BAB II DASAR TEORI. mesin listrik yang mengubah energi listrik pada arus searah (DC) menjadi energi

BAB II DASAR TEORI 2.1 Umum(1,2,4) Secara sederhana motor arus searah dapat didefenisikan sebagai suatu mesin listrik yang mengubah energi listrik pada arus searah (DC) menjadi energi gerak atau energi mekanik, dimana energi gerak tersebut berupa putaran pada bagian yang disebut rotor. Pada prinsipnya operasi motor arus searah sangat identik dengan generator arus searah. Kenyataannya mesin yang bekerja sebagai generator arus searah akan dapat bekerja sebagai motor arus searah. Oleh sebab itu, sebuah mesin arus searah dapat digunakan baik sebagai motor arus searah maupun generator arus searah. Secara umum motor arus searah terdiri dari bagian stator (bagian yang diam) dan bagian rotor (bagian yang berputar). Pada bagian yang diam (stator) merupakan tempat diletakkannya kumparan medan yang berfungsi untuk menghasilkan fluksi magnet, sedangkan bagian yang berputar (rotor) ditempati oleh rangkaian jangkar seperti kumparan jangkar, komutator dan sikat. Motor arus searah bekerja berdasarkan prinsip interaksi antara dua fluksi magnetik. Dimana kumparan medan akan menghasilkan fluksi magnet yang arahnya dari kutub utara menuju kutub selatan dan kumparan jangkar akan menghasilkan fluksi magnet yang melingkar. Interaksi antara kedua fluksi magnet ini menimbulkan suatu gaya. Gaya yang timbul tersebut akan menghasilkan putaran atau torsi. Motor arus searah digunakan secara luas pada berbagai motor penggerak dan pengangkut dengan kecepatan yang bervariasi yang membutuhkan respon

6 Universitas Sumatera Utara

dinamis dan keadaan steady-state. Motor arus searah mempunyai pengaturan yang sangat mudah dilakukan dalam berbagai kecepatan dan beban yang bervariasi. Itu sebabnya motor arus searah digunakan pada berbagai aplikasi tersebut. Pengaturan kecepatan ini dapat dilakukan dengan memperbesar atau memperkecil arus yang mengalir pada jangkar menggunakan sebuah tahanan. 2.2 Konstruksi Motor Arus Searah(1,2,7) Secara umum motor arus searah memiliki konstruksi yang sama, terbagi atas dua bagian, yaitu : bagian yang diam dan bagian yang bergerak. Bagian yang diam disebut stator dan bagian yang berputar/bergerak disebut rotor. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada Gambar 2.1 di bawah ini:

Gambar 2.1 Konstruksi Motor Arus Searah (DC)


Gambar 2.2 Konstruksi Motor Arus Searah(DC) Bagian Stator

Gambar 2.3 Konstruksi Motor Arus Searah (DC) Bagian Rotor 1. Badan Motor (Rangka) 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 (frame atau yoke) mesin arus searah seperti juga mesinmesin listrik lainnya secara umum memiliki dua fungsi, yaitu: 1. Untuk membawa fluks magnetik yang dihasilkan oleh kutub-kutub magnet. 2. Merupakan sarana pendukung mekanik untuk mesin secara keseluruhan. 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 rangkaian magnet. Biasanya pada badan (rangka) motor terdapat papan nama (name plate) yang bertuliskan spesifikasi umum atau datadata teknik dari mesin tersebut. 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 tempatnya dan menghasilkan distribusi fluksi yang lebih baik yang tersebar di seluruh jangkar dengan menggunakan permukaan yang melengkung.

Gambar 2.4 Konstruksi Kutub dan Penempatannya


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. Sikatsikat 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.

Gambar 2.5 Sikat Pada Motor DC 4. Kumparan Medan Kumparan medan adalah susunan konduktor yang dibelitkan pada inti kutub. Dimana konduktor tersebut terbuat dari kawat tembaga yang berbentuk


bulat atapun persegi. Rangkaian medan yang berfungsi untuk menghasilkan fluksi utama dibentuk dari kumparan pada setiap kutub. Pada aplikasinya rangkaian medan dapat dihubungkan dengan kumparan jangkar baik seri maupun paralel dan juga dihubungkan tersendiri langsung kepada sumber tegangan sesuai dengan jenis penguatan pada motor. 5. Kumparan Jangkar Kumparan

