diktat mesin dc

8/20/2019 Diktat Mesin Dc

http://slidepdf.com/reader/full/diktat-mesin-dc 1/56

BAB I . TEORI MEDAN PUTAR DAN PRINSIP KERJA

MOTOR LISTRIK SEARAH

I.1Dasar Teori

a. Percobaan Oersted : Disekitar kawat berarus listrik terdapat medan magnet.

b. Percobaan Maxwell : Arah medan magnet yang terbentuk di sekitar kawat

berarus listrik.

Bila arus listrik mengalir dalam kawat yang arahnya menjauhi kita maka

medan magnet yang terbentuk disekitar kawat arahnya searah putaran

jarum jam.

Bila arus listrik yang mengalir dalam kawat arahnya mendekati kita maka

medan magnet yang terbentuk disekitar kawat arahnya berlawanan dengan

jarum jam.

Gambar 1.1 Arah meda ma! e" #a ! "erbe "$% di se%i"ar %a&a" berar$s 'is"ri%.

c. Menentukan kutub ! dan " pada magnet buatan.

Bila kumparan magnet dipegang dengan tangan kanan dimana keempat jari menggenggam kumparan sehingga arus yang mengalir dalam

kumparan sesuai dengan arah keempat jari maka ibu jari menuju kutub

utara dari magnet buatan tersebut.



#ambar $.% Menentukan kutub ! dan " pada magnet buatan

d. Percobaan &araday

!jung ' ujung kumparan dihubungkan dengan gal(anometer. Apabila

batang magnet didorong masuk ke dalam kumparan jarum gal(anometer akan bergerak ) arus dalam kumparan berlawanan arah jarum jam*. Bila

batang magnet dihentikan maka jarum gal(anometer akan diam.

Apabila batang magnet diubah arah geraknya jarum gal(anometer

bergerak berlawanan dengan arah sebelumnya dan kembali diam seperti

semula bila batang magnet dihentikan.

#ambar $.+. ,ukum &araday

%



Bergeraknya jarum tersebut disebabkan oleh timbulnya em- induksi pada

kumparan. Besarnya em- induksi adalah :

e / 0dt d φ

dimana :

0 jumlah lilitan

dt d φ

laju perubahan -luks

em- terinduksi yang terbentuk dalam kumparan tandanya negati(e. ,al ini

sesuai dengan hokum 1en2 :

3 Arah arus induksi adalah sedemikian rupa sehingga melawan

sebab yang menimbulkannya4

5esimpulan percobaan &araday :

3 Apabila sepotong kawat penghantar listrik berada dalam medan

magnet berubah ' ubah maka didalam kawat tersebut akan timbul

em- induksi4

Arah em- induksi medan dan gerak dapat diingat dengan kaidah tangan

kanan. Apabila ibu jari telunjuk dan jari tengah tangan kanan saling tegak

lurus dan ibu jari searah gerakan telunjuk searah dengan medan maka jari

tengah menunjuk ke arah tegangan induksi. 5aidah ini disebut dengan

kaidah tangan kanan &lemings dan ditunjukkan pada gambar $.6

#ambar $.6 Arah em- induksi

+



#aya pada sebuah konduktor yang membawa arus dalam medan magnetic.

Apabila pada sebuah konduktor yang membawa arus ditempatkan dalam

medan magnet maka konduktor tersebut akan mengalami gaya yang

arahnya tegak lurus terhadap arah arus dan medan.

Arah gaya ini dapat ditunjukkan dengan menggunakan kaidah tangan kiri

&lemings yaitu :

#ambar $.7. kaidah tangan kiri

6



BAB II. KONSTRUKSI GENERATOR D(

Gambar 1. Ko "r$%si Ge era"or D(

Ko s"r$%si !e era"or D( "erdiri dari ba!ia ) ba!ia sbb*

8angka magnetic 9 yoke

nti kutub dan sepatu kutub

5oil kutub atau koil medan

nti jangkar

5umparan jangkar

5omutator

"ikat

1. Ra !%a ma! e"i%

8angka magnetic ini ber-ungsi sbb :"ebagai tempat kutub ' kutub magnetic dan melindungi bagian ' bagian

mesin yang lain.

Membawa -luk magnetic yang dihasilkan oleh kutub ' kutub.

+. I "i %$"$b da se,a"$ %$"$b

Medan magnet terdiri dari inti kutub dan sepatu kutub )gbr %*

"epatu kutub ber-ungsi :

7



Membentangkan dan mengarahkan -luks ke dalam celah

udara.

"ebagai tempat coil ' coil eksitasi 9 medan.

#ambar % a. inti kutub dan sepatu kutub

%b. nti kutub terbuat dari besi atau baja padat dan sepatu kutub berlapis

%.c. nti kutub dan sepatu kutub terbuat dari lapisan baja tipis. Desain ini adalah

desain yang modern.

Ada % tipe konstruksi kutub :

nti kutub terbuat dari besi atau baja padat dan sepatu kutub

berlapis )gbr %b*

nti kutub dan sepatu kutub terbuat dari lapisan baja tipis. Desain

ini adalah desain yang modern spt gbr %.c.

#ambar + 5oil kutub #ambar 6 nti jangkar

;



-. Koi' %$"$b

5oil kutub pada gbr + terdiri dari kawat tembaga atau kumparan yang

ditempatkan pada inti kutub seperti gbr %a

. I "i /a !%ar

nti jangkar sebagai tempat konduktor 9 koil jangkar yang kemudian berputar

dan memotong -luks magnet dari medan magnet utama. )#br 6*

nti jangkar berbentuk silindris atau drum dan dibuat dari lapisan baja tipis.

Biasanya lapisan ini dilubangi sebagai saluran udara yang melalui inti untuk

tujuan pendinginan.

0. Kom$"a"or

5omutator ber-ungsi untuk penyearahan yaitu merubah arus bolak ' balik

yang terinduksi dalam konduktor jangkar menjadi arus searah pada

rangkaian beban luar. 5omutator dibuat dengan struktur silindris dan

berbentuk segmen ' segmen dari tembaga. "egmen ' segmen ini diisolasi

satu sama lain dengan lapisan tipis mika. "etiap segmen komutator

terhubung ke konduktor jangkar dengan riser. )#br 7a dan 7b*

#ambar 7a dan b segmen komutator terhubung ke konduktor jangkar dengan riser.

#ambar ; "ikat

. Si%a"

"ikat ber-ungsi untuk mengalirkan arus dari komutator biasanya dibuat dari

karbon dan berbentuk block segiempat. "ikat ini sitempatkan didalam

<



brush ' holders seperti gambar ;.

BAB II. KUMPARAN JANGKAR

1. Po'e ,i"2h

=umlah konduktor jangkar perkutub

>ontoh : jika terdapat 6? konduktor dalam 6 kutub maka pada

pitch 6? 9 6 $%

+. Ko d$%"or

Panjang kawat yang terletak dalam medan magnet dan menyebabkan em-

terinduksi.

>ontoh : panjang AB atau >D dalam gambar <

-. Koi' a"a$ ba!ia %$m,ara 3&i di ! e'eme "4

Dua buah konduktor yang saling terhubung melalui ujungnya. >oil dapat

merupakan coil lilitan tunggal )gbr <* dan coil lilitan banyak )gbr ?*

. Koi' s,a a"a$ 2oi' ,i"2h 35s4

=arak yang diukur )dlm slot jangkar* diantara % sisi konduktor dlm $ coil. =ika

coil pitch pole pitch )seperti coil A gbr $@* dimana pole pitch 6 makakumparan ini disebut 3-ull pitched4. =ika coil pitch pole pitch )coil B*

dimana coil pitch pole pitch maka kumparan adalah -unctional ' pitched.

Gbr .6. Po'e ,i"2h Gbr .7.Ko d$%"or Gbr. 8. Koi' a"a$ ba!ia %$m,ara

Gbr.19. Koi' s,a

?



0. Pi"2h o: a &i di ! 354=arak diantara permulaan dua lilitan yang beruruten

C C B ' C & untuk kumparan gelung

C C B C & untuk kumparan gelombang

;. Ba2% Pi"2h 35 B4

=arak sebuah coil dari konduktor depan sampai konduktor belakang pada

jangkar.)gbr $$. elemen $ terhubung dibelakang menuju elemen ? C B ? ' $ <*

<. ;ro " Pi"2h 35 ; 4

=arak diantara konduktor kedua koil pertama dengan konduktor pertama coil

kedua yang terhubung bersama di komutator.

