Tugas 1&2

DAFTAR ISI

C.Dasar Teori

D.Prinsip Kerja Rangkaian

E. Prinsip Kerja

F. Gambar Rangkaian

A. Tujuan

1. Mendiskusikan berbagai jenis motor DC dan AC serta menjelaskan karakteristik pengoperasiannya.

2. Menjelaskan prinsip kerja operasi berbagai jenis motor tiga fase.

3. Mendikusikan spesifikasi dan instalasi serta prosedur pemeliharaan untuk motor-motor yang penting.

B. Komponen

a. Komponen Motor Arus DC

1. Kutub Medan DC

Secara sederhana digambarkan bahwa interaksi dua kutub magnet akan menyebabkan adanya perputaran pada motor DC. Motor DC mempunyai kutub medan yang stasioner dan dinamo yang menggerakan bearing pada ruang diantara kutub medan. Motor DC sederhana memiliki dua kutub medan, yaitu kutub utara dan kutub selatan. Garis magnetik energi akan membesar melintasi bukan berada diantara kutub-kutub dari utara ke selatan. Untuk motor yang lebih besar atau lebih komplek terdapat satu atau lebih elektromagnet. Elektromagnet menerima listrik dari luar sistem sebagai penyedia struktur medan.

2. Dinamo

Bila arus masuk menuju dinamo, maka arus tersebut akan menjadi elektromagnet. Dinamo yang berbentuk sebuah silinder dihubungkan ke penggerak untuk menggerakan beban. Untuk kasus motor DC yang kecil, dinamo berputar dalam medan magnet yang dibentuk oleh kutub-kutub, hingga kutub utara dan selatan magnet berganti lokasi. Jika hal ini terjadi, arusnya berbalik untuk merubah kutub-kutub utara dan selatan dinamo.

3. Komutor

  Komponen ini terutama ditemukan dalam motor DC. Commutator memiliki fungsi untuk membalikan arah arus listrik dalam dinamo. Commutator juga membantu dalam transmisi arus antara dinamo dan sumber daya
4.Rotor
   Rotor adalah bagian motor listrik yang berputar. Rotor ini berbentuk silinder dan terbuat dari pelat – pelat besi yang dipres atau dipadatkan. Seperti motor induksi yang lain, rotor pada motor satu fasa terpisah juga tidak berkumparan. Oleh karena itu, rotor ini jarang sekali rusak.
6.4.1. Gambar Komponen Rotor
5.Sator
   Sator adalah bagian motor listrik yang diam atau tidak berputar. Stator juga dibuat dengan menyusun dan mengepres pelat-pelat besi menjadi bentuk yang utuh dan rapi sebagai tempat semua kumparan. Biasanya satator pada motor induksi (kecuali motor kutub bayangan) mempunyai 24 alur tempat untuk masuknya semua kumparan, yaitu dua jenis kumparan dengan ukuran yang berbeda satu sama lain.
6.4.2. Gambar Komponen Sator
6. Main Safht
   Main Shaft atau sering disebut juga dengan poros utama memang menjadi salah satu komponen motor listrik paling penting. Pasalnya komponen ini merupakan sebuah loga memanjang dan dijadikan tempat untuk menempel beberapa komponen lainnya.
Untuk penggunaan bahab dari poros utama biasanya menggunakan material alumuniumu, karena bahan ini anti karat. Sehingga akan awet dan tahan lama, selain itu juga memiliki kualitas tahan dengan suhu panas.
6.4.3 Gambar Komponen Main Shaft
7.Motor Housing
   Motor Housing merupakan salah satu komponen paling luar, dimana akan berfungsi sebagai pelindung semua komponen electric motor. Mungkin banyak orang yang menyebutkan sebagai rumahnya, karena berfungsi melindung bagian didalamnya.
6.4.4 Gambar Komponen Motor Housing
8. Brush
   Brush merupakan sebuah sikat tembaga sebagi penghubung sunber arus listrik dengan rotor coil. Brush akan menempel pada rotor kecil yang terletak di ujung rotor utama, lalu gesekan terjadi akan didukung pegas untuk menekan brush.
6.4.5 Gambar Komponen Brush
9. Bearing
   Bearing salah satu komponen memiliki fungsi sebagai bantalan agar putaran berjalan dengan mulus, pada umumnya komponen ini berbahan alumunium seperti poros utama. Penggunaaan bahan ini karena alumunium memiliki gaya gesek terbilang ringan, alhasil tak menghambat putaran pada motor.
6.4.6 Gambar Komponen Bearing
10. Drive Pulley
   Drive Pulley memiliki fungsi untuk mengirim putaran motor ke komponen lainnya. Untuk bentuknya, biasanya berbebntuk seperti gear atau pulley sesuai dengan jenisnya.

