Rifky Eka Prastya - 091910201086 (Skripsi).docx

8/18/2019 Rifky Eka Prastya - 091910201086 (Skripsi).docx

1/82

2

DESAIN DAN ANALISIS MOTOR ARUS SEARAH SHUNT

EKSITASI SENDIRI 750 W

SKRIPSI

Rifky Eka Prastya

NIM 0919102010!

PRO"RAM STUDI STRATA 1 TEKNIK ELEKTRO

#URUSAN TEKNIK ELEKTRO

$AKULTAS TEKNIK

UNI%ERSITAS #EM&ER

201'


2/82

3

DESAIN DAN ANALISIS MOTOR ARUS SEARAH SHUNT

EKSITASI SENDIRI 750 W

SKRIPSI

diajukan guna melengkapi tugas akhir dan memenuhi salah satu syarat

untuk menyelesaikan Program Studi Teknik Elektro (S1)

dan mencapai gelar Sarjana Teknik

Rifky Eka Prastya

NIM 0919102010!

PRO"RAM STUDI STRATA 1 TEKNIK ELEKTRO

#URUSAN TEKNIK ELEKTRO

$AKULTAS TEKNIK

UNI%ERSITAS #EM&ER

201'

3


3/82

4

PERSEM&AHAN

1. Tuhan Yang Maha Esa llah S!T syukur lhamdulillah selalau terucap

yang telah mem"erikan #ahmat$ %idayahnya$ serta petunjuk sehingga dapat

terselesaikannya skripsi ini.

&. Salam dan anugerah selalu tercurahkan junjungan na"i "esar kita 'a"i

Muhammad S!.

3. "u dan apakku tercinta$ (#)*r+,a-( dan (Mis.a/ Wiaya( yang telah

mem"erikan segenap perhatian$ doa dan restu. apak dan "u saya takkan

melupakan semuanya apa yang telah engkau "erikan sejak saya dilahirkan sampai

saya tum"uh de*asa$ saya hanya "isa me m"eri apa yang ter"aik$ dengan

segenap kemampuan ji*a dan raga saya.

+. dikku Ma)i/a S3.ta D4i A/rai/i yang telah mem"erikan do,a$ kasih

sayang dan pengor"anan yang sangat "esar.

-. apak A/,i S3tia4a/ ST6MT terima kasih atas kesa"aran dan saran yang

di"erikan serta "ersedia menjadi pendamping dan mem"im"ing dengan segenap

hati dalam mengerjakan skripsi ini sampai selesai.

. apak Dr6 A*i Sa3-$ ST.MT terima kasih atas kesa"aran dan saran yang

di"erikan serta "ersedia menjadi pendamping dan mem"im"ing dengan segenap

hati dalam mengerjakan skripsi ini sampai selesai.

/. Teman0temanku angkatan 2009 SAK LAWASE TETEP DULUR8 terima

kasih kalian adalah inspirasi dan moti2atorku dalam kuliah dan selalu kompak

dalam ke"ersamaan$ suka duka di"angku perkuliahan$ ku takkan lupa jargon

kita. Sopo kene TE4'4 $Teknik opo E5E4T#6$ Elektro &778

9:5:#....;sem"oyan ini akan aku ingat sampai kapanpun ka*an.


4/82

5

MOTO

Dan Allah mengeluarkan kamu dari perut ibu kamu dengan keadaan tidak

mengetahui sesuatu apapun dan Ia mengkaruniakan kepada kamu pendengaran

dan penglihatan serta hati (akal fikiran) supaya kamu bersyukur.

:6S A/;Na- 11?

9unia ini hanya terdiri atas tiga hari> 4emarin$ ia telah pergi "ersama dengan

semua yang menyertainya. esok$ engkau mungkin tak akan pernah menemuinya.

%ari ini$ itulah yang kau punya$ jadi "eramallah di sana.;

(%asan al ashri)

Semua gunung "erada disatu tempat untuk satu alasan$ "ukan untuk menghalangi

perjalanan anda;

(ndi ?9uro, Setia*an)

Sabar. Welas Asih, lan Nrimo;

(#i@ky Eka Prastya)

-


5/82

6

PERN@ATAAN

Saya yang "ertanda tangan di "a*ah ini>

'ama > #i@ky Eka Prastya

'M > 781817&7117

9esain 9an nalisis Motor rus Searah Shunt Penguatan Sendiri /-7!8 adalah

"enar0"enar karya sendiri$ kecuali jika dise"utkan sum"ernya dan "elum pernah

diajukan pada institusi manapun$ serta "ukan karya jiplakan. Saya "ertanggung

ja*a" atas kea"sahan dan ke"enaran isinya sesuai dengan sikap ilmiah yang harus

dijunjung tinggi.

9emikian pernyataan ini saya "uat dengan se"enarnya$ tanpa adanya

tekanan dan paksaan dari pihak manapun serta "ersedia mendapat sanksi

akademik jika ternyata di kemudian hari pernyataan ini tidak "enar.

=em"er$ &7 =anuari &71+

Yang menyatakan$

#i@ky Eka Prastya

781817&717


6/82

SKRIPSI

DESAIN DAN ANALISIS MOTOR ARUS SEARAH SHUNT EKSITASI

SENDIRI 750 W

6leh

#i@ky Eka Prastya

'M 781817&717 ndi Setia*an$ S.T.$ M.T.

9osen Pem"im"ing nggota > 9r. Ami Saleh$ S.T.$ M.T.

/


7/82

PEN"ESAHAN

Skripsi "erjudul ; 9esain 9an nalisis Motor rus Searah Shunt Penguatan

Sendiri /-7!; Telah diuji dan disahkan oleh Bakultas Teknik :ni2ersitas =em"er

pada>

%ari$tanggal > #a"u$ &8 =anuari &71+

Tempat> #uang Sidang Bakultas Teknik :ni2ersitas =em"er.

Tim Penguji$

4etua Sekretaris

ndi Setia*an$ S.T.$ M.T. 9r. Ami Saleh$ S.T.$ M.T

'P. 1881717 188/7& 1 771 'P.18/171+ 188/7& 1 771

nggota nggota

9edy 4urnia Setia*an$ S.T$ M.T 9r. r. am"ang Sujanarko$ M.M

'P 18


8/82

'P 1817+1+ 18


9/82

8 Teman C teman EngieAD$ perjuangan masa a*al C a*al kuliah "ersama

kalian suatu ke"anggan yang dapat saya ceritakan dengan "angga kepada

orang lain.

17 Teman C teman Tim Motor dan Tran@ormator$ erdi$ 9enes$ di$ Filang$

9a*an$ nja dan 6ngki$ serta Teknisi la" 4E5 Dak Sugianto. perjuangan

mengerjakan alat tugas akhir "ersama kalian suatu ke"anggaan yang dapat

saya ceritakan dengan "angga kepada orang lain.

11 Teman C teman 4os Sauca$ Marto$ Yopi$ Bikar$ Gaenal dan Er@ani

perjuangan masa kuliah dan hari C hari se"agai anak kos "ersama kalian

suatu ke"anggan yang dapat saya ceritakan dengan "angga kepada orang

lain.

1& 4akak C kakak dan adik0 adik angkatan Teknik Elektro serta asisten dan

teknisi 5a"oratorium 4on2ersi Energi yang juga mem"antu dalam

mem"erikan "im"ingan dan tenaganya.

13 Semua pihak yang turut mem"antu dalam penyelesaian penelitian ini

9emi kesempurnaan penulisan laporan proyek akhir ini$ selalu

diharapkan segala kritik dan saran dari semua pihak. khirnya$ semoga tulisan

ini dapat "erman@aat.

=em"er$ &7 =anuari &71+

Penulis

D3sai/ Da/ A/aisis M+t+r Ar)s S3ara- Shunt P3/)ata/ S3/,iri 750W

17


10/82


11/82

Design and Analysis of Self Excited Direct Current Motor Shunt Tye !"#$

Rifky Eka Prastya

Maor of !le"tri"al !ngineering , #ember $ni%ersity

A%STRACT

D& motor is one kind of ele"tri" motor 'hi"h is uite epensi%e be"ause of the

design uite "ompli"ated. *here are some type of D& motor, 'hi"h ea"h of the

type has its o'n ad%antages and disad%antages. In this study a D& motor 'ill be

designed in order to ha%e t'o kinds of field "oils "an be operated in a""ordan"e'ith the reuirements 'ithout ha%ing to in"ur additional "osts. *he test 'ill be

done using d" test system 'ithout load and loaded. +rom the tests it "an

generated d" an"hor resistan"e at .- /hm and shunt field resistan"e at 01.22

/hm field. In the test 'ithout load, the greater "urrent in the motor 'ill make the

losses rise bigger. *he "hara"teristi"s of rounds n(Ia), if the "urrent of an"hor

be"om greater, the rotational speed 'ill be smaller, so the "hara"teristi" 'ill ha%e

hyperboli" shape. *he torue "hara"teristi" *(Ia), the greater torue (*) 'ill

makes the "hara"teristi"s be"ome more straight shape. *he me"hani"al

"hara"teristi"s *(n), if the *orue (*) be"ome greater, the rotational speed (n) 'ill

de"reased. Shunt d" motor generated by me"hani"al po'er 'ill resulted at 301 W

and the result of effi"ien"y rea"hed 31.- 4 .