)gbr $$. elemen ? terhubung ke elemen + disebelah depan C & ? ' + 7*

?. Res$'"a " Pi"2h 35 R 4

=arak antara permulaan coil pertama dan permulaan coil berikutnya yang

terhubung. )gbr $% dan $+*

E. (om$"a"or Pi"2h 35 ( 4

=arak antara segmen dimana dua ujung coil saling terhubung. )gbr $% dan $+*

E



Gbr. 11.Kom$"a"or Gbr. 1+.La, <i di ! Gbr.1-.<a=e <i di !

19. K$m,ara !e'$ ! da !e'omba !

Dua tipe kumparan yang paling sering digunakan adalah kumparan gelung dan

kumparan gelombang. Perbedaannya adalah dari susunan ujung komutator

jangkar. "etiap kumparan dapat disusun maju atau mundur dan terhubung

dalam simplex duplex dan triplex.

"yarat kedua tipe kumparan :

C & dan C B masinh ' masing hamper sama dengan pole pitch dan

kumparan harus pole ' pitched.

5edua pitch yaitu C & dan C B harus ganjil jika tidak maka akan sulit

untuk menempatkan coil dalam jangkar.

=umlah segmen komutator sama dengan jumlah coil

5umparan pada awal dan akhir harus berada pada titik yang sama

tanpa pemutusan.

11. K$m,ara !e'$ ! sim,'e>

Dalam kumparan gelung ujung akhir dari satu coil terhubung ke segmen

komutator menuju permulaan dari coil berikutnya yang berbatasan dan

terletak pada kutub yang sama sampai semua coil telah terhubung.

"yarat kumparan gelung simplex:

C & dan C B berharga ganjil dan berlainan tanda dengan selisih perbedaan

% atau kelipatannya.

C & dan C B hamper sama dengan pole pitch

A(erage pitch C A %Y Y F B +

5omutator pitch C > ± $

8esultant pitch C 8 adalah genap

=umlah slot untuk kumparan % lapis sama dengan jumlah coil.

=umlah jalur parallel dalam jangkar mp

Dimana m pengali dari kumparan

P jumlah kutub

$@



Pada syarat pertama :

=ika C B F C & maka C B C & % diperoleh kumparan maju dgn C > $

=ika C B C & maka C B C & ' % diperoleh kumparan mundur dgn C > / $

!ntuk kumparan maju

C & $− P Z

dan C B $+ P Z

!ntuk kumparan mundur

C & $+ P

Z dan C B $−

P

Z

1+. Pe omora 2oi' da se!me %om$"a"or

"isi atas coil ditunjukkan dengan garis penuh dan nomor konduktor ganjil.

"isi bawah coil ditunjukkan dengan garis terputus dan nomor konduktor

genap

"egmen komutator dinomori secara berurut

Gxample

Gambar 1 .

$$



3a4 S'o" da %o d$%"or Kom,. Ge'$ ! #a !dibe "a !%a .

3b4 H$b$ !a Koi'

Pada gambar $7 coil sebelah atas diberi nomor ganjil dan yang bawah

bernomor genap seperti yang ditunjukkan dari kumparan gambar $6.

Posisi sikat dapat diletakkan dengan menemukan arah aliran arus di

berbagai konduktor. =ika arus konduktor yang berada dibawah kutub 0

diasumsikan mengalir masuk dan konduktor di bawah kutub " mengalir

keluar maka dengan meletakkan arah yang tepat pada konduktor yaitu

diperoleh batang komutator no $ dan E adalah titik pertemuan dari em- dan

arus mengalir keluar dari konduktor ini dan ditempatkan juga sikat untuk polaritas positi-. "edangkan segmen ' segmen komutator no 7 dan $+ titik

pemisahan dari em- sehingga ditempatkan sikat ' sikat untuk polaritas

negati(e. =ika sikat ' sikat dengan polaritas yang sama dihubungkan maka

semua konduktor jangkar terbagi dalam 6 jalur parallel )gbr$<*

Gambar 10. Koi'

$%



#ambar $;. satu posisi sikat positi- terdapat dua posisi alternati(e untuk sikat

negati(e.

#ambar $<. 5onduktor =angkar terbagi dalam 6 jalur parallel

Kesim,$'a *

=umlah total sikat jumlah kutub

=umlah cabang parallel dalam jangkar mp

=umlah konduktor jangkar yang terhubung seri dalam setiap cabang

parallel adalah 2 9 p

=ika a adalah arus jangkar total maka arus per cabang parallel adalah

a 9 pGm- diantara sikat ' sikat positi- dan negati(e sama dengan em- yang

dibangkitkan pada setiap satu cabang parallel. =ika H adalah jumlah

total konduktor jangkar dan P adalah jumlah kutub maka jumlah

konduktor jangkar dalam setiap cabang parallel adalah 2 9 p.

=adi em- yang dibangkitkan )A(erage em- 9 konduktor* I P Z

Gm- Ga( I P Z

$+



$+. 5umparan gelombang simplex

Jujuan untuk kumparan gelombang adalah :

C & dan C B berharga ganjil dan mempunyai tanda yang sama.

C & dan C B hamper sama dengan pole pitch dan mungkin dapat sama atau

berbeda %

8esultant pitch C 8 C & C B

5omutator pitch C > C A

A(erage pitch harus sebuah integer diberikan oleh persamaan

C A

%

Y Y F B + dan C A P

Z %±

=umlah koil yaitu 0 > diperoleh dari persamaan4

0 > %

%±Y A P

=umlah jalur parallel jangkar %m

(o "oh *

#ambarlah diagram kumparan gelombang simplex % lapis untuk generator dc 6

kutub dengan +@ konduktor jangkar. Junjukkan karakteristik kumparan

gelombang simplex.

Pe #e'esaia

C A 6

%+@ − <

Dengan mengambil C A < diperoleh C B C & <

$6



#ambar $?a. 1etak posisi sikat komutator pada kumparan gelombang

#ambar $?b diagram ring eki(alen

$7



Gambar 18 Gambar +9

Gambar +1 kumparan dibagi dalam % cabang parallel dengan mengambil sikat

positi- di titik 8 dan sikat negati(e di titik P

Gambar ++ sikat ditempatkan dalam kedua posisi alternati(e untuk % sikat

positi- dan % sikat negati(e

$;



Posisi si%a" %$m,ara !e'omba !

1etak posisi sikat komutator pada kumparan gelombang adalah sangat sulit.

Pada gambar $?.a konduktor dianggap bergerak dari kiri ke kanan diatas kutub

0 dan ". dengan kaidah tangan kanan em- terinduksi dalam berbagai

konduktor jangkar dapat diperoleh.

#ambar $?.b menunjukkan diagram ring eki(alen yang sangat membantu

memahami -ormasi dari berbagai cabang parallel dalam jangkar.

Pada gambar $?.b kumparan terbagi secara elektris dalam dua bagian. "atu

bagian terdiri dari konduktor yang terletak diantara titik 0 dan 1 dan

konduktor kedua diantara 0 dan M. pada bagian 0 ' 1 em- terinduksi dari kiri

ke kanan dan bagian

0 ' M dari kanan ke kiri. =adi hanya dua sikat yang diperlukan satu positi-

dan satu negati(e. Dari gbr $?.b titik 0 adalah titik yang memisahkan em-

terinduksi ke dalam dua bagian kumparan. Maka posisi ini adalah sikat

negati(e. Jetapi bila titik 0 terletak dibelakang dan bahkan di ujung komutator

jangkar sikat negati(e mempunyai % posisi alternati(e yaitu di titik P atau K.

titik ini pada diagram eki(alen bersesuaian dengan segmen komutator no +

dan $$. !ntuk posisi sikat positi- diperoleh bahwa ada dua titik pertemuan dariem- terinduksi yaitu titik 1 dan M tetapi kedua titik ini berada di belakang

atau bahkan di ujung komutator. Dua titik ini dipisahkan oleh satu loop yaitu

loop yang disusun dari konduktor % dan E maka titik tengah yaitu 8 dari loop

ini menetapkan posisi sikat positi- yang dihubungkan dengan segmen

komutator no<. diperolah bahwa untuk satu posisi sikat positi- terdapat dua

posisi alternati(e untuk sikat negati(e. #br $;. kumparan dibagi dalam %

cabang parallel dengan mengambil sikat positi- di titik 8 dan sikat negati(e dititik P. )seperti gambar %$*. Pada gambar %% sikat ditempatkan dalam kedua

posisi alternati(e untuk % sikat positi- dan % sikat negati(e )digunakan 6 sikat*

yang memberikan pengaruh hubung singkat pada loop yang terletak diantara

sikat pada polaritas yang sama.