6.4.7 Gambar Komponen Drive Pulley

b. Komponen Motor Arus AC

Motor Arus Searah

gambar 6.3.1 - Kontruksi Motor Searah

a. Rangka atau gandar
Rangka motor arus searah (Motor DC), yaitu tempat meletakan sebagian besar komponen mesin dan melindungi bagian mesin. Rangka juga memiliki fungsi sebagai mengalirkan fluks magnet yang timbul dari kutub – kutub medan. Rangka dibuat dengan menggunakan bahan yang kuat dan memiliki sifat ferromagnetic yang memiliki permeabilitas tinggi untuk melewatkan fluks magnet itu. Rangka motor arus searah (Motor DC) ini biasa dibuat dari bahan cast steel atau baja tuang atau bisa dari baja lembaran atau rolled steel yang berfungsi sebagai penopang mekanis dan juga sebagai bagian dari rangkaian magnet.
b. Kutub Medan
Kutub medan terdiri dari inti kutub itu sendiri dan sepatu kutub. Sepatu kutub yang berdekatan dengan celah udara yang ada diantara ruang kosong motor arus searah (Motor DC) dibuat lebih besar dari badan inti. Fungsinya untuk menahan kumparan medan di tempatnya, kemudian menghasilkan distribusi fluks magnet yang lebih merata diseluruh jangkar dengan menggunakan permukaan yang melengkung Inti kutub dari lamisani plat–plat baja yang terisolasi satu sama lain, Sepatu kutub dilaminasi dan dibalut ke ini kutub. Maka kutub medan direkatkan bersama-sama kemudian dibalut pada rangka. Pada inti kutub ini dibelitkan kumparan medan yang terbuat dari kawat tembaga yang berfungsi untuk menghasilkan fluks magnet.
c. Sikat Arang
Sikat Arang adalah jembatan bagi alira arus ke lilitan jangkar. Maka fungsi dan posisi sikat arang cukup penting sebagai komponen pada motor arus searah (Motor DC) ini. Sikat – sikat ini berbahan dasar karbon dengan tingkat kekerasan material yang bervariasi. Tetapi ada juga pada kasus lain karbon dicampur dengan unsure lain seperti tembaga. Sikat arang pada umumnya harus memiliki kekuatan material yang lebih lunak dari komutator (bagian dari motor arus searah). Tujuannya supaya gesekan yang terjadi antara segmen – segmen komutator dan sikat arang itu sendiri tidak mengakibatkan komutator cepat aus atau usang. Ya sebagai konsekuensi sikat arang untuk kompunen yang sering diganti dari motor arus searah (Motor DC) ini.
d. Kumparan Medan
Kumparan medan adalah susunan konduktor yang dibelitkan pada inti kutub. Dimana konduktor tersebut berbahan dasar dari kawat tembaga yang memiliki geometri bulat atupun persegi yang berfungsi untuk menghasilkan fluks utama dibentuk dari kumparan pada setiap kutubnya.
e. Jangkar
Inti dari jangkar adalah silinder. Bentuknya adalah silinder yang diberi alur – alur pada permukaanya untuk tempat melilitkan kumparan jangkar. Bahan yang digunakan dalam pembuatan jangkar ini adalah dari kombinasi dari baja dan silicon. Bentuk ini paling umum dalam penggunan motor arus searah (Motor DC). Dimana ggl induksi akan timbul pada area ini.
f. Kumparan Jangkar
Kumparan jangkar pada konstruksi motor arus searah (Motor DC) merupakan tempat yang penting dalam membentuk ggl induksi pertamakali. Ada 3 jenis kumparan jangkar pada rotor, yaitu :
1.      Kumparan jerat ( lap winding)
2.      Kumparan gelombang ( wave winding)
3.      Kumparan zig – zag ( frog – leg winding)
g. Komutator
Komutator terdiri dari sejumlah segemen tembaga yang berbentuk lempengan – lempengan yang disusun ke dalam silinder terpasang pada poros. Tiap  lempengan atau segmen komutator terisolasi dengan baik antara satu sama lainya. Komutator sering diasosiakan dengan penyerah ( rectifier). Maka agar dihasilkan tegangan arus seraha yang constant, maka diperlukan komutator dengan jumlah yang banyak jumlahnya. Bahan isolasi ini yang digunakan pada komutator adalah mika.
h. Celah Udara
Celah Udara adalah salah satu komponen yang sangat penting juga. Celah udara merupakan ruang atau celah antara permukaan sepatu kutub yang menyebabkan jangkar tidak bergesekan dengan sepatu kutub . Fungsi utamanya adalah tempat mengalir fluks yang dihasilkan oleh kutub – kutub medan.