jangkar

pada

motor

arus

searah

merupakan

tempat

dibangkitkannya ggl induksi. Pada motor arus searah penguatan kompon pendek kumparan medan serinya diparalel terhadap kumparan jangkar, sedangkan pada motor arus searah penguatan kompon panjang kumparan medan serinya diserikan terhadap kumparan jangkar. 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) 6. Inti 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, dengan maksud agar komponen-komponen (lilitan jangkar) terletak dalam daerah yang induksi magnetnya besar supaya ggl induksi dapat bertambah besar. Bahan yang digunakan untuk jangkar ini merupakan sejenis campuran baja silicon. Seperti halnya inti kutub magnet maka jangkar dibuat dari bahan berlapis-lapis tipis dengan tujuan untuk mengurangi panas yang 11 Universitas Sumatera Utara

terbentuk karena adanya arus linier seperti ditunjukkan pada Gambar 2. di bawah ini.

Gambar 2.6 Inti Jangkar yang Berlapis-lapis 7. Komutator Untuk memperoleh tegangan searah diperlukan alat penyearah yang disebut komutator dan sikat. Fungsi komutator untuk fasilitas penghubung arus dari konduktor jangkar, sebagai penyearah mekanik, yang bersama-sama dengan sikat membuat sesuatu kerjasama yang disebut komutasi. Komutator terdiri dari sejumlah segmen tembaga yang berbentuk lempengan-lempengan yang dirakit ke dalam silinder yang terpasang pada poros. Di mana 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.


Gambar 2.7 Komutator 8. Celah Udara Celah udara merupakan ruang atau celah antara permukaan jangkar dengan permukaan sepatu kutub yang menyebabkan jangkar tidak bergesekan dengan sepatu kutub. 2.3 Prinsip Kerja Motor Arus Searah(3,4,7) Sebuah konduktor mempunyai medan magnet disekelilingnya apabila konduktor tersebut dialiri oleh arus listrik. Pada saat konduktor yang dialiri arus listrik ditempatkan pada suatu medan magnet, maka konduktor akan mengalami gaya mekanik, seperti diperlihatkan pada Gambar 2.8 di bawah.

Gambar 2.8 Pengaruh Penempatan Konduktor yang Dialiri Arus Listrik Dalam Medan Magnet


Pada Gambar 2.8.a menggambarkan sebuah konduktor yang dialiri arus listrik menghasilkan medan magnet disekelilingnya. Arah medan magnet yang dihasilkan oleh konduktor dapat diperoleh dengan menggunakan kaidah tangan kanan. Untuk lebih jelasnya perhatikan Gambar 2.9 berikut ini.

Gambar 2.9 Kaidah tangan kanan Kuat medan tergantung pada besarnya arus yang mengalir pada konduktor. Sedangkan Gambar 2.8.b menunjukkan sebuah medan magnet yang diakibatkan oleh kutub-kutub magnet utara dan selatan. Arah medan magnet adalah dari kutub utara menuju kutub selatan. Pada saat konduktor dengan arah menjauhi pembaca ditempatkan di dalam medan magnet seragam, maka medan gabungnya akan seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.8.c. Daerah di atas konduktor, medan yang ditimbulkan konduktor adalah dari kiri ke kanan, atau pada arah yang sama dengan medan utama. Sementara di bawahnya, garis-garis magnet dari konduktor arahnya berlawanan dengan medan utama. Hasilnya adalah memperkuat medan atau menambah kerapatan fluksi di atas konduktor dan melemahkan medan atau mengurangi kerapatan fluksi di bawah konduktor. Dalam keadaan ini, fluksi di daerah di atas konduktor yang kerapatannya bertambah atau mengusahakan gaya ke bawah kepada konduktor, untuk 14 Universitas Sumatera Utara

mengurangi kerapatannya. Hal ini menyebabkan konduktor mengalami gaya berupa dorongan ke arah bawah. Begitu juga halnya bila arah arus dalam konduktor dibalik. Kerapatan fluksi yang berada di bawah konduktor akan bertambah sedangkan kerapatan fluksi di atas konduktor berkurang. Sehingga konduktor akan mendapatkan gaya tolak ke arah atas. Konduktor yang mengalirkan arus dalam medan magnet cenderung bergerak tegak lurus terhadap medan. Prinsip kerja sebuah motor arus searah dapat dijelaskan dengan gambar berikut.

