor hampir semuanya merupakan rugi-rugi besi. Sedangkan pada kondisi hubung singkat, semua daya dianggap merupakan rugi tembaga saja. Jadi rugi rugi pada transformator adalah total rugi besi dengan rugi tembaga.

P_input = P_output + P_rugi-rugi

Karena P_input, rugi tembaga dan rugi besi atau daya output juga dapat dihitung dari hasil pengukuran, maka besarnya rugi tetap juga dapat diketahui. Besarnya rugi tembaga (P_cu) tergantung dari besarnya beban, jika beban semakin besar maka arus pada transformator juga semakin besar, artinya rugi tembaga juga bertambah besar. Rugi-rugi ini dibuang berupa panas, karena itu transformator dengan beban besar menyebabkan temperaturnya lebih tinggi. Perbandingan rugi-rugi daya dan beban nominal disebut sebagai efisiensi transformator, atau dinyatakan sebagai berikut:

Efisiensi = (Daya Output/Daya Input) x 100 %

III.   PROSEDUR PERCOBAAN

1.        Alat dan Bahan

- Power Supply - Transformator 220/12 volt - Wattmeter

- Voltmeter - Amperemeter / tangmeter

2.        LANGKAH PERCOBAAN

2.2.1 Pengukuran Tanpa Beban

1)      Periksa transformator yang akan diuji apa dalam keadaan baik dengan menggunakan AVOmeter ( ukur R₁, R₂, kebocoran isolasi)

2)      Rakit rangkaian percobaan seperti pada gambar 1.

3)      Beri tegangan berturut turut 6, 12, dan 18 pada sisi tegangan rendah.

4)      Catat penunjukan Vp, Vs, A dan W (jika tersedia) pada setiap percobaan dan buat tabel.

5)      Matikan regulator dan buatlah laporan praktikum

 

Gambar 1. Percobaan Transformator Tanpa Beban

2.2.2 Pengukuran Hubung Singkat

1)      Rakit rangkaian seperti pada gambar 2

2)      Ingat bahwa percobaaini ini bekerja pada beban lebih maka jangan hidupkan sumber catu daya dalam waktu yang lama.

3)      Sisi tegangan rendah dihubung singkat.

4)      Input pada sisi tegangan tinggi (jangan diberi tegangan 220 volt) diperoleh dari regulator tegangan dan atur dalam 3 step nilainya diamati dari sisi sekunder dengan arus 50 %, 100 % dan 150 % dari arus nominalnya.

5)      Amati dan catat penunjukkan dari alat ukur dan buat tabel.

Gambar 1. Percobaan Motor DC Shunt Hubung Singkat

IV.   DATA DAN PEMBAHASAN

V.     KESIMPULAN

1.    Rasio lilitan input dan output transformator adalah .............................

2.    Besarnya rugi besi adalah     .......................................... watt.

3.    Besarnya rugi tempaga adalah ........................................ watt.

4.    Efisiensi dari transformator tersebut adalah sebesar ........................................... %

Praktikum 4. Motor DC Berbeban

Kelas               :

Kelompok       :

Nama Anggota: 1).  ..................................

   2).  ..................................

   3).  ..................................

   4).  ..................................

   5).  ..................................

   6).  ..................................

PRAKTIKUM 4: MOTOR DC BERBEBAN

I.     TUJUAN PRAKTIKUM

1.    Percobaan Motor DC Shunt Beban Nol

a. Mengetahui besarnya rugi besi dan mekanis pada saat motor dijalankan dengan beban nol. 

b. Menghitung besar efisiensi motor dari daya output saat beban penuh

2. Percobaan Motor DC Shunt Berbebana.

a.    Menghitung besarnya torsi motor pada beban tertentu 

b.    Menentukan putarn motor dalam keadaan beban tertentu.

c.  Menghitung daya motor dalam keadaan beban tertentu.

d.   Menghitung efisiensi motor dan menggambar kurva effisiensi fungsi beban

II.  DASAR TEORI

Pada motor searah terdapat rugi-rugi (losses)  yaitu:

1.    Rugi Listrik.

Rugi ini diakibatkan adanya tahanan dalam pada konduktor tembaga yang digunakan sebagai lilitan. Besar rugi ini dapat dihitung menggunakan formula:

    

     P_cu = I²R

2.    Rugi Besi

Diakibatkan oleh pemakaian besi ferromagnetik. Rugi besi terdiri dari rugi histeris dan rugi arus pusar (eddy). Rugi ini bersifat konstan, sehingga kita tidak dapat mengetahui berapa besarnya.