=adi diperoleh bahwa baik menggunakan % atau 6 sikat cabang parallel

diseluruh kumparan jangkar tetap dua cabang.

$<



Kesim,$'a %$m,ara !e'omba !

,anya % sikat yang diperlukan meskipun jumlahnya sama dengan jumlah

kutub

=umlah cabang parallel diseluruh kumparan jangkar ada % tanpa

memperhatikan jumlah kutub generator

=ika a adalah arus jangkar total arus yang mengalir dalam setiap cabang

adalah a 9 % berapapun jumlah kutubnya

Gm- terinduksi adalah salah satu dari dua cabang parallel. =ika Ga( adalah

em- terinduksi 9 konduktor maka em- terinduksi adalah Gg Ga( I H 9 %

$?



BAB III. JENIS? JENIS GENERATOR

Ge era"or D( di%'asi:i%asi%a berdasar%a e%si"asi meda #a.

1. Ge era"or e%si"asi @ ,e !$a"a "er,isah *

#enerator dengan eksitasi medan diperoleh dari sumber D> luar.

#enerator ini ditunjukkan pada gambar %+

+. Ge era"or e%si"asi se diri *

generator dengan eksitasi medan diperoleh dari generator itu sendiri.

Ada "i!a /e is !e era"or e%si"asi se diri *

1. Ge era"or sh$ " 3 sh$ " &o$ d 4

5umparan medan terhubung paralel dengan konduktor/konduktor jangkar.

$E



#enerator tipe ini ditunjukkan pada gambar %6.

+. Ge era"or seri 3 series &o$ d 4

5umparan medan terhubung seri dengan konduktor/konduktor jangkar

seperti gambar %7.

-. Ge era"or %om,o 32om,o$ d &o$ d4

adalah generator yang menggunakan kombinasi kumparan shunt dan

kumparan seri.

,ubungan generator kompon ini terbagi menjadi % jenis :

a. generator kompon panjang ditunjukkan pada gambar %;.

b. generator kompon pendek ditunjukkan pada gambar %<.

Dari generator kompon pendek dan kompon panjang tersebut bila

ditinjau dari ditinjau dari arah medan seri terdapat % jenis :

i* generator kompon komutati- )commutati(ely/compound*

yaitu bila medan seri membantu medan shunt.

ii* generator kompon di--erensial )di--erentially/compound*

yaitu bila medan seri melawan medan shunt.

Gambar +-a. Ge era"or D( Pe !$a" Ter,isah

%@



Gambar +-b. Ra !%aia Lis"ri% Ge era"or Pe !$a" Ter,isah

#ambar %6a. #enerator D> Penguat "hunt

Gb. + b. Ra !%aia Lis"ri% Ge era"or Pe !$a" Sh$ "

3a4 Ge era"or Seri 3b4 Ra !%aia Lis"ri% Ge era"or Seri

Gambar +0 E! C IaRa C dro, si%a" Cdro, seri

IL . RL

Ia Ise IL

Dro, seri Ise. Rse

%$



3a4 Ge era"or d2 Kom,o Pa /a ! 3b4 Ra !%aia Lis"ri% Ge era"or d2 Kom,o Pa /a !

E! C IaRaCdro, si%a" C dro, seri

Ia Ish C IL

Ia Ise

Gambar +

3a4 Ge era"or d2 Kom,o Pe de% 3b4 Ra !%aia Lis"ri% Ge era"or d2 Kom,o Pe de%

Gambar +6

Soa' *

$. sebuah generator shunt melepaskan arus 67@ A pada %+@ L. Jahanan

medan shunt dan jangkar masing/masing 7@ Ω dan @ @+Ω .

hitung em- yang dibangkitkan

%. sebuah generator kompon shunt panjang melepaskan arus beban 7@ A pada

7@@L. Jahanan jangkar medan seri dan medan shunt masing/masing @ @7 N

@ @+ N dan %7@ N. Bila drop sikat % L. ,itunglah : arus jangkar dan tegangan

yang dibangkitkan

+. generator kompon shunt pendek %7@ L melepaskan arus ?@ A. Jahanan

jangkar seri dan medan shunt adalah @ @7 N @ @+ N dan $@@N masing/

masing. ,itunglah tegangan yang terinduksi bila drop sikat % L

%%



6. dalam generator kompon shunt panjang tegangan terminal adalah %+@ L

saat melepaskan arus $7@ A. Diberikan tahanan medan shunt medan seri

di(ertor dan jangkar masing/masing E% N @ @@$7 @ @+ N dan @ @+% N.

,itunglah :

a. em- yang dibangkitkan

b. daya total yang dibangkitkan

c. daya yang hilang di jangkar medan seri dan di(ertor kuparan shunt dan

beban.

BAB I . EM; 5ANG DIBANGKITKAN

Misa' * -luks 9 kutub )weber*H jumlah totla konduktor jangkar

jumlah slot x jumlah konduktor 9 slot

P jumlah kutub generator

A jumlah cabang paralel

0 putaran jangkar )8pm*.

Gg em- yang dibangkitkan dalam satu cabang paralel

Gm- rata/rata yang dibangkitkan 9 konduktor (olt.

%+

dt

d φ



&luks terpotong 9 konduktor dalam satu putaran adalah d p wB.

=umlah putaran per detik

=adi waktu untuk $ putaran dt detik

Berdasarkan hukum -araday

Gm- yang dibangkitkan 9 konduktor

U "$% !e era"or %$m,ara !e'omba ! sim,'e>

Gm- yang dibangkitkan gelombang simplex9cabang

Gg .

. (olt

U "$% !e era"or %$m,ara !e'$ ! sim,'e>

Gm- yang dibangkitkan9cabang

Gg . .

(olt

Se2ara $m$m em: #a ! diba !%i"%a ada'ahGg . (olt

Dimana A % untuk kumparan gelombang simplex

A P untuk kumparan gelung simplex

Soa'

$. generator 6 kutub mempunyai jangkar kumparan gelombang dengan 7$

slot. "etiap slot berisi %@ konduktor. Berapa tegangan yang dibangkitkanketika mesin digerakkan pada kecepatan $7@@ rpm dan -lux perkutub <

mQb

%. generator dc shunt ? kutub dengan <<? konduktor jangkar kumparan

gelombang berputar pada %7@ L. Jahanan jangkar @ %6 N dan pada tahanan

medan %7@ N. ,itunglah arus jangkar em- yag dibangkitkan dan -lux

perkutub

%6

;@ N

N ;@

dt d φ

N

P ;@Φ

;@ PN Φ

;@ PN Φ

% Z

;@ ZN Φ

% P

;@ PN Φ

% Z

;@ ZN Φ

% P

;@ ZN Φ

;@ ZN Φ

A P



+. generator kumparan gelung shunt panjang 6 kutub mensuplai beban %7

kw pada tegangan terminal 7@@ (. Jahanan jangkar @ @+ N tahanan medan

seri @ @6 N dan tahanan medan shunt %@@ N. Drop sikat diambil % L.

Jentukan en- yang dibangkitkan.

,itunglah juga jumlah konduktor jika kecepatan $%@@ rpm dan -lux

perkutub @ @% wb

BAB . RUGI? RUGI MESIN D(

0.1. R$!i?r$!i besi da'am /a !%ar

5arena perputaran inti besi jangkar di dalam -luks magnetik dari kutub/kutub

medan maka terdapatb rugi/rugi dalam inti dan disebut sebagai rugi/rugi besi atau

rugi/rugi inti. 8ugi/rugi besi terdiri dari :

a4 R$!i?r$!i H#"eresis

%7



rugi/rugi ini disebabkan pembalikan magnetisasi dari initi jangkar. nti

mengalami satu siklus lengkap pembalikan magnetik setelah berjalan pada

satu pasang kutub.