Gambar 2.10 Prinsip perputaran motor arus searah Saat kumparan medan dihubungkan dengan sumber tegangan, mengalir arus medan If

pada kumparan medan karena rangkaian tertutup sehingga

menghasilkan fluksi magnet yang arahnya dari kutub utara menuju kutub selatan. Sedangkan pada kumparan jangkar mengalir arus jangkar Ia, sehingga pada konduktor kumparan jangkar timbul fluksi magnet yang melingkar. Fluksi jangkar


ini akan memotong fluksi dari kumparan medan sehingga menyebabkan perubahan kerapatan fluksi dari medan utama. Hal ini menyebabkan jangkar mengalami gaya sehingga menimbulakn torsi. Gaya yang dihasilkan pada setiap konduktor dari sebuah jangkar, merupakan akibat aksi gabungan medan utama dan medan di sekeliling konduktor. Gaya yang dihasilkan berbanding lurus dengan besar fluksi medan utama dan kuat medan di sekeliling konduktor. Medan di sekeliling masingmasing konduktor jangkar tergantung pada besarnya arus jangkar yang mengalir pada konduktor tersebut. Arah gaya ini dapat ditentukan dengan kaidah tangan kiri.

Gambar 2.11 Aturan tangan kiri untuk prinsip kerja motor DC Besarnya gaya F = B . I . l . sin θ, karena arus jangkar I tegak lurus dengan arah induksi magnetik B maka besar gaya yang dihasilkan oleh arus yang mengalir pada konduktor jangkar yang ditempatkan dalam suatu medan magnet adalah :

F = B . I . l Newton . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .(2.1)

Dimana : F = gaya Lorentz [Newton] I = arus [Ampere] l = panjang penghantar [meter] 16 Universitas Sumatera Utara

B = kerapatan fluksi [Webber/m2] Sedangkan torsi yang dihasilkan motor adalah : T = F . r . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .(2.2) Bila torsi yang dihasilkan motor lebih besar dari pada torsi beban maka motor akan berputar. Besar torsi beban dapat dituliskan dengan: T = K . Φ . Ia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .(2.3) K=

Dimana :

𝑃 .𝑍 2𝜋𝑎

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .(2.4)

T = torsi [N-m] r = jari-jari [m] K = konstanta [tergantung pada ukuran fisik motor] Φ = fluksi setiap kutub Ia = arus jangkar [A] p = jumlah kutub z = jumlah konduktor a = cabang paralel

2.4 Gaya Gerak Listrik Lawan Pada Motor Arus Searah (1,2,6,7) Ketika jangkar motor berputar konduktornya juga berputar dan memotong fluksi utama. Sesuai dengan hukum faraday, akibat gerakan konduktor di dalam suatu medan magnetik maka pada konduktor tersebut akan timbul GGL induksi yang diinduksikan pada konduktor tersebut dimana arahnya berlawanan dengan tegangan yang diberikan pada konduktor. Karena arahnya berlawanan, maka hal tersebut dinamakan GGL lawan. Besar tegangan yang diinduksikan tersebut sesuai dengan persamaan berikut.


Eb =

𝑃𝑍 𝑎 60

𝑛 𝜙 (volt) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . (2.5)

Persamaan tegangan secara umum dapat dituliskan sebagai berikut: Eb = 𝐾′ . 𝑛 . 𝜙 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . (2.6) Dimana:

𝐾′ = konstanta =

𝑃𝑍 𝑎 60

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .(2.7)

2.5 Reaksi Jangkar (1,2,4,7) Reaksi jangkar merupakan pengaruh medan magnet yang disebabkan oleh mengalirnya arus pada jangkar, dimana jangkar tersebut berada di dalam medan magnet. Reaksi jangkar menyebabkan terjadinya dua hal seperti : 1. Demagnetisasi atau penurunan kerapatan fluksi medan utama 2. Magnetisasi silang. Apabila kumparan medan dialiri oleh arus tetapi kumparan jangkar tidak dialiri oleh arus, maka dengan mangabaikan pengaruh celah udara, jalur fluksi ideal untuk kutub utama dari motor arus searah dua kutub, berasal dari kutub utara menuju kutub selatan seperti pada Gambar 2.12 berikut.

