Laporan Praktikum Motor Listrik, Dc Kecil

LAPORAN PRAKTIKUM MESIN LISTRIK “MOTOR DC DAYA KECIL – 12 VOLT” Dosen Pengampu: Bpk. Djodi Antono,B.Tech,M.Eng.

Disusun Oleh :

Gio Oktariza 4.21.16.1.12 / MS-3B

PROGRAM STUDI S.Tr. TEKNIK MESIN PRODUKSI DAN PERAWATAN JURUSAN TEKNIK MESIN POLITEKNIK NEGERI SEMARANG 2018

1.1 Pendahuluan Salah satu komponen yang tidak dapat dilupakan dalam sistem pengaturanadalah aktuator. Aktuator adalah komponen yang selalu bergerak mengubahenergi listrik menjadi pergerakan mekanik. Salah satu aktuator adalah motor listrik.Motor listrik dapat digolongkan menjadi motor DC dan motor AC tergantungdari suplai dayanya. Motor AC lebih menguntungkan dibandingkan denganmotor DC karena lebih kecil, lebih handal dan tidak terlalu mahal. Tetapikecepatan motor AC tidak dapat diatur, kecepatannya selalu tetap sesuaidengan frekuensi dari jala-jala listrik. Sedangkan motor DC baik kecepatan,laju dan arah putarnya dapat diatur dengan mudah sesuai dengan keinginan.Motor DC yang kecil bahkan dapat digerakkan dengan tegangan DC yang kecilmisalnya motor pada disk drive yang digerakkan dengan tegangan 12 Volt. Motor arus searah (motor DC) telah ada sejak lama ada di kehidupan manusia. Keberadaan motor DC telah membawa perubahan besar sejak dikenalkan motor induksi, atau terkadang disebut AC Shunt Motor. Motor DC telah memunculkan kembali Silicon Controller Rectifier yang digunakan untuk memfasilitasi kontrol kecepatan pada motor. Mesin listrik dapat berfungsi sebagai motor listrik apabila didalam motor listrik tersebut terjadi proses konversi dari energi listrik menjadi energi mekanik. Motor listrik merupakan perangkat elektromagnetis yang mengubah energi listrik menjadi energi mekanik. Energi mekanik ini digunakan untuk, misalnya memutar impeller pompa, fan atau blower, menggerakan kompresor dan mengangkat bahan. Motor listrik digunakan juga di rumah (mixer, bor listrik, fan angin) dan di industri. Motor listrik terkadang disebut “kuda kerja” nya industri sebab diperkirakan bahwa motor-motor menggunakan sekitar 70% beban listrik total di industri. Sedangkan untuk motor DC itu sendiri memerlukan suplai tegangan yang searah pada kumparan jangkar dan kumparan medan untuk diubah menjadi energi mekanik. Pada motor DC kumparan medan disebut stator (bagian yang tidak berputar) dan kumparan jangkar disebut rotor (bagian

2

yang berputar). Motor DC sering dimanfaatkan sebagai penggerak pintu geser otomatis dan dalam rangkaian robot sederhana. Motor DC memiliki manfaat yang sangat banyak dalam kehidupan sehari-hari dan dalam dunia industri. Motor DC memudahkan pekerjaan sehingga proses industri dapat berjalan efisien. Semakin banyak inustri yang berkembang, maka akan semakin banyak mesin yang digunakan. Semakin banyak mesin yang digunakan, maka semakin banyak penggunaan motor DC. Oleh karena itu sangat penting untuk mengetahui dan mengerti pengertian motor DC, prinsip kerja, jenis-jenis motor DC, aplikasi dan perhitungan motor DC.