&ey'ord( &hara"teristi"s, D" shunt motor, !le"tri"al ma"hines, +ield "oil.

1&


12/82

RIN"KASAN

D3sai/ Da/ A/aisis M+t+r Ar)s S3ara- S-)/t P3/)ata/ S3/,iri 750W

#i@ky Eka Prastya$ 781817&717


13/82

semakin "esar maka torsi (T) yang dihasilkan motor juga semakin "esar sehingga

"entuk karakteristik menjadi lurus. 4arakteristik mekanik T(n)$ apa"ila Torsi (T)

semakin "esar maka kecepatan putar (n) akan menurun. Motor dc shunt yang

dihasilkan daya mekanik se"esar /- ! dan e@isiensi yang dihasilkan mencapai

/.&+ H

DA$TAR ISI

1+


14/82

%alaman

HALAMAN #UDUL ..........................................................................................i

PERSEM&AHAN..............................................................................................ii

MOTO............................................................................................................iii

PERN@ATAAN............................................................................................. i2

PEN"ESAHAN................................................................................................2i

PRAKATA........................................................................................................2ii

A&STRAK .........................................................................................................iI

A%STRACT .........................................................................................................IRIN"KASAN....................................................................................................Ii

DA$TAR ISI...................................................................................................Iiii

DA$TAR TA&EL............................................................................................I2i

DA$TAR "AM&AR ......................................................................................

&A& 16 PENDAHULUAN.................................................................................

161 Latar &3aka/...............................................................................

162 R)*)sa/ Masaa-.........................................................................

16B T))a/ ............................................................................................

16' Ma/faat...........................................................................................

165 &atasa/ Masaa-............................................................................

&A& 26 TIN#AUAN PUSTAKA........................................................................

261 Pri/si. K3ra M+t+r DC...............................................................

262 "aya "3rak Listrik .a,a M+t+r DC...........................................

26B K+/tr)ksi M+t+r DC.....................................................................

26' &aia/ ; &aia/ Stat+r..................................................................

&.+.1 #angka...................................................................................

&.+.& 4utu" :tama..........................................................................

&.+.3 4utu" ntara..........................................................................

&.+.+ 4umparan Medan................................................................

&.+.- Delah :dara.........................................................................

&.+. antalan...............................................................................

&.+./ Sikat rang..........................................................................

1-


15/82

&.+.< Penutup Mesin$ 4ipas dan Terminal....................................

265 &aia/ &aia/ R+t+r ...............................................................

&.-.1 nti =angkar..........................................................................

&.-.& 4umparan =angkar...............................................................

&.-.3 4omutator............................................................................

26! M+t+r DC Shunt Eksitasi S3/,iri...............................................

267 R)i;R)i M+t+r DC Eksitasi S3/,iri.......................................

&./.1 #ugi0rugi Tem"aga (Dooper losses)....................................

&./.& #ugi0rugi #otasional............................................................

26 Daya M3ka/ik M+t+r..................................................................

269 Efisi3/si .a,a M+t+r DC.............................................................

2610 Karakt3ristik M+t+r DC Shunt Eksitasi S3/,iri

...........................................................................................................................

&A& B6 METODOLO"I PENELITIAN........................................................

B61 T3*.at P3/3itia/........................................................................

B62 Aat ,a/ &a-a/............................................................................&1

3.&.1 lat.......................................................................................

3.&.& ahan...................................................................................

B6B Ta-a.a/ P3/3itia/......................................................................

B6' Pri/si. P3/)ia/ Sist3*............................................................&&

B65 A%R &+

B6! P3/y3ara-.....................................................................................&+

B67 K+/tr)ksi P3/3itia/...................................................................&+

3./.1 9imensi utama.....................................................................

3./.& #angka.................................................................................

3./.3 =angkar.................................................................................

3./.+ 4utu" dan 4umparan medan...............................................

B6 "3/3rat+r.....................................................................................&8

B69 Ta-+*3t3r...................................................................................37

B610 P3/)ia/....................................................................................

3.17.1 9c Test...............................................................................

1


16/82

3.17.& Tanpa e"an......................................................................

3.17.3 er"e"an............................................................................

&A& '6 PEN"U#IAN DAN ANALISIS DATA..............................................3&

'61 P3/)ia/ DC T3st.......................................................................

'62 P3/)ia/ Ta/.a &3Fa/..............................................................

'6B P3/)ia/ &3rF3Fa/....................................................................

&A& 56 PENUTUP...........................................................................................

561 K3si*.)a/...................................................................................

562 Sara/.............................................................................................

DA$TAR PUSTAKA

LAMPIRAN

1/


17/82

DA$TAR TA&EL

%

alaman

Ta"el +.1 Pengujian 9D Test pada 4umparan =angkar .....................................

Ta"el +.& Pengujian 9D Test pada 4umparan Medan.......................................33

Ta"el +.3 %asil Pengukuran Pengujian Motor 9D Shunt Tanpa e"an....... .....3-

Ta"el +.+ %asil Perhitungan #ugi0rugi pada Motor 9D Shunt Tanpa e"an....3

Ta"el +.- 9ata Pengukuran pada pengujian Motor 9D Shunt er"e"an...........38

Ta"el +. %asil Pengujian dan #egresi 4ecepatan Putar ..................................+7

Ta"el +./ 9ata Perhitungan Pengujian pada Motor 9D Shunt er"e"an..........+&

Ta"el +.< %asil Perhitungan Torsi pada Pengujian 4arakteristik .....................+3

Ta"el +.8 %asil Pengujian 4ecepatan dan Perhitungan Torsi............................+-

Ta"el +.17 E@isiensi Motor 9D Shunt Eksitasi Sendiri......................................+

1


18/82

DA$TAR "AM&AR

%alaman

Fam"ar &.1 Prinsip Perputaran Motor 9D..........................................................+

Fam"ar &.& 4aidah Tangan 4iri Bleming............................................................-

Fam"ar &.3 4ontruksi Motor 9D....................................................................../

Fam"ar &.+ Motor 9D (a) Stator (") #otor ....................................................../

Fam"ar &.- #angka Motor..................................................................................<

Fam"ar &. Sepatu 4utu"....................................................................................8

Fam"ar &./ Peletakan 4umparan Medan pada 4utu" :tama...........................17

Fam"ar &.< antalan dan 4ipas........................................................................11

Fam"ar &.8 Sikat dan pemegangnya.................................................................11

Fam"ar &.17 Tutup Motor.................................................................................1&

Fam"ar &.11 nti jangkar dan poros..................................................................

Fam"ar &.1& =enis kumparan =angkar...............................................................

Fam"ar &.13 5etak dan penampang komutator.................................................

Fam"ar &.1+ #angkaian Eki2alen Motor 9D Shunt Eksitasi

Sendiri...........................................................................................

Fam"ar &.1- Fra@ik 4arakteristik Putaran pada Motor 9D..............................

Fam"ar &.1 Fra@ik 4arakteristik Torsi pada Motor 9D..................................

Fam"ar &.1/ Fra@ik 4arakteristik Mekanis pada Motor 9D............................

Fam"ar 3.1 9iagram lok Pengujian ...............................................................

Fam"ar 3.& 9iagram lir Penelitian.................................................................

Fam"ar 3.3 9imensi Motor 9D........................................................................

Fam"ar 3.+ #angka Motor 9D..........................................................................

Fam"ar 3.- Pengukuran 4utu" dan 4umparan Medan.....................................

Fam"ar 3. 4utu" Medan ................................................................................

Fam"ar 3./ 4umparan Medan Shunt ...............................................................

Fam"ar 3.< Fenerator Sinkron .........................................................................

Fam"ar 3.8 *a"hometer Analog ........................................................................

Fam"ar +.1 Pengujian Motor 9D Shunt Tanpa e"an .....................................

18


19/82

Fam"ar +.& Fra@ik #ugi #otasional dan #ugi Tem"aga Tehadap

Tegangan.........................................................................................

Fam"ar +.3 Pengujian Motor 9D Shunt dengan e"an....................................

Fam"ar +.+ Fra@ik 4arakteristik Putaran Motor 9D Shunt..............................

Fam"ar +.- Fra@ik 4arakteristik Torsi Motor 9D Shunt..................................

Fam"ar +. Fra@ik 4arakteristik Mekanis Motor 9D Shunt.............................