C. Dasar Teori

a. Motor Arus Searah

Motor listrik menciptakan energi mekanis dengan menggunakan energi magnet dan energi listrik yang dikonversikan. Secara sederhana, cara kerja motor listrik adalah denga menggunakan prinsip dua medan magnet dibuat berinteraksi guna menciptakan gerakan. Tujuan dari motor listrik adalah menciptakan gaya yang menggerakkan (torsi).

Dalam dunia industri, kebanyakan sistem utiliti listrik dilengkapi dengan perkakas arus bolak-balik, sehingga motor arus seaarah jarang digunakan. Namun, dalam pengaplikasian khusus, bisa menguntungkan jika mengubah arus bolak-balik menjadi arus searah dengan menggunakan motor DC. Motor arus searah (DC) digunakan dimana kontrol torsi dan kecepatan dengan rentang yang lebar diperlukan untuk memenuhi kebutuhan aplikasi. Sebuah motor DC sederhana dibangun dengan menempatkan kawat yang dialiri arus di dalam medan magnet kawat yang membentuk loop ditempatkan sedemikian rupa diantara dua buah magnet permanen. Bila arus mengalir pada kawat, arus akan menghasilkan medan magnet sendiri yang arahnya berubah-ubah terhadap arah medan magnet permanen sehingga menimbulkan putaran.

Gambar C.1. Motor DC

Penghantar yang mengalirkan arus ditempatkan tegak lurus pada medan magnet, cenderung bergerak tegak lurus terhadap medan. Besarnya gaya yang didesakkan untuk menggarakkan berubah sebanding dengan kekuatan medan magnet, besarnya arus yang mengalir pada penghantar, dan panjang penghantar.

Arah putaran motor DC magnet permanen ditentukan oleh arah arus yang mengalir pada jangkar. Pembalikan ujung-ujung tidak membalik arah putaran. Salah satu keistimewaan motor DC ini adalah kecepatannya dapat di kontrol dengan mudah. Kecepatan motor magnet-permnaen barbanding langsung dengan harga tegangan yang diberikan pad jangkar, semakin besar tegangan jangkar akan semakin tinggi pula kecepatan motor.

Gambar C.2. Operasi motor DC magnet permanen

Motor DC seri terdiri dari medan seri (yang diidentifikasi dengan S1 dan S2) dibuat dari Sedikit lilitan kawat besar yang dihubungkan seri dengan jangkar. Jenis motor ini mempunyai ciri khas torsi start dan kecepatan variabel yang tinggi. Sifat istimewa tepenting dari motor seri ini adalah kemampuannya untuk start atau menjalankan beban yang berat.