3.    Rugi mekanik 

Rugi mekanis terdiri dari rugi geser pada sikat, rugi geser pada sumbu, dan rugi angin. Seperti pada rugi besi, rugi mekanis juga bersifat konstan sehingga besarnya rugi mekanis tidak dapat diketahui.

Pada saat tidak berbeban (beban nol), maka daya yang diambil oleh motor hampi semuanya merupakan rugi-rugi daya pada motor tersebut.

P_input = P_output + P_rugi-rugi

Jika tanpa beban, maka P_output = 0, maka  P_input = P_rugi-rugi, yaitu rugi tembaga, rugi besi, dan rugi yang disebabkan oleh terjadinya gesekan (gesekan pada bearing dan gesekan angin).

Karena P_input dan rugi tembaga dapat dihitung dari hasil pengukuran, maka besarnya rugi tetap juga dapat diketahui. Besarnya rugi tembaga (P_cu) tergantung dari besarnya beban, jika beban semakin besar maka arus pada motor juga semakin besar, artinya rugi tembaga juga bertambah besar. Rugi-rugi ini dibuang berupa panas, karena itu motor dengan beban besar menyebabkan temperaturnya lebih tinggi. Perbandingan rugi-rugi daya dan beban nominal disebut sebagai efisiensi motor, atau dinyatakan sebagai berikut:

Efisiensi = (Daya Output/Daya Input) x 100 %

Sedangkan torsinya dapat dinyatakan sebagai berikut:

III.   PROSEDUR PERCOBAAN

1.        Alat dan Bahan

- Power Supply - Motor DC - Generator

- Voltmeter - Amperemeter / tangmeter

2.        LANGKAH PERCOBAAN

2.1 Percobaan Motor DC Shunt Beban Nol

a. Besar tahanan motor DC shunt di ukur dan selanjutnya kumparan medan dan kumparan jangkar.

b.  Dirakit rangkaian seperti ditunjukkan pada gambar 1.  

c. Motor diberi tegangan yang bervariasi 15, 25, 35, 45, 65 volt sambil mengamati dan mencatat putaran motor beserta besarnya arus yang mengalir pada setiap variasi tegangan.

Gambar 1. Percobaan Motor DC Shunt Tanpa Beban

2.2. Percobaan Motor DC Shunt Berbeban

1. Dari data yang ada eksitasi/pembebanan, tegangan terminal dan data yang dicarimelalui putaran dan arus listrik yang ada. 
2. Motor DC dicatu daya dari sumber DC dari sumber AC yang telah melewati penyearah arus/ melalui (oltage regulator.
3. Pembebanan dilakukan dengan pemberian arus eksitasi pada dynamo dengan nilai tertentu 0,1; 0,2; 0,3; 0,4; 0,5 dan 0,6 ampere yang dilakukan dengan menggunakan  regulator tegangan. 
4. Sedangkan regulator untuk rangkaian jangkar dipertahankan konstan pada 55 volt (atau pilih sesuai dengan yang tertera pada “name plate”-nya.
5. Besarnya rpm dan arus dari motor diamati dan dicatat.

Gambar 2. Rangkaian Percobaan Motor DC Shunt Berbeban

IV.   PEMBAHASAN

V.     KESIMPULAN

1.    Besarnya rugi tetap yang terjadi adalah  sebesar .......................................... watt.

2.    Efisiensi dari motor DC tersebut adalah sebesar ........................................... %

Praktikum 2. Konstruksi Motor DC

 Kelas               :

 Kelompok       :

                                          Nama Anggota: 1).  ..................................

                                             2).  ..................................

                                             3).  ..................................

                                            4).  ..................................

                                            5).  ..................................

                                            6).  ..................................

PRAKTIKUM 2: KONSTRUKSI MOTOR DC

I.     TUJUAN PRAKTIKUM

1.      Memahami istilah yang digunakan pada ”name plate” motor DC.

2.      Mengetahui dan dapat menyebutkan bagian-bagian (elemen-elemen) motor DC

II.  DASAR TEORI

Motor dc terdiri dari dua bagian besar, yaitu:

1.    Bagian Stator : terdiri dari 1) rangka motor, inti kutub magnet dan lilitan (coil), dan sikat komutator (brush).

Rangka motor berfungsi sebagai tempat mengalirnya fluks magnetik. Karena itu rangka motor dibuat dari bahan ferromagnetik. Rangka motor juga befungsi untuk meletakkan komponen tertentu dan melindungi bagian-bagian mesin lainnya.