&7


20/82

1

&A& 16 PENDAHULUAN

161 Latar &3aka/

Penggunaan motor listrik telah menjadi ke"utuhan yang tidak terelakkan

pada saat sekarang ini. %ampir di setiap sektor kehidupan motor listrik digunakan

manusia (Birdaus$ &77


21/82

&

produk terse"ut harus sesuai dengan ke"utuhan pasar. :ntuk mendapatkan suatu

motor 9D yang mempunyai e@isiensi tinggi diperlukan suatu perancangan.

kan tetapi sampai saat ini "anyak perguruan tinggi masih mem"eli motor

9D untuk keperluan di la"oratorium maupun keperluan suatu proyek penelitian

dan pengem"angan le"ih lanjut. 6leh karena itu$ pada penelitian dan penulisan

tugas akhir ini akan didesain se"uah motor 9D shunt eksitasi sendiri dan juga

akan dianalisis "esaran C "esaran yang dihasilkan motor 9D terse"ut sehingga

nanti hasilnya "isa diman@aatkan untuk keperluan la"oratorium @akultas teknik

uni2ersitas jem"er khususnya jurusan teknik elektro.

162 R)*)sa/ Masaa-

9alam penelitian ini ada "e"erapa hal yang menjadi rumusan masalah

diantaranya>

1. agaimana mendesain kumparan medan stator motor 9D shunt eksitasi

sendiri dengan meman@aatkan rangka motor 9D yang sudah tidak

"er@ungsi.

&. agaimana menguji hasil desain motor 9D shunt eksitasi sendiri

menggunakan "e"an dan tidak menggunakan "e"an.

3. agaimana menganalisis rugi daya$ karakteristik dan motor 9D shunt

eksitasi sendiri sesuai dengan data sheet pada rangka motor yang

digunakan yakni motor dengan kecepatan putar &777 rpm.

16B T))a/

Penelitian yang diusulkan dalam proposal ini memiliki "e"erapa tujuan

diantaranya>

1. Mendesain motor 9D shunt eksitasi sendiri dan menguji desain motor 9D

shunt eksitasi sendiri dengan menggunakan "e"an dan tidak menggunakan

"e"an.

&. Mengimplementasikan desain motor 9D shunt eksitasi sendiri pada

kehidupan sehari0hari dan menguji unjuk kerja peralatan yang di"uat dan

mem"andingkan dengan teori.


22/82

3

16' Ma/faat

Penelitian yang diusulkan dalam proposal ini memiliki "e"erapa man@aat

diantaranya>

1. Tidak perlu pem"elian motor 9D lagi apa"ila motor 9D mengalami

kerusakan.

&. Memperkenalkan motor 9D shunt eksitasi sendiri pada produksi dalam

industry rumah tangga dengan "iaya murah.

165 &atasa/ Masaa-

erdasarkan uraian rumusan masalah terse"ut$ maka pem"ahasan pada

skripsi di"atasi pada hal0hal se"agai "erikut>

1. Motor 9D yang akan di"uat motor 9D shunt eksitasi sendiri.

&. 9esain meliputi kumparan medan dan desain @isik dari stator motor 9D

shunt eksitasi sendiri.

3. esaran yang dianalisis adalah torsi$ kecepatan$ e@isiensi yang dihasilkan

motor 9D shunt eksitasi sendiri.

+. Fenerator hanya digunakan se"agai kopel pada motor dan untuk

mensimulasikan "e"an.


23/82

+

&A& 26 TIN#AUAN PUSTAKA

Motor 9D adalah mesin yang mengu"ah energi listrik 9D menjadi energi

mekanis. Pada prinsip pengoperasiannya$ motor 9D sangat identik dengan

generator 9D. 4enyataannya mesin yang "ekerja se"agai generator 9D akan

dapat "ekerja se"agai motor 9D. 6leh se"a" itu$ se"uah mesin 9D dapat

digunakan "aik se"agai motor 9D maupun generator 9D.

Pengunaannya dalam kehidupan sehari0hari sangat jarang untuk aplikasi

industri "iasa. %al ini dise"a"kan sistem peralatan listrik yang menggunakan

sum"er D. kan tetapi untuk aplikasi khusus seperti pa"rik "aja$ tam"ang dan

kereta api listrik penggunaan motor 9D sangat "erman@aat di dalam mengu"ah

sum"er D menjadi sum"er 9D.

ni dimungkinkan karena motor aus searah memiliki karakteristik

karakteristik yang "er"eda. Motor 9D juga memiliki e@isiensi yang tinggi

sehingga le"ih unggul dari motor arus "olak0"alik.

1 Pri/si. K3ra M+t+r DC

Prinsip kerja se"uah motor 9D dapat dijelaskan dengan gam"ar "erikut

ini.

Fam"ar &.1 Prinsip Perputaran Motor 9D (Tonny$ &711)


24/82

-

Pada saat kumparan medan dihu"ungkan dengan sum"er tegangan$

mengalir arus medan pada kumparan medan karena rangkaian tertutup sehingga

menghasilkan @luksi magnet yang arahnya dari kutup utara menuju kutup selatan.

Selanjutnya ketika kumparan jangkar dihu"ungkan kesum"er tegangan$ pada

kumparan jangkar mengalir arus jangkar . rus yang mengalir pada konduktor0

konduktor kumparan jangkar menim"ulkan @luksi magnet yang melingkar. Bluksi

jangkar ini memotong @luksi dari kutu" medan$ sehingga menye"a"kan peru"ahan

kerapatan @luksi dari medan utama. %al ini menye"a"kan jangkar mengalami gaya

sehingga menim"ulkan torsi.

Faya yang dihasilkan pada setiap konduktor dari se"uah jangkar$

merupakan aki"at aksi ga"ungan medan utama dan medan disekeliling konduktor.

Faya yang dihasilkan "er"anding lurus dengan "esar @luksi medan utama dan kuat

medan di sekeliling konduktor. Medan di sekeliling masing0masing konduktor

jangkar tergantung pada "esarnya arus jangkar yang mengalir pada konduktor

terse"ut. rah gaya ini dapat ditentukan dengan 49% T'F' 4#

B5EM'F;$ yang "er"unyi > apa"ila tangan kiri ter"uka diletakkan di antara

kutu" : dan S$ sehingga garis0garis gaya yang keluar dari kutu" utara menem"us

telapak tangan kiri dan arus di dalam ka*at mengalir searah dengan arah keempat

jari$ maka ka*at itu akan mendapat gaya yang arahnya sesuai dengan arah i"u

jari$ se"agaimana yang ditunjukkan oleh Fam"ar &.&.

Fam"ar &.& 4aidah Tangan 4iri Bleming (Tonny$ &711)


25/82

esarnya gaya B J . . l . sinK$ karena arus jangkar () tegak lurus

dengan arah induksi magnetik () maka "esar gaya yang dihasilkan oleh arus

yang mengalir pada konduktor jangkar yang ditempatkan dalam suatu medan

magnet adalah > F =B . I . L ('e*ton) LLLLLLLLL..........................................

(&.1)

4eterangan >

B J Faya lorenA ('e*ton)

J rus yang mengalir pada konduktor jangkar (mpere)

J 4erapatan @luksi (!e"erm&

l J Panjang konduktor jangkar (m)

Sedangkan torsi yang dihasilkan motor dapat ditentukan dengan>

T = F . r ('0m) ...................................................................................

(&.&)

ila torsi yang dihasilkan motor le"ih "esar dari pada torsi "e"an maka

motor akan "erputar. esarnya torsi "e"an dapat dituliskan dengan>

T = K .∅ . I a ............................................................................................

(&.3)

4eterangan >

T J torsi ('0m)

# J jari0jari rotor (m)

4 J konstanta ("ergantung pada ukuran @isik motor)

∅ J @luksi setiap kutu"

J arus jangkar ()

2 "aya "3rak Listrik .a,a M+t+r DC

4etika jangkar motor "erputar konduktornya juga "erputar dan memotong

@luksi utama. Sesuai dengan hukum @araday$ aki"at gerakan konduktor di dalam


26/82

/

suatu medan magnetik maka pada konduktor terse"ut akan tim"ul FF5 induksi

yang diinduksikan pada konduktor terse"ut dimana arahnya "erla*anan dengan

tegangan yang di"erikan pada motor. 4arena arahnya mela*an$ maka hal terse"ut

dise"ut FF5 la*an. esarnya tegangan yang diinduksikan terse"ut sesuai dengan

persamaan "erikut>

Eb= K .n .∅ (olt) LLLLLLLLLL.......................................