Motor DC jenis shunt memiliki kumparan shunt (diidentifikasi dengan F1 dan F2) yang dibuat dengan banyak lilitan kawat kecil, oleh demikian itu memiliki tahanan yang tinggi.MOtor shunt digunakan jika diperlukan pengaturan kecepatan yag bagus pada mesin yang digerakkan. Motor shunt dapat melaju pada kecepatan tinggi yang berbahaya jika arus kumparan medan hilang.

Motor DC jenis compund menggunakan lilitan seri dan lilitan shunt yang ummumnya dihubungkan sehingga medan-medannya bertambah secara kumulatif. Hubungan kedua lilitan ini menghasilkan karakteristik pada motor medan shunt dan motor medan seri. Motor DC jenis compund juga mempunyai torsi starting yang agak besar bahkan jauh lebih besar dibandingkan dengan motor shut, tetapi sedikit lebih kecil dibandingkan dengan motor seri. Keistimewaan gabungan ini membuat motor compound memberikan variasi penggunaan yang luas.

Karakteristik motor AC

Harga lebih murah
Pemeliharaan nya lebih mudah.
Ada berbagai bentuk displai untuk berbagai lingkungan pengoperasian.
Kemampuan untuk bertahan pada lingkungan pengoperasian yang keras.
Secara fisik lebih kecil dibandingkan dengan motor DC dari HP yag sama.
Biaya perbaikan lebih murah.
Kemampuan untuk berputar pada kecepatan di atas ukuran kecepatan kerja yang tertera di name plate.

PERTAYAAN

1. Motor listrik menggunakan energi ..... dan energi ..... untuk menghasulkan energi mekanis

jawab: Listrik, magnet

2. Torsi pada jangkar dihasilkan dengan interaksi antara dua......

jawab: Medan magnet

3. Motor listrik jenis compound menggunakan lilitan medan ..... dan ......

jawab: Seri, shunt

B. Motor Arus Bolak Balik

Motor arus bolak-balik adalah motor listrik yang digerakkan oleh arus bolak-balik (AC). Motor AC biasanya terdiri dari dua bagian dasar, stator luar memiliki kumparan yang disuplai dengan arus bolak-balik untuk menghasilkan magnet dan medan putra, dan rotor bagian dalam yang melekat pada poros keluaran yang menghasilkan medan magnet berputar kedua. Medan magnet rotor dapat diproduksi oleh magnet permanen, arti penting keengganan, atau belitan listrik DC atau AC.

Karakteristik motor DC

Torsi tinggi pada kecepatan rendah.
Pengaturan kecepatan bagus pada seluruh rentang (tidak ada low-end cogging).
Kemampuan mengatasi beban lebih baik.
Lebih mahal dibandingkan motor AC.
Secara fisik lebih besar dibandingkan dengan motor AC untuk HP yang sama.
Pemeliharaan dan perbaikan yang diperlukan lebih rutin.

Keistimewaan umum dari semua motor AC adalah medan magnet putar yang diatur dengan lilitan stator. Motor arus bolak balik diklasifikasikan dengan dasar prinsip pengoperasian dabegai motor induksi atau motor sinkron. Motor indkusi AC adalah motor yang paling sering digunakan karena motor ini relatif sederhana dan dapat dibuat dengan lebih murah dibandingkan dengan yang lainnya.

C.Pemilihan, Pemasangan, dan Pemeliharan Motor

Dua faktor terpenting yang menentukan output daya-mekanis adalah torsi dan kecepatan. Torsi adalah besarnya puntiran atau daya pemutar (sering dinyatakan dalam pound-feet (lb/ft). Kecepatan motor umumnya dinyatakan dalam putaran per menit (rpm).

Horse Power = [Kecepetan (rpm) x torsi (lb/ft)] : 5252

Untuk setiap motor, horse power tergantung pada kecepatan. Makin lambat motor bekerja, makin besar torsi motor yang harus dihasilkan agar memberikan jumlah daya yang sama. Untuk mempertahankan torsi yang lebih besar, motor yang lambat memerlukan komponen yang lebih kuat dibandingkan dengan komponen dari motor kecepatan lebih tinggi untuk ukuran kerja daya yang sama.

