ANALISIS PENGARUH JATUH TEGANGAN TERHADAP TORSI DAN PUTARAN PADA MOTOR ARUS SEARAH PENGUATAN SHUNT (Aplikasi pada Laboratorium Konversi Energi Listrik FT-USU)
Diajukan untuk memenuhi salah satu persyaratan dalam menyelesaikan pendidikan sarjana (S-1) pada Departemen Teknik Elektro Sub Jurusan Energi Listrik
Oleh: AGUNG KHAIRI NIM : 090402021
DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2013
Universitas Sumatera Utara
ANALISIS PENGARUH JATUH TEGANGAN TERHADAP TORSI DAN PUTARAN PADA MOTOR ARUS SEARAH PENGUATAN SHUNT (Aplikasi pada Laboratorium Konversi Energi Listrik FT-USU) Oleh:
AGUNG KHAIRI 090402021
Disetujui oleh: Pembimbing,
Ir. SYAMSUL AMIEN M.Si NIP. 19530622 198103 1 002
Diketahui oleh: Ketua Departemen Teknik Elektro FT USU,
Ir. SURYA TARMIZI KASIM, M.Si NIP. 19540531 198601 1 002
DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2013
Universitas Sumatera Utara
KATA PENGANTAR
Alhamdulillahirobbil’alamin senantiasa penulis ucapkan kepada Allah SWT yang telah memberikan kesempatan bagi penulis untuk dapat terlahir di tengah keluarga yang baik dan karena atas izin-Nya lah maka Tugas Akhir ini dapat terselesaikan. Tak lupa pula shalawat dan salam kepada Rasulullah Muhammad SAW yang harus selalu menjadi panutan umat muslim di seluruh dunia. Tugas Akhir ini penulis persembahkan kepada kedua orang tua terhebat di muka bumi ini yaitu Bapak Asmadi dan Ibu Wahyuni Hasanah S.Pd yang senantiasa mencurahkan kasih sayang dan doa yang tiada terhitung kepada penulis, serta adik-adikku tercinta Ridho Khairi, Khaibar Khairi, Haikal Khairi dan Adzkia Putri Khairia. Tugas Akhir ini merupakan bagian dari kurikulum yang harus diselesaikan untuk memenuhi persyaratan menyelesaikan pendidikan Sarjana Strata Satu di Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara. Adapun judul Tugas Akhir ini adalah : ANALISIS PENGARUH JATUH TEGANGAN TERHADAP TORSI DAN PUTARAN PADA MOTOR ARUS SEARAH PENGUATAN SHUNT (Aplikasi pada Laboratorium Konversi Energi Listrik FT-USU) Selama masa kuliah sampai penyelesaian Tugas Akhir ini, penulis juga banyak mendapat dukungan, bimbingan dan bantuan dari berbagai pihak. Untuk itu penulis ingin menyampaikan ucapan terima kasih kepada :
Universitas Sumatera Utara
1. Bapak Ir. Syamsul Amien, M.Si, selaku Dosen Pembimbing Tugas Akhir dan Dosen Wali penulis yang telah banyak meluangkan waktu untuk membimbing dan mengarahkan penulis baik semasa kuliah maupun saat proses penulisan Tugas Akhir ini. 2. Bapak Ir. Surya Tarmizi Kasim, M.si selaku Ketua Departemen Teknik Elektro FT-USU, dan Bapak Rahmad Fauzi, ST, MT selaku Sekretaris Departemen Teknik Elektro FT-USU. 3. Om Isroi Tanjung, ST (Om Roy) selaku Pegawai di Lab. Konversi Energi Listrik FT-USU yang banyak membantu penulis selama proses pengambilan data. 4. Seluruh Staff Pengajar dan Pegawai di Departemen Teknik Elektro FTUSU. 5. Yulia Erianti, seorang teman, sahabat dan penyemangat yang luar biasa. Terima kasih atas dukungan dan doanya kepada penulis dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini. 6. Sahabat-sahabat terbaikku dari angkatan 2009, Rizky (bundil) ST, Rizal (Wak), Dimas, Yuli, Nisa (Dugong), Marfans Sahabat Mesin (elketro008), Al Rizi (Rijikos), Dolmen, Adly wkwk, Afit, Dinyok, Bang Faya, Tondymen, Wangto Tegangan Tinggi, Ahmad, Pak Doni, Fahrul, Nanda, Mahkur, Kentrick, Teguh, Budi, Arif, Reza, Leo, Asri (jiiaaaaahhh), dan semua teman-teman angkatan 2009 lainnya. 7. Senior – seniorku yang baik hatinya ( Bang Azhari, Bang Habibi, Bang Azir, Bang Kukuh, Bang Indra, Bang Luki, Bang Tony, Bang Recky, Bang Aji,
Universitas Sumatera Utara