(&.-)

4eterangan >

4 J konstanta ("ergantung pada ukuran @isik motor)

∅ J @luksi setiap kutu"

26B K+/str)ksi M+t+r DC

Motor 9D terdiri dari dua "agian utama yaitu "agian yang diam (stator)

dan "agian yang "erputar (rotor). Seonstruksi motor 9D adalah seperti gam"ar "erikut >

Fam"ar &.3 4onstuksi Motor 9D (Tonny$ &711)


27/82


28/82

8

Fam"ar &.- #angka Motor (Tonny$ &711)

& 4utu" :tama

4utu" utama pada suatu mesin 9D (motor 9D) terdiri atas

a nti 4utu"

nti kutu" ini ter"uat dari laminasi "aja yang terisolasi satu sama lain

dengan permae"ilitas tinggi. entuknya "iasanya datar atau menonjol ( salient ).

er@ungsi untuk menghasilkan @luks magnet.

" Sepatu 4utu"

Sepatu kutu" yang terletak "erdekatan celah udara$ "er@ungsi untuk

memperle"ar @luks magnet agar terdistri"usi merata meliputi daerah yang luas di

celah udara dan permukaan inti jangkar.

Fam"ar &. Sepatu 4utu" (Tonny$ &711)

3 4utu" ntara

9engan "entuk yang le"ih kecil dari kutu" utama$ serta jumlah kutu" yang

sama atau setengah dari kutu" utama. er@ungsi untuk mem"angkitkan @luks

magnet di daerah jangkar diantara medan utama agar tidak terdistorsi$ distorsi

dapat menye"a"kan ripple gelom"ang dan "eraki"at loncatan api di sikat arang.

+ 4umparan Medan

4umparan medan yang dikenal juga dengan kumparan penguat yang

"er@ungsi untuk menghasilkan @luks magnet$ diletakkan pada inti kutu". dapun

kumparan medan ini akan disuplai dengan sum"er tegangan searah (9D). da


29/82

17

"e"erapa jenis cara untuk meletakkan kumparan medan dan "agiandari kumparan

medan ini$ yang diantaranya

a 4umparan Shunt

=umlah lilitan yang "anyak$ dengan ka*at "erdiameter kecil menye"a"kan

tahanannya "esar yang memungkinkan diparalel dengan tegangan terminal.

" 4umparan Seri

=umlah lilitan sedikit$ namun ka*at diameternya "esar sehingga mampu

dilalui arus cukup "esar. Sementara tahanannya kecil sehingga rugi tegangannya

kecil.

c 4umparan 4omutasi ntara

9isam"ungkan secara seri dengan kumparan utama sehingga arus yang

mengalir cukup "esar$ dengan penampang yang ka*at "esar dan jumlah lilitan

sedikit.

d 4umparan 4ompensasi

iasanya dijumpai pada mesin "erkapasitas "esar$ untuk mengantisipasi

distorsi medan utama dan mem"antu penye"aran @luks secara merata selama

ter"e"ani. dapun kumparan kompensasi ini diletakkan pada sepatu kutu".

Fam"ar &./ Peletakan 4umparan Medan pada 4utu" :tama (Tonny$ &711)

- Delah :dara

Delah udara "erperan se"agai pemisah antara kumparan jangkar dengan

kumparan medan yang mem"erikan ruang untuk kumparan jangkar "erputar$ serta

se"agai tempat mengalirkan @luks yang dihasilkan oleh kutu" 0 kutu" medan.


30/82

11

antalan

antalan daripada suatu mesin 9D dapat di"edakan menjadi > mesin

ter"uka$ setengah ter"uka$ tahan percikan api$ dan tertutup dengan pendingin Aat

cair atau gas. Sedangkan bearing ("antalan) adalah merupakan tempat

"ertumpunya rotor sehingga dapat "erputar. Terpasang di ujung rotor$ dikenal

dengan S ( After Shaft ) dan S ( 5efore Shaft ).

Fam"ar &.< antalan dan kipas (Tonny$ &711)

/ Sikat arang

Sikat ini ditempatkan diatas komutator dengan pegas yang mem"erikan

tingkatan penekanan sesuai yang diinginkan. Sikat se"aiknya memiliki

kondukti2itas tinggi untuk mengurangi rugi C rugi listrik dan memiliki koe@isien

gesek yang rendah untuk mengurangi keausan (e""esi%e 'ear ).

Fam"ar &.8 Sikat dan Pemegangnya (Tonny$ &711)

< Penutup Mesin$ 4ipas dan 4otak Terminal

a 4ipas terdapat pada motor dengan kapasitas kecil hingga sedang$ yang

"er@ungsi se"agai sistem pendingin sendiri.


31/82


32/82

13

arus putar kumparan ("ir"ulating "urrent )$ maka perlu diantisipasi dengan

eNualiAing.

" 4umparan gelom"ang ('a%e 'inding )

Pada suatu kumparan maka ujung yang satu terhadap yang lain menempati

jarak yang cukup jauh yaitu 1


33/82

1+

Motor 9D penguatan sendiri adalah motor 9D dengan sum"er tegangan

penguatannya yang "erasal dari motor itu sendiri. 9imana kumparan medan

"erhu"ungan langsung dengan kumparan jangkar.

Motor 9D penguatan shunt adalah kumparan jangkar dan kumparan

medannya disusun secara paralel dan #angkaian eki2alen motor 9D penguatan

shunt adalah

Fam"ar &.1+ #angkaian eki2alen motor shunt eksitasi sendiri (ja$ &711)

Pada motor shunt kumparan jangkar dihu"ungkan langsung pada terminal

sehingga paralel dengan kumparan jangkar. Persamaan 0 persamaan yang "erlaku

pada motor shunt adalah>

V t = Ea+ I a. Ra ....................................................................................

(&./)

I sh=V t

R sh .............................................................................................

(&.

t J tegangan terminal jangkar motor 9D (2olt)

Ea J gaya gerak listrik motor 9D (2olt)


34/82

1-

a J arus jangkar (ohm)

5 J arus line (ohm)

# a J tahanan jangkar (ohm)

sh J arus medan shunt (mpere)

# sh J tahanan medan shunt (6hm)

267 R)i R)i M+t+r DC Eksitasi S3/,iri

Motor 9D menerima daya masukan "erupa energi listrik dan menghasilkan

daya keluaran "erupa energi mekanis. kan tetapi$ tidak seluruh daya masukan ke

motor diu"ah menjadi daya keluaran yang "erguna$ selalu ada energi yang hilang

selama proses pengkon2ersian energi terse"ut. Energi yang hilang terse"ut ada

yang dikon2ersikan menjadi panas dan ada yang diserap oleh mesin untuk

mengatasi gesekan karena adanya "agian yang "erputar di dalam mesin. #ugi0rugi

daya dalam "entuk panas ini jika nilainya terlalu "esar akan dapat menye"a"kan

kenaikan temperatur motor yang dapat merusak isolasi dan mempercepat

"erkurangnya umur ekonomis motor sehingga mem"atasi daya keluaran motor.

9engan demikian selalu ada selisih antara daya masukan dan daya

keluaran motor. ni merupakan rugi0rugi daya yang terjadi di dalam motor. 9alam

persamaan dinyatakan dengan >

#ugi0#ugi J 9aya Masukan C 9aya 4eluaran ................................ (&.17)

khirnya$ rugi0rugi di dalam motor 9D dide@inisikan se"agai selisih daya

antara daya masukan yang diterima motor dengan daya keluaran yang dapat

dihasilkannya dimana selisih daya terse"ut "eru"ah menjadi "entuk energi yang

lain yang tidak dapat digunakan "ahkan dapat merugikan "agi motor itu sendiri.Se"agian tenaga listrik ( input ) motor 9D hilang atau "eru"ah menjadi

panas. 9alam hal ini akan menim"ulkan panas yang "erle"ihan yang "eraki"at

rusaknya isolasi. %al terse"ut terjadi pada setiap mesin 9D$ "aik itu generator 9D

maupun motor 9D dan mesin ac. 4erugian C kerugian itu antara lain dise"a"kan

oleh reaksi jangkar$ arus liar$ gesekkan$ arus yang mengalir pada "elitan$ rheostat

dan se"againya.


35/82


36/82

1/

karena pendistorsian @luks magnetik oleh arus "e"an dan rugi0rugi hu"ung singkat

komutasi.

Rugi Rotasional= Pin− RugiTembaga ......................................... (&.13)

Daya M3ka/ik M+t+r

9aya Mekanik adalah daya keluaran pada motor 9D yang "erupa putaran

motor. :ntuk mencari daya mekanik dapat menggunakan rumus>

Pmek J Pin C (#ugi Tem"aga Q #ugi rotasional) LLLLLL...........(&.1+)

4eterangan >

Pmek J 9aya Mekanik

P¿ J 9aya nput Motor

9 Efisi3/si .a,a M+t+r DC

Seperti halnya dengan mesin listrik lainnya$ pada motor 9D$ e@isiensinya

dinyatakan se"agai "erikut>

η( )= Daya Keluar

DayaMasuk 100

...............................................................

