Makalah Motor DC Seri [PDF]

Citation preview

MOTOR DC SERI MAKALAH Diajukan untuk memenuhi tugas mata kuliah Mesin Arus Searah



oleh :



LUCKY GENNO SATRIO – 1101024013 AYUTIA DWI PUTRI - 1101024014



Dosen pembimbing ROSWALDI SK,Drs.,SST., M.Kom



PRODI TEKNIK LISTRIK JURUSAN TEKNIK ELEKTRO POLITEKNIK NEGERI PADANG 2012



KATA PENGANTAR



Pertama sekali, kami mengucapkan puji syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa, karena berkat Rahmat dan Karunia-Nya jugalah, sehingga kami dapat menyelesaikan makalah ini tepat pada waktunya. Dan selanjutnya, ucapan terima kasih kepada dosen pembimbing, teman-teman, dan seluruh pihak yang ikut terlibat dalam pembuatan makalah ini, Makalah ini membahas tentang ‘motor dc seri’. Yang mana pada makalah ini akan diuraikan definisi generator dc seri, prinsip kerja, karakteristik, rumus/formula yang berlaku, hingga aplikasinya pada kehidupan sehari-hari. Kami selaku penulis berharap, semoga makalah ini dapat menambah wawasan bagi siapapun yang membacanya. Akhir kata, penulis mengharapkan kritik dan saran dari para pembaca untuk kesempurnaan makalah ini kedepannya.



Padang, 19 November 2012 TTD



Penulis



BAB I PENDAHULUAN



I.1 LATAR BELAKANG Seriring



perkembangan



zaman,



kemajuan



teknologi



telah



berkembang desat pesat. Manusia telah mengembangkan berbagai cara pemanfaatan teknologi untuk mempermudah pekerjaan mereka. Dasar semua itu tidak lepas dari pemanfaatan energi listrik. Motor arus searah pada zaman dahulu sebelum dikenal motor arus bolak-balik , banyak digunakan untuk menghasilkan tenaga mekanik berupa kecepatan atau perputaran, baik untuk mesin-mesin produksi di pabrik dan di industry sampai sekaran masih banya mempergunakan motor arus searah, demikian pula untuk start awal dari mobil dan rangkaian peralatan elektronik. Berdasarkan



karakteristiknya,



maka



motor



arus



searah



ini



mempunyai daerah pengaturan putaran yang luas dibandingkan dengan motor arus bolak-balik, sehingga sampai sekarang masih banyak dipergunakan pada pabrik dan industri seperti pabrik kertas, tekstil, dan pabrik-pabrik yang mesin produksinya memerlukan pengaturan putaran yang luas. Konstruksi motor arus searah, yakni sama dengan konstruksi generator generator arus searah, hanya perbedaannya pada prinsip kerjanya, sehingga satu perangkat mesin arus searah dapat berfungsi sebagai generator maupun sebagai motor. Pada kesempatan ini kami akan mencoba membahas tentang “ Motor DC seri” yang mana Motor DC banyak membantu kita pada kehidupan kita sehari-hari. Terutama pada dunia perindustrian.



Motor arus searah (DC) sebagaimana namanya, menggunakan arus langsung yang tidak langsung atau direct-unidirectional. Motor DC digunakan pada penggunaan khusus dimana diperlukan penyalaan torque yang tinggi atau percepatan yang tetap untuk kisaran kecepatan yang luas. Semoga makalah ini dapat membantu para mahasiswa yang lain untuk mendapatkan informasi yang cukup dari kegunaan dan pengaplikasian generator. I.2. Tujuan - Mahasiswa dapat lebih memahami tentang generator dc seri, mulai dari prinsip kerja, karakteristik, rumus-rumus yang berlaku, hingga aplikasinya dalam kehidupan sehari-hari.



BAB II ISI



MOTOR DC SERI Motor dc seri merupakan motor arus searah yang mempunyai putaran kecepatan yang tidak konstan, jika beban tinggi maka putaran akan lambat.



