BAB I

PENDAHULUAN

I.1. Umum

Mesin arus searah ialah mesin elektrik yang digerakkan oleh arus searah atau

yang menghasilkan tegangan searah. Pengaturan putarannya mudah dan dapat diatur

dalam daerah yang sangat lebar. Generator arus searah bekerja berdasarkan prinsip

hukum Faraday, sedangkan arah gaya yang menimbulkan kopel pada arus searah

berdasarkan kaidah tangan kiri Fleming. Dengan melihat hubungan kumparan medan

terhadap jangkar maka mesin arus searah (MAS) dapat dibagi :

1. MAS berpenguatan Bebas

2. MAS berpenguatan Shunt

3. MAS berpenguatan Seri

4. MAS berpenguatan Kompon

Untuk mesin arus searah berlaku suatu persamaan umum :

V = E Ia.Ra dimana : E = c.n.

Keterangan : Tanda + : Menunjukkan MAS sebagai Motor

Tanda - : Menunjukkan MAS sebagai Generator

C : Konstanta

Ia : Arus jangkar

: Fluksi

n : Putaran permenit

V : Tegangan

Ra : Tahanan jangkar

I.1.1. Motor Arus Searah

Motor arus searah ialah suatu mesin yang berfungsi mengubah tenaga

listrik arus searah (DC) menjadi tenaga gerak atau tenaga mekanik, dimana

tenaga gerak tersebut berupa putaran dari pada rotor.

Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada gambar di bawah ini :

1

Gambar 1.1 Motor Arus Searah

Pada motor arus searah kopel yang dibangkitkan :

T = k..Ia ; k = konstan

I.1.2. Generator Arus Searah

Generator arus searah ialah suatu mesin pengubah tenaga mekanik

menjadi tenaga listrik arus searah. Seperti terlihat pada gambar di bawah ini :

Gambar 1.2 Generator Arus Searah

I.2. Konstruksi Fisik Mesin Arus Searah

Gambar 1.3 Bagian-bagian Mesin Arus Searah

2

E

>+

-

Ia

Sumber arus searah

n

Kumparan medan

If

E

>+

-

Ia

Sumber penggerak

Kumparan medan

If

V

3

4 6

5

1

U

S

2

Keterangan gambar :

1. Badan Generator

2. Inti kutub magnet dan belitan penguat magnet

3. Sikat-sikat

4. Komutator

5. Jangkar

6. Belitan jangkar

I.3. Belitan Jangkar

I.3.1. Pengertian Belitan Jangkar

Belitan jangkar merupakan bagian yang terpenting pada mesin arus

searah. Pada generator arus searah belitan jangkar merupakan tempat terjadinya

GGL. Sedangkan pada motor arus searah berfungsi untuk tempat timbulnya

torsi.

Pada sebuah kumparan jangkar terdapat beberapa belitan. Andaikata

banyaknya kawat tiap sisi kumparan dinyatakan dengan Zs, banyaknya sisi

kumparan pada jangkar S, maka banyaknya kawat pada jangkar tersebut

adalah: Z = S.Zs

Biasanya tiap-tiap kutub mempunyai 8 sampai 18 alur. Karena kumparan

diinginkan banyak sedang jumlah alur sudah tertentu, maka kumparan-

kumparan diletakkan di dalam alur secara berlapis. Di dalam tiap lapis diisi 1-3

sisi kumparan. Jumlah sisi kumparan tiap lapis dinyatakan dengan U.

Gambar 1.4 (a) Belitan Single Layer (b) Belitan Double Layer

3

(a)

(b)

U=1

U=1

U=2

U=2

U=3

U=3

Andaikata jumlah sisi kumparan tiap-tiap lapis dinyatakan dengan U,

jumlah alur dinyatakan dengan G, maka:

S = 2.U.G untuk belitan Double Layer

I.3.2. Jenis-jenis belitan Jangkar

Pada dasarnya ada dua macam belitan jangkar, yaitu belitan gelung (lap

winding) dan belitan gelombang (wave winding). Perbedaan antara kedua

belitan ini terletak pada penyambungan ujung kumparan pada komutator.

Belitan gelung terbagi dua yaitu belitan gelung tunggal (simplex lap

winding) dan belitan gelung majemuk (multiplex lap winding). Begitu juga

dengan belitan gelombang terbagi dua lagi yaitu belitan gelombang tunggal

(simplex wave winding) dan belitan gelombang majemuk (multiplex wave

winding).

Selain kedua macam belitan tersebut ada konstruksi lain yang merupakan

kombinasi kedua belitan tersebut di atas, yaitu belitan kaki katak (frog leg

winding).

Pada belitan gelung tunggal, ujung-ujung kumparan disambung pada

segment komutator yang berdekatan. Pada belitan gelombang tunggal ujung-

ujung kumparan dihubungkan pada segment komutator dengan jarak mendekati

360 listrik.

Gambar 1.5 (a) Belitan Gelung (b) Belitan Gelombang

4

sisi-sisi kumparan

sisi-sisi kumparan

alur

ujung kumparan

ujung kumparan

ujung kumparan

ujung kumparan

mendekati 360o listrik

(a) (b)

Gambar 1.6 Belitan Kaki Katak

I.4. Reaksi Jangkar

1.4.1. Pengertian Reaksi Jangkar

Reaksi jangkar adalah pengaruh yang ditimbulkan medan jangkar

terhadap medan utama.

Bila generator berbeban, arus ini pada lilitan jangkar membangkitkan

suatu gaya gerak magnet (GGM) yang disebut medan jangkar. Medan jangkar

ini terletak tegak lurus terhadap medan utama, karena itu disebut juga medan

lintang.

Pada generator arus searah, seperti terlihat pada gambar 1.7 medan utama

di sebelah kiri kutub U dilemahkan oleh sebagian medan lintang dan disebelah

kanan diperkuat. Pada kutub S medan utama disebelah kanan dilemahkan dan

di sebelah kiri diperkuat oleh sebagian medan lintang.

Gambar 1.7 Medan Lintang Generator Arus Searah

5

U

S

U

S

A’

A B

B’

Gambar 1.8 Medan Paduan Generator

I.4.2. Pengaruh Reaksi Jangkar

Karena medan utama dan medan jangkar timbul bersama-sama, maka

akan menyebabkan perubahan arah medan utama seperti terlihat pada gambar

1.7 Garis netral A B tegak lurus dengan medan paduan, berkisar sebesar sudut

dari garis netral teoritis. Pada generator pergeseran ini mengikuti arah

putaran.

Bila diperhatikan kawat-kawat yang terletak pada garis netral AB,

diwaktu jangkar berputar, maka kawat-kawat yang sampai di tempat ini tidak

memotong suatu garis gaya. Akan tetapi sudah terjadi reaksi jangkar garis

netral bergeser letaknya, kawat-kawat yang melampaui garis netral AB

sekarang memotong garis gaya.

I.4.3. Mengatasi Pengaruh Reaksi Jangkar

Pengaruh reaksi jangkar yaitu berpindahnya garis netral yang

mengakibatkan kecenderungan timbul bunga api pada saat komutasi. Untuk itu

generator DC dirancang sedemikian rupa sehingga penyebab reaksi jangkar

dilawan dengan suatu medan, dengan besar dan arah yang tepat.

