Download - Modul Mesin-mesin Listrik
PERCOBAAN I
OPERASI MOTOR DC
1.1 Tujuan
Untuk mengetahui bagaimana motor menghasilkan putaran pada jangkar
sebuah motor d-c.
1.2 Dasar Teori.
Aksi sebuah motor adalah interaksi antara dua medan magnet yang membuat
motor berputar, karena tarikan dan tolakan kedua medan magnet tesebut. Medan
magnet pertama dihasilkan oleh kumparan medan, yaitu kumparan medan shunt
dan kumparan medan seri. Kedua kumparan tersebut berada pada kutub yang
sama. Medan magnet kedua berasal dari kumparan jangkar, kumparan jangkar
adalah belitan yang terpasang pada inti besi rotor. Ketika arus mengalir dalam
kumparan jangkar, sebuah medan magnet ditimbulkan melalui setiap batang
konduktor.
Sebuah medan shunt yang dirancang dihubungkan paralel dengan jangkar,
kumparan medan ini terdiri dari banyak lilitan kawat dengan resistensi tinggi
untuk menjaga arus yang rendah. Sedangkan medan seri terbuat dari sedikit
kumparan dengan diameter yang besar untuk menjaga arus yang besar, karena
kumparan ini dihubungkan seri dengan jangkar yang membawa arus jangkar yang
besar.
Medan magnet yang mengelilingi setiap konduktor jangkar mempunyai
sebuah arah. Dan arah medan ini tergantung pada arah arus yang mengalir melalui
jangkar. Jika anda membalik polaritas sikat (brushes), anda membalik arah medan
magnet kumparan jangkar.
Jika anda membalik salah satu polaritas magnet medan utama atau arah
medan jangkar, rotor akan berputar dengan arah berlawanan. Jika anda mengubah
keduanya bersama-sama, motor akan berputar dengan arah yang sama.
Ketika daya listrik disuplaikan ke kumparan jangkar sebuah motor
membuatnya berputar. Dan ketika motor berputar, kumparan jangkar memotong
medan utama, yang menghasilkan tegangan dalam kumparan jangkar. Tegangan
ini disebut gaya gerak listrik lawan (counter electromotive force) yang
mempunyai polaritas berlawanan dengan tegangan suplai.
Kita tidak dapat mengukur ggl lawan ini secara langsung, sebab volt-meter
yang terpasang pada jangkar membaca tegangan suplai. Jika jangkar tidak sedang
berputar arus yang melaluinya sama dengan tegangan yang melintasi dibagi
dengan resistensinya, I = E/R. Namun ketika jangkar mulai berputar, arus drop
(turun dengan tiba-tiba). Kita dapat melihat ini dari am-meter. Arus yang mengalir
melalui jangkar yang sedang berputar dalam medan magnet diperoleh dari
tegangan aplikasi dikurangi ggl lawan.
I =
Apa yang dapat kita cari pada resistensi kumparan jangkar, mengukur arus
ketika motor sedang berputar dan menghitung tegangan jala, V dari persamaan V
= I. R. Kemudian kita dapat mengukur tegangan supali E, dan menghitung ggl
lawan dari persamaan :
Teg. Ggl lawan = E – V.
1.3 Alat alat Yang Digunakan
Mesin DC (DM-250) : Beroperasi sebagai motor.
Power Supply (ED-5119) : DC 0 -150V, 1A.
DC 0 -125V, 4A.
Volt/Amper Meter (ED-5105) : DC 150V/DC 1A dan DC 150V/DC 5A.
1.4 Prosedur Percobaan
1. Menghubungkan motor seperti ditunjukkan dalam Gambar 1.1
2. Meminta asisten untuk memeriksa rangkaian yang telah anda buat. Jangan
menghidupkan power suplai sebelumnya.
3. Memutar knob DC 0-125V dan DC 0-150V pada nol.
Gambar 1.1 Rangkaian Percobaan Operasi Motor DC Dengan Kumparan
Medan Paralel Kumparan Jangkar
4. Menghidupkan (turn-OFF) switch breaker sumber utama AC dan hidupkan
pula kedua switch breaker DC dan motor DC.
5. Menaikkan secara perlahan tegangan suplai 125V sampai motor mulai
bergerak. Buatlah catatan apa yang terjadi.
6. Memutar knob power suplai kembali ke nol.
7. Menaikkan secara perlahan tegangan suplai hingga 50 V. Dengan langkah
10 volt. Catat apa yang terjadi pada arus ketika tegangan dinaikan.