1.2 DasarTeori a. Motor Dc Motor arus searah ialah suatu mesin listrik yang berfungsi mengubah energi listrik arus searah (listrik DC) menjadi energi gerak atau energi mekanik, dimana energi gerak tersebut berupa putaran rotor. Proses pengkonversian energi listrik menjadi energi mekanik tersebut berlangsung di dalam medan magnet. Motor arus searah penguatanshunt ialah suatu motor arus searah dimana belitan medannya dihubungkan paralel dengan jangkarnya sehingga arus yang melalui belitan medanshunt ini tidak sama dengan arus yang mengalir pada jangkar. Dimana belitan medanshunt ini di design untuk menghasilkan tahanan yang tinggi, sehingga arus medanshunt relatif lebih kecil dibandingkan dengan arus jangkar.Sebuah motor listrik mengubah energi listrik menjadi energi mekanik. Kebanyakan motor listrik beroperasi melalui interaksi medan magnet dan konduktor pembawa arus untuk menghasilkan kekuatan, meskipun motor elektrostatik menggunakan gaya elektrostatik. Proses sebaliknya, menghasilkan energi listrik dari energi mekanik, yang dilakukan oleh generator seperti alternator, atau dinamo. Banyak jenis motor listrik dapat dijalankan sebagai generator, dan sebaliknya.Motor listrik dan generator yang sering disebut sebagai mesinmesin listrik.

3

Motor listrik DC (arus searah) merupakan salah satu dari motor DC. Mesin arus searah dapat berupa generator DC atau motor DC. Generator DC alat yang mengubah energi mekanik menjadi energi listrik DC. Motor DC alat yang mengubah energi listrik DC menjadi energi mekanik putaran. Sebuah motor DC dapat difungsikan sebagai generator atau sebaliknya generator DC dapat difungsikan sebagai motor DC. Pada motor DC kumparan medan disebut stator (bagian yang tidak berputar) dan kumparan jangkar disebut rotor (bagian yang berputar). Jika tejadi putaran pada kumparan jangkar dalam pada medan magnet, maka akan timbul tagangan (GGL) yang berubah-ubah arah pada setiap setengah putaran, sehingga merupakan tegangan bolak-balik. Prinsip dari arus searah adalah membalik phasa negatif dari gelombang sinusoidal menjadi gelombang yang mempunyai nilai positif dengan menggunakan komutator, dengan demikian arus yang berbalik arah dengan kumparan jangkar yang berputar dalam medan magnet,dihasilkan tegangan (GGL) seperti yang terlihat pada Gambar dibawah ini sebagai berikut :

Gambar 1.1Gelombang Sinusoidal GGL

4

Gambar 1.2Konstruksi motor DC

Gambar 1.3Konstruksi Motor DC Bagian Rotor Konstruksi motor arus searah bagian rotor Keterangan dari gambar tersebut adalah: 1. Rangka atau gandar Rangka motor arus searah adalah tempat meletakkan sebagian besar komponen mesin dan melindungi bagian mesin. Untuk itu rangka harus dirancang memiliki kekuatan mekanis yang tinggi untuk mendukung komponen-komponen mesin tersebut. Rangka juga berfungsi sebagai tempat mengalirkan fluksi magnet yang dihasilkan oleh kutub-kutub medan. Rangka dibuat dengan menggunakan bahan ferromagnetik yang memiliki permeabilitas tinggi. Rangka biasanya terbuat dari baja tuang (cast steel) atau baja lembaran (rolled steel) yang berfungsi sebagai penopang mekanis dan juga sebagai bagian dari rangkain magnet. 2. Kutub Medan Kutub medan terdiri atas inti kutub dan sepatu kutub. Sepatu kutub yang berdekatan dengan celah udara dibuat lebih besar dari badan inti. Dimana fungsinya adalah untuk menahan kumparan medan di 5

tempatnya dan menghasilkan distribusi fluksi yang lebih baik yang tersebar di seluruh jangkar dengan menggunakan permukaan yang melengkung. 7 Inti kutub terbuat dari laminasi pelat-pelat baja yang terisolasi satu sama lain. Sepatu kutub dilaminasi dan dibaut ke inti kutub. Maka kutub medan (inti kutub dan sepatu kutub) direkatkan bersama-sama kemudian dibaut pada rangka. Pada inti kutub ini dibelitkan kumparan medan yang terbuat dari kawat tembaga yang berfungsi untuk menghasilkan fluksi magnetik. 3. Sikat Sikat adalah jembatan bagi aliran arus ke lilitan jangkar. Dimana permukaan sikat ditekan ke permukaan segmen komutator untuk menyalurkan arus listrik. Sikat memegang