Gambar Rangkaian Motor Seri Motor ini terdiri dari medan seri dibuat dari sedikit lilitan kawat besar yang dihubungkan seri dengan jangkar. Jenis motor dc ini mempunyai karakteristik torsi start dan kecepatan variable yang tinggi. Ini berarti bahwa motor dapat start atau menggerakkan beban yang sangat berat, tetapi kecepatan akan bertambah kalau beban turun. Motor dc seri dapat membangkitkan torsi starting yang besar karena arus yang sama yang melewati jangkar juga melewati medan. Jadi, jika jangkar memerlukan arus



lebih banyak, arus ini juga melewati medan, menambah kekuatan medan. Oleh karena itu, motor seri berputar cepat dengan beban ringan dan berputar lambat saat beban ditambahkan. Dalam motor seri, gulungan medan (medan shunt) dihubungkan secara seri dengan gulungan dinamo (A). Oleh karena itu, arus medan sama dengan arus dinamo. Kelebihan dari Motor DC seri yaitu : - Daya output yang dihasilkan besar. - Hanya memerlukan satu sumber DC - Rangkaian eksitasinya sederhana - Torsia yang dihasilkan berbanding kuadrat dengan arus sumber motor DC Kelemahan dari Motor DCseri yaitu : -



Arus beban yang diminta sangatlah besar, sesuai dengan beban yang dipikulnya, jika tegangan inputnya tidak stabil maka flux magnit yang dihasilkan oleh kumparan seri tidak stabil pula, sehingga daya output yang dihasilkan tidak stabil.



-



Kecepatan motor bervariasi dan sensitif terhadap perubahan torsi beban



-



Arus eksitasinya sebanding dengan arus jangkar, sehingga membutuhkan kawat medan yang cukup besar



Motor seri harus selalu dalam kondisi diberikan beban, karena saat tidak berbeban dan arus eksitasinya kecil yang terjadi putaran motor akan sangat tinggi sehingga motor akan ”terbang”, dan sangat berbahaya. Motor seri banyak dipakai pada beban awal yang berat



PRINSIP KERJA Prinsip kerja motor dc didasarkan pada prinsip bahwa jika sebuah konduktor yang dialiri arus listrik diletakkan dalam medan magnit, maka tercipta gaya pada konduktor tersebut yang cenderung membuat konduktor berotasi seperti gambar berikut.



Gaya Medan Magnet Pada Konduktor Yang Dialiri Arus Listrik Dalam gambar terlihat sebuah kumparan yang dialiri arus listrik diletakkan dalam medan magnet



tetap. Akibatnya tercipta gaya pada



kumparan baik pada sisi A maupun pada sisi B. Dengan aturan tangan kiri Fleming dapat ditentukan bahwa kumparan berputar berlawanan arah jarum jam. Gaya ini akan berlangsung terus sampai konduktor meninggalkan medan magnet. Karena itu untuk mendapatkan putaran yang terus menerus maka digunakan banyak konduktor, sehingga jika sebuah konduktor meninggalkan medan magnet pada saat itu juga terdapat konduktor lain yang memasuki medan magnet. Setelah kumparan berputar 180 derajat, maka arah arus listrik pada sisi A dan B akan berubah arah. Untuk itu digunakan sebuah komutator yang berfungsi untuk membalik arah arus dalam kumparan.



Pada motor yang mempunyai hubungan seri jumlah arus yang melewati angker dinamo sama besar dengan yang melewati kumparan. Jika beban naik motor berputar makin pelan. Jika kecepatan motor berkurang maka medan magnet yang terpotong juga makin kecil, sehingga terjadi penurunan EMF. kembali dan peningkatan arus catu daya pada kumparan dan angker dinamo selama ada beban. Arus lebih ini mengakibatkan peningkatan torsi yang sangat besar. Contoh keadaan adalah pada motor starter yang mengalami poling (angker dynamo menyentuh kutub karena kurang lurus atau ring yang aus). Arus yang tinggi akan mengalir melalui kumparan dan anker dinamo karena kecepatan angker dynamo menurun dan menyebabkan turunnya EMF kembali.



Gambar Motor dengan kumparan seri. EMF kembali mencapai maksimum jika kecepatan angker dinamo maksimum. Arus yang disedot dari catu daya menurun saat motor makin cepat, karena EMF kembali yang terjadi melawan arus catu daya. EMF kembali tidak bisa sama besar dengan arus EMF. yang diberikan pada motor d.c., sehingga akan mengalir searah dengan EMF yang diberikan. Karena ada dua EMF. yang saling berlawanan EMF kembali menghapuskan EMF. Yang diberikan, maka arus yang mengalir pada angker dinamo menjadi jauh lebih kecil jika ada EMF kembali.



Karena EMF kembali melawan tegangan yang diberikan maka resistansi angker dynamo akan tetap kecil sementara arus angker dinamo dibatasi pada nilai yang aman.