Gambar 2.12 Fluksi yang Dihasilkan oleh Kumparan Medan


Dari Gambar 2.12 dapat dijelaskan bahwa : 1. Fluksi didistribusikan simetris terhadap bidang netral magnetis. 2. Sikat ditempatkan bertepatan dengan bidang netral magnetis. Bidang netral magnetis didefenisikan sebagai bidang di dalam motor dimana konduktor bergerak sejajar dengan garis gaya magnet sehingga gaya gerak listrik induksi konduktor pada bidang tersebut adalah nol. Bidang netral magnetis juga disebut sebagai sumbu komutasi karena pembalikan arah arus jangkar berada pada bidang tersebut. Vektor OFM mewakili besar dan arah dari fluksi medan utama, dimana vektor ini tegak lurus terhadap bidang netral magnetis. Sewaktu hanya konduktor jangkar saja yang dialiri oleh arus listrik sementara kumparan medan tidak dieksitasi, maka disekeliling konduktor jangkar timbul ggm atau fluksi. Arah garis gaya magnet dapat dilihat pada Gambar 2.13 berikut.

Gambar 2.13 Fluksi yang Dihasilakn oleh Kumparan Jangkar Penentuan arah dari garis gaya magnet yang diakibatkan oleh arus jangkar ditentukan dengan aturanputaran sekrup. Besar dan arah garis gaya magnet tersebut diwakili oleh vektor OFA yang sejajar dengan bidang netral magnetis. Pada prakteknya, sewaktu mesin beroperasi maka konduktor jangkar dan


konduktor medan sama-sama dialiri oleh arus listrik. Distribusi fluksi resultan diperoleh dari menggabungkan kedua fluksi tersebut. Oleh karenanya distribusi fluksi medan utama yang melalui jangkar tidak lagi simetris tetapi sudah mengalami pembelokan saat mendekati konduktor yang dialiri arus tersebut. Hal tersebut dikarenakan pengaruh fluksi jangkar yang dapat dilihat pada Gambar 2.14. Fluksi yang dihasilkan oleh gaya gerak magnet (ggm) jangkar menentang fluksi medan utama pada setengah bagian dari salah satu kutubnya dan memperkuat fluksi medan utama pada setengah bagian yang lainnya. Hal ini jelas akan menyebabkan penurunan kerapatan fluksi pada setengah bagian dari salah satu kutubnya dan terjadi kenaikan pada setengah bagian yang lain di kutub yang sama. Efek dari intensitas medan magnet atau lintasan fluksi pada jangkar yang memotong lintasan fluksi medan utama ini disebut sebagai reaksi jangkar magnetisasi silang (cross magnetization).

Gambar 2.14 Hasil Kombinasi antara Fluksi Medan dan Fluksi Jangkar Magnetisasi silang ini juga menyebabkan pergeseran bidang netral. Pada Gambar 2.14 terlihat bahwa vektor OFr merupakan resultan vektor OFA dan OFM, 20 Universitas Sumatera Utara

serta posisi bidang netral magnetis yang baru, dimana selalu tegak lurus terhadap vektor OFr. Bidang netral magnetis motor yang baru bergeser sejauh β karena posisi bidang netral magnetis ini selalu tegak lurus terhadap vektor OF. Dengan pergeseran bidang netral ini maka sikat juga akan bergeser sejauh pergeseran bidang netral magnetis. Hal ini dapat menimbulkan bunga api di segmen komutator dekat sikat. 2.6 Mengatasi Masalah Reaksi Jangkar(1,2,6,9) Ada tiga cara untuk mengatasi permasalahan yang timbul akibat reaksi jangkar, yaitu: 1. Pergeseran sikat (brush shifting) 2. Kutub bantu (interpole) 3. Belitan kompensasi (compensating windings) 2.6.1 Pergeseran Sikat (Brush Shifting) Ide dasarnya adalah memindahkan sikat seirama dengan perpindahan bidang netral untuk menghindari percikan bunga api yang mungkin timbul. Namun dalam penerapannya hal ini cukup sulit karena jarak perpindahan bidang netralnya sangat ditentukan oleh besarnya beban yang dipikul oleh mesin sehingga sikat harus juga diubah setiap saat, seirama dengan perubahan jarak perpindahan bidang netral. Selain itu pergeseran sikat ini akan memperburuk melemahnya fluksi akibat reaksi jangkar mesin. Seperti yang terlihat pada Gambar 2.15 berikut.