peranan penting untuk

terjadinya komutasi. Sikat-sikat terbuat dari bahan karbon dengan tingkat kekerasan yang bermacam-macam dan dalam beberapa hal dibuat dari campuran karbon dan logam tembaga. Sikat harus lebih lunak daripada segmen-segmen komutator supaya gesekan yang terjadi antara segmen-segmen komutator dan sikat tidak mengakibatkan ausnya komutator. 4. Kumparan Medan Kumparan medan adalah susunan konduktor yang dibelitkan pada inti kutub. Dimana konduktor tersebut terbuat dari kawat tembaga yang berbentuk bulat ataupun persegi. Rangkaian medan yang berfungsi untuk menghasilkan fluksi utama dibentuk dari kumparan pada setiap kutub. 5. Jangkar Inti jangkar yang umumnya digunakan dalam motor arus searah adalah berbentuk silinder yang diberi alur-alur pada permukaannya untuk tempat melilitkan kumparan jangkar tempat terbentuknya ggl induksi. Inti jangkar terbuat dari bahan ferromagnetik. Bahan yang digunakan untuk jangkar ini merupakan sejenis campuran baja silikon.

6. Kumparan Jangkar

6

Kumparan jangkar pada motor arus searah merupakan tempat dibangkitkannya ggl induksi. Pada motor DC penguatan kompon panjang kumparan medan serinya diserikan terhadap kumparan jangkar, sedangkan pada motor DC penguatan kompon pendek kumparan medan serinya diparalel terhadap kumparan jangkar. Jenis-jenis konstruksi kumparan jangkar pada rotor ada tiga macam yaitu: 1. Kumparan jerat (lap winding) 2. Kumparan gelombang (wave winding) 3. Kumparan zig – zag (frog-leg winding) 7. Komutator Untuk memperoleh tegangan searah diperlukan alat penyearah yang disebut komutator dan sikat. Komutator terdiri dari sejumlah segmen tembaga yang berbentuk lempengan-lempengan yang dirakit ke dalam silinder yang terpasang pada poros. Dimana tiap-tiap lempengan atau segmen-segmen komutator terisolasi dengan baik antara satu sama lainnya. Bahan isolasi yang digunakan pada komutator adalah mika. Agar dihasilkan tegangan arus searah yang konstan, maka komutator yang digunakan hendaknya dalam jumlah yang besar. 8. Celah Udara Celah udara merupakan ruang atau celah antara permukaan jangkar dengan permukaan sepatu kutub yang menyebabkan jangkar tidak bergesekan dengan sepatu kutub. Fungsi dari celah udara adalah sebagai tempat mengalirnya fluksi yang dihasilkan oleh kutub-kutub medan.

b. Prinsip Kerja Motor DC Prinsip dasar dari motor arus searah adalah kalau sebuah kawat berarus diletakkan antara kutub magnet (U – S), maka pada kawat itu akan bekerja suatu gaya yang menggerakkan kawat itu. Besarnya gaya tersebut adalah:

F = B i l Sin θ Newton

di mana:

B = kerapatan fluks magnet dalam satuan Weber i = arus listrik yang mengalir dalam satuan Ampere l = panjang penghantar dalam satuan meter

7

Sin θ = sudut antarai dan B Jika vektor arus listrik ( i ) tegak lurus dengan arah kerapatan fluks magnet (B), yang membentuk sudut 90°, sehingga Sin θ = 0, maka besar gaya yang dihasilkan oleh arus yangmengalir pada kawat yang ditempatkan dalam suatu medan magnet adalah: F = B i l Newton Arah gerak kawat itu dapat ditentukan dengan “KAIDAH TANGAN KIRI FLEMING”, yang berbunyi sebagai berikut : apabila tangan kiri terbuka diletakkan di 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, sebagaimana yang ditunjukkan oleh

Gambar 1.4 Kaidah Tangan Kiri Fleming (atas) Perubahan Garis Gaya di Sekitar Kawat Berarus (bawah) Jika sebatang kawat terdapat di antara kutub U – S dengan garis-garis gaya yang homogen, sedangkan di dalam kawat ini mengalir arus listrik yang arahnya menjauhi kita, maka di sebelah kanan kawat garis gaya kutub magnet dan garis gaya arus listrik sama arahnya dan di sebelah kiri kawat

8

arahnya berlawanan, sehingga bentuk medan magnet akan berubah seperti Kawat mendapat gaya yang arahnya searah dengan F. Mekanisme kerja untuk seluruh jenis motor listrik secara umum : 1. Arus listrik dalam medan magnet akan memberikan gaya.