Untuk ini pada generator arus searah dapat dilakukan dengan dua cara :

a. Kutub Bantu

b. Belitan Kompensasi

Kutub bantu adalah kutub kecil yang terletak tepat pada pertengahan

antara kutub utara dan selatan, di tengah-tengah garis netral teoritis. Belitan

6

penguat kutub ini dihubungkan seri dengan belitan jangkar, hal ini disebabkan

karena medan lintang tergantung pada arus jangkarnya. Selain cara itu untuk

mengatasi pengaruh medan lintang ini pada generator DC dilengkapi dengan

kumparan yang terdiri dari sekumpulan penghantar yang diletakkan di dalam

alur pada permukaan kutub utama sehingga dengan demikian akan

menimbulkan medan lintang yang langsung melawan medan arus jangkar.

Belitan ini disebut dengan Belitan Kompensasi. Belitan kompensasi

dihubungkan seri dengan belitan jangkar.

I.5. Komutasi

Komutasi adalah saat dimana terjadi pergantian arah arus pada harga positif ke

negatif pada suatu kumparan yang menghasilkannya. Peristiwa ini akan terjadi bila

kumparan melewati garis netral pada waktu kumparan-kumparan tersebut bergerak

dari daerah antara permukaan kutub U ke kutub S atau sebaliknya. Pada gambar 1.8

dapat dilihat pergantian arah arus dari suatu kumparan.

Gambar 1.9 Kumparan Komutasi

Bila pergantian arus selama waktu komutasi, waktu hubung singkat, tidak

uniform dikatakan komutasi lebih atau komutasi kurang. Pada gambar 1.9

diperlihatkan bahwa komutasi tidak berjalan sepanjang kurva yang lurus. Arus pada

belitan hubung singkat sesungguhnya sangat tidak teratur.

Pada komutasi kurang, pergantian arus sangat perlahan selama periode hubung

singkat, kemudian untuk mengejar ketinggalan waktu arus menjadi sangat besar

sampai mendekati komutasi lengkap. Arus sangat tinggi yang timbul di bawah ujung-

ujung sikat menimbulkan panas setempat. Pada komutasi lebih yang merupakan suatu

7

21

▼ ▼▲

▼

21

▼ ▼ ▲

▼

▼

▼

21

▼▼

▼

Komutasi kurang

Komutasi ideal

Komutasi lebih

-Ia

+Ia

keadaan komutasi yang dipercepat, pergantian arus sedemikian cepat pada tingkat

awal.

Gambar 1.10 Kurva Arus dan Waktu untuk 3 Keadaan Komutasi

I.6. Perbandingan Kerja Generator dan Motor Arus Searah

Generator

Mesin DC yang berfungsi sebagai generator memerlukan prime mover untuk

memutar jangkar, karena belitan jangkar diputar dalam medan magnet, maka pada

belitan itu akan menimbulkan induksi. Ea = c.n. (volt).

Gambar 1.11 Skema Generator DC

Tegangan induksi ini harus mampu mengatasi drop tegangan karena tahanan

jangkar untuk menjadi tegangan terminal (Vt). Jadi skematik dapat dilihat pada

gambar di atas, untuk generator DC penguat shunt. Ea = Vt + Ia.Ra

Motor

Mesin DC berfungsi sebagai motor memerlukan sumber tegangan yang dicatu

ke sumber DC akan mengalirkan arus kepada belitan jangkar, berada dalam

medan magnet maka pada belitan itu akan timbul gaya.

8

Ia

G VtEa

Gambar 1.12 Skema Motor DC

BAB II

MOTOR ARUS SEARAH

II.1. Pengertian Motor Arus Searah

9

Ia

M VtEa

Motor arus searah ialah suatu mesin yang berfungsi mengubah tenaga listrik

arus searah (DC) menjadi tenaga gerak atau tenaga mekanik, dimana tenaga gerak

tersebut berupa putaran dari pada rotor.

I.2. Prinsip Kerja Motor Arus Searah

Kalau sebuah kawat berarus diletakkan antara kutub magnet (U – S), maka

pada kawat itu akan bekerja suatu gaya yang menggerakkan kawat itu.

Arah gerak kawat itu dapat ditentukan dengan Kaidah Tangan Kiri yang

berbunyi “ Apabila tangan kiri terbuka diletakkan antara kutub U dan S, sehingga

garis-garis gaya yang keluar dari kutub utara menembus telapak tangan kiri dan arus

di dalam kawat mengalir searah dengan arah keempat jari, maka kawat itu akan

mendapat gaya yang arahnya sesuai dengan arah ibu jari ”.

Gambar 2.1 Kaidah Tangan Kiri

Besarnya gaya tersebut adalah :

F = B.I.L newton

Dimana: B = Kerapatan fluks magnet (wb)

I = Kuat arus listrik (amp)

L = Panjang kawat penghantar (meter)

II.3. Torsi Jangkar dari Motor Arus Searah

Jika jangkar sebuah generator oleh sebuah penggerak mula, dalam generator

dihasilkan kopel yang melawan aksi penggerak mula tersebut. Kopel lawan ini dapat

dianggap sebagai aksi motor dalam generator. Aksi generator dihasilkan dalam setiap

10

GA

YA

GR. GAYA

ARUS

US

F = gerak

I = GGL

= Medan magnet

U S

motor apabila konduktor memotong garis gaya, jika dikonduksikan ggl dalam

konduktor itu, maka arah ggl sesuai dengan kaidah tangan kanan Fleaming untuk aksi

generator.

Gambar 2.2 Kaidah Tangan Kanan

II.4. Gaya Gerak Listrik Lawan

GGL lawan pada motor DC adalah GGL yang terjadi pada jangkar motor DC

(pada waktu motor berputar), yang disebabkan karena jangkar tersebut berputar

dalam medan magnet. Arah GGL lawan menentang arah GGL sumber, sehingga pada

waktu motor beroperasi arus jangkarnya menjadi :

dimana : V = Tegangan sumber (volt)

E = GGL lawan (volt)

Ra = Tahanan jangkar (ohm)

Besarnya GGL lawan adalah :

11

U

Arah arus tegangan sumber

Arah arus GGL lawan

Arah gerakan

Gambar 2.3 Proses Timbulnya GGL Lawan

Proses terjadinya GGL lawan adalah sebagai berikut :

1. Kumparan jangkar (terletak di antara kutub-kutub magnet) diberi sumber

DC.

2. Pada kumparan-kumparan jangkar timbul torsi, sehingga jangkar berputar

(arahnya sesuai dengan kaidah tangan kiri).

3. Dalam hal ini jangkar berputar dalam medan magnet sehingga timbul GGL

(arahnya sesuai dengan kaidah tangan kanan).

4. Arah GGL induksi tersebut berlawanan dengan arah GGL sumber sehingga

disebut GGL lawan.

II.5. Jenis-jenis Motor Arus Searah

Berdasarkan sumber arus penguat magnetnya motor DC dapat dibedakan atas :

Motor DC penguat terpisah, bila arus penguat magnet diperoleh dari sumber

DC diluar motor.

Motor DC dengan penguat sendiri, bila arus penguat magnet berasal dari

motor itu sendiri.

Berdasarkan hubungan belitan penguat magnet terhadap belitan jangkar motor

DC dengan penguat sendiri dapat dibedakan atas :

Motor Shunt

Motor Seri

Motor Kompon panjang dan Kompon pendek

Motor shunt mempunyai kecepatan yang hampir konstan. Pada tegangan

konstan, motor shunt mempunyai putaran hampir konstan walaupun terjadi perubahan

beban. Perubahan kecepatan hanya sekitar 10 %.