(a)

(b)

Gambar 2.15 Pelemahan GGM Akibat Pergeseran Bidang Netral Pada Gambar 2.15(a) diperlihatkan kondisi ketika bidang netral mesin bergeser (lihat gambar segitiga ggm), sedangkan pada Gambar 2.15(b) terlihat bidang netral yang bergeser disertai dengan bergesernya sikat mesin. Akibat pergeseran tersebut terlihat ggm resultannya melemah sedemikian rupa. Masalah yang sering timbul dalam motor DC adalah peletakan dari posisi sikat. Adanya reaksi medan magnit pada jangkar membuat posisi sikat pada komutator motor DC berubah. Ada motor DC yang posisi sikatnya dapat diatur sesuai kondisi yang diinginkan. Pengaturan posisi sikat dalam mengantisipasi reaksi jangkar ternyata berpengaruh pada unjuk kerja, efisiensi dan torsi dari motor tersebut. Maka dengan mengatur posisi sikat-sikat pada komutator akan dapat meningkatkan performansi dari motor DC tersebut sehingga motor DC dapat bekerja lebih baik. Akibat dari pengaturan posisi sikat ini tentu juga akan


berpengaruh terhadap besar kecilnya arus yang mengalir pada jangkarnya. Dengan berubahnya besar nilai arus pada jangkar akan sangat mempengaruhi terhadap cepat lambatnya waktu pengereman. 2.6.2 Kutub Bantu (Interpole) Jika nilai tegangan pada kawat-kawat yang sedang melakukan proses penyearahan dibuat nol, maka tidak akan terdapat percikan bunga api pada sikatsikat mesin tersebut. Untuk itu, kutub-kutub kecil yang disebut kutub komutasi ditempatkan

ditengah-tengah

diantara

kutub-kutub

utama.

Interpole

ini

dihubungkan seri terhadap kumparan rotor. Sehingga dengan adanya fluks dari interpole ini akan dapat mencegah atau mengurangi adanya tegangan yang muncul pada kawat-kawat yang sedang melakukan proses komutasi. Ketika beban yang dipikul mesin meningkat dan arus rotor pun meningkat, besarnya perubahan/ pergeseran bidang netral meningkat pula. Hal tersebut akan menyebabkan timbulnya tegangan pada konduktor-konduktor yang sedang melakukan komutasi. Pada saat itu fluks interpole juga meningkat, menghasilkan tegangan pada konduktor-konduktor tersebut dan berlawanan dengan tegangan yang timbul akibat pergeseran bidang netral.

Gambar 2.16. Kumparan Mesin DC yang Dilengkapi dengan Kutub Bantu.


2.6.3 Belitan Kompensasi (Compensating Windings)

Untuk kerja motor yang berat masalah pelemahan fluksi menjadi sangat penting. Untuk mengatasi masalah tersebut salah satunya dengan menambah belitan kompensasi. Belitan kompensasi ini dihubungkan seri terhadap kumparan jangkar. Belitan kompensasi ini bertujuan untuk mengurangi penyimpangan yang timbul akibat reaksi jangkar. 2.7 Jenis - Jenis Motor Arus Searah(1,2,3,4) Jenis-jenis motor arus searah dapat dibedakan berdasarkan jenis penguatannya, yaitu hubungan rangkaian kumparan medan dengan kumparan jangkar. Sehingga motor arus searah dibedakan menjadi: 2.7.1 Motor Arus Searah Penguatan Bebas Motor arus searah penguatan bebas adalah motor arus searah yang sumber tegangan penguatannya berasal dari luar motor. Di mana kumparan medan disuplai dari sumber tegangan DC tersendiri. Rangkaian ekivalen motor arus searah penguatan bebas dapat dilihat pada Gambar 2.17 di bawah ini:

Gambar 2.17 Motor Arus Searah Penguatan Bebas


Persamaan umum motor arus searah penguatan bebas : Vt = Ea + Ia Ra . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .(2.8) Vf = If . Rf . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .(2.9) Dimana : Vt = tegangan terminal jangkar motor arus searah (Volt) Ia = arus jangkar (A) Ra = tahanan jangkar (Ohm) If = arus medan penguatan bebas (A) Rf = tahanan medan penguatan bebas (Ohm) Vf = tegangan terminal medan penguatan bebas (Volt) Ea = gaya gerak listrik motor arus searah (Volt) 2.7.2 Motor Arus Searah Penguatan Sendiri Motor arus searah penguatan sendiri dibagi atas tiga, yaitu: 1. Motor arus searah penguatan shunt 2. Motor arus searah penguatan seri 3. Motor arus searah penguatan kompond 1) Motor arus searah penguatan kompond pendek 2) Motor arus searah penguatan kompond panjang 2.7.2.1 Motor Arus Searah Penguatan Shunt Kumparan medan sama seperti pada penguat terpisah, tetapi kumparan medan terhubung secara paralel dengan rangkaian rotor. Satu sumber yang sama digunakan untuk menyuplai kumparan medan dan kumparan rotor. Oleh karena itu, total arus dalam jalur merupakan penjumlahan arus medan dan arus jangkar. Rangkaian ekivalen motor arus searah penguatan shunt dapat dilihat pada Gambar 2.18 berikut. 25 Universitas Sumatera Utara