8ugi/rugi tergantung dari (olume dan kualitas besi harga kerapatan -luks

maximum B max dan -reRuensi.

!ntuk kerapatan -luks normal )sampai $ 7 wb9m %* rugi/rugi hyterisis

dinyatakan dengan rumus steinmet2 sbb:

Qn η B$.;max - L

Dimana :

L: (olume inti dalam m +

η : koe-isien hyterisis steinmet2

b4 R$!i?r$!i ar$s edd#

saat inti jangkar berputar memotong -luks magnetik maka em- terinduksi di

dalam body ini. Berdasarkan hukum induksi elektromagnetiknya*. Meskipun

em- ini kecil tetapi menimbulkan arus yang besar di dalam body inti karena

tahanannya kecil. Arus ini disebut sebagai arus Gddy. 8ugi/rugi daya yang

disebabkan karena aliran arus ini disebut sebagai rugi/rugi arus eddy. 8ugi/

rugi ini akan menjadi besar jika besi padat digunakan. Dalam usaha untuk mengurangi rugi/rugi ini dan mengurangi pemanasan maka inti dibuat dari

lapisan/lapisan tipis. 1apisan/lapisan ini kemudian diisolasi dengan (arnish

tipis. )gb %?*

%;

8ugi/rugi eddy Qe diberikan sbb :Qe k b % max - % t% ( watt

Diman B max : kerapatan -luks maxJ: ketebalan lapisan& : -reRuencyL : (olume inti jangkar



Beri%$" ada'ah - e:isie si?e:isie si ,ada !e era"or d2

$. e-isiensi mekanik Sm

%. e-isiensi elektrik Se

+. e-isiensi total S

Soa' *

$. generator shunt $@ 5Q %7@ L D> ; ktub berputar pada $@@ rpm saat

beban penuh. =angkar mempunyai 7+6 konbuktor terhubung kumparan

gelung. 8ugi tembaga beban penuh adalah @ ;6 5w drop sikat adalah % L.

Jentukan -luks perkutub abaikan arus shunt

%. generator shunt memberikan $E7 A pada %7@ L. Jahanan jangkar dan

tahanan medan shunt nasing/masing @ @% T dan 7@ T. 8ugi/rugi besi dangesek E7@ Q

hitunglah

a. Gm- yang dibangkitkan

b. 8ugi/rugi cu

c. Daya output dari primeo(er

d. G-isiensi mekanik elektrik dan total

BAB I. REAKSI JANGKAR DAN KOMUTASI

.1 Rea%si Ja !%ar

%?

Seba!ai !e era"or

A B

gerak outputpeng EgIa

BC

EgIaVI

AC

gerak outputpeng VI



Gambar -9 Rea%si Ja !%ar

)a* Menunjukkan distribusi -luks pada generator % kutub saat tidak ada arus

pada konduktor/konduktor jangkar.

)b* -luks yang dihasilkan oleh konduktor/ konduktor jangkar saat menaglir

arus dan -luks.

)c* menunjukkan resultan mm- yaitu o/& yang diperoleh dengan

mengkombinasikan secara (ektor O-m dan O-a

8eaksi jangkar adalah pengaruh yang ditimbulkan oleh arus jangkar terhadap

medan magnetik pada distribusi -luks di bawah kutub/kutub utama dari sebuah

generator yang mengakibatkan bergesernya sumbu netral magnetik. Medan

magnetik yang mempunyai % pengaruh :

a* menghilangkan 9 melemahkan -luks utama

b* menyeberangi -luks magnet utama

pengaruh a menyebabkan tegangan yang dihasilkan menjadi berkurang. Pengaruh

b menyebabkan timbulnya bunga api pada sikat/sikat.#ambar [email protected] menunjukkan distribusi -luks pada generator % kutub saat tidak ada

arus pada konduktor/konduktor jangkar. &luks terdistribusi secara simetri terhadap

sumbu kutub dan sumbu netral magnetik )M0A* berhimpit dengan sumbu netral

geometri )#0A*. M0A adalah sumbu yang tegak lurus terhadap -luks yang

berjalan melalui jangkar.

O/&m adalah besar dan arah mm- yang menghasilkan -luks utama dan M0A yang

tegak lurus terhadap O/&m.#ambar +@/b adalah -luks yang dihasilkan oleh konduktor/ konduktor jangkar saat

menaglir arus dan -luks yang di hasilkan oleh konduktor/konduktor jangkar saat

mengalir arus dan -luks medan utama tidak di eksitasi. Arah arus jangkar sama

seperti ketika generator dibebani.

O/&a adalah besar dan arah mm- yang menghasilkan -luks jangkar

#ambar +@/c menunjukkan resultan mm- yaitu o/& yang diperoleh dengan

mengkombinasikan secara (ektor O-m dan O-a

%E



.+ Kom$"asi

Caitu proses pembalikan arah arus dan terhubung singkatnya sebuah coil

)konduktor/konduktor jangkar* setelah melewati kutub/kutub yang berlawanan )!

ke "* pada medan magnetik utama. Prosesnya sbb:

Gambar -1 Kom$"asi

Pada gambar +$A lebar sikat sama dengan lebar satu segmen komutator dan satu

isolasi mika. >oil B akan terjadi hubung singkat karena sikat akanbergerak menuju segmen comutator a. Diasumsikan setiap coil membawa %@ A sehingga

arus sikat adalah 6@ A baik menggunakan kumparan gelung atau kumparan

gelombang. Arus mengalir dari kiri ke kanan. #ambar +$ B coil telah memasuki

hampir periode hubung singkat. Arus di coil B telah berkurang dari %@ A

karena $@ A sisanya melalui segmen a dan dari segmen B mengalir arus +@ A

sehingga total 6@ A.#ambar +$ > coil B telah terhubung singkat sehingga arus

menjadi @. dua arus berharga %@ A diperoleh dari coil A dan >. #ambar +$ D coil

B sekarang membawa arus $@ Adalam arah terbalik ditambah %@ A dari coil A

menghasilkan +@ A melalui segmen comutator a. Dari coil > mensuplai $@ A

melalui segmen komutator b menuju sikat sehingga diperoleh 6@ A. #ambar +$ G

keadaan ketika coil B hampir mengakhiri proses komutasi atau periode hubung

singkat. !ntuk komutasi yang ideal seluruh arus seharusnya sudah terbalik

dengan membawa arus %@ A. Jetapi pada gambar coil B membawa arus $7 A.

+@

+

$



Dalam kasus ini sisa arus 7A mengalir secara langsung dari segmen komutator b

menuju sikat melalui udara sehingga menghasilkan bunga api.

BAB II. OPERASI PARALEL GENERATOR ARUS SEARAH

6.1. O,erasi Para'e' Ge era"or Sh$ "

#enerator/generator yang diparalel harus terhubung ke terminal positi- dan

negati- pada posisi yang sama. =ika polaritas generator incoming )masuk tidak

+$



sama maka akan terjadi hubung singkat yang berbahaya pada sistem. Pada

gambar +% ditunjukkan generator shunt no.$ yang terhubung ke busbar dan

mensuplai beban prosedur untuk mengoperasikan paralel generator no.% adalah

sbb: jangkar generator no.% diputar oleh primemo(er sampai pada kecepatan

nominalnya kemudian sakalr "% ditutup. 8angkaian dilengkapi dengan (oltmeter

L yang diparalel pada saklar "$. eksitasi generator no.% dinaikkan sampai

pembacaan (oltmeter nol. ni berarti bahwa tegangan terminalnya sama dengan

generator no.$ atau tegangan busbar. 5emudian "$ ditutup sehingga generator

no.% sudah diparalel ke sistem. Pada kondisi ini generator % belum mensuplai daya

ke beban karena em- terinduksi sama dengan tegangan busbar sehingga tidak ada

arus yang mengalir diantara % titik pada petensial yang sama. #enerator disebut

dalam keadaan mengambang )-loating* di busbar. =ika generator % mensuplai

beban maka em- terinduksinya G harus lebih besar dari tegangan busbar L.