RUMUS-RUMUS/ FORMULA



Vt = Ea+ Ia(Ra + Rs) Vs Karena drop tegangan pada sikat diabaikan, maka : Vt= Ea+ Ia(Ra + Rs) IL = Ia = Is Pin = Vt x Ia Pout = Pin + rugi T = (Pout x 9,55)/n (N-m) n = Vt – Ia.Ra/ C. ϕo



Keterangan : Vt = tegangan terminal (volt) Ea = gaya gerak listrik induksi (volt) IL = arus beban (ampere) Is = arus medan seri (ampere) Ia = arus jangkar (ampere) Rs = Resistansi medan seri (ohm) n = kecepatan putar rotor (rpm)



ϕ = fluksi kutub (weber) C = p.z/60a = konstanta



KARAKTERISTIK Motor jenis ini mempunyai karakteristik bahwa saat tanpa beban, kecepatan akan terus naik sampai batas yang dapat menimbulkan kerusakan terhadap dirinya. Untuk menghindari kecepatan yang berlebih tersebut motor ini harus selalu disambungkan dengan beban. Karakteristik dari motor DC seri, motor jenis ini menghasilkan torsi awal yang besar. Tetapi, motor jenis ini mempunyai variasi kecepatan yang lebar antara saat tanpa beban dan saat beban penuh. Motor seri tidak sesuai jika digunakan untuk membawa beban dengan kecepatan konstan, motor ini diperlukan untuk membawa muatan yang bervariasi. a. Karakteristik putaran n = f (Ia) Dengan pertambahan arus jangkar (Ia), fluks juga akan bertambah dan Vt akan berkurang, sehingga akan kecepatan putaran akan berkurang.



Gambar karakteristik putaran



b.



Karakteristik torsi atau momen kopel putaran (torque) T = f(Ia) Dengan pertambahan arus jangkar (Ia) sehingga fluks bertambah dan torsi juga besar.



Arus jangkar (Ia) Gambar karakteristik torsi atau momen kopel putaran (torque)



c.



Karakteristik mekanis N = f (T), dengan E = konstan Ini merupakan kurva antara kecepatan dan torsi dari motor DC seri, jika torsi bertambah, maka nilai (Ia) bertambah, sedangkan fluks tetap.



Karakteristik putaran motor DC Seri dengan menggunakan beban yang berbeda :



Gambar Karakteristik putaran motor DC Seri APLIKASI Contoh yang nyata, dapat kita temui pada mesin mobil. Pada mesin mobil, ketika pada saat pertama kali dihidupkan, mobil memerlukan tenaga putaran yang kuat untuk membuat mesin dalam mobil hidup. Pada starter mobil beban awal yang berat dengan momen gaya yang tinggi, putaran motor akan rendah.



Dalam industry, motor ini digunakan sebagai electric traction, elevator, kompresor udara, penyedot debu, dan pengering rambut. 1. Electric traction Motor ini dipasang secara seri dengan kumparan armature. Motor ini, kurang stabil. Pada torsi yang tinggi kecepatannya menurun dan sebaliknya. Namun, pada saat tidak terdapat beban motor ini akan cenderung menghasilkan kecepatan yang sangat tinggi. Tenaga putaran yang Besar ini dibutuhkan pada elevator dan Electric Traction. Berikut adalah gambar electric traction yang digunakan pada industri.



Gambar Electric traction 2. Elevator



Gambar Elevator



3. Kompresor Udara



Gambar Kompresor udara 4. Pengering rambut



Gambar Pengering rambut



BAB III PENUTUP KESIMPULAN -



Motor dc seri merupakan motor arus searah yang mempunyai putaran kecepatan yang tidak konstan, jika beban tinggi maka putaran akan lambat.



-



Prinsip kerja motor dc didasarkan pada prinsip bahwa jika sebuah konduktor yang dialiri arus listrik diletakkan dalam medan magnit, maka tercipta gaya pada konduktor tersebut yang cenderung membuat konduktor berotasi



-



Pada motor dc seri berlaku Vt= Ea+ Ia(Ra + Rs)



-



Pada motor seri mempunyai kecepatan yang tidak tetap dan akan sangat berbahaya jika motor ini dibiarkan tanpa beban sebab akan mengalami



overspeed.



Motor



ini



cocok



digunakan



untuk



memindahkan sesuatu yang sifatnya variasi dan memiliki awalan yang besar..