(&.1-)

atau pada motor >

η( )=

Pmek

Pin 100

........................................................................ (&.1)


37/82

1<

10 Karakt3ristik M+t+r DC Shunt Eksitasi S3/,iri

4arakteristik se"uah motor 9D dapat kita tentukan "erdasarkan persamaan

kecepatan dan torsi.

Persamaan kecepatan

! =V − Ia. Ra" .∅ .........................................................................................

. (&.1/)

Persamaan torsi

T =k .∅. I a ..........................................................................................

(&.1 ' > 4ecepatan putar (rpm)

> Tegangan input (olt)

T > Torsi ('0m)

a > rus jangkar (mpere)

# a > #esistansi jangkar (R)

4 > 4onstanta

∅ > Bluks (!e""er)

Pmek > 9aya Mekanik (!)

n > 4ecepatan Putar

erdasarkan persamaan diatas maka dapat diperoleh karakteristik0

karakteristik karakteristik yang penting pada motor 9D. 4arakteristik terse"ut

antara lain

a 4arakteristik Putaran


38/82

18

Putaran pada motor dengan penguat sendiri penurunan kecepatan aki"at

peru"ahan "e"an sangat kecil. %al ini dise"a"kan karena @luks medan pada motor

relati@ konstan$ sehingga penurunan kecepatan antara tanpa "e"an dan "e"an

penuh adalah kecil sehingga motor "isa dikatagorikan se"agai motor yang

mempunyai kecepatan tetap.

Fam"ar &.1- Fra@ik 4arakteristik Putaran Pada Motor 9D (P.S im"hra)

" 4arakteristik Torsi

erdasarkan persamaan T Jk .∅. I a 'm$ jika @luks yang ditim"ulkan

medan akan konstan. 9engan demikian torsi pada motor dengan penguat sendiri

hanya tergantung pada arus jangkar atau peru"ahan torsi "er"anding lurus dengan

arus jangkar.


39/82

&7

Fam"ar &.1 Fra@ik 4arakteristik Torsi pada Motor 9D (P.S im"hra)

c 4arakteristik Mekanis

9engan merujuk pada persamaan T Jk .∅. I a 'm$ salah satu @aktor

yang mengaki"atkan kenaikkan Torsi adalah naiknya arus jangkar (la)$ dan aki"at

naiknya arus jangkar maka "erdasarkan persamaan kecepatan (#pm)$ kecepatan

akan turun dengan asumsi ∅ konstan.

Fam"ar &.1/ Fra@ik 4arakteristik Mekanis pada Motor 9D (P.S im"hra)


40/82

&1


41/82

&&

&A& B6 METODOLO"I PENELITIAN

B61 T3*.at P3/3itia/

Penelitian ini dilaksanakan di 5a"oratorium 4on2ersi Energi =urusan

Teknik Elektro$ Bakultas Teknik$ :ni2ersitas =em"er$ =l. Slamet #iyadi 'o. &

Patrang$ =em"er

1 9esain motor 9D tipe shunt eksitasi sendiri /-7!.

& mplementasi desain.

3 Pengujian parameter motor.


42/82

Pengujian hasil desain motor DC Shunt

Pengambilan dan analisis data

Penyusunan laporan

Stop

&3

+ nalisis dan laporan.

B6' Pri/si. P3/)ia/ Sist3*

Secara umum sistem yang akan di"angun pada penelitian ini dapat dilihat

pada "lok diagram "erikut ini>

Fam"ar 3.1 9iagram lok Pengujian Sistem Motor 9D Tipe Shunt Eksitasi Sendiri /-7

!

erikut merupakan alur tahapan penelitian motor 9D tipe shunt eksitasi

sendiri

# Penyearah

lat :kur

Motor 9D Fenerator e"an

Tachometer


43/82

&+

Fam"ar 3.& 9iagram lir Tahap Penelitian

B65 A%R

# atau Automati" 9oltage :egulator ini digunakan untuk mem"erikan

tegangan konstan pada pengujian motor 9D tipe shunt penguatan sendiri.

B6! P3/y3ara-


44/82

&-

Penyearah ini digunakan untuk mengkon2ersi sum"er ac dari a2r terse"ut

menjadi sum"er 9D. 9an sum"er 9D ini yang digunakan untuk mem"angkitkan

motor 9D tipe shunt penguatan sendiri.

7 Data P3r3/a/aa/ M+t+r DC Shunt

=enis Motor > Motor 9D Shunt

9aya Motor (P) > /-7 !

Putaran (n) > &777 rpm

=enis motor 9D yang akan didesain adalah tipe shunt penguatan sendiri$

dimensi motor 9D dapat dilihat pada gam"ar "erikut.

Fam"ar 3.3 9imensi Motor 9D (Sha*ney.1887)

ila merancang motor 9D menurut Sa*hney$ diam"il daya jangkar

se"agai Pa J P$ namun mengingat tidak ada mesin yang memiliki e@isiensi 177H

maka diam"il e@isiensi


45/82


46/82

&/

(Sa*hney$ 1887>-7) perancangan motor ini diam"il ( J 7./ sehingga panjang

jangkar.

L=( . &

L=0.7150=105mm=0.105m

3./.& #angka

#angka yang digunakan adalah rangka dari suatu motor 9D yang sudah

tidak "er@ungsi (Fam"ar 3.+). #angka terse"ut diman@aatkan kem"ali se"agaisalah satu komponen mendesain stator motor 9D shunt melihat spesi@ikasi dan

"ahan yang digunakan sesuai dengan kapasitas motor 9D yang akan didesain.

#angka terse"ut ter"uat dari "esi tuang$ pada "agian dalam dilaminasi untuk

mengurangi rugi0rugi inti$ selain itu juga memiliki permea"ilitas yang tinggi dan

kuat secara mekanik. Spesi@ikasi rangka yang digunakan memiliki panjang 377

mm dan diameter 1


47/82

&<

177H dari I L yaitu >

I a=100 .3.4=3.4 ' $ maka arus jangkar I a= I L=3.4 ' .

=atuh teganganV Ra=9.3 200=18.6V .

Tegangan jatuh pada sikat arang se"esar 1 maka tegangan induksi em@ >

Ea=200−18.6−2(1)=179.4V .

Bluksi ∅=Ba) &L=0.10.1500.105=1.5710−3

.

Sehingga

* = Eaa

∅$n

¿ 179.42

1.57 .10−3233.33

= 358.8

0.1046562=3428.368=3428 lilit

Faya gerak magnit per kutu" (Ta)$ 'T

a= I a*

2. $ =

3.733428

2.2=3198 't

.

+ 4utu" dan 4umparan medan

Pada "e"an penuh gaya gerak magnet medan diasumsikan J 7.+&

ggm kutu"$ sehingga >

'T flse=31980.42=1348 't

4edalaman kumparan penguat (d@ ) tidak "oleh mele"ihi 37 mm.

erdasarkan ta"el 8.< (Sa*hney$ 1887>-+1) nilai kedalaman kumparan se"esar &/mm atau 7.7&/ m$ @aktor permukaan S @ J 7.+ dan rugi yang dilepaskan /77 !m

&

(Sha*ney$-+1) maka gaya gerak magnet per meter pada kumparan penguat

Fgm J 104√ losses+f sf

J 104√ 7000.0270.4

J &/.-< I 173 tm


48/82

&8

Selanjutnya adalah penentuan tinggi kumparan medan (h@) yang akan

dipasang dengan melalui perhitungan "erikut.

hf ¿

'T flse

ggm ¿ 1348

27.58 ¿ +-+1).

Tinggi solasi

7.1 I 7.1- J 7.71-

9iasumsikan tinggi sepatu kutu" hs J 17 mm$ sehingga total tinggi kutu" >

h pi J h@ Q hs Q tinggi isolasi J +8 Q 17 Q 1-J /+ mm

korekasi tinggi sepatu kutu"

hs h pi J 17/+ J 7.13-$ nilai sudah memenuhi syarat

Fam"ar "erikut adalah kutu" medan yang digunakan se"agai tempat

dipasangnya kumparan medan dalam penelitian.


49/82

37

Fam"ar 3. 4utu" Medan

Tegangan yang akan mele*ati "elitan medan (E@s)$ sesuai dengan jumlah

kutu"$ & "uah "elitan medan shunt dihu"ungkan dalam seri E@s J


50/82

31

Fam"ar 3./ 4umparan Medan Shunt

"3/3rat+r

Fenerator listrik merupakan alat yang memproduksi energi listrik dari

sum"er energi mekanikal$ "iasanya dengan menggunakan induksi

elektromagnetik. Fenerator yang digunakan se"agai kopel adalah generator yang

tersedia di 5a"oratorium 4on2ersi Energi 5istrik$ Bakultas Teknik Elektro$

:ni2ersitas =em"er dengan spesi@ikasi generator sinkron 117 $ 1 %P.