"ehingga arus yang disuplai )G ' L* 9 8a. Gm- terinduksi pada generator %

dinaikkan dengan memperbesar medan sampai mengambil pembagian beban yang

sesuai.

Gambar -+. Ge era"or Sh$ "

6.+ O,erasi Para'e' Ge era"or Seri

#ambar ++ a dan b menunjukkan dua generator seri identik yang terhubung

paralel. Pada saat awal G$ G% sehingga generator/generator mensuplai arus yang

sama besarnya. Bila G$ sedikit meningkat maka G$ F G%. Dalam keadaan ini

$F %. Oleh karena itu medan generator $ diperkuat dan generator % diperlemah.

Akhirnya generator $ tidak hanya mensuplai seluruh beban tetapi juga mensuplai

+%



daya ke mesin % yang mulai berputar sebagai sebuah motor. "ehiinga % mesin

akan membentuk sebuah loop hubung singkat dan arus meningkat tajam.

5eadaan ini dapat dicegah dengan menggunakan batang penyama )eRuali2ing bar*

sebab dua mesin yang sama memberikan arus yang hampir sama ke beban. "edikit

perbedaan diantara dua arus dapat dibatasi dengan adanya loop yang dibuat oleh

jangkar dan eRuali2ing bar.

Gambar --a da b. D$a Ge era"or Seri Ide "i% 5a ! Terh$b$ ! Para'e'

Soa' *

$. dua generator D> masing/masing mempunyai karakteristik eksternal linier

beroperasi paralel. Mesin $ mempunyai tegangan terminal tanpa beban dan

%%@ L pada arus beban +7 A. Mesin mempunyai % tegangan %?@ L tanpa beban dan %%@ L pada arus beban 7@ A. ,itunglah arus output masing/

masing mesindan tegangan busbar saat beban total ;@ A. Berapa 5Q

output masing/masing mesin pada kondisi ini

%. Dua generator shunt beroperasi paralel da mensuplai beban ?@@ A.

#enerator A memberikan %6@ L saat tanpa beban dan %%7 L pada output

7@@ A. #enerator B memberikan %67 L tanpa beban dan %%7 L pada

output 6@@ A. Asumsikan karakteristik beban linier tentukan tegangan

busbar dan 5Q masing/masing generator

+. Dua generator shunt masing/masing mempunyai tahanan jangkar @ @$ T

dan tahanan medan %@ T bekerja paralel dan mensuplai beban total 6@@@

A. Gm- masing/masing adalah %$@ L dan %%@ L. ,itunglah tegangan

busbar dan output masing/masing mesin

++



BAB III. KARAKTERISTIK GENERATOR D(

5arekteristik yang paling utama pada generator D> ada tiga macam.

a. Kara%"eris"i% sa"$rasi "a ,a beba 3Eo @I :4

5arakteristik ini disebut juga karakteristik magnetik atau karakteristik

rangkaian terbuka ) Open >ircuit >harakteristic 9 O>>* pada karakteristik ini

+6



.;@

Volt A p

x ZN

Eg Φ=

menunjukan hubungan antara em- jangkar tanpa beban Go dengan medan atau

arus penguatan - pada kecepatan tetap. Bentuk kur(a sama untuk semua

generator apakah eksitasi terpisah maupun eksitasi sendiri.

b. Kara%"eris"i% da'am @ Kara%"eris"i% "o"a' 3 E@Ia4

5arakteristik ini menunjukan hubungan antara em- jangkar G ) setelah

memperhitungkan pengaruh demagnetisasi reaksi jangkar* dengan arus

jangkar a.

2. Kara%"eris"i% L$ar 3 @ I 4

5arakteristik ini disebut juga sebagai karakteristik per-ormansi atau kur(a

pengaturan tegangan. 5ur(a ini memberikan hubungan antara tegangan

terminal L dan arus beban . ,arga L diperoleh dengan mengurangi a8a dari

harga G.

5arakteristik ini dapat diperoleh dengan dua jalan yaitu dengan

melakukan pengukuran generator saat dibebani dengan memakai alat ukur dan

secara gra-ik dari OO> jika tahanan jangkar tahanan medan e-ek

demagnetisasi reaksi jangkar diketahui.

7.1 Ge era"or E%si"asi Ter,isah

a4 Kara%"eris"i% sa"$rasi "a ,a beba .

8angkaian untuk memperoleh data kur(a ditunjukan pada gambar +@.

Arus medan - diperoleh dari sumber D> dan dapat diatur melalui

potensiometer.

Persamaan tegangan dc adalah

+7



Gambar -9 3a4 Ge era"or E%si"asi Ter,isah. 3b4 K$r=a Sa"$rasi Ta ,a Beba

=ika kecepatan konstan persamaan menjadi Gg 5 φ

"aat - meningkat maka φ dan Gg juga meningkat kutub menjadi jenuh

)saturated* sehingga kenaikan - yang lebih besar akan diikuti kenaikan

yang kecil pada Gg. 5eadaan ini ditunjukan pada garis db gambar [email protected]

yang cenderung membengkok.

b4 K$r=a Ke/e $ha berbeba @ Load Sa"$ra"io (ir=a 3 @I:4

5ur(a ini menunjukan hubungan antara tegangan terminal L dan arus

medan - saat generator dibebani. 5ur(a dapat diperoleh dari karakteristik

saturasi tanpa beban dan dengan memperhitungkan pengaruh

demagnetisasi reaksi jangkar dan drop tegangan jangkar.

Gambar -1. K$r=a Ke/e $ha berbeba

Gambar -+. Kara%"eris"i% da'am da '$ar

Pada gambar +$ oa amp/turn medan yang diperlukan untuk memperoleh

tegangan nominal tanpa beban. Bila kondisi berbeban tegangan berkurang

akibat pengaruh demagnetisasi reaksi jangkar. Pengurangan ini dapat

diatasi dengan menaikan amp/turn medan sebesar ac. "ehingga ac bd.

Jitik d terletak pada kur(a 1" yang menunjukan hubungan antara

tegangan G pada kondisi berbeban dengan amp/turns medan. 5ur(a 1"

+;



paralel dengan ob. 5emudian tegangan L lebih kecil dari pada tegangan G

sebesar a8a dimana 8a tahanan jangkar. Dari titik d garis (ertikal de

a8A. Jitik G terletak pada kur(a saturasi beban penuh. Dengan cara sama

kur(a saturasi beban penuh Mp dapat digambar. "egitiga ; kode disebut

sebgai drop reaction triagle

24 Kara%"eris"i% da'am da '$ar 3I "er a' da E>"er a' (hara2"er4

Pada gambar +% garis adalah tegangan tanpa beban Go. Jegangan ini

akan tetap konstan bila tidak ada reaksi jangkar dan drop tegangan jangkar.

Bila generator dibebani maka tegangan jatuh pada harga G akibat reaksi

jangkar. 5eadaan ini diplot pada kur(a dan disebut sebagai karakteritik

dalam. #aris oa menyatakan drop tahanan jangkar. =ika G dikurangi drop

tahanan jangkar maka diperoleh harga tahanan terminal L. Cang diplot

pada kur(a dan disebut sebagai karakteristik luar.

7.+ K$r=a Ta ,a Beba $ "$% Ge era"or E%si"asi Se diri

O>> atau kur(a saturasi tanpa beban untuk generator shunt atau seri eksitasi

sendiri diperoleh dengan jalan yang sama.

Gambar --.3a4 Ge era"or E%si"asi Se diri

3b4 %$r=a a "ara I: da Eo

#enerator digerakan pada kecepatan konstan oleh perimer mo(er dan emn- tanpa

beban Go diukur dengan (oltmeter. - dinaikan bertahap dari nol dengan hasil

kur(a antara - dan Go diperoleh pada gambar ++b. Ari kur(a tersebut dapat

disimpulkan bahwa akibat adanya magnet sisa didalam kutub em- dapat

dibangkitkan meskipun - @.

+<



7.- Taha a Kri"is Ge era"or Sh$ ".