Panas adalah fakotr penentu akhir dalam menetapkan ukuran hp-kerja motor. Daya input pada motor ditransfer pada poros sebagai output daya atau kerugian sebagai panas melalui body motor. . Efisiensi motor listrik berkisaran antara 75% hingga 98 %.

Daya motor sangat tergantung pada besar dan jenis beban yang dibawa oleh mesin. Semakin besar beban yang ditanggung mesin, semakin besar daya motor yang dibutuhkan. Dua faktor penting yang menentukan output daya-mekanis adalah torsi dan kecepatan
Horse power = (kecepatan (rpm) x torsi (lb/ft))/5252
Efisiensi daya adalah daya efisien yang dihasilkan oleh motor, pada umumnya output mekanis yang berguna dari motor lebih kecil dibandingkan dengan input listrik karena adanya kerugian-kerugian.
Efisiensi daya dari motor listrik :
Efisiensi (%) = Output / Input = Daya Output / (Output Daya + Kerugian)
Kerugian dalam Operasi Motor :
Rugi Inti
Rugi Stator
Rugi Rotor
Kerugian Bebab Liar
Kerugian Angin dan Gesekan
Tutup Motor
˜ODP (Open Drip-Proof). Tutup ODP digunakan untuk lingkungan yang bersih
TEFC (Totally Enclosed Fan Cooled). Tutup TEFC digunakan untuk lingkungan berdebu dan korosif
Tahan ledakan digunakan pada lingkungan yang mudah terbakar

Daftar Gambar

Gambar Grafik Torsi-Kecepatan Motor

Gambar Efisiensi Motor

Gambar Pelurusan Beban dan Motor

D. Prinsip Kerja

A. Motor Arus Searah

Pada prinsipnya motor listrik DC menggunakan fenomena elektromagnet untuk bergerak, ketika arus listrik diberikan ke kumparan, permukaan kumparan yang bersifat utara akan bergerak menghadap ke magnet yang berkutub selatan dan kumparan yang bersifat selatan akan bergerak menghadap ke utara magnet. Saat ini, karena kutub utara kumparan bertemu dengan kutub selatan magnet ataupun kutub selatan kumparan bertemu dengan kutub utara magnet maka akan terjadi saling tarik menarik yang menyebabkan pergerakan kumparan berhenti.

6.3.5 Gambar Prinsip Kerja Motor DC

Untuk menggerakannya lagi, tepat pada saat kutub kumparan berhadapan dengan kutub magnet, arah arus pada kumparan dibalik. Dengan demikian, kutub utara kumparan akan berubah menjadi kutub selatan dan kutub selatannya akan berubah menjadi kutub utara. Pada saat perubahan kutub tersebut terjadi, kutub selatan kumparan akan berhadap dengan kutub selatan magnet dan kutub utara kumparan akan berhadapan dengan kutub utara magnet. Karena kutubnya sama, maka akan terjadi tolak menolak sehingga kumparan bergerak memutar hingga utara kumparan berhadapan dengan selatan magnet dan selatan kumparan berhadapan dengan utara magnet. Pada saat ini, arus yang mengalir ke kumparan dibalik lagi dan kumparan akan berputar lagi karena adanya perubahan kutub. Siklus ini akan berulang-ulang hingga arus listrik pada kumparan diputuskan

B. Motor arus Bolak Balik

a. Motor Sinkron
(Ismail Muchsin, 2005) Prinsip kerja motor sinkron ialah, Pertama motor sebelum dijalankan dijadikan generator sinkron terlebih dahulu dengan cara rotor diberi catu daya tegangan DC sebesar 120 – 250 vDC. Rotor akan disambungkan dengan motor induksi menggunakan belt atau gear box sehingga stator akan mengeluarkan GGL (gerak gaya listrik). Ketika pada kecepatan nominal, hubungan antara rotor dengan motor induksi akan terlepas dan sumber tiga fasa masuk kedalam belitan stator sehingga akan terjadi sinkronisasi antara medan magnet putar stator dengan medan maget putar rotor (Ns = Nr).
b Motor Induksi