Fam"ar 3.< Fenerator Sinkron

) Tacho*eter

Tachometer adalah se"uah alat pengujian yang dirancang untuk mengukur

kecepatan rotasi dari se"uah o"jek$ seperti alat pengukur dalam se"uah mo"il

yang mengukur putaran per menit (#PM) dari poros engkol mesin. *a"hometer

yang digunakan adalah tachometer analog yang tersedia di 5a"oratorium 4on2ersi

Energi$ Bakultas Teknik$ :ni2ersitas =em"er.


51/82

3&

Fam"ar 3.8 Tachometer nalog

10 P3/)ia/3.17.1 9D Test

Pengujian ini dilakukan dengan cara mem"erikan tegangan 9D pada

"elitan jangkar dan "elitan medan$ kemudian mengukur tegangan dan arus yang

mengalir pada jangkar dan medan.

3.17.& Tanpa e"an

Pengujian tanpa "e"an "ertujuan untuk mengetahui rugi C rugi yang tim"ul

pada saat motor "erputar. Pada pengujian tanpa "e"an$ motor akan digerakkan

sendiri tanpa dikople dengan generator. 9engan menggunakan alat ukur "erupa

multimeter dan tachometer didapatkan arus dan kecepatan putar yang dihasilkan

motor 9D. #ugi tem"aga ("ooper losses) dan rugi putaran ( stray po'er losses)

yang dihasilkan pada pengujian motor 9D shunt tanpa menggunakan "e"an

didapat melalui perhitungan.

3.17.3 Pengujian er"e"an

Pengujian "er"e"an "ertujuan mengetahui karakteristik motor 9D shunt

terse"ut. Pada pengujian "er"e"an$ motor akan dikople dengan generator dan pada

generator akan di"erikan "e"an resisti@ "erupa lampu.

Pengujian karakteristik "ertujuan untuk mengetahui karakteristik putaran$

karakteristik torsi dan karakteristik mekanis motor 9D shunt hasil desain.


52/82


53/82

3+

&A& ' PEN"U#IAN DAN ANALISIS

Pada pengujian motor 9D shunt pengutan sendiri ini menggunakan

"e"erapa metode yaitu dengan metode pengujian 9D test$ pengujian tanpa "e"an$

dan pengujian "er"e"an. %al ini dilakukan untuk dapat mengetahui hasil

per"andingan dan permasalahan setiap pengujian.

'61 P3/)ia/ DC T3st

Pengujian ini "ertujuan untuk mengetahui atau mendeteksi "er@ungsinya

desain kumparan medan stator pada motor 9D eIitasi sendiri yang dirancang

menggunakan rangka dan kutu" dari motor 9D paralel eksitasi sendiri. Se"elum

pengujian tanpa "e"an$ dilakukan pengukuran resistansi pada arus jangkar dan

arus medan dengan menggunakan 9D test. Pengukuran ini "ertujuan untuk

mencari ham"atan di setiap "elitannya$ untuk hasil 9D test pada kumparan

jangkar. :ntuk pengukuran 9D test ini menggunakan persamaan>

R=V D"

I D" ...............................................................................................

(+.1)

erdasarkan persamaan (+.1) dapat diketahui hasil pengujiannya pada

Ta"el +.1 dan Ta"el +.& se"agai "erikut

Ta"el +.1 Pengujian 9D Test pada 4umparan =angkar

Tegangan () rus () #esistansi (U)

1.- 1.1+ 1.3

1./ 1.1 1.-

1.8 1.3 1.-

&.1 1.33 1.

&.3 1.- 1.-


54/82

3-

&.- 1.8 1.3

#ata0rata 1.+

9ari pengukuran 9D test terse"ut dapat diketahui rata rata resistansi yang

mengalir pada kumparan jangkarnya adalah 1$+ 6hm. :ntuk pengukuran 9D test

pada kumparan medan dapat dilihat pada ta"el +.&

Ta"el +.& Pengujian 9D Test pada 4umparan Medan

Tegangan () rus () #esistansi (U)

&7 7.73-/ -7.&&

&& 7.7383 --8.


55/82

3

dihasilkan dari sum"er D menjadi sum"er 9D$ dari penyearah dihu"ungkan ke

motor 9D paralel eksitasi sendiri.

Pada saat motor 9D paralel eksitasi sendiri di"erikan tegangan input$

motor akan "ergerak dan menghasilkan kecepatan putar serta arus line. 9engan

menggunakan alat ukur "erupa Multimeter maka diketahui "atas tegangan

masukan dari # yang di"erikan dan arus line yang mengalir. esarnya

kecepatan putar yang dihasilkan motor 9D paralel eksitasi sendiri terse"ut diukur

dengan menggunakan alat pengukur kecepatan putar "erupa Tachometer

Fam"ar +.1 Pengujian Motor 9D Shunt Eksitasi Sendiri Tanpa e"an

9ari pengujian motor 9D tipe shunt eksitasi sendiri tanpa "e"an terse"ut

didapatkan hasil parameter pengukuran dari pengujian motor 9D tipe shunt

eksitasi sendiri yang meliputi tegangan masukan (in)$ arus line ( l)$ arus jangkar

(a) $arus medan shunt (sh)$ dan #PM.


56/82

3/

Ta"el +.3 %asil Pengukuran Pengujian Motor 9D Shunt Tanpa e"an

in () 5 () a () sh () #pm

17 7.-1 7.-& 7.71 -37

&7 7.3< 7.3+ 7.73 /18

+7 7.&8 7.&& 7.7


57/82

3<

Ta"el +.3 %asil Perhitungan #ugi0rugi pada Motor 9D Shunt Tanpa e"an

in () Pin (!) #ugi Tem"aga (!) #ugi #otasional (!)

17 -.1 7.+- +.-

&7 /. 7./ .83

+7 11. &.78 8.-1

-- 1-.8- +.1 11.3+

/- &3.&-


58/82

38

0.00

10.00

20.00

30.00

40.00

50.00

60.00

70.00

Rugi rotasional

Rugi-rugi Tembaga

Tegangan (V)

Rugi Daya ()

Fam"ar +.& Fra@ik #ugi #otasional dan #ugi Tem"aga Tehadap Tegangan

erdasarkan Fam"ar +.&$ "erdasarkan gra@ik diatas dapat dikatakan "ah*a

semakin "esar tegangan pada motor maka rugi0rugi yang tim"ul juga semakin

"esar. Prinsip kerja se"uah motor adalah mengu"ah energi listrik menjadi energi

mekanik$ se"elum mendapatkan daya mekanik atau daya keluar terdapat proses

pengko2ersian dan proses pengko2ersian terse"ut juga dipengaruhi oleh rugi C

rugi yang tim"ul. Sedangkan rugi rotasional tim"ul aki"at adanya rugi tem"aga

pada saat motor "erputar tanpa "e"an. #ugi putaran pada motor dianggap konstan

+.13 !att pada saat motor "erputar menggunakan "e"an dan rugi0rugi putaran

yang konstan ini digunakan untuk mencari daya mekanik motor.


59/82

+7

'6B P3/)ia/ &3rF3Fa/

Pengujian motor 9D shunt eksitasi sendiri dengan menggunakan "e"an ini

"ertujuan untuk mencari karakteristik dari motor 9D itu sendiri. Pada pengujian

motor 9D shunt eksitasi sendiri ini "e"an yang digunakan adalah "e"an generator$

"e"an generator ini mampu menggu"ah daya mekanik menjadi daya elektrik.

Fam"ar +.3 Pengujian Motor 9D Shunt dengan e"an Fenerator

:ntuk prosedur pengujian pengam"ilan data motor 9D di"erikan sum"er &&7 ac

dari trainer dimasukkan ke # (utomatic oltage #egulator). Setelah melalui

# kemudian dihu"ungkan ke penyearah (#ecti@ier) agar sum"er yang

dihasilkan dari sum"er ac menjadi sum"er 9D$ dari recti@ier dihu"ungkan ke

motor 9D yang sudah dirangkai secara paralel. Motor 9D yang sudah dirangkai

paralel kemudian di kople dengan generator dan generator sendiri sudah di"e"ani

dengan "e"an resiti@ "erupa lampu pijar 7 ! sampai 1&77 !. 9ari pengujian


60/82

+1

motor 9D tipe shunt eksitasi sendiri menggunakan "e"an didapatkan data se"agai

"erikut>

Ta"el +.- 9ata Pengukuran pada pengujian Motor 9D Shunt er"e"an

in () line () a () sh () #pm Pout Fen (!)