5arena magnet sisam maka em- awal dibangkitkan dan mencatu kumparan

medan generator. Arus yang melalui koil medan akan memperkuat magnetisai

kutub/kutub. ni akan meningkatkan -luks kutub dan selanjutnya menaikan em-

yang dibangkitkan. Penguat em- dan -luks ini sampai pada titik keseimbangan di

P )gambar +6*. Jitik P berada pada garis resistansi9 tahanan kumparan medan

yaitu

Gambar - . K$r=a Pe !$a" Em: da ;'$%s i i sam,ai ,ada "i"i% %eseimba !a di P

Jegangan O1 bersesuaian dengan titik P mempresentasikan tegangan maksimum

dengan 8 sebagai tahanan medan dan O& mempresentasikan arus medan. #aris

OB mempresentasikan harga tahanan yang lebih kecil dari 8. =ika 8 dinaikan

hingga garis tahanan tidak memotong kur(a O>> seperti garis OJ maka mesin

akan gagal mengeksitasi dan tidak ada tegangan yang dibangkitkan. =ika garis

tahanan berada pada O> maka mesin akan tepat untuk dapat bereksitasi. ,arga

tahanan yang dipresentasikan oleh tangen ke kur(a disebut sebagai tahanan kritis

8c.

7. Ko disi @ S#ara" $ "$% memba !%i"%a !e era"or sh$ ".

+?

Rampere

Volt =



$. 5ondisi yang perlu untuk membangkitkan generator eksitasi sendiri adalah:

%. ,arus ada magnet sisa didalam kutub generator

+. Arah putaran generator harus tepat artinya koil medan harus tepat terhubung

ke jangkaran sehingga tegangan yang dihasilkan akanmemperkuat em- awal

akibat magnet sisa.

6. =ika eksitasi pasa open circuit tahanan medan shunt harus lebih besar dari

harga tahanan minimum tertentu yang dibrikan oleh karakteristik dalam.

7.0 Kara%"eris"i% L$ar

Drop tegangan terminal L diakibatkan oleh drop tahanan jangkar dan reaksi

jangkar menyebabkan penurunn arus medan - dan kemudian mengurangi em-

yang dibangkitkan. !ntuk memperoleh hubungan antara tegangan terminal dan

arus beban generator terhubung seperti pada gambar +7 a

Gambar -0

3a4 Te!a !a Termi a' da Ar$s Beba Ge era"or Terh$b$ !

3b4 K$r=a H$b$ !a a "ara "e!a !a Termi a' da Ar$s Beba

#enerator "hunt dieksitasi saat tanpa beban sehingga memberikan tegangan open

circuit Oa. 5emudian beban secara bertahap dinaikan. Dari hasil pembacaan

alat ukur diperoleh kur(a karakteristik luar pada gambar +7b. Bagian ab adalah

garis kerja kur(a. Jitik b disebut sebagai titik breakdown dimana beban adalah

maksimum OB. Dititik b generator mengirimkan arus yang sangat besar yaitu

lebih besar dari pda arus normalnya. =ika beban dikurangu pada titik b arus beban

seharusnya lebih besar dari pada OB. Akan tetapi akibat drop tahanan jangkar dan

reaksi jangkar tegangan teminal L turun secara drstis sehingga arus beban akan

+E



turun @A. =ika pada bagian b d c dari kur(a tegnagn terminal L turun lebih

cepat dibanding tahanan beban.

7. Ge era"or Seri

Pada #eneratorm seri kumparan medan seri dengan jangkar )gambar +;* bila

a meningkat -luks dan juga em- meningkat seperti ditunjukan pada kur(a gambar

+;.b. kur(a Oa adalah O>> pengaruh reaksi jangkar pada beban penuh diberikan

oleh jarak horisontal a/b. =adi titik b berada pada karakteristik dalam. =ika

koordinat bc gh drop tegangan jangkar maka titik c berada pada karakteristik

luar

Gambar -

3a4 Ge era"or seri

3b4 K$r=a Oa

Pada beban/beban tinggi tegangan mulai berkurang akibat reaksi jangkar bila

beban semakin bertambah besar tegangan terminal berkurang sampai nol untuk

beban OD.

Soa'.

Open >ircuit >harakteristic )O>>* generator dc eksitasi terpisah pada 8pm

adalah sebagai berikut:

Arus MedanU : @ % @ 6 @ ; $ @ $ % $ ;

GMP )(olt* : +@ 77 <7 E@ $@@ $$@ $$7 $%@

6@



jika mesin terhubung sebagai generator shunt dan berputar pada $@@@ rpm

tahanan medan $@@ ohm.

,itunglah :

a* Jegangan open cicuit dan arus eksitasi

b* Jahanan kritis

c* Jahanan pada tegangan $$7 (olt.

Penyelesaian

Plot kur(a OO> adalah sebagai berikut :

$. #ambar open circuit $@@ L arys eksitasi $A

%. #aris OJ adalah tangen pada bagian awal OO> yang merepresentasikan

tahanan krisis. Dari titik > harga tahanan kritis adalah Ω== $7@;@

E@.

+. #aris OB mempresentasikan tahanan shunt pada tegangan $$7 (olt open

circuit. Jahanan Ω== $?%6$

$$7

BAB I . MOTOR D(

8.1 Pri si, Mo"or D(

Motor listrik adalah mesin yang merubah energi listrik menjadi energi

mekanik prinsip kerjanya didasarkan pada sebuah konduktor yang membawa

6$



.;@

Volt A p

x ZN

Eg Φ=

arus dan berada dalam medan magnet sehingga konduktor mengalami gaya

yang arahnya berdasarkan kaidah tangan kiri )#ambar $b.*.

Pada gambar +?a dan +?b saat medan magnet dieksitasi dan konduktor/

konduktor jangkar disuplai dengan arus dari supply utama maka konduktor

mengalami gaya yang memutar jangkar. 5onduktor/konduktor jangkar

dibawah kutub ! diasumsikan membawa arus menjauhi dan dibawah kutub "

mendekati dengan menerapkan kaidah tangan kiri maka diperoleh arah gaya

pada setiap konduktor.

8.+. EM; La&a a"a$ GGL La&a

Proses terjadinya GM& 1awan adalah sebagai berikut :

Bila kumparan jangkar dan kumparan medan disupply sumber arus searah

maka pada kumparan jangkar mengalir arus searah dan berada diantara kutub/

kutub medan magnet sehingga jangkar berputar. =angkar yang berputar ini

berada dalam medan magnetik dengan demikian timbul em- terinduksi yang

dihasilkan oleh konduktor/konduktor jangkar. Arah em- terinduksi ini

diperoleh dengan kaidah tangan kanan yaitu dalam arah melawan tegangansuplainya sehingga disebut em- lawan )Gb*.

Besar #a em: 'a&a i i sama se,er"i em: "eri d$%si ,ada !e era"or #ai"$

V &luks atau 5utub )webwer

H jumlah total konduktor jangkar

P jumlah kutub generator A jumlah cabang paralel dijangkar

0 putaran jangkar )8pm*

6%



Gambar -6a. Kaidah Ta !a Ka a Gambar -6b. Kaidah Ta !a Kiri

Gambar -7a. Mo"or D( K$"$b Ba #a%

Gambar -7b. Be'i"a Berar$s Ter'e"a% Da'am Meda Ma! e"

Gambar -8a b da 2. Proses "imb$' #a GGL 'a&a

-. Persamaa "e!a !a mo"or

Jegangan L yang disuplai ke jangkar motor digunakan untuk :

• Menghasilkan em- lawan )Gb*

• Drop tahanan jangkar a8a

"ehingga persamaan tegangan motor adalah :

6+



Ra Ia EbV .+=

Dimana :

L "uplai tegangan sumber )(olt*

Gb Gm- lawan )(olt*

a arus jangkar )ampere*

8a tahanan jangkar )ohm*

(o "oh soa' *

$. "ebuah mesin dc %%@ L mempunyai tahanan jangkar @ 7 Ω. =ika arus jangkar

beban penuh %@ A hitunglah em- trinduksi saat mesin dioperasikan sebagai :

a. #enerator

b. Motor

%. "ebuah motor shunt 66@ (olt mempunyai tahanan jangkar @ ? Ω. Jentukan

em- lawan saat memberikan output < 6; 5Q pada e-esiensi ?7 W.

+. "ebuah generator dc shunt %7 5Q %7@ L mempunyai tahanan jangkar dan

medan masing/masing @ @; Ω dan $@@Ω. Jentukan daya jangkar total yang

dihasilkan saat bekerja sebagai :

a. #enerator yang mnghasilkan output %7 5Q.

b. "ebagai motor yang menarik input %7 5Q.