Apabila sumber tegangan 3 fasa dipasang pada kumparan stator maka akan timbul medan magnet putar yang memiliki kecepatan. Medan magnet putar tersebut akan menginduksi batang konduktor pada rotor. Sehingga batang konduktor akan menghasilkan GGL (gerak gaya listrik) induksi, karena batang konduktor merupakan rangkaian tertutup sehingga menimbulkan arus. Arus tersebut berada di dalam medan magnet maka akan menimbulkan gaya yang putar pada rotor yang searah dengan medan magnet putar pada stator dan besarnya tidak sama dengan medan magnet putar pada rotor yang disebut dengan slip.

E.Gambar Rangkaian

Diagram Skematik Generator dengan Penguat Terpisah

Diagram Skematik Generator kompon

Sistem Ward-Leonard dari kontrol kecepatan jangkar

F. Video Rangkaian

Sistem Ward-Leonard dari kontrol kecepatan jangkar

Diagram Skematik Generator Kompon

Diagram Skematik Generator dengan Penguat Terpisah

TES

1. Regulator tegangan mempertahankan tegangan output konstan dengan mengubah besarnya arus_____pada berbagai keadaan beban

Jawab = Medan

2. Kogenerasi adalah hasil simultan listrik dan energi_____dari bahan bakar tunggal

Jawab = Termal

3. Betul atau salah? kutub bantu (interpole) digunakan untuk mengurangi penurunan tegangan apabila beban penuh pada generator dc

Jawab = Salah

4. Kecepatan_____dari motor dc diperoleh ketika tegangan jangkar dan arus beban penuh diberikan

Jawab = Basis

5. Betul atau salah? motor sinkron tiga-fase tidak dapat berjalan (start) sendiri

Jawab = Betul

6. Motor bekerja pada kecepatan 3250 rpm. Mesin mengerakkan pada kecepatan 650 rpm jika pulley mesin 20 in diameternya, berapakah diameter pulley yang harus dipasang pada motor?

Jawab = 4 in

7. Betul atau salah? jika motor tidak dijaga kebersihannya motor akan mengalami panas lebih

Jawab = Betul

Soal Pilihan Ganda

1. Perbedaan antara kontraktor magnet untuk arus searah dan arus bolak balik adalah....

a. Kontraktor untuk arus bolak balik pada inti besinya dipasang cincin hubung singkat
b. Kontraktor untuk arus searah pada inti besinya dipasang cincin hubung singkat
c. Kontraktor untuk arus bolak balik mempunyai jumlah kontak utama yang lebih banyak
d. Kontraktor untuk arus searah mempunyai jumlah kontak utama yang lebih banyak
e. kontraktor untuk arus searah stoel magnetnya hanya memerlukan tegangan yang kecil

2. Bagian kontraktor magnet yang berfungsi membangkitkan induksi magnet adalah....

a. Kumparan magnet
b. Pegas
c. Poros
d. Inti besi
e. Bimetal

3. Untuk mengetahui besarnya arus pada beban dipergunakan....

a. Ohm meter
b. Watt meter
c. Avo meter
d. Volt meter
e. Tang meter

4. Thermal Over Load berfungsi untuk....

a. Mengmankan motor listrik dari bahaya petir
b. Pengaman terhadap arus hubung singkat
c. Saklar yang bekerja secara elektromagnetik
d. Mengamankan beban dari arus lebih
e. Mengamankan dari bahaya tegangan sentuh

5. Motor induksi AC 1 fasa motor kapasitor, yang menggunakan kapasitor pada saat awal mula gerak saja yaitu....

a. Motor repulsi
b. Motor running kapasitor
c. Motor start-running kapasitor
d. Motor start kapasitor
e. Motor shaded pole

Elektronika Industri

MOTOR DAN GENERATOR INDUSTRI