&&7 1.-+ 1.& 7.3+ &18- 7

&&7 1./ 1.3+ 7.33 &1


61/82

+&

Ta"el +. %asil Pengujian dan #egresi 4ecepatan Putar

a (mpere) n pengujian (rpm) n regresi (rpm)

1.& &18- &18/.3&+

1.3+ &1


62/82

+3

0

500

1000

1500

2000

2500

pengujian

regresi

!rus "angkar (!)

n (rpm)

Fam"ar +.+ Fra@ik 4arakteristik Perputaran Motor 9D Shunt

erdasarkan Fam"ar +.+$ dapat dilihat "agaimana karakteristik dari kecepatan

putar motor 9D melalui data pengujian dan regresi. 9engan memperhatikan

kem"ali Ta"el +. dimana saat motor di"erikan "e"an maka terjadi penurunan

pada kecepatan motor$ hal ini diaki"atkan karena pada saat kumparan jangkar dari

motor "erputar dalam medan magnet dan memotong @luksi utama maka pada

kumparan jangkar tim"ul gaya gerak listrik (ggl) induksi yang arahnya sesuai

dengan kaidah tangan kanan$ dimana arahnya "erla*anan dengan tegangan yang

di"erikan pada jangkar atau tegangan terminal. pa"ila gaya gerak listrik la*an

semakin "esar maka akan mengaki"atkan kecepatan putar motor semakin

menurun meskipun arus pada jangkar semakin "esar. Pada karakteristik putaran

ini se"elum di modi@ikasi motor 9D shunt ini saat kecepatan nominal arus

jangkarnya adalah 3.++ dan setelah di modi@ikasi arus jangkarnya untuk

kecepatan nominalnya adalah 3./ . per"edaan selisih ini dikarenakan per"edaan

lilitan pada kumparan medan tidak sama maka @luks yang dihasilkan kumparan

juga medan tidak sama.

:ntuk pengujian karakteristik selanjutnya adalah karakteristik torsi yang

dihasilkan motor 9D. Se"elum mencari nilai torsi maka dicari daya mekanik yang

dihasilkan oleh motor 9D shunt eksitasi sendiri dengan menggunakan persamaan


63/82

++

Pmek = Pin−( RugiTembaga+ Rugi Rotasional ) .. (4.4 )

9engan menggunakan persamaan dan rugi rotasional tetap +.13 !att terse"ut

maka didapatkan perhitungan daya mekanik motor

Ta"el +./ 9ata Perhitungan Pengujian pada Motor 9D Shunt er"e"an

Pout Fen (!) #pm Pin (!) Pa (!) Psh (!) Pmek (!)

7 &18- 33


64/82

+-

Melalui perhitungan dengan rumus diatas$ maka didapatkan nilai dari torsi yang

diahasilkan dari motor 9D tipe paralel eksitasi sendiri seperti pada ta"el +.<

"erikut.

Ta"el +.< %asil Perhitungan Torsi pada Pengujian 4arakteristik

a () T perhitungan ('0m) T regresi ('0m)

1.& 7.8


65/82

+

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.54

4.5

Peritungan

regresi

!rus "angkar (!)

Torsi (#$m)

Fam"ar +.- Fra@ik 4arakteristik Torsi Motor 9D Shunt

9ari Fam"ar +.- apa"ila arus jangkar pada setiap pem"e"anannya naik maka torsi

pada motor 9D juga mengalami kenaikan hal ini sesuai dengan karekteristik

motor 9D shunt eksitasi sendiri pada umumnya dimana @luks yang dihasilkan

tetap dan arus jangkar "er"anding lurus dengan torsi yang dihasilkan. Pada

karakteristik torsi ini se"elum di modi@ikasi motor 9D shunt ini saat torsi

nominalnya 3. '0m arus jangkarnya adalah 3.++ dan setelah di modi@ikasi

arus jangkarnya untuk torsi nominalnya adalah 3./ . :ntuk per"edaan selisih

ini sama dengan karakteristik putaran karena perhitungan torsi dicari melalui

kecepatan motor 9D shunt pada setiap pem"e"anannya.

:ntuk 4arakteristik selanjutnya adalah karakteristik mekanis pada motor 9D tipe

parallel eksitasi sendiri dimana karakterisktik meknis ini hu"ungan antara

kecepatan putar motor 9D dengan torsi yang dihasilkan motor 9D pada

pem"e"anannya. :ntuk data kecepatan motor dan torsi pada setiap

pem"e"anannya seperti pada Ta"el +.8


66/82

+/

Ta"el +.8 %asil Pengujian 4ecepatan dan Perhitungan Torsi

n (#pm) Torsi ('0m)

&18- 7.8


67/82

+<

Fam"ar +. Fra@ik 4arakteristik Mekanis Motor 9D Shunt

erdasarkan Fam"ar +. dapat dilihat "agaimana karakteristik mekanis antara

torsi dengan kecepatan pada kondisi "er"e"an$ dengan "ertam"ahnya torsi maka

kecepatan akan menurun sesuai pada gra@ik Fam"ar +..

Setelah mengetahui karakteristik motor 9D shunt ini seperti pada ini maka

dilakukan perhitungan e@isiensi pada motor terse"ut guna mengetahui "erapa

e@isiensi motor 9D shunt saat "er"e"an. :ntuk mengetahui e@isiensi motor 9D

shunt ini maka digunakan perhitungan dengan persamaan +./

η=

Pmek

Pin100 ... ..

(4.6

)

Pada saat kondisi motor 9D shunt di"e"ani generator dengan daya output +++

!att Pmek J /-.3 !att dan Pin J


68/82

+8

E@isiensi rata0rata /.&-

erdasarkan Ta"el +.17 dapat dikatakan "ah*a motor 9D shunt pada saat di"eri

"e"an kecil maka akan menghasilkan e@isiensi yang kecil pula akan tetapi pada

saat di"eri "e"an yang "esar maka e@isiensi motor 9D juga akan semakin naik dan

dari peneletian ini dapat dicari rata0rata e@isiensi motor mencapai /.&-H .


69/82

-7

&A& 5 PENUTUP

561 K3si*.)a/

erdasarkan uraian dan penelitian yang penulis lakukan dapat diam"il

"e"rapa kesimpulan se"agai "erikut>

Saat mendesain kumparan medan stator motor 9D Shunt$ parameter yang

harus diperhatikan adalah dimensi utama$ rangka$ jangkar$ kutu" dan

lilitan kumparan medan.

Pengujian 9D tes pada motor 9D shunt eksitasi sendiri dihasilkan nilai

resistansi pada jangkar se"esar 1.+ 6hm dan resistansi pada kumparan

medan se"esar -1.


70/82

-1

DA$TAR PUSTAKA

m"rosius leIander Tino$ &71&. ;engaruh Modifikasi 5elitan Stator Motor

Induksi +asa :otor Sangkar Menadi Motor Induksi < +asa *erhadap

;erubahan Daya =eluaran. =urnal E5TE4$ ol 17 'o 7&$ SS'. 4upang >

Politeknik 'egeri 4upang.

ri@in Y dan mir $ &717. ;emodelan dan ;engendalian Motor D&

Menggunakan Simulasi Matlab. Palu > :ni2ersitas Tadulako.

Birdaus$ &711. Analsis >ubungan ;eningkatan 5eban ;ada *iga #enis Motor

Iinduksi Satu +asa *erhadap Nilai *otal >armoni" Distortion Arus dan

*egangan. Pekan"aru > :ni2ersitas #iau.

Dhapman S.=$ &77-. !le"tri" Ma"hinery +undamentals. ustralia > E Systems

ustralia

Mardika '$ &77 :ni2ersitas Sumatra :tara.

Pericles E$ 1887. Motors, ?enerators, *ranformers, and !nergy. 'e* York >

Vueens"orough Dommunity Dollege o@ the Dity :ni2ersity o@ 'e* York.

Sa*hney . 4$ 1887. A &ourse in !le"tri"al Ma"hine Design. 'e* 9elhi >9han@at #ai W Sons.

Sem"iring $ &77/. Studi ;erbandingan ;enggunaan :heostat dan Auto

*ransformator untuk ;engaturan =e"epatan Motor D& Seri. Medan >

:ni2ersitas Sumatera :tara.


71/82

-&

Pasari"u T.M$ &711. Per"andingan 4ecepatan Motor 9D Shunt Pada

5a"oratorium 4on2ersi Energi 5istrik 9engan Simulink Matla". Medan >

:ni2ersitas Sumatera :tara.

Sitinjak #. E$ &77 :ni2ersitas 9iponegoro.

:ni2ersitas =em"er. &778. ;edoman ;enulisan =arya Ilmiah. =em"er > =em"er

:ni2ersity Press.