Kak Siska, dan lain-lain ) yang telah bersedia berbagi pengalaman kepada penulis selama masa perkuliahan. 8. Adik – adik junior ( Rimbo, Zein, Rais, Endra, Fikry, Yoga, Angga, Wahyudi, dan lain-lain ) yang selalu siap sedia menolong penulis kapanpun dibutuhkan. 9. Asisten Lab. Konversi Energi Listrik FT-USU ( Djaka, Diky, Dhuha, Bembeng ) yang secara ikhlas membantu penulis selama proses pengambilan data. 10. Kak Senja ( makasih buat printernya ) dan semua sepupuku yang telah berpartisipasi mengkritik dan membantu penyelesaian tugas akhir ini. 11. Seluruh pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu yang telah membantu penulis baik secara langsung maupun tidak langsung selama menjalani masa perkuliahan di Departemen Teknik Elektro FT-USU. Penulis menyadari bahwa Tugas Akhirini masih jauh dari sempurna. Oleh karena itu, penulis sangat mengharapkan kritik dan saran yang membangun demi penyemepurnaan Tugas Akhir ini. Akhir kata, penulis berharap semoga Tugas Akhir ini dapat bermanfaat khususnya bagi penulis pribadi dan juga semua pihak yang membutuhkannya.
Medan,
September 2013 Penulis
Agung Khairi
Universitas Sumatera Utara
ABSTRAK
Penggunaan motor arus searah akhir - akhir ini mengalami perkembangan, khususnya dalam pemakaiannya sebagai motor penggerak. Oleh sebab itu, motor DC dituntut harus memiliki torsi dan putaran yang tinggi. Untuk dapat mencapai putaran yang konstan maka diperlukan supply tegangan yang baik. Tetapi hal itu tidak sepenuhnya dapat tercapai mengingat adanya gangguan berupa tegangan jatuh pada saluran penghantar. Turunnya tegangan supply pada motor selain mempengaruhi putaran juga mempengaruhi torsi yang dihasilkan oleh motor. Pada Tugas Akhir ini, penulis menganalisis pengaruh jatuh tegangan terhadap torsi dan putaran motor DC penguatan shunt dengan menentukan 6 nilai tegangan terminal yaitu 220, 210, 200, 190, 180 dan 170 Volt. Dari hasil pengujian, nilai tegangan terminal 220 Volt memiliki torsi dan putaran motor tertinggi yaitu 9,45 N-m dan 1390 rpm.
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR ...................................................................................
i
ABSTRAK ......................................................................................................
iv
DAFTAR ISI ..................................................................................................
v
DAFTAR GAMBAR .....................................................................................
vii
DAFTAR TABEL .........................................................................................
x
BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang .........................................................................................
1
1.2. Tujuan dan Manfaat Penulisan .................................................................
2
1.3. Batasan Masalah ......................................................................................
2
1.4. Metode Penulisan .....................................................................................
3
1.5. Sistematika Penulisan ..............................................................................
4
BAB II
MOTOR ARUS SEARAH
2.1. Umum........................................................................................................
6
2.2. Konstruksi Motor Arus Searah ................................................................
7
2.3. Prinsip Kerja Motor Arus Searah .............................................................
10
2.4. Reaksi Jangkar .........................................................................................
15
2.5. Jenis-Jenis Motor Arus Searah .................................................................
18
2.5.1. Motor Arus Searah Penguatan Bebas ...............................................
19
2.5.2. Motor Arus Searah Penguatan Sendiri .............................................
20
Universitas Sumatera Utara
2.5.2.1. Motor Arus Searah Penguatan Seri ........................................
20
2.5.2.2. Motor Arus Searah Penguatan Shunt .....................................
22
2.5.2.3. Motor Arus Searah Penguatan Kompon .................................
23
2.6. Gaya Gerak Listrik Lawan Pada Motor Arus Searah ...............................
25
2.7. Karakteristik Motor Arus Searah Penguatan Kompon .............................
26
BAB III PENGARUH JATUH TEGANGAN TERHADAP TORSI DAN PUTARAN PADA MOTOR ARUS SEARAH 3.1. Umum
..................................................................................................