Gambar 1.5 Arus listrik mengalir 2. Jika kawat yang membawa arus dibengkokkan menjadi sebuah lingkaran atau loop maka kedua sisi loop yaitu pada sudut kanan medan magnet akan mendapatkan gaya pada arah yang berlawanan.

Gambar 1.6 Arah putaran penghantar 3. Pasangan gaya menghasilkan tenaga putar atau torque untuk memutar kumparan.

Gambar 1.7 putaran penghantar didalam medan magnet 4. Motor-motor memiliki beberapa loop pada dinamonya untuk memberikan tenagaputaran yang lebih seragam dan medan magnetnya dihasilkan oleh susunan elektromagnetik yang disebut kumparan medan.

Sedangkan untuk prinsip kerja pada Motor DC adalah jika arus lewat pada

suatu

konduktor,

timbul

medan

magnet

di

sekitar

konduktor. Medan magnet hanya terjadi di sekitar sebuah konduktor

9

jika ada arus mengalir pada konduktor tersebut. Arah medan magnet ditentukan oleh arah aliran arus pada konduktor.

Dapat dilihat pada gambar dibawah ini :

Gambar 1.8 Arah Medan Magnet Mengelilingi Konduktor

Pada motor DC daerah kumparan medan yang dialiri arus listrik akan menghasilkan medan magnet yang melingkupi kumparan jangkar dengan arah tertentu.

Konversi dari energi listrik menjadi energi

mekanik (motor) maupun sebaliknya berlangsung melalui medan magnet, dengan demikian medan magnet disini selain berfungsi sebagai tempat untuk menyimpan energi, sekaligus sebagai tempat berlangsungnya proses perubahan energi, daerah tersebut dapat dilihat pada gambar di bawah ini:

Gambar 1.9Tempat Menyimpan Sekaligus Tempat Berlangsungnya Proses Perubahan Energi

10

Agar proses perubahan energi mekanik dapat berlangsung secara sempurna, maka tegangan sumber harus lebih besar daripada tegangan gerak yang disebabkan reaksi lawan. Dengan memberi arus pada kumparan jangkar yang dilindungi oleh medan maka menimbulkan perputaran pada motor.

Motor DC memiliki tiga komponen utama: a. Kutub medan. Secara sederhana digambarkan bahwa interaksi dua kutub magnet akan menyebabkan perputaran pada motor DC. Motor DC memiliki kutub medan yang stasioner dan dinamo yang menggerakan bearing pada ruang diantara kutub medan. Motor DC sederhana memiliki dua kutub medan: kutub utara dan kutub selatan. Garis magnetik energi membesar melintasi bukan diantara kutub-kutub dari utara ke selatan. Untuk motor yang lebih besar atau lebih komplek terdapat satu atau lebih elektromagnet.Elektromagnet menerima listrik dari sumber daya dari luar sebagai penyedia struktur medan. b. Dinamo. Bila arus masuk menuju dinamo, maka arus ini akan menjadi

elektromagnet.

Dinamo

yang

berbentuk

silinder,

dihubungkan ke penggerak untuk menggerakan beban. Untuk kasus motor DC yang kecil, dinamo berputar dalam medan magnet yang dibentuk oleh kutub-kutub, sampai kutub utara dan selatan magnet berganti lokasi. Jika hal ini terjadi, arusnya berbalik untuk merubah kutub-kutub utara dan selatan dinamo. c. Commutator. Komponen ini terutama ditemukan dalam motor DC. Kegunaannya adalah untuk membalikan arah arus listrik dalam dinamo. Commutator juga membantu dalam transmisi arus antara dinamo dan sumber daya.

