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 : .............................................................

Praktikum 3: Karakteristik Motor DC

Kelas         :
Kelompok :
Anggota    :  1) ........................................
                     2) ........................................
                     3) ........................................
                     4) ........................................
                     5) ........................................

PRAKTIKUM 3: KARAKTERISTIK MOTOR DC

I.     TUJUAN PRAKTIKUM

     1.      Mengendalikan kecepatan putar Motor DC berdasarkan pengaturan arus armatur.

     2.      Mengendalikan kecepatan putar Motor DC berdasarkan variasi tegangan sumber.

II.  DASAR TEORI

Berdasarkan macamnya, Motor DC terdiri dari:

1.    Motor DC Shunt. Motor DC jenis ini mempunyai ciri kumparan penguat medan diparalel terhadap
     kumparan armatur. Kelebihan dari Motor DC jenis ini yaitu tidak terlalu membutuhkan banyak
     ruangan karena diameter kawat kecil. Sedangkan kelemahannya yaitu daya keluaran yang
     dihasilkan kecil karena arus penguatnya kecil.

2.    Motor DC Seri. Motor DC jenis ini mempunyai ciri kumparan penguat medan diseri terhadap
     kumparan armatur. Kelebihan dari Motor DC jenis ini yaitu daya output yang dihasilkan besar.
     Sedangkan kelemahannya yaitu arus beban yang diminta sangatlah besar, sesuai dengan beban
     yang dipikulnya, jika tegangan inputnya tidak stabil maka flux magnit yang dihasilkan oleh
     kumparan seri tidak stabil pula, sehingga daya output yang dihasilkan tidak stabil.

3.    Motor DC Kompond. Pada umumnya Motor DC Kompond dibuat untuk mengurangi kelemahan
     yang terjadi pada Motor DC Shunt maupun Seri. Jenisnya ada dua macam, yaitu Motor DC
     Kompond Panjang dan Motor DC Kompond  Pendek, ciri khas yang membedakan keduanya yaitu
     tata letak kumparan penguat medan tambahan diletakkan seri dengan kumparan penguat medan
     pada Motor DC Shunt dan ini desebut Motor DC Kompond Pendek. Sedangkan pada Motor DC
     Kompond Panjang, kumparan penguat medan tambahan diletakkan secara seri antara  Kumparan
     armatur dan kumparan penguat medan shunt pada Motor DC Shunt.

Pengaturan Kecepatan Motor DC

Besarnya gaya gerak listrik induksi pad kumparan armatur akibatnya berputarnya rotor yang terletak diantara kutub magnet diperoleh:

                                                      

Keterangan:

:      Flux magnit per kutub (waber)

     N     :     putaran rotor (rpm)

atau

   dengan     .  

 Sedangkan, 

             

               

Jadi dari persamaan di atas diperoleh

                

Dengan demikian kecepatan putar Motor DC dapat diperoleh dengan mengubah-ubah flux magnet, pengaturan arus armatur atau dengan pengubahan tegangan sumber.

Pengaturan Kecepatan Putar Motor DC dengan Pengaturan Flux Magnet

     Rangkaian pengendalian putaran motor DC pada gambar 1 menunjukkan kecepatan putar akan minimum apabila I_a minimum. Hal ini terjadi apabila V_R maksimum. Pengaturan kecepatatan motor DC model ini mudah pengerjaannya, murah biayanya dan efisiensi daya yang terjadi rendah. Pada kontrol modern menggunakan rangkaian elektronik semikonduktir sebagai pengganti V_R.

Gb.  1

 Pengaturan Kecepatan Putar Motor DC dengan Pengaturan Arus Armatur

Pada pengaturan jenis ini, putaran yang dihasilkan semakin besar apabila V_R dalam kondisi minimum. Pengaturan jenis ini jarang digunakan oleh karena rugi panas yang dihasilkan cukup besar.

Gb. 2

Pengaturan Kecepatan Putar Motor DC dengan Pengaturan Sumber Tegangan

Sebagaimana telah diketahui bahwa variasi tegangan akan mempengaruhi besarnya arus, kondisi dimana arus bervariasi akan menyebabkan variasi penguatan medan armatur, sehingga akan mempengaruhi kecepatan putar. 

Gb. 3

III.   PROSEDUR PERCOBAAN

1.        Alat dan Bahan

- Power Supply - Resistor 100 kOhm - Potensiometer - Motor DC

- Multimeter - Breadboard - Kabel Buaya - Kabel biasa

2.        Cara Kerja

a)      (Percobaan 1). Rangkailah seperti pada gambar 4 dengan mengambil R_f sebesar 100 k ohm, kemudian V_R diubah.

b)         Perubahan perputaran motor diamati.

c)      Langkan 1 dan 2 diulangi dengan mengambil sampel pada V_R sebanyak 5 kali, kemudian dimulai untuk perputaran terendah dengan kategori sangat lambat, lambat, cukup, cepat, sangat cepat. Antara kecepatan putar motor dan posisi V_R dikorelasikan, artinya bagaimana posisi V_R ketika putaran motor sangat lambat sampai sangat cepat.

d)         (Percobaan 2). Ulangi percobaan 1 tapi menggunakan rangkaian pada gambar 5.

e)      (Percobaan 3). Buat rangkaian seperti gambar 6, setelah dirangkai dengan benar, lakukan perubahan tegangan yaitu 0V, 5V dan 12V (yang diperoleh dengan mengubah tap pada trafo.

f)          Amati apa yang terjadi pada perputaran motor.

g)     Ulangi langkan poin e dan f dengan membalik polaritas sumber catu tegangan. Amati, apa yang terjadi pada perputaran motor?.

h)        Analisis dan buat kesimpulan hasil eksperimen.

3.        Skema

Percobaan 1

    Gambar 4

Percobaan 2

                                                                            Gambar 5

Percobaan 3

Variasi tegangan sumber diperoleh dengan mengubah tap tegangan pada trafo

 

 

  Gambar 6

IV.   PEMBAHASAN

 

V.     KESIMPULAN

1.    Kecepatan putar motor DC dipengaruhi oleh

a.    ....................................................

b.    ....................................................

c.    ....................................................

2. Semakin besar V_R (tegangan pada potensiometer), maka ....................................................... perputaran motor DC.

3.    Semakin besar arus armatur (V_R minimum), maka semakin ................................................... motor DC.

4. Semakin besar sumber tegangan yang diberikan, maka semakin ........................................... ......................... motor DC.

5.    Pemasangan polaritas motor DC akan mempengaruhi ............................................................ motor DC.