Mesin-mesin yang kecil rangkanya terbuat dari besi tuang, sedangkan mesin mesin yang besar rangkanya dibuat dari plat campuran baja yang berbentuk silinder.

Fluks magnet yang terdapat pada mesin listrik dihasilkan oleh kutub-kutub magnet. Kutub magnet diberi lilitan pembangkit magnetik yang dihasilkan dengan melewatkan arus listrik untuk membentuk elektromagnetisme. Kutub magnetik terdiri dari dua bagian, yaitu inti kutub magnet dan sepatu kutub magnet. Keduanya terbuat dari bahan ferromagnetik.

Pada rangka motor juga dilengkapi dengan sikat komutator, yang berfungsi sebagai penghubung untuk mengalirkan arus dari sumber caru daya menuju bagian rotor/jangkar (armature) motor karena itu sikat sikat dibuat dari bahan konduktor biasanya terbuat dari bahan karbon yang dicampur dengan biji besi. Disamping itu sikat juga berfungsi untuk terjadinya komutasi, bersama-sama dengan komutator, bahan sikat harus lebih lunak dari bahan komutator. Bahan yang digunakan untuk suatu sikat, sangat tergantung dari: 1) putaran mesin, 2) kerapatan arus yang melalui sikat, dan 3) tekanan sikat terhadap komutator. Supaya hubungan/kontak antara sikat sikat yang diam dengan komutator yang berputar dapat sebaik mungkin, maka sikat memerlukan alat pemegang dan penekan berupa per/pegas yang dapat diatur.

Komutator berfungsi sebagai alat penyearah mekanik, yang bersama-lama dengan sikat. Supaya menghasilkan penyearah yang lebih baik, maka komutator yang digunakan jumlahnya banyak. Karena itu tiap belahan/segmen komutator tidak lagi merupakan bentuk sebagian selinder, tetapi sudah berbentuk lempeng-lempeng. Diantara setiap lempeng/ segmen komutator terdapat bahan isolator. Isolator yang digunakan menentukan kelas dari mesin berdasarkan kemampuan

2.    Bagian Rotor: terdiri dari komutator jangkar, dan lilitan jangkar

Jangkar yang umum digunakan pada mesin arus searah adalah yang berbentuk silinder, yang diberi alur pada bagian permukaannya untuk melilitkan kumparan-kumparan tempat terbentuknya tegangan balik. Jangkar dibuat dari bahan yang kuat yang mempunyai sifat ferromagnetik dengan permeabilitas yang cukup besar, dengan maksud agar kumparan lilitan jangkar terletak dalam daerah meda magnet besar sehingga ggl yang terbentuk dapat bertambah besar.

III.   PROSEDUR PERCOBAAN

1.        Baca “name plate” motor dan tulis ulang dalam laporan.

2.        Rangkaikan motor dalam satu bentuk konfigurasi tertentu dan berikan suplai tegangan yang
        sesuai dengan yang tertera pada “name plate”, kemudian lakukan pengukuran untuk tegangan
        suplai, arus suplai, dan rpm-nya.

3.        Matikan motor, beri tanda posisi rangka motor terhadap rangka sikat seperti ditunjukkan dengan
        garis merah pada gambar 1, lalu lanjutkan bongkar motor tersebut untuk mengamati bagian
        dalamnya.

 

 

Gambar 1. Rangka Motor DC

Sumber: http://www.asia.ru/en/ProductInfo/1125714.html

4.        Bersihkan dan lakukan perawatan pada motor tersebut yang dibuktikan dengan gambar berupa foto sebelum dan sesudah dilakukan perawatan. Tuangkan dalam laporan dan beri penjelasaan

5.        Identifikasikan bagian-bagian motor dc dengan mengambil foto masing-masing dan sebutkan nama dan fungsi dari bagian bagian tersebut. Tuang dalam laporan.

6.        Rakit kembali motor tersebut kemudian lakukan uji coba dengan tiga macam posisi rangka sikat-sikat seperti ditunjukkan pada gambar 2 (perhatikan garis merah). Masing-masing lakukan pengukuran tegangan suplai (dibuat sama dengan percobaan sebelumnya), arus yang terjadi dan rpm-nya.

 

 7.        Rakit kembali motor pada posisi yang benar dan kembalikan.

IV.   PEMBAHASAN

V. KESIMPULAN

1.    Posisi sikat pada motor dc memberikan pengaruh terhadap:  .................................................

2.    Prioritas perawatan pada motor dc adalah meliputi : .............................................................