11

Gambar 1.10 Commutator Catu tegangan DC dari baterai menuju ke lilitan melalui sikat yang menyentuh komutator, dua segmen yang terhubung dengan dua ujung lilitan. Kumparan satu lilitan pada gambar di atas disebut angker dinamo. Angker dinamo adalah sebutan untuk komponen yang berputar di antara medan magnet. Dalam memahami sebuah motor, penting untuk mengerti apa yang dimaksud dengan beban motor. Beban dalam hal ini mengacu kepada keluaran tenaga putar / torque sesuai dengan kecepatan yang diperlukan. Beban umumnya dapat dikategorikan ke dalam tiga kelompok: Beban torque konstan adalah beban dimana permintaan keluaran energinya bervariasi dengan kecepatan operasinya namun torquenya

tidak

dengan torque konstan

bervariasi. Contoh

adalah corveyors, rotarykilns,

beban dan

pompa displacement konstan. Beban

dengan

variabel torque adalah

beban

dengan torque yang bervariasi dengan kecepatan operasi. Contoh beban dengan variabel torque adalah pompa sentrifugal dan fan (torque bervariasi sebagai kuadrat kecepatan).

12

Beban

dengan

energi

konstan adalah

beban

dengan

permintaan torque yang berubah dan berbanding terbalik dengan kecepatan. Contoh untuk beban dengan daya konstan adalah peralatan-peralatan mesin. 1.3 Gambar Rangkaian

Gambar 1.11 Gambar rangkaian Motor DC Daya Kecil

13

1.4 Hasil Percobaan Tabel 1.1 Motor DC Daya Kecil (kanan) Tegangan 8 9 10 11 12

Rpm 274,3 464,3 594,3 938,1 1112,7

Arus 1 1 1 1 1

Tabel 1.1 Motor DC Daya Kecil (kiri) Tegangan 9 10 11 12

Rpm 1107,6 1703,8 2159,8 2432,4

Arus 1 1 1 1

14

1.5 Analisa Hasil Percobaan Dalam percobaan dengan motor DC daya kecil, putaran motor DC atau RPM sangat berpengaruh terhadap tegangan yang di berikan kepada motor DC tersebut. Arus yang mengalir pada Motor DC juga dipengaruhi oleh tegangan yang diberikan. Maka semakin besar tegangan yang diberikan, akan semakin banyak putaran dan semakain besar arus yang mengalir. Namun Motor DC daya kecil memiliki batas kemampuan yang harus di perhatikan, agar motor tidak terbakar saat diberikan tegangan yang tidak sesuai dengan nameplate motor DC tersebut.

KESIMPULAN 1. Motor DC ialah suatu mesin listrik yang berfungsi mengubah energi listrik arus searah (listrik DC) menjadi energi gerak atau energi mekanik, dimana energi gerak tersebut berupa putaran rotor. 2. Pada motor DCdaya kecil, RPM dan arus sangat bergantung terhadap tegangan yang diberikan . 3. Semakin besar tegangan yang diberikan maka semakin besar arus dan RPM pada motor DC. 4. Cara membalik putaran motor dengan cara mengubah kutub positif dan negatif pada terminal motor DC tersebut.

15

DAFTAR PUSTAKA http://elib.unikom.ac.id/files/disk1/389/jbptunikompp-gdl-yeffryhand-19449-9bab9.pdf http://elektronika-dasar.web.id/teori-motor-dc-dan-jenis-jenis-motor-dc/ https://www.vbook.pub.com/doc/268939193/motor-dc-pdf http://zonaelektro.net/motor-dc/ http://dwitaariyanti.blogspot.co.id/2011/06/makalah-motor-arus-dc-directcurrent.html?m=1 https://www.google.co.id/url?sa=t&source=web&rct=j&url=https://labkonversiui. files.wordpress.com/2014/04/modulttl.pdf&ved=0ahUKEwj4w5z1hdrWAhWJFZQKHRiIBR8QFgg3MAQ&usg=AO vVaw1vZHIJIpweDH65TpIJ0Ov8 http://insauin.blogspot.co.id/2014/12/makalah-motor-dc.html

16