29
3.2. Jatuh Tegangan .........................................................................................
29
3.3. Torsi Motor Arus Searah ..........................................................................
32
3.3.1. Torsi Jangkar Motor Arus Searah ....................................................
34
3.3.2. Torsi Poros Motor Arus Searah ........................................................
37
3.4. Pengaturan Kecepatan Putaran Pada Motor Arus Searah .........................
38
3.5. Pengaruh Turunnya Tegangan Terhadap Persamaan Putaran Dan Torsi Motor
....................................................................................................
39
BAB IV ANALISIS PENGARUH JATUH TEGANGAN TERHADAP TORSI DAN PUTARAN PADA MOTOR ARUS SEARAH PENGUATAN SHUNT 4.1. Umum ........................................................................................................
40
4.2. Peralatan Pengujian ..................................................................................
40
4.3. Spesifikasi Motor .....................................................................................
41
4.4. Rangkaian Pengujian ................................................................................
42
Universitas Sumatera Utara
4.4.1. Rangkaian Pengujian Motor DC Penguatan Shunt Pada Kondisi Tanpa Beban .....................................................................................
42
4.4.2. Rangkaian Pengujian Motor DC Penguatan Shunt Pada Kondisi Berbeban ...........................................................................................
42
4.5 Prosedur Pengujian ...................................................................................
43
4.5.1. Prosedur Pengujian Motor DC Penguatan Shunt Pada Kondisi Tanpa Beban ....................................................................................
43
4.5.2. Prosedur Pengujian Motor DC Penguatan Shunt Pada Kondisi Berbeban ..........................................................................................
43
4.6 Data Pengujian ..........................................................................................
44
4.6.1. Data Pengujian Motor DC Penguatan Shunt Pada Kondisi Tanpa Beban ...............................................................................................
44
4.6.2. Data Pengujian Motor DC Penguatan Shunt Pada Kondisi Berbeban ..........................................................................................
45
4.7 Analisis Data Pengujian ............................................................................
45
4.8 Grafik Pengujian .......................................................................................
49
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1. Kesimpulan ..............................................................................................
50
5.2. Saran .........................................................................................................
50
DAFTAR PUSTAKA ....................................................................................
51
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Konstruksi motor arus searah bagian stator .............................
7
Gambar 2.2 Konstruksi motor arus searah bagian rotor ..............................
7
Gambar 2.3 Pengaruh penempatan konduktor berarus dalam medan magnet ......................................................................................
11
Gambar 2.4 Prinsip perputaran motor arus searah .......................................
12
Gambar 2.5 Fluksi yang dihasilkan oleh kumparan medan .........................
15
Gambar 2.6 Fluksi yang dihasilkan oleh kumparan jangkar........................
16
Gambar 2.7 Hasil kombinasi antara fluksi medan dan fluksi jangkar .........
17
Gambar 2.8 Rangkaian ekivalen motor arus searah penguatan bebas .........
19
Gambar 2.9 Rangkaian ekivalen motor arus searah penguatan seri ............
21
Gambar 2.10 Rangkaian ekivalen motor arus searah penguatan shunt..........
22
Gambar 2.11 Rangkaian ekivalen motor arus searah penguatan kompon pendek ......................................................................................
23
Gambar 2.12 Rangkaian ekivalen motor arus searah penguatan kompon panjang .....................................................................................
24
Gambar 2.13 Kurva karakteristik torsi – arus jangkar ( Ta/Ia ) .....................
27
Gambar 2.14 Kurva karakteristik putaran – arus jangkar ( n/Ia ) ..................
28
Gambar 2.15 Kurva karakteristik putaran – torsi ( n/Ta )..............................
28
Gambar 3.1 Suatu pulley yang berputar karena mengalami suatu gaya ......
32
Gambar 4.1 Rangkaian pengujian motor DC penguatan shunt pada kondisi tanpa beban ..............................................................................
42
Gambar 4.2 Rangkaian pengujian motor DC penguatan shunt pada kondisi
Universitas Sumatera Utara
berbeban ...................................................................................
42
Gambar 4.3 Grafik tegangan terminal vs putaran motor DC shunt .............
49
Gambar 4.4 Grafik tegangan terminal vs torsi motor DC shunt ..................
49
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
Tabel 4.1 Data hasil pengujian penurunan tegangan terminal motor DC shunt pada kondisi tanpa beban ...............................................................
45
Tabel 4.2 Data hasil pengujian penurunan tegangan terminal motor DC shunt pada kondisi berbeban ....................................................................
45
Tabel 4.3 Hasil analisis data penurunan tegangan terminal pada motor DC shunt ...............................................................................................
48
Universitas Sumatera Utara