8. . Torsi

Adalah momen putar dari sebuah gaya terhadap sumbunya. Jorsi diukur

dengan perkalian gaya dengan jari/jari dimana gaya tersebut bekerja.

66



Gambar 9. Ka"ro' de !a /ari?/ari r

me"er be%er/a de !a ; #a !

ber,$"ar ,ada N r,s

#ambar 6 adalah sebuah katrol

dengan jari/jari r meter bekerja

dengan gaya melingkat sebesar &

newton yang berputar pada 0 rps.

=adi :

J & x 8 )0m*

Ker/a #a ! di'a%$%a o'eh !a#a ; da'am sa"$ ,$"ara

Q & x jarak

& x %πr

Da#a #a ! dihasi'%a ada'ah

P & x %πr x 0 )=oule 9 detik watt*

) & . r * . )%π 0* watt

J. ω watt.

Dima a * &.r J )torsi*

%π 0 kecepatan sudut ω dalam radian9detik

Torsi Ja !%ar dari Mo"or

Daya yang dihasilkan oleh torsi jangkar Ja dari motor yang berputar pada 0 rps

adalah:

P Ja. % π 0 Qatt ....................................................)i*

Daya elektrik yang diubah dalam daya mekanik dijangkar adalah :

P Gb. a Qatt .....................................................)ii*

Persamaa 3i4 da 3ii4 me !hasi'%a *

Ja. %π 0 Gb . a

Ja Ia A P

ZN N

φ

π %$

0m

A

P

ZIaφ π %

$

0m

67



@ $7EφHia )P9A* 0m

Ja ≅ φ . a

Dari persamaan )i* dan )ii*

Ja . % π 0 Gb. a

Ja N π %

$ Gb. a 0m

=ika 0 dalam 8pm maka

Ja Ia Eb N

..;@9%

$

π 0m

N Ia Eb ..

%

;@

π 0m

N Ia Eb ..

.77E 0m

Torsi Proses 3Tsh4

"eluruh torsi jangkar tidak digunakan untuk melakukan kerja yang berguna tetapi

masih dikurangi oleh rugi/rugi besi dan gesekan. Jorsi yang tersedia untuk

melakukan kerja yang berguna tersebut sebagai torsi proses )Jsh*.

Daya Output Motor Psh Jsh x % π 0 )Qatt*

Jsh N

Pshπ %

)0m* 0 dalam 8ps

Jsh N

Psh..77E 0 dalam 8pm

(o "oh Soa' *

6. "ebuah motor dc seri kumparan gelombang %7@ L 6 kutub mempunyai

<?a konduktor pad jangkarnya. Jeknan jangkar @ <7 Ohm. Motor enarik

arus 6@ A. ,itunglah kecepatan dan torsi jangkar motor bila -luks

perkutubnya %7 mQb.

7. Motor shunt %%@ L 6 kautub mempunyai 76@ konduktoe kumapran

gelung. Motor menarik arus +% ampere dari suplai dan menghasilkan day

6;



aouput 7 7E7 5Q. 5umparan medan menarik arus $A tekanan jangkjar @ E

Ohm.dan -luks berkutub +@ mQb. ,itunglah a. 5ecepatan b. Jorsi yang

dihasilkan

;. motor dc seri mengambil arus 6@A pada %%@ L dan berputar pada ?@@ rpm

jika tekanan jangkar dan medan masing/masing @ % Ohm dan @ $ Ohm

rugi/rugi besi dan gesekan @ 7 kw hitunglah

a*. Jorsi yang dihasilkan dalam jangkar

b*. Daya Output Motor.

8.0. Ke2e,a"a Mo"or D(

Dari persamaan tegangan motor dc

Gb Ra IaV A P ZN

.;@

−=

φ

0 V Eb

x P Z A =

φ .;@

ZP A

K ;@=

φ

Eb K

6<



Persamaan ini menunjukan bahwa kecepatan sebanding dengan em- lawan Gb dan

berbanding terbalik dengan φ jadi

0 X φ

Eb

U "$% mo"or seri

Misal : 0 $ kecepatan pada keadaan $ 0 % keadaan %

a$ arus jangkar keadaan $ a % keadaan %

φ$ -luks perkutub keadaan $ φ% keadaan %

Dengan menggunakan persamaan diatas

0$ X$

$

φ

Eb dan 0% X

$

$

φ

Eb

=adi

$

%

N N

X$

$

%

%

Eb x

Eb φ φ

"ebelum mencapai saturasi kutub megnetik φ X a maka

$

%

N N

X%

$

$

%

Ia

Ia x

Eb

Eb

U "$% mo"or sh$ "Dalam hal ini persamaan yang sama memberikan

$

%

N N

X%

$

$

%

φ φ

x Eb

Eb jika φ$ φ% maka

$

%

N N

X$

%

Eb Eb

(o "oh Soa' *Motor dc seri beroperasi pada ?@@ rpm dengan arus $@@A dari tegangan

%[email protected] jangkar dan medan masing/masing @ $7 ohm. ,itung kecepatan

bilamana motor bekerja pada arus %7 A. Asumsikan bahwa -luks pada arus ini

adalah 67 W dari -luks pada $@@A.

"ebuah motor dc shunt mempunyai tahanan jangkar @ 7 ohm dan tahanan medan

$$7 A. Pada saat beban kecepatanya $%@@ rpm dan arus jangkar % 7A. Pada saat

6?



beban nominal kecepatan turun menjadi $$%@ rpm tentukan arus dan daya input

motor pada saat beban nominal.

"buah generator shunt mengirimkan daya 7@ 5w pada %7@ Lolt dan 6@@ rpm.

Jahanan jangkar dan medan masing/masing @ @% ohm dan 7@ ohm. ,itunglah

kecepatan mesin saat operasi sebagai motor shunt dan mengambil 7@ 5w input

pada %7@ L misal jatuh tegangan sikat adalah $ (olt persikat.

8. . Kara%"eris"i% mo"or D( seri

a. Kara%"eris"i% Ta@Ia

Dari hubungan persamaan berikut

Ja X φ . a

Pada motor dc seri kumparan medan juga membawa arus jangkar maka φ X a

meningkat sampai titik saturasi magnetik.

Dengan demikian sebelum saturasi

Ja X a%

Pada beban ringan A dan φ kecil. Bila a meningkat Ja meningkat

sebanding denganb kuadrat arus. Maka kur(a Ja9 a adalah sebuah parabola

seperti gambar 7.

Gambar 1. Kara%"eris"i% Ta@Ia

"etelah saturasi φ tidak tergantung dari

a maka Ja X a jadi karakteristik

menjadi garis lurus. Jorsi poros Jsh

lebih kecil dari pada torsi jangkar Ja

akibat adanya Atary 1osses.

=adi di ambil kesimpulan bahwa pada

saat awal sampai satuasi magnetik

motor seri sebanding dengan kuadrat

arus jangkar. Maka dalamkeadaan

dimana torsi starting diperlukan untuk

mengangkat beban/beban berat seperti

hoist dan kereta listrik motor/ motor

seri digunakan.

b. Kara%"eris"i% N@Ia

6E



Perubahan kecepatan dapat dianalisa dari persamaan

0 Xφ

Eb

Perubahan Gb dari berbagai arus beban adalah kecil sehingga dapat diabaikan.

Jetapi bila a naik φ juga meningkat dengan demikian kecepatan berubah

sebanding terbalik dengan arus jangkar )gambar ;*

Gambar +. Kara%"eris"i% N@Ia

"aat beban berat a adalah besar dan

kecepatan rendah )ini menurunkan Gb

dan menghasilkan arus jangkar lebih*.

Bila tiba/tiba arus beban turun sampaiharga yang kecil kecepatan menjadi

tinggi dan berbahaya. Oleh karena itu

motor seri tidak boleh distart tanpa

beban mekanik jika tidak maka motor

akan menghasilkan kecepatan yang

berlebihan dan mengakibatka

kerusakan karena gaya sentri-ugal yang besar dihasilkan pada kondisi ini.

2. Kara%"eris"i% Me%a i% N@Ta

5arakteristik ini diperoleh dari dua persamaan diatas bahwa saat kecepatan

tinggi torsi rendah dan sebaliknya saat kecepatan rendah torsi tinggi.