Motor seri dapat memberi momen yang besar pada waktu start dengan arus

start yang rendah. Juga dapat memberi perubahan kecepatan atau beban dengan arus

12

yang kecil dibandingkan dengan motor tipe lain, tetapi kecepatan menjadi besar bila

beban rendah atau tanpa beban dan hal ini sangat berbahaya.

Motor kompon mempunyai sifat antara motor seri dan motor shunt, tergantung

mana yang kuat belitannya. Umumnya mempunyai momen start yang besar.

Perubahan kecepatan sekitar 25 % terhadap kecepatan tanpa beban.

II.6. Menjalankan Motor Arus Searah

Ada beberapa cara untuk menstart motor DC, yaitu :

1. Start Langsung

Cara ini adalah cara yang paling mudah dan sederhana, tetapi arus

startnya besar. Pada saat jangkar belum bergerak yang tahanannya sangat kecil,

maka saat disambung dengan jala-jala arus jangkar (Ia) besar.

Arus start yang sangat besar dapat merusak kumparan jangkarnya. Kalau

motornya kecil bisa cepat berputar karena momen kelembaban rotornya kecil,

begitu pula arus startnya. Jadi untuk motor yang kecil bisa langsung disambung

dengan sumber.

2. Start dengan Rheostat

Untuk membatasi arus start yang besar, pada rangkaian jangkar dipasang

Rheostat.

Gambar 2.3 Rheostat

Mula-mula seluruh tahanan Rheostat dipakai, arus jangkar dibatasi oleh Rst,

arus penguat magnet (Im) menjadi besar, sesudah bergerak GGL lawan (E)

timbul. Rst dikurangi sedikit demi sedikit sampai pada keadaan minimum dan

motor berputar pada kecepatan normal.

13

MV

+

-

Rst

II.7. Pengaturan Putaran

Pada motor DC berlaku persamaan :

V = E + Ia.Ra

E = c.n.

atau

Maka berdasarkan persamaan di atas pengaturan putaran motor DC dapat

dilakukan dengan :

1. Mengubah tahanan jangkar (Ra)

2. Mengubah fluks magnet ()

3. Mengubah tegangan jala-jala (V)

II.8. Rugi-rugi dan Efisiensi Motor Arus Searah

Untuk mengubah tenaga listrik menjadi tenaga mekanik, pada motor DC

mengalami bermacam-macam kerugian (kehilangan). Dengan adanya kerugian-

kerugian pada motor DC tersebut, tenaga listrik (input) dari motor tidak seluruhnya

berubah menjadi tenaga mekanik.

Kerugian-kerugian itu disebabkan oleh adanya :

1. Reaksi jangkar

2. Inti besi

3. Gesekan

4. Arus yang mengalir pada belitan / Rheostat

Sehingga efisiensi () dari motor dapat ditulis :

BAB III

GENERATOR ARUS SEARAH

III.1. Pengertian Generator Arus Searah

14

Generator arus searah ialah suatu mesin pengubah tenaga mekanik menjadi

tenaga listrik arus searah. Tenaga mekanik disini digunakan untuk memutar kumparan

kawat penghantar dalam medan magnet ataupun sebaliknya memutar magnet diantara

kumparan kawat penghantar.

III.2. Prinsip Kerja Generator Arus Searah

Prinsip kerja dari sebuah generator arus searah sesuai dengan percobaan

Faraday yang mempunyai pengertian bahwa apabila sepotong kawat penghantar

listrik berada dalam medan magnet berubah-ubah, maka di dalam kawat tersebut akan

terbentuk ggl induksi. Demikian pula sebaliknya bila sepotong kawat penghantar

listrik digerak-gerakkan dalam medan magnet, maka dalam kawat penghantar

tersebut juga terbentuk ggl induksi.

Besarnya ggl induksi rata-rata (e) = - N . 10-8 volt

Dimana : N = jumlah belitan

= perubahan fluks medan magnet (wb)

t = perubahan waktu (detik)

GGL induksi yang terbentuk dalam kumparan tandanya negatif. Hal ini sesuai

dengan hukum Lentz yang mengatakan arah dari arus induksi ialah sedemikian rupa

sehingga melawan sebab yang menimbulkannya.

III.3. Prinsip Penyearahan

15H

E

F

I

A

C

B

D

Flux magnet

Gambar 3.1 Prinsip Penyearahan

a. Mula-mula sisi AB berada pada kedudukan 0 dan sisi CD berada pada kedudukan

6, pada saat ini pada sisi AB dan CD tidak terbentuk ggl. Pada saat ini pula sikat-

sikat berhubungan dengan bagian kedua komutator, yang berarti sikat-sikat

berpotensial nol.

b. Kumparan berputar terus sehingga AB bergerak di daerah utara (dari 0 menuju 3)

dan sisi CD bergerak di daerah selatan. Sesuai dengan kaidah tangan kanan maka

ggl yang terbentuk pada sisi AB arahnya menjauhi kita, sedangkan pada sisi CD

terbentuk ggl yang arahnya mendekati kita. Kalau dijanjikan bahwa arus listrik di

dalam sumber mengalir dari negatif ke positif, maka pada saat itu komutator I dan

sikat E beroperasi negatif. Sedangkan komutator II dan sikat F berpotensial

positif.

c. Kumparan AB pada kedudukan 6 dan CD pada 12, maka pada saat ini sikat-sikat

berpotensial nol karena ggl induksi yang terbentuk pada masing-masing sisi

kumparan adalah nol, sikat-sikat hanya berhubungan dengan isolator.

d. Sisi AB bergerak di daerah selatan (dari 6 menuju 12) sehingga ggl yang

terbentuk pada sisi kumparan AB arahnya mendekati kita, sebaliknya pada sisi

CD yang bergerak di daerah utara terbentuk ggl yang arahnya menjauhi kita. Pada

saat ini komutator I dan sikat F beroperasi positif sedangkan komutator II dan

sikat E berpotensial negatif.

III.4. Syarat-syarat Pemilihan Penggerak Mula

Prime Mover adalah suatu bagian dari dari sistem yang dipakai untuk

menggerakkan bagian lain dari sistem agar diperoleh tujuan sistem prime mover ini

16

dapat berupa peralatan yang dapat mengubah energi potensial atau energi listrik

menjadi energi listrik atau energi mekanik.

Pada umumnya dalam induksi tenaga listrik, prime mover harus memiliki

syarat-syarat sebagai berikut :

1. Mudah dijalankan

2. Mudah mengatur putarannya

3. Mudah membalik putaran

4. Torsi awal harus besar (cepat mencapai harga nominal)

Jika ditinjau dari syarat-syarat di atas, mesin yang cukup memenuhi syarat

adalah motor arus searah yang performancenya antara lain :

1. Start Vt = Ia.Ra

2. Kontrol putaran =

3. Membalik arah putaran cukup dengan membalik arah arus jangkar atau arus

medannya.

4. Torsi awal besar khususnya pada motor DC seri.

III.5. Jenis-jenis Generator Arus Searah

Berdasarkan sumber arus kemagnetan (arus penguat) bagi kutub magnet

buatan, generator arus searah dapat dibedakan :

1. Generator dengan penguat terpisah, bila arus kemagnetan diperoleh dari sumber

tenaga listrik arus searah di luar generator tersebut.