Gambar 2.18 Motor Arus Searah Penguatan Shunt

Persamaan umum motor arus searah penguatan shunt : Vt = Ea + Ia Ra . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .(2.10) Vsh = Vt = Ish . Rsh . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . (2.11) IL = Ia + Ish . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . (2.12) Dimana : Ish = arus kumparan medan shunt (A) Vsh = tegangan terminal medan motor arus searah (Volt) Rsh = tahanan medan shunt (Ohm) IL = arus beban (A) 2.7.2.2 Motor Arus Searah Penguatan Seri Kumparan medan dihubungkan secara seri dengan kumparan jangkar. Oleh karena itu arus medan sama dengan arus jangkar. Pada saat kondisi awal, arus starting pada motor DC jenis ini akan sangat besar. Untuk itu, pada saat menjalankan motor harus disertai beban sebab apabila tanpa beban motor akan mempercepat tanpa terkendali.


Gambar 2.19 Motor Arus Searah Penguatan Seri Kumparan medan terbuat dari sejumlah kecil kumparan dengan penampang kawat yang besar. Tipe demikian dirancang untuk mengalirkan arus besar dan terhubung seri dengan kumparan rotor. Rangkaian ekivalen motor arus searah penguatan seri dapat dilihat pada Gambar 2.19. Persamaan umum motor arus searah penguatan seri : Vt = Ea + Ia ( Ra + Rs ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .(2.13) − 𝐸𝑎 [ 𝑉𝑡 ] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . (2.14) 𝑅𝑎+ 𝑅𝑠

Ia =

Ia = IL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .(2.15) 2.7.2.3 Motor Arus Searah Penguatan Kompond Konfigurasi motor arus searah tipe ini menggunakan gabungan dari kumparan seri dan shunt/paralel. Pada motor arus searah jenis ini, kumparan medan dihubungkan secara paralel dan seri dengan kumparan jangkar. Dengan demikian, motor arus searah jenis ini akan memiliki torsi penyalaan awal yang baik dan kecepatan yang stabil. Semakin tinggi persentase penggabungan, yaitu persentase kumparan medan yang dihubungkan secara seri, maka semakin tinggi


pula torsi penyalaan awal yang dapat ditangani. Motor arus searah penguatan kompond terbagi atas dua, yaitu : 1. Motor Arus Searah Penguatan Kompond Pendek Pada motor arus searah penguatan kompon pendek, kumparan medan serinya terhubung secara paralel terhadap kumparan jangkar dan kumparan medan shunt. Rangkaian ekivalen motor arus searah penguatan kompond pendek dapat dilihat pada Gambar 2.20 berikut :

Gambar 2.20 Motor Arus Searah Penguatan Kompond Pendek Persamaan umum motor arus searah penguatan kompon pendek : IL = Ia + Ish . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .(2.16) Vt = Ea + IL . Rs + Ia . Ra . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . (2.17) Pin = Vt . IL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .(2.18) Dimana : IL . Rs = tegangan jatuh pada kumparan seri Ia . Ra = tegangan jatuh pada kumparan armatur


2. Motor Arus Searah Penguatan Kompon Panjang Rangkaian ekivalen motor arus searah penguatan kompond panjang dapat dilihat pada Gambar 2.21 berikut :

Gambar 2.21 Motor Arus Searah Penguatan Kompond Panjang Pada motor arus searah penguatan kompon panjang, kumparan medan serinya tehubung secara seri terhadap kumparan jangkarnya dan terhubung paralel terhadap kumparan medan shunt. Persamaan umum motor arus searah penguatan kompon panjang : IL = Ia + Ish . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . (2.19) Vt = Ea + Ia (Rs + Ra) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . (2.20) Pin = Vt . IL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .(2.21) Vt = Vsh . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .(2.22)


BAB II DASAR TEORI. mesin listrik yang mengubah energi listrik pada arus searah (DC) menjadi energi

Recommend Documents