72/82

-3

LAMPIRAN

1 P3/)ia/ DC T3st

9engan menggunkan rumus> R=

V

I

Pada 4umparan =angkar 1 Saat J 1.- olt$ J 1.1+ mpere

R=V

I =

1.5

1.14=1.3/

& Saat J 1./ olt$ J 1.1 mpere

R=V I = 1.7

1.1=1.5/

3 Saat J 1.8 olt$ J 1.3 mpere

R=V

I =

1.9

1.3=1.5/

+ Saat J &.1 olt$ J 1.33 mpere

R=V

I =

2.1

1.33=1.6/

- Saat J &.3 olt$ J 1.- mpere R=

V

I =

2.3

1.5=1.5/

Saat J &.- olt$ J 1.8 mpere

R=V

I =

2.5

1.9=1.3/

9ari perhitungan resistansi kumparan jangkar diperoleh rata0ratanya

Rata−rata= Rtotal

n =

1.3+1.5+1.5+1.6+1.5+1.36

=1.46/

Pada 4umparan Medan1 Saat J &7 olt$ J 7.73-/ mpere

R=V

I =

20

0.0357=560.22/

& Saat J && olt$ J 7.7383 mpere

R=V

I =

22

0.0393=559.8/

3 Saat J &+ olt$ J 7.7+&< mpere


73/82

-+

R=V

I =

24

0.0428=560.75/

+ Saat J & olt$ J 7.7+1 mpere

R=V

I =

26

0.0461=563.66/

- Saat J &< olt$ J 7.7+8- mpere

R=V

I =

28

0.0495=565.66/

Saat J &8.- olt$ J 7.7-& mpere

R=V

I

= 29.5

0.0526=560.84/

9ari perhitungan resistansi kumparan medan diperoleh rata0ratanya

Rata−rata= Rtotal

n =

560.22+559.8+560.75+563.99+565.66+560.846

=561.88/

2 P3/)ia/ Ta/.a &3Fa/

9engan menggunuakan rumus >

-Ploss= Pin−(( Ia2 %Ra )+( Ish2 %Rsh))

1 :ntuk inJ 17 2olt$ lJ 7.-1 $ aJ 7.-& $ shJ 7.71 maka diperoleh

-$loss=( 100,51)−((0.522 %1.46)+( 0.012 % 561.88 ))

¿5.1−(0.395+0.06 )=4.650att

& :ntuk inJ &7 2olt$ lJ 7.3< $ aJ 7.3+ $ shJ 7.73 maka diperoleh

-$loss=(200.38 )−((0.342 %1.46 )+(0.032 % 561.88 ))

¿7.6−( 0.169+0.51 )=6.930att

3 :ntuk inJ +7 2olt$ lJ 7.&8 $ aJ 7.&& $ shJ 7.7 maka diperoleh

-$loss=(400.29 )−((0.222 % 1.46 )+(0.062 %561.88 ))

¿11.6−(0.071+2.02 )=9.510att

+ :ntuk inJ -- 2olt$ lJ 7.&8 $ aJ 7.& $ shJ 7.78 maka diperoleh

-$loss=(550.29 )−((0.22 %1.46 )+ (0.092 % 561.88 ))

¿15.95−(0.058+4.55 )=11.340att


74/82

--

- :ntuk inJ /- 2olt$ lJ 7.31 $ aJ 7.18 $ shJ 7.1& maka diperoleh

-$loss=(750.31 )−((0.192 %1.46 )+ (0.122 % 561.88 ))

¿23.25−(0.053+8.09 )=15.110att

:ntuk inJ 87 2olt$ lJ 7.33 $ aJ 7.1< $ shJ 7.1+ maka diperoleh

-$loss=(900.33 )−((0.182 % 1.46 )+(0.142 % 561.88 ))

¿29.7− ( 0.047+11.01)=18.640att

/ :ntuk inJ 177 2olt$ lJ 7.3+ $ aJ 7.1< $ shJ 7.1 maka diperoleh

-$loss=(1000.34 )−((0.182 % 1.46 )+(0.162 % 561.88 ))

¿34

−(0.047

+14.38

)=19.57

0att

< :ntuk inJ 117 2olt$ lJ 7.3 $ aJ 7.1< $ shJ 7.1< maka diperoleh

-$loss=(1100.36 )−((0.182 %1.46 )+(0.182 % 561.88 ))

¿39.6− (0.047+18.2 )=21.350att

8 :ntuk inJ 13- 2olt$ lJ 7.+1 $ aJ 7.18 $ shJ 7.&& maka diperoleh

-$loss=(1350.41 )−((0.192 %1.46 )+ (0.222 % 561.88 ))

¿55.35−(0.053+27.19 )=28.10att

17 :ntuk inJ 1-- 2olt$ lJ 7.+ $ aJ 7.& $ shJ 7.&- maka diperoleh-$loss=(1550.46 )−((0.22 %1.46 )+(0.252 %561.88 ))

¿71.3−(0.058+035.12 )=36.120att

11 :ntuk inJ 1/7 2olt$ lJ 7.+< $ aJ 7.&1 $ shJ 7.&/ maka diperoleh

-$loss=(1700.48 )−((0.212 %1.46 )+ (0.272 %561.88 ))

¿81.6− ( 0.064+40.96 )=40.570att

1& :ntuk inJ 1


75/82

-

¿125.4−(0.084+61.19 )=64.130att

B P3/)ia/ &3rF3Fa/ Ia¿

(¿2 Ra¿)+ ( Ish2 Rsh)+-Ploss¿

Pmek =Vin Il−¿

1 Saat Pout Fenerator J 7 !att1.2¿

(¿21.46¿)+ (0.342561.88 )+64.13¿

Pmek =2201.54−¿

Pmek =338.8−(2.102+64.953+64.13)

Pmek =207.610att

& Saat Pout Fenerator J 3& !att1.34¿

(¿21.46¿)+ (0.332561.88 )+64.13¿

Pmek =2201.67−¿

Pmek =367.4−(2.622+61.189+64.13)

Pmek =239.460att

3 Saat Pout Fenerator J !att1.52¿

(¿21.46¿)+ (0.332561.88 )+64.13¿

Pmek =2201.85−¿

Pmek =407−(3.373+61.189+64.13)

Pmek =278.310att

+ Saat Pout Fenerator J 173 !att1.71¿

(¿21.46¿)+ (0.332561.88 )+64.13¿

Pmek =2202.04−¿


76/82

-/

Pmek =448.8−(4.269+61.189+64.13)

Pmek =319.210att - Saat Pout Fenerator J 13& !att

1.86¿

(¿21.46¿)+ (0.332561.88 )+64.13¿

Pmek =2202.19−¿

Pmek =481.8−(5.051+61.189+64.13)

Pmek =351.430att

Saat Pout Fenerator J 1& !att2.06

¿(¿21.46¿)+ (0.322561.88 )+64.13

¿ Pmek =2202.38−¿

Pmek =523.6−(6.196+57.537+64.13)

Pmek =395.740att

/ Saat Pout Fenerator J &7& !att2.27¿

(¿21.46¿)+ (0.322561.88 )+64.13¿

Pmek =2202.59−¿

Pmek =569.8−(7.523+57.537+64.13)

Pmek =440.610att

< Saat Pout Fenerator J &3/ !att2.5

¿(¿21.46¿)+ (0.322561.88 )+64.13

¿ Pmek =2202.82−¿

Pmek =620.4−(9.125+57.537+64.13)

Pmek =489.610att

8 Saat Pout Fenerator J &+ !att


77/82


78/82

-8

3.57

¿

(¿21.46¿)+ (0.312

561.88 )+64.13¿ Pmek =2203.88−¿

Pmek =853.6−(18.608+53.997+64.13)

Pmek =716.870att

1+ Saat Pout Fenerator J +++ !att3.76

¿

(¿21.46¿)+ (0.312

561.88 )+64.13¿ Pmek =2203.88−¿

Pmek =853.6−(20.641+53.997+64.13)

Pmek =756.630att

T = Pmek

2 # n

60

1 Saat Pmek J &7/.1 !att$ n J &18- rpm

T = 207.61

2 %3.14 2195

60

T =0.987 ! −m

& Saat Pmek J &38.+ !att$ n J &1


79/82

7

T = 319.21

2 %3.14 2166

60

T =1.523 ! −m

- Saat Pmek J 3-1.+3 !att$ n J &1+/ rpm

T = 351.43

2 %3.14 2147

60

T =1.676 ! −m

Saat Pmek J 38-./+ !att$ n J &131 rpm

T = 395.74

2 %3.14 2131

60

T =1.89 ! −m

/ Saat Pmek J ++7.1 !att$ n J &11+ rpm

T = 440.61

2 %3.14 2114

60

T =2.105 ! −m

< Saat Pmek J +


80/82

1

T = 629.81

2 %3.14 2042

60

T =3.007 ! −m

1& Saat Pmek J /&./8 !att$ n J &73& rpm

T = 672.79

2 %3.14 2032

60

T =3.2 ! −m

13 Saat Pmek J /1.


81/82

&

η=¿


82/82

Documents

Rifky Eka Prastya - 091910201086 (Skripsi).docx