Generator dengan penguat terpisah hanya dipakai dalam keadaan tertentu

dan jarang terjadi. Dengan terpisahnya sumber arus kemagnetan dari generator,

berarti besarnya arus kemagnetan tidak terpengaruh oleh nilai-nilai arus ataupun

tegangan generator.

17

oI oK oA oB

U

S

+ -

Gambar 3.2 Generator Penguat Terpisah

Gambar 3.3 Rangkaian Ekivalen

Dari gambar di atas didapat ;

Persamaan arus : ; Ia = IL

Persamaan tegangan : E = Ek + Ia.Ra + 2 E

Ek = IL.RL

Dimana : E = GGL induksi

Ek = Tegangan sumber

Em = Tegangan sumber penguat medan

E = Kerugian tegangan pada sikat

Im = Arus penguat magnet

Ia = Arus jangkar

IL = Arus beban

Ra = Tahanan jangkar

Rm = Tahanan penguat

2. Generator dengan penguat sendiri, bila arus kemagnetan bagi kutub-kutub magnet

berasal dari generator itu sendiri.

Karena generator penguat sendiri memperoleh arus kemagnetan dari dalam

generator itu sendiri, maka dengan sendirinya arus kemagnetan akan terpengaruh

18

G E RL

IL

>IM

>

RMEM

I

k B

A

oleh nilai-nilai tegangan dan arus yang terdapat pada generator. Dalam hal ini

magnet yang dapat menimbulkan ggl mula-mula, ditimbulkan oleh adanya

remanensi (magnet sisa) pada kutub-kutubnya.

Pengaruh nilai-nilai tegangan dan arus generator terdapat arus penguat

tergantung cara bagaimana hubungan belitan penguat magnet dengan belitan

jangkar.

Karena itu berdasarkan hubungan belitan penguat magnet dengan belitan

jangkar, generator penguat sendiri dibedakan atas :

Generator shunt

Generator seri

Generator kompon (campuran)

a. Generator shunt

Generator shunt yaitu generator penguat sendiri dimana belitan magnetnya

dihubungkan shunt (paralel) dengan belitan jangkar.

Gambar 3.4 Generator Shunt

19

oC oA oD oB

U

S

×

RL

><

GB

A

E

ILIsh

Rsh

C

D

>Ia+

-

Ek

3.5 Rangkaian ekivalen

Karena belitan penguat magnet (Rsh) paralel dengan belitan jangkar, maka

diperoleh :

Persamaan arus Ia = IL + Ish

Persamaan tegangan E = Ek + Ia.Ra + 2 E

Ek = Ish.Rsh

b. Generator seri

Generator seri yaitu generator penguat sendiri dimana belitan penguat

magnetnya dihubungkan seri dengan belitan jangkar.

Gambar 3.6 Generator Seri

Gambar 3.7 Rangkaian Ekivalen

Berdasarkan rangkaian di atas maka diperoleh :

Persamaan arus Ia = Ise = IL

Persamaan tegangan E = Ek + Ia.Ra + Ise.Rse + 2 E

= Ek + Ia (Ra + Rse) + 2 E

c. Generator kompon (campuran)

20

oE oA oF oB

U

S

×

GB

A

E

>Ia

RL Ek

E FRsc

+

-

Generator kompon ialah generator arus searah yang belitan penguat

medannya terdiri dari belitan penguat shunt dan seri. Karena ada 2 kemungkinan

cara meletakkan belitan penguat serinya, generator kompon dibedakan atas :

1. Generator kompon panjang

Generator kompon yang belitan penguat serinya terletak pada rangkaian

jangkar.

Gambar 3.8 Generator Kompon Panjang

Gambar 3.9 Rangakaian Ekivalen

Dari rangkaian di atas diperoleh :

Persamaan arus Ise = Ia

Ia = IL + Ish

Persamaan E = Ek + Ia (Ra+Rse) + 2 E

= Ish.Rsh + Ia (Ra + rse) + 2 E

2. Generator kompon pendek

21

oC oA oE oD oB oF

×

U

S

GB

AE

> Ia

RL Ek

D

C

Rsh

Rsc

E

><ILIsc

F

Generator kompon yang belitan penguat serinya terletak pada rangkaian

beban.

Gambar 3.10 Generator Kompon Pendek

Gambar 3.11 Rangkaian Ekivalen

Dari rangkaian ekivalen di atas diperoleh ;

Persamaan arus Ise = IL

Ia = IL + Ish

Persamaan tegangan E = Ek + Ia.Ra + Ise.Rse + 2 E

= Ia.Ra + Ish.Rsh + 2 E

III.6. Kegunaan Generator Arus Searah

Generator arus searah sebagai salah satu pembangkit listrik arus searah banyak

kegunaannya di bengkel-bengkel, pabrik-pabrik maupun dalam kehidupan sehari-

hari. Dalam penggunaannya generator arus searah dapat ditempatkan tetap maupun

bergerak. Dalam hal ini untuk yang ditempatkan tetap misalnya generator yang

dipergunakan untuk mengisi accu pada perusahaan, sedangkan untuk yang bergerak

misalnya pada pengisi accu mobil.

22

oC oA oE oD oB oF

×

U

S

RL EkGB

A

E

> Ia

E F

Rsc

>IL

D

C

Rsh

<Ish

Kegunaan lain :

Untuk memberi arus pada lampu

Untuk menggerakkan kontrol

Untuk penggerak

Di pusat-pusat tenaga listrik generator arus searah berfungsi sebagai sumber

penguat magnet (exiter) pada generator utama. Di pabrik kita banyak menemui

misalnya pada pabrik penyepuhan dan pabrik-pabrik yang banyak memakai motor

arus searah. Untuk las listrik dan masih banyak lagi.

BAB IV

KARAKTERISTIK GENERATOR ARUS SEARAH

IV.1. Karakteristik Generator Penguat Terpisah

a. Karakteristik Beban Nol

23

EoGRv

Em+

-

Gambar 4.1 Rangkaian Beban Nol

Gambar 4.2 Karakteristik Beban Nol

b. Karakteristik Berbeban

Gambar 4.3 Rangkaian Berbeban

24

Eo

Im0a

c

d

e

Eo

Im0

n1>n

n1<n

n

Rv

Em+

-

>Im

RmEkG

>IL

RL

E

Im0

c

a1 b1 a b c

m

q

p

Eo

Ek

E

m1

q1

p1

S

Gambar 4.4 Karakteristik berbeban

c. Karakteristik Pengaturan

Gambar 4.5 Karakteristik Pengaturan

d. Karakteristik Hubung Singkat

Gambar 4.6 Rangkaian Hubung Singkat

Gambar 4.7 Karakteristik Hubung Singkat

IV.2. Karakteristik Generator Shunt

25

IL

Im

Imo

Im

Ia

0

r

Rv

Em

+

- Rm G >

Im

+

-

Gambar 4.8 Rangkaian Beban Nol

Gambar 4.9 Karakteristik Beban Nol

Gambar 4.10 Karakteristik Luar

IV.3. Karakteristik Generator Seri

Gambar 4.11 Rangkaian Generator Seri

26

Rv

RshG

RL

t

E

sr

0 aIsh

p

Ek

IL

b1

0

a

2

b

Rsc

G RL

Gambar 4.12 Karakteristik Luar

IV.4. Karakteristik Generator Kompon

Gambar 4.13 Rangkaian Generator Kompon Panjang

Gambar 4.14 Rangkaian Generator Kompon Pendek

Gambar 4.15 Karakteristik Berbeban Generator Kompon

27

E Eo

Ek

I

Rsc

GRLRsh

Rsc

G RLRsh

Ek

Iba

p

q

sm

E

Ek

Eo

I

II

III

I

Gambar 4.16 Karakteristik Luar Generator Kompon Pendek

BAB V

KARAKTERISTIK MOTOR ARUS SEARAH

V.1. Karakteristik Putaran n = f (Ia); V konstan

Motor shunt mempunyai karakteristik putaran yang kaku, artinya bila ada

perubahan beban yang besar hanya terjadi penurunan putaran yang kecil. Dari

persamaan kecepatan :