5arakteristik ini ditunjukan pada gambar <.

Ja X φ . a

0 Xφ

Eb

Gambar -. Kara%"eris"i% Me%a i% N@Ta

8.6. Kara%"eris"i% Mo"or?mo"or D( Sh$ "

a. Kara%"eris"i% Ia@Ia

7@



dengan mengambil -luks menjadi konstan ) meskipun dengan beban/beban

berat* φ agak berkurang disebabkan kenaikan reaksi jangkar*.

Diperoleh Ja X a

5arakteristik listrik diperoleh pada gambar ? secara praktek merupakn garis

lurus. 5arena beban starting yang bera akanmemerlukan arus starting yang

besar maka motor shunt tidak boleh distart dengan beban berat.

b. Kara%"eris"i% N@Ia

=ika -luks diambil konstan maka 0 X Gb. Bila Gb konstan maka 0

)kecepatan* juga konstan )gambar E*. Jetapi Gb dan φ dapat berkurang dengan

kenaikan beban. Dalam hal ini Gb berkurang lebih besar dibanding φ sehingga

ada penurunan kecepatan. Penurunan yang berubah/ubah dari 7 sampai 7W

adalah keceptan beba penuh tergantung pada saturasi reaksi jangkar dan

posisi sikat. Maka kur(a kecepatan sebenarnya agal menurun seperti gambar

67 dengan garis terputus/putus.

2. Kara%"eris"i% N@Ta

5arakteristik ini dapat disimpulkan dari )a* dan )b* diatas sehingga diperoleh

gambar 6;.

Gambar . Kara%"eris"i% Ia@Ia Gambar 0. Kara%"eris"i% N@Ia

Gambar . Kara%"eris"i% N@Ta

7$



E.?. Kara%"eris"i% mo"or?mo"or (om,o$ d

Gambar 6 a da bKara%"eris"i% mo"or?mo"or (om,o$ d

Motor/motor ini mempunyai kumparan seri dan shunt. =ika eksitasi serimembantu eksitasi shunt yaitu -luks magnetik seri dalam arah yang sama dengan

-luks shunt maka motor disebut sebagai komulati(e compoind. Jetapi jika -luks

seri berlawanan dengan -luks shunt disebut sebagai de-erential compound.

5arakteristik motor yang demikian terletak terletak diantara motor/motor shunt

dan seri seperti ditunjukan pada gambar 6<.

a. Mo"or?mo"or seri 2om$'a"i=e ) 2om,o$ dMotor/motor ini digunakan dimana krakteristik seri diperlukan dalam operasi.

Akibat adanya kumparan shunt kecepatan tidak menjadi tinggi secara berlebih

Akibat adanya kumparan seri dapat dipai untuk mengangkat beban berat.

>ontoh : mesin pemotong batubara mesin penggiling baja.

b. Mo"or?mo"or di::ere "ia' ) 2om,o$ d.

5arena medan seri melawan medan shunt maka -lux berkurang bila motor

dibebani. ni menyebabkan kecepatan motor hampir tetap konstan atau bahkan

meningkat sesuai dengan kenaikan beban karena 0 Xφ

Eb

7%



Gambar 7. K$r=a Mo"or?mo"or Di::ere "ia'

E.E. Per:orma 2e ($r=es

Pada gambar $+ ditunjukkan 6 karakteristik dasar motor shunt dan seri

yaitu torsi arus kecepatan dan e-isiensi yang diplot sebagai -ungsi dari

daya output motor.

Gambar 1-. Per:orma si K$r=a

Pada motor shunt mempunyai penurunan kecepatan dari tanpa beban sampai

beban penuh yang kecil oleh karena itu motor shunt biasa dengan adanya

kenaikan beban. Oleh karena itu motor seri tidak tepat dipakai pada kecepatan

konstan.

(o "oh Soa'.

$@. 5umparan jangkar type gelung motor D> shunt 6 kutub %7@ (olt mempunyai

$%@ slot setiap slot berisi ? konduktor. &lux perkutub adalah %@ mQb dan

arus ditarik oleh motor sebesar %7 Ampere. Jahanan jangkar dan medan

7+



masing/masing @ $ T dan $%7 T. =ika rugi/rugi perputaran ?$@ Q. ,itunglah

torsi yang dihasilkan jangkar dan torsi yang berguna darimesin.

$$. "ebuah motor shunt kumparan gelombang ; kutub 7@@ L mempunyai

konduktor jangkar $%@@ dan -lux perkutub %@ mQb. Jahanan jangkar dan

medan masing/masing @ 7T dan %7@T. Berapakah kecepatan dan torsi jangkar

yang dihasilkan oleh motor saat menarik arus %@ A dari suplai Abaikan

reaksi jangkar. =ika rugi/rugi magnetik dan mekanik E@@ Q. ,itunglah :

a* Jorsi yang berguna. c* Output dalam kQ.

b* G-isiensi pada beban ini.

DA;TAR PUSTAKA

$. Anderson 1.8. $E?$ YGlectric Machines And Jrans-ormers4 8eston

Publishing >ompany nc. 8eston Lirginia.

%. Bimbhra P". $E?@ Y #enerali2ed Jeory o- Glectrical Machines4 5hanna

Phublishers %/B 0ath Market 0ai "arah Delhi.

+. >hapman =.s. $E?7 Glectrica Machinery &undamentals4 Mc#raw/,ill

Book >ompany "ingapore.

76



6. &it2gerald A.G. and ,igginbotham D.G $E7< 4 Basic Glectrical

Gngineering4 "econd Gdition Mc#rawZ,ill Book >ompany nc

5ogakusha >ompany 1td Jokyo.

7. &itgerald A.G. dkk. $E?7 4 Glectic Machinery4 &ourth Gidition

Mc#raw/,ill Book >ompany "ingapore.

;. 1angsdor- ".A. 4 Principle o- Direct >urrent Machines4 &ourth Gdition

Mc#rawZ,ill Book >ompany.

<. 1angsdor- ".A. 4 Jheory O- Alternating >urrent Machines4 "econd

Gdition Mc#rawZ,ill Book >ompany.

?. 1indsay =.& and 8ashid M.,. $E?; 3Glectromechanics and Glectrical

Machinery4 Prentice ,all nc. Gnglewood >li-s 0ew =ersey.

E. 1loyd J.>. $E;E 4Glectric Motors and Jheir Aplication4 =ohn Qiley [

"ons 0ew Cork.

$@. 0asar ".A. $E<E 4 Glectromechanics And Glectric Machines4Y =ohn

Qiley[ "ons 0ew Cork.

$$. Puchstein A.&. dkk $E;@ 3 Alternating >urrent Machines4 Jhird Gdition

=ohn Qiley [ "ons nc. 0ew Cork.

$%. 8ichardson L.D. $E?@ 4 ,and Book o- 8otating Glectric Machinery4Publishing >ompany nc. Lirginia.

$+. "ay M.#. $E<$ 4 ntroduction to !ni-ied Jheory o- Glectromechanic

Machines4 Pitman Publishing 1td 1ondon.

$6. "iskind. $E?; 3 Glectrical Machiners4 "econd Gdition Mc#raw/,ill

5ogakusha 1td Jokyo.

$7. "till A. And "iskind >." $E76 4 Glement o- Glectrical machines

Design4 Jhird Gdition Mc#raw/,ill Book >ompany nc. 5oghasuha>ompany 1td. Jokyo.

$;. Jheraja B.1. $E?6 4 Glectrical Jechnology4 Publication Di(ision o-

0irja >onstruction [ De(elopment >o)P* 1td. 8am nagar 0ew Delhi.

$<. Jimbie Q.,. $E6; 4 ndustial Glectricity Direct >urrent Pratice4 "econd

Gdition =ohn Qiley [ "ons nc. 0ew Cork.

77



$?. Leinot #.>. and Martin G.=. $E?< 4 &ractional and "ub-ractional ,orse

Power Glectric Motors4 &ourth Gdition Mc/#raw ,ill Book >ompany

nc. "ingapore.

$E. Qallace #.a. $E77 4 Principles and Practice o- Glectrical Gngineering4

Mc#raw/,ill Book >ompany nc. 0ewCork

diktat mesin dc

Documents