8. Mematikan (turn-ON) semua switch breaker. Lepaskan semua sambungan.
9. Dalam langkah 5, medan shunt dibangkitkan energi tetapi jangkar tidak.
Apakah motor berputar? Jelaskan mengapa!
10. Dalam langkah 5, kedua medan dibangkitkan energi. Apakah motor
berputar? Jelaskan mengapa!
11. Membalik polaritas kumparan medan, yang juga merubah polaritas
medan magnet.Ketika anda memasangkan daya, apakah motor membalik
arah atau berjalan seperti sebelumnyaJelaskan mengapa!
12. Memutar knop suplai 125V ke nol.
13. Melepaskan kumparan medan dari supply DC 125 V dan hubungkan
kumparan jangkar secara seri dengan medan seri. Seperti ditunjukan pada
gambar 1.2.
Gambar 1.2 Rangkaian Percobaan Operasi Motor DC Dengan Kumparan
Medan Seri Kumparan Jangkar
14. Menaikkan secara perlahan tegangan suplai 125V sampai motor mulai
bergerak. Buatlah catatan apa yang terjadi.
15. Memutar knob power suplai kembali ke nol.
16. Menaikkan secara perlahan tegangan suplai hingga 30V. Dengan langkah
5 volt. Catat apa yang terjadi pada arus ketika tegangan dinaikan.
PERCOBAAN II
KARAKTERISTIK RUNNING MOTOR INDUKSI
2.1 Tujuan
Untuk mengetahui bagaimana perilaku sebuah motor induksi rotor bajing
dalam kondisi berbeban.
2.2 Dasar Teori
Kecepatan medan putar disebut kecepatan sinkron. Medan ini dipotong oleh
bantalan kumparan rotor bajing, sehingga arus menginduksi ke dalam bantalan
rotor. Medan magnetik rotor (disebabkan oleh arus ini) berinteraksi dengan medan
stator untuk memproduksi torsi pada rotor.
Torsi ini sebanding lurus dengan arus, Ir, dan cosinus sudut fasa antara medan
rotor dan stator (cos ). Cara lain untuk mengekspresikan hubungan ini adalah
bahwa torsi sebanding lurus dengan komponen fasa arus rotor, Ir cos .
Pada saat start, Ir adalah tinggi tetapi komponen fasa rendah sebab faktor
daya (cos ) kecil. Ketika kecepatan rotor naik, tegangan induksi rotor dan
reaktansi induktip keduanya menurun. Secara mendasar Ir menurun sementara cos
menaik.
Gambar 2.1 Kurva Cosinus
Anda dapat melihat tidak ada perbedaan yang banyak dalam harga cos bila
adalah 0 (cos = 1) dan bila adalah 20 (cos = 0.94).
Oleh karena itu, jangkauan operasi motor yang berlebihan, faktor daya rotor
tidak berperanan penting dalam torsi output. Yang lebih penting adalah arus rotor.
Arus rotor jatuh (turun) secara tajam mendekati kecepatan sinkron rotor (yaitu :
slip mendekati nol). Kecepatan tidak harus drop (turun) kembali dengan kenaikan
arus rotor, faktor daya stator, dan torsi.
Bila anda sedang menjalankan sebuah motor induksi tanpa beban, ia memikul arus sebesar-besarnya ketika beban penuh. Namun, arus tanpa beban ini, memiliki dua komponen. Komponen sefasa mensuplai listrik dan rugi-rugi mekanik. Komponen kwadratur (sudut fasa 90 derajat) adalah arus magnetisasi. Arus ini begitu besar dibanding dengan bagian fasanya. Ketika motor dibebani, motor tersebut seperti dipasang sebuah resistensi beban pada sekunder sebuah transformator. Kenaikan arus rotor tidak menambah arus total yang dipikul oleh motor. Arus ini lebih sederhana penggunaannya dari pada arus penggunaan kerja.
Dalam eksprimen ini kita akan menggunakan metode dua-wattmeter pengukur daya input. Ketika tanpa beban, faktor daya lebih kecil dari 0.5. Ini berarti bahwa satu wattmeter harus dihubungkan dengan kumparan tegangan yang dibalik, faktor daya diperbaiki. Ketika faktor daya mencapai 0.5, hubungan kumparan potensial harus dihubungkan secara normal, pembacaanya ditambahkan dengan wattmeter yang satunya.