28

dapat dilihat bahwa perubahan harga Ia akan memberikan pengaruh yang kecil

terhadap n. Hal ini disebabkan oleh nilai Ra biasanya kecil dan untuk motor shunt

pada V konstan maka konstan

Pada motor seri Ia = Im sehingga = f (Ia) = f (Im) oleh karena itu :

Motor kompon mempunyai sifat antara motor seri dan shunt, menurut arah

belitan penguat magnet, motor kompon ada 2, yaitu :

1. Komulatif jika medan shunt dan seri saling memperkuat

= sh + se

2. Differensial jika medan seri memperlemah medan shunt

= sh - se

Gambar 5.1 Karakteristik Putaran

V.2. Karakteristik Torsi T = f(Ia); V konstan

Dari persamaan Torsi T = k.Ia.

Pada motor shunt, jika V konstan, Im konstan maka konstan. Sehingga untuk V

konstan torsi motor shunt hanya tergantung pada Ia. T = k.Ia

Grafiknya linear, tetapi pada beban berat meskipun Im konstan berubah akibat

adanya reaksi jangkar.

Pada motor seri Im = Ia sehingga sebanding dengan Ia. Kalau bebannya

ringan, dimana magnet tidak berada pada daerah jenuh akan sebanding dengan Ia.

Pada kondisi ini grafik cenderung lurus. Pada beban berat tidak sebanding dengan

Ia. Torsi akan turun.

29

n

Ia

differensial

komulatif

shunt

seri

Untuk motor kompon, se dan sh saling berpengaruh. Karakteristik torsinya

merupakan kombinasi dari motor seri dan motor shunt. Kalau beban motor besar, arus

pada belitan seri besar sehingga bertambah. Sedangkan arus pada belitan shunt

tetap. Oleh karena itu resultan nya akan memberikan torsi agak cekung di atas pada

beban ringan dan pada daerah jenuh grafiknya lurus.

Gambar 5.2 Karakteristik Torsi

V.3. Karakteristik Mekanis

Dari persamaan

Dapat dilihat bahwa pada motor shunt dimana kalau Torsi (T = k.Ia. ) bertambah, Ia

bertambah tetap. Maka dengan pertambahan T pada motor shunt, n akan menurun.

Pada motor seri, dengan bertambahnya T, menyebabkan bertambahnya Ia dan

, karena pada motor seri merupakan fungsi Ia. Untuk Ia = 0, Im = 0, n akan

menuju tak hingga , sedangkan untuk Ia yang besar, n akan mendekati nol.

Untuk motor kompon karakteristiknya terletak antara karakteristik motor seri

dan motor shunt.

30

Ia

Overload range

Rated torsi

shunt

seri

kompon

T

n

HP output

komulatif

shunt

seri

Rated speed

Rated HPT

Gambar 5.3 Karakteristik Mekanis

BAB VI

PERCOBAAN BEBAN NOL GENERATOR

VI.1. Tujuan Percobaan

1. Menentukan hubungan antara tegangan induksi dengan arus penguat pada

putaran konstan.

2. menggambarkan karakteristik Eo = f (If).

VI.2. Teori dan Analisa Karakteristik

Rangkaian Ekivalen dari suatu generator DC dengan penguat terpisah dapat

digambarkan sebagai berikut :

31

Ia<

If>

RfVf Ea

Dari gambar di atas diperoleh rumus :

Ea = Vt + Ia.Ra

Bila generator tidak dibebani maka Ia = 0, sehingga :

Ea = Vt

Besar tegangan yang dibangkitkan pada jangkar adalah :

E = c.n. dan = If

Maka E = c.n.If, dimana c dan n konstan, sehingga Ea = k.If

VI.3. Rangkaian Percobaan

32

If

E

praktek

teori

Im

S1

Vm

P T D C 2

Ifm

Vfm

S2

P T D C 3

Ifg

Vfg

S3

Vg

S4

M

A

B

G

A

B

+

-

+

-

PTDC1

K J

VI.4. Prosedur Percobaan

1. Menjalankan motor DC dengan cara :

Ifm dibuat normal

Menutup S2

Mengatur Vin max

Menutup S1

Menaikkan Vin sampai tegangan nominal atau putaran nominal

2. Mengatur putaran motor konstan 1500 rpm

3. Menaikkan Ifm secara bertahap dan mencatat Vg dan Ifg

4. Percobaan dilakukan sampai 110 % tegangan nominal, kemudian Ifg diturunkan

sampai nol.

5. Mengulangi percobaan pada putaran 1300 rpm

VI.5. Data Hasil Percobaan

a. Untuk n = 800 rpm Vm = 65 Volt Vfm = 100 V

Ifm = 0,68 Amp Im = 1,4 Amp

1. Percobaan naik

NO Ifg (amp) Vg (volt) Vfg (volt)

1

2

3

4

5

6

7

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

1,1

10

30

40

45

45

50

0

30

60

90

120

155

180

2. Percobaan turun

NO Ifg (amp) Vg (volt) Vfg (volt)

33

1

2

3

4

5

6

7

1,2

1

0,8

0,6

0,4

0,2

0

50

45

40

35

25

10

1

180

160

130

100

65

30

0

b. Untuk n = 1000 rpm Vm = 65 Volt Ifm = 0,8 Amp

Im = 1,2 Amp Vfm = 100 V

3. Percobaan naik

NO Ifg (amp) Vg (volt) Vfg (volt)

1

2

3

4

5

6

7

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

1,2

10

30

40

50

55

60

0

35

60

90

125

150

185

4. Percobaan turun

NO Ifg (amp) Vg (volt) Vfg (volt)

1

2

3

4

1,2

1

0,8

0,6

60

50

48

45

185

160

130

100

34

5

6

7

0,4

0,2

0

35

15

1,2

65

35

0

VI.6. Analisa Data Percobaan

1. Dilihat dari tabel hasil percobaan pada saat Ifg = 0, Vfg = 0 semakin besar arus

medan generator diberikan maka semakin besar pula Vfg yang dihasilkan.

2. Untuk tegangan generator pada keadaan naik tidak sama dengan pada keadaan

turun walaupun Ifg sama.

3. Pada saat Ifg belum diberikan ke generator, tegangan induksi sudah ada, ini

disebut dengan tegangan sisa.

VI.8. Analisa Grafik Hasil Percobaan

1. Dari grafik terlihat bahwa karakteristik Vg = f (Ifg), setiap kenaikan Ifg maka

diikuti kenaikan Vg.

2. Dengan pertambahan Ifg yang linier dalam hasil penggambaran karakteristiknya

melengkung, disebabkan efek kejenuhan inti.

3. Pada saat Ifg = 0 tegangan induksi telah ada, sehingga grafiknya tidak dimulai

dari 0.

4. Grafik pada saat naik tidak sama dengan saat turun karena adanya rugi-rugi

inti.

VI.9. Kesimpulan

35

1. Semakin besar arus penguat yang diberikan maka tegangan yang dihasilkan

generator semakin besar.

2. Kurva yang dihasilkan Vg vs Ifg melengkung dan memiliki titik kejenuhan inti.

3. Kurva naik tidak dimulai dari 0, begitu juga waktu turun. Hal ini karena adanya

Remanensi (magnet sisa) pada inti generator.

4. Perbedaan tegangan generator pada saat naik dan pada saat turun disebabkan

adanya rugi-rugi inti.

BAB VII

PERCOBAAN HUBUNG SINGKAT GENERATOR ARUS SEARAH

VII.1. Tujuan Percobaan

1. Menentukan arus hubung singkat sebagai fungsi dari arus penguat pada

kecepatan konstan.

2. Menggambarkan karakteristik Ia = f(If) pada V = 0, konstan.

VII.2. Teori dan Analisa Karakteristik

Karakteristik hubung singkat diperoleh melalui suatu percobaan dimana harga

kumparan nominalnya meningkat konstan.

36

Dari gambar di atas diperoleh persamaan ;

Ea = Vt + Ia.Ra

Karena percobaan hubung singkat Vt = 0, maka Ia = Isc, arus ini sangat besar.

Sehingga persamaan menjadi :

Ea = Isc.ra ; Ea = c.n.

; = If

karena Ra, c dan n konstan maka :

If

Isc = If.k2 + k3

= If.k4

Oleh karena adanya tegangan remanensi pada generator, maka pada saat If = 0,

Isc telah ada walaupun sangat kecil.

37

teori

praktekIa

If

Ia<

If>

RfVf Ea Vt

VII.3. Rangkaian Percobaan

VII.4. Prosedur Percobaan

1. Membuat rangkaian seperti gambar di atas

2. Menutup S3 dan mencatat penunjukan Ifm

3. Menaikkan Ifg sampai arus nominal generator, mencatat penunjukan Ifm dan Ifg

4. Mematikan PTDC3 dan membuka S3, Meminimumkan PTDC1 dan membuka

S1 dan S2

VII.5. Data Hasil Percobaan

N = 1000 rpm Vm = 65 volt

Ifg = 0,68 amp Im = 1,2 amp

NO Ifg (amp) Ia = Isc (amp)

1

2

3

4

5

6

0

0,01

0,02

0,03

0,04

0,05

0,8

2

3,6

4,4

6

7,4

VII.6. Analisa Data Percobaan

38

Im

P T D C 2

Ifm

Vfm

S2

P T D C 3

Ifg

Vfg

S3

Ish

S4

M

A

B

G

A

B

+

-S1

Vm

+

-

PTDC1

K J

1. Dari hasil percobaan terlihat bahwa setiap kenaikan Ifg diikuti kenaikan Isc.

Hal ini sesuai dengan teori.

2. Pada saat belum diberikan penguatan pada generator (Ifg = 0) telah terdapat Isc

sebesar 0,8 A.

3. Dari data terlihat bahwa perbandingan antara Isc dan Ifg begitu besar.

VII.8. Analisa grafik Hasil Percobaan

1. Dari grafik terlihat bahwa karakteristik Ia = f (If) setiap kenaikan I fg diikuti

dengan kenaikan Ia.

2. Gambar grafik linier, tetapi tidak dimulai dari 0 sehingga dapat dikatakan

tidak sesuai dengan teori.

VII.9. Kesimpulan

1. Pada saat generator belum diberi penguatan, telah terdapat Isc sebesar 0,8 A.

Hal ini disebabkan oleh adanya efek remanensi (magnet sisa) pada inti

generator.

2. Bertambahnya Ifg pada generator diikuti dengan bertambahnya Isc. Hal ini

sesuai dengan karakteristik Ia = f(If).

39

3. Perbandingan harga yang besar antara Ifg dan Isc adalah karena pada saat

generator dihubung singkatkan V = 0, sehingga arus menjadi maksimum.

4. Kurva yang dihasilkan Ifg vs Isc linier, karena kenaikan kedua arus tersebut

sebanding.

BAB VIII

PERCOBAAN BERBEBAN GENERATOR ARUS SEARAH

VIII.1. Tujuan Percobaan

1. Menentukan tegangan jepit (Vt) dan arus penguat bila Ia dan n konstan.

2. Menentukan karakteristik

Pin = f (Iag) Pout = f (Iag)

T = f (Iag) Vg = f (Iag)

= f (Iag)

VIII.2. Teori dan Analisa Karakteristik

40

Rangkaian ekivalen dari suatu generator DC dengan penguatan bebas dengan

memberikan beban dapat digambarkan sebagai berikut :

Dari gambar di atas diperoleh :

Ea = Vt + Ia.Ra

Ea = c.n.

N, Ia = konstan

= If

maka : c.n. = Vt + Ia.Ra

k1.If = Vt + k2.Ia

Vt = k1.If + k2.k3

Karakteristik Vt = f (If)

Karakteristik Pin = f (Iag)

Pin = T.n

T = c.Iag.

= k1.Iag

41

Vt

If

Pin

Iag

Ia<

Ea

If>

RfVf Vt LOAD

Pin = k1.Iag.k2.k3

= k4.Iag

Karakteristik Pout = f (Iag)

Pout = Vag.Iag

= k.Iag

Karakteristik T = f (Iag)

T = c.Iag.

= k.Iag

Karakteristik = f (Iag)

Karakteristik Vg = f (Iag)

42

Pout

Iag

T

Iag

Iag

Vg

Iag

VIII.3. Rangkaian Percobaan

VIII.4. Prosedur Percobaan

1. Menjalankan motor DC, mengatur tegangan masuknya pada harga nominal

dan dijaga konstan.

2. Mengatur putaran motor pada harga nominal (mengatur Ifm).

3. Mengatur tegangan generator pada harga nominal (dengan mengatur Ifg) dan

menjaga Ifg konstan.

4. Menutup S4 pada posisi Rb maksimum.

5. Menaikkan Iag secara secara bertahap (dengan menurunkan Rb), setiap tahap

perputaran dijaga konstan (dengan mengatur Ifm).

6. Mencatat Iam, Ifm, Vg, Iag, Ifg.

7. Percobaan dilakukan sampai arus jangkar generator mencapai harga nominal.

VIII.5. Data Hasil Percobaan

Beban resistif

Ifg = 1,2 amp Vm = 80 volt n = 1300 rpm

43

P T D C 2

Ifm

Vfm

S2

P T D C 3

Ifg

Vfg

S3

S4

Iam

M

A

B

G

A

BS1

Vm

+

-

PTDC1

LOAD

Iag

K J

NO Beban (W) Iam (A) Ifm (A) Vg (V) Iag (A) Vfg (V) Vfm (V)

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

60

120

180

240

300

360

420

480

540

600

2,4

2,6

2,8

3,2

3,4

3,6

3,8

4

4,2

4,4

0,67

0,67

0,66

0,64

0,63

0,63

0,62

0,61

0,61

0,6

80

80

80

80

80

80

80

80

80

80

0,2

0,3

0,5

0,6

0,8

1

1,1

1,3

1,4

1,6

195

200

200

200

205

205

205

208

208

208

105

100

100

100

95

95

95

94

90

90

VIII.6. Analisa Data Hasil Percobaan

T = c.Iag.Ifg

T1 = 0,051 x 0,2 x 1,2 = 0,012 Nm

T2 = 0,051 x 0,3 x 1,2 = 0,018 Nm

T3 = 0,051 x 0,5 x 1,2 = 0,031 Nm

T4 = 0,051 x 0,6 x 1,2 = 0,037 Nm

T5 = 0,051 x 0,8 x 1,2 = 0,049 Nm

T6 = 0,051 x 1,0 x 1,2 = 0,061 Nm

44

T7 = 0,051 x 1,1 x 1,2 = 0,067 Nm

T8 = 0,051 x 1,3 x 1,2 = 0,079 Nm

T9 = 0,051 x 1,4 x 1,2 = 0,085 Nm

T10 = 0,051 x 1,6 x 1,2 = 0,098 Nm

Pin = T.n.