2.3 Alat-alat yang Digunakan
Motor Induksi (IM-250-3) Electro-Dynamometer (DYN-250). (digantikan dengan pengereman) Power Suplai (ED-5119) : DC 0-150V, 1A. (ED-5120) : AC 208V, 3 (fixed). Volt/Am-Meter (ED-5105) : DC 150V/ DC 2,5A. (ED-5160) : AC 300V/AC 5A.
AC Watt-Meter (ED-5109) : 0-600W (300V, 4A) : 2EA. (tidak digunakan)
Resistensi Beban (ED-5101). (tidak digunakan/diganti dengan
pengereman)
Tacho-Meter : 1000-2500 rpm.
Pully Dan Belt Mesin
2.4 Prosedur Percoaan
1. Meletakkan kedua mesin diatas meja. Motor sebelah kiri; dinamo-meter
(pengereman/beban) sebelah kanan. Kopling dan klem kedua mesin
secara kuat.
2. Menghubungkan pengereman / beban seperti dalam Gambar 2.2. Jangan
menghidupkan power suplai sebelumnya.
Gambar 2.2 Percobaan Karakteristik Running Motor Induksi
3. Meminta asisten untuk mengecek kebenaran hubungan yang sudah anda
buat.
4. Switch motor dalam keadaan mati (OFF), hidupkan (turn-ON) switch
breaker sumber utama. Tegangan suplai 220V.
5. Menghidupkan (turn-ON) motor.
6. Hasil pengujian catat dalam Tabel 2.1, kondisi tanpa beban.
7. Persamaan untuk menghitung daya total input semu dalam voltampere
adalah: VA = Line Volt x Line Amps x 1.73.
Karena tegangan input adalah 220 dan tidak berubah, harganya dikalikan
dengan 1.73 menghasilkan konstanta baru.
VA = 380 x Line Amps.
8. Power faktor motor adalah perbandingan daya nyata (watt) terhadap daya
semu (volt-ampere).
Rem
PERCOBAAN III
PENGATURAN KECEPATAN MOTOR INDUKSI ROTOR BELITAN
3.1 Tujuan:
Untuk mengetahui pengaruh resistensi rotor terhadap kecepatan motor
induksi rotor belitan.
3.2 Teori Dasar
Pada saat start, resistensi rangkian rotor dapat mencegah lonjakan arus
yang besar. Kesulitan kita yaitu menurunkan torsi start. Hal ini terimbangi oleh
kenyataan bahwa anda memperoleh torsi per amper arus starting. Resistensi
mengatasi masalah ini dengan membuat medan rotor tertutup se-fasa dengan
medan stator. Dengan kata lain, ia memperbaiki faktor daya rotor.
Namun, sekali rotor mulai berputar frekuensi rotor ini mulai menurun.
Ketika sebuah motor rotor belitan sedang berjalan tanpa beban, frekuensi rotor
hanya 5 hz atau lebih. Pada frekuensi ini, kumparan rotor secara praktis tidak
mempunyai reaktansi induktip. Jika anda menghubungkan resistensi seri dengan
kumparan rotor, ia tidak akan memperbaiki faktor daya rotor. Semua kumparan
itu akan menambah rugi-rugi dalam rangkaian rotor.
Sampai disini apa yang terjadi: motornya sendiri secara otomatis
menemukan besarnya slip yang diperlukan untuk memproduksi arus rotor yang
akan mengemudikan beban pada kecepatan itu. Sekarang anda menambah
resistensi rotor.
Keadaan ini membuat rotor bergerak lambat. Tetapi beban tidak berubah.
Oleh karena itu, rotor menarik arus yang cukup besar untuk memproduksi torsi
ekstra. Ingat, beban sebanding dengan torsi kali kecepatan. Jika kecepatan turun,
torsi naik karena beban konstan. Maka dengan resistensi rotor dapat disediakan
pengaturan kecepatan dari motor rotor belitan. Namun pengaturan itu tidak akurat,
karena kecepatan berubah dengan berubahnya beban.
3.3 Alat-alat Yang Diperlukan.
Motor induksi rotor belitan (WRM-250-3)
Dynamometer (DYN-250).
Power suplai (ED-5119) : d-c 0-150V, 1A.
(ED-5120) : suplai tetap ac 3 fasa.
Volt/am-meter (ED-5105) : d-c 150V.
(ED-5106) : a-c 300V/a-c 1A, 2.5A.
Resistensi beban (ED-5101). (tidak digunakan)
Pengaturan kecepatan rotor belitan (