Pin1 = 0,012 x 1300 x = 16 W

Pin2 = 0,018 x 1300 x = 24 W

Pin3 = 0,031 x 1300 x = 41,35 W

Pin4 = 0,037 x 1300 x = 49,35 W

Pin5 = 0,049 x 1300 x = 65,35 W

Pin6 = 0,061 x 1300 x = 81,36 W

Pin7 = 0,067 x 1300 x = 89,36 W

Pin8 = 0,079 x 1300 x = 105,37 W

Pin9 = 0,085 x 1300 x = 113,37 W

Pin10 = 0,098 x 1300 x = 130,71 W

Pout = Vg.Iag

Pout1 = 80 x 0,2 = 16 W

Pout2 = 80 x 0,3 = 24 W

45

Pout3 = 80 x 0,5 = 40 W

Pout4 = 80 x 0,6 = 48 W

Pout5 = 80 x 0,8 = 64 W

Pout6 = 80 x 1,0 = 80 W

Pout7 = 80 x 1,1 = 88 W

Pout8 = 80 x 1,3 = 104 W

Pout9 = 80 x 1,4 = 112 W

Pout10 = 80 x 1,6 = 128 W

= x 100 %

1 = x 100 % = 100 %

2 = x 100 % = 100 %

3 = x 100 % = 96,73 %

4 = x 100 % = 97,26 %

5 = x 100 % = 97,93 %

6 = x 100 % = 98,32 %

7 = x 100 % = 98,47 %

8 = x 100 % = 98,7 %

9 = x 100 % = 98,79 %

10 = x 100 % = 97,92 %

46

VIII.8. Analisa Grafik Hasil Percobaan

1. Pin = f (Iag)

Setiap kenaikan harga Iag, Pin juga naik. Kenaikan ini sebanding dengan

kenaikan.

2. Pout = f (Iag)

Setiap kenaikan harga Iam yang seiring dengan kenaikan beban, maka Pout

akan naik.

3. T = f (Iag)

Kenaikan beban yang sesuai dengan kenaikan Iam mengakibatkan Torsi juga

naik, sebab putaran konstan.

4. = f (Iam)

Setiap kenaikan beban, sistem daya akan mengalami perubahan, sehingga

efisiensi juga akan berubah tetpi sangat kecil.

5. Vg = f (Iag)

Besar Vg tetap walaupun Iag ditambah secara bertahap.

VIII.9. Kesimpulan

47

1. Pada putaran konstan pertambahan beban akan mengakibatkan berubahnya

arus jangkar generator.

2. Perubahan arus jangkar mengakibatkan perubahan pada besarnya daya masuk,

daya keluar dan torsi generator.

3. Perubahan arus jangkar generator tidak mempengaruhi tegangan generator.

4. Pada tegangan generator dan putaran generator yang konstan, perubahan beban

tidak terlalu mempengaruhiefisiensi kerja dari generator.

BAB IX

PERCOBAAN BERBEBAN MOTOR ARUS SEARAH

IX.1. Tujuan Percobaan

1. Menentukan tegangan terminal dan arus beban pada keadaan n konstan.

2. Menentukan karakteristik motor DC saat berbeban.

Pin = f (Iam)

T = f (Iam)

Vm = f (Iam)

Pout = f (Iam)

= f (Iam)

IX.2. Teori dan Analisa Karakteristik

Dalam percobaan ini motor DC akan diberi beban yaitu untuk memutar

generator DC sehingga dapat dikatakan motor DC sebagai Prime Mover. Kedua

mesin tersebut dapat diberi penguatan bebas, sehingga didapat persamaan :

48

Vm = Em + Ia.Ra Em = c.n.

= Ifm konstan

n = Vm konstan

Karakteristik Pin = f (Iam)

Karakteristik T = f (Iam)

T = Iam.Ifm

= k.Iam

Karakteristik Pout = f (Iam)

Pout = 2.T.n

= Ifm.Iam.k1

= k2.k1.Iam

= k3.Iam

49

Pin

Iam

T

Iam

Pout

Iam

Karakteristik = f (Iam)

=

=

IX.3. Rangkaian Percobaan

IX.4. Prosedur Percobaan

1. Merangkai peralatan sesuai gambar.

2. Menjalankan motor DC, mengatur tegangan masukannya pada harga nominal

dan dijaga konstan.

50

Iam

P T D C 2

Ifm

Vfm

S2

P T D C 3

Ifg

Vfg

S3

Iam

M

A

B

G

A

BS1

Vm

+

-

PTDC1

LOAD

S4

Iag

Vg

K J

3. Mengatur putaran motor pada harga nominalnya (dengan mengatur Ifm).

4. Mengatur tegangan generator pada harga nominal.

5. Menutup S4 pada waktu maksimum.

6. Menaikkan Iag secara bertahap.

7. Setiap tahap perputaran dijaga konstan (dengan mengatur Ifm).

8. Mencatat Iam dan Ifm.

9. Percobaan dilakukan sampai arus jangkar motor mencapai nilai nominal.

IX.5. Data Hasil Percobaan

Beban Resistif

Iag = 1,2 amp Vm = 80 volt = 1300 rpm

NO Beban (W) Iam (A) Vfm (V) Ifm (A) Iag (A) Vg (V)

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

60

120

180

240

300

360

420

480

540

600

2,45

2,65

2,8

3,2

3,4

3,6

3,8

4

4,2

4,4

105

100

100

100

95

95

95

94

90

90

0,67

0,67

0,66

0,64

0,63

0,63

0,62

0,61

0,60

0,61

0,2

0,3

0,5

0,6

0,8

1,0

1,1

1,3

1,4

1,6

80

80

80

80

80

80

80

80

80

80

IX.6. Analisa Data Hasil Percobaan

51

T = Ifm.Iam

T1 = 0,67 x 2,45 = 1,64 Nm

T2 = 0,67 x 2,65 = 1,77 Nm

T3 = 0,66 x 2,8 = 1,84 Nm

T4 = 0,64 x 3,2 = 2,04 Nm

T5 = 0,63 x 3,4 = 2,14 Nm

T6 = 0,63 x 3,6 = 2,26 Nm

T7 = 0,62 x 3,8 = 2,35 Nm

T8 = 0,61 x 4 = 2,44 Nm

T9 = 0,60 x 4,2 = 2,52 Nm

T10 = 0,61 x 4,4 = 2,68 Nm

Pin = Vm.Iam

Pin1 = 80 x 2,45 = 196 W

Pin2 = 80 x 2,65 = 212 W

Pin3 = 80 x 2,8 = 224 W

Pin4 = 80 x 3,2 = 256 W

Pin5 = 80 x 3,4 = 272 W

Pin6 = 80 x 3,6 = 288 W

Pin7 = 80 x 3,8 = 304 W

Pin8 = 80 x 4 = 320 W

Pin9 = 80 x 4,2 = 336 W

Pin10 = 80 x 4,4 = 352 W

Pout = Vg.Iag.cos

Pout1 = 80 x 0,2 x 1 = 16 W

Pout2 = 80 x 0,3 x 1 = 24 W

Pout3 = 80 x 0,5 x 1 = 40 W

52

Pout4 = 80 x 0,6 x 1 = 48 W

Pout5 = 80 x 0,8 x 1 = 64 W

Pout6 = 80 x 1,0 x 1 = 80 W

Pout7 = 80 x 1,1 x 1 = 88 W

Pout8 = 80 x 1,3 x 1 = 104 W

Pout9 = 80 x 1,4 x 1 = 112 W

Pout10 = 80 x 1,6 x 1 = 128 W

= x 100 %

1 = x 100 % = 8,16 %

2 = x 100 % = 11,32 %

3 = x 100 % = 17,85 %

4 = x 100 % = 18,75 %

5 = x 100 % = 23,52 %

6 = x 100 % = 27,77 %

7 = x 100 % = 28,94 %

8 = x 100 % = 32,5 %

9 = x 100 % = 33,33 %

53

10 = x 100 % = 36,36 %

IX.8. Analisa Grafik Hasil Percobaan

1. Pin = f (Iam)

Setiap kenaikan harga Iam, Pin juga naik. Kenaikan ini sebanding dengan

kenaikan beban.

2. Pout = f (Iam)

Setiap kenaikan harga Iam yang seiring dengan kenaikan beban, maka Pout

akan naik.

3. T = f (Iam)

Setiap kenaikan beban akan mempengaruhi harga Iam, sehingga jika Iam naik

maka T juga akan naik. Ini disebabkan putaran konstan.

4. = f (Iam)

Setiap kenaikan beban sistem daya akan mengalami perubahan, sehingga akan

mempengaruhi efisiensi.

5. Vm = f (Iam)

Perubahan Iam tidak mempengaruhi besarnya Vm.

IX.9. Kesimpulan

1. Jika beban bertambah maka akan mempengaruhi putaran motor, ini terbukti

dengan kenaikan harga Iam, disini putaran dijaga konstan.

54

2. Akibat perubahan Iam daya mekanis (Torsi) dan efisiensi akan berubah.

3. Perubahan Iam juga mempengaruhi besarnya Pin dan Pout pada motor.

4. Perubahan beban yang diikuti dengan perubahan Iam tidak mempengaruhi

besarnya Vm.

BAB X

PERCOBAAN BEBAN NOL MOTOR ARUS SEARAH

X.1. Tujuan Percobaan

1. Menentukan hubungan antara tegangan motor (Vm), sebagai fungsi dari pada

putaran pada arus konstan.

2. Untuk menentukan karakteristik Vm = f (n)

X.2. Teori dan Analisa Karakteristik

V = f (n) ; If konstan

V = E + Ia.Ra

E = c.n.

V = c.n. + Ia.Ra

Karena Ia If, Ia dan If konstan, maka V = k1.n + k2. Dari persamaan di atas

dapat digambarkan karakteristik Vm = f (n) yang merupakan garis lurus.

55

Vm (V)

N (rpm)

Dari gambar di atas terlihat bahwa jika harga n naik maka tegangan juga naik.

Dan pada saat n = 0, telah terdapat Vm.

X.3. Rangkaian Percobaan

X.4. Prosedur Percobaan

1. Membuat rangkaian seperti gambar.

2. Switch terbuka dan PTDC dalam keadaan minimum.

3. S2 ditutup, menaikkan PTDC2 sampai A2 nominal.

4. Menutup S1, menaikkan PTDC1 sampai putaran nominal, mencatat n dan Vm.

5. Menurunkan putaran secara bertahap sehingga 0, dengan mengatur PTDC1.

Mencatat n dan V pada setiap penurunan.

56

P T D C 2

Ifm

Vfm

S2

P T D C 3

Ifg

Vfg

S3

Iam

M

A

B

G

A

BS1

Vm

+

-

PTDC1

LOAD

S4

Iag

Vg

K J

6. Setelah n = 0, membuka S1 dan S2, serta meminimumkan PTDC1 dan PTDC2.

X.5. Data Hasil Percobaan

Ifm = 0,68 amp Ifg = 1,2 amp

NO Vm (V) Im (A) N (rpm)

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

85

75

70

60

60

55

45

40

30

20

1,2

1,25

1,2

2,5

2,5

2

2

1,8

1,8

1,6

1300

1200

1100

1000

900

800

700

600

400

200

X.6. Analisa Data Hasil Percobaan

1. Dari data terlihat bahwa setiap penurunan putaran akan menyebabkan

penurunan tegangan.

57

2. Dari data terlihat bahwa perubahan Im tidak sebanding dengan perubahan

putaran motor.

X.8. Analisa Grafik Hasil Percobaan

1. Dari grafik terlihat bahwa penurunan putaran sebanding dengan penurunan

Vm.

2. Gambar grafik terlihat linier, sesuai dengan karakteristik Vm = f (n).

X.9. Kesimpulan

1. Jika putaran motor turun, maka Vm juga akan turun. Karena putaran sangat

mempengaruhi besar tegangan motor.

2. Grafik dari putaran dan tegangan adalah linier. Karena perubahan n sebanding

dengan perubahan Vm.

3. Dengan arus medan yang konstan, diperlukan tegangan yang tinggi untuk

mendapatkan kecepatan putaran yang tinggi.

4. Perubahan (penurunan) putaran secara bertahap tidak sebanding dengan

perubahan Im.

58

BAB XI

JAWABAN TUGAS

1. Pada percobaan ini tegangan (Vg) konstan, walaupun Iag bertambah.

2. Disini kenaikan Ifm tidak bergantung pada perubahan Iag, hal ini

mengakibatkan grafik yang dihasilkan tidak linier.

3. Arus hubung singkat generator pada putaran tersebut sangat besar (mendekati

tak hingga). Maka bila terjadi hubungan singkat V = 0.

4. Apabila rangkaian medannya terlepas dari sumber maka akan terjadi putaran

yang cepat, hal ini dapat dilihat pada persamaan di bawah :

Ea1 = c.n. If

Ea2 = V + Ia.Ra

c.n. = V + Ia.Ra

n = jika = 0 maka n = tak hingga

5. Pengaturan arus medan menggunakan tahanan seri disebabkan untuk mengatasi

arus start motor yang besar. Hal ini akan memperlambat putaran motor.

59

jika = If

Sedangkan pada generator arus searah :

Ia = Ish

Ea = Ek + Ia.Ra + Ia.Rsh + 2 Es

Ea = Ek + Ia (Ra + Rsh) + 2 Es

Ia =

DAFTAR PUSTAKA

1. Penuntun Praktikum “Mesin-mesin Listrik”, ITM.

2. Drs. Soemanto, “Mesin Arus Searah”.

3. Zuhal, “Teknik Tenaga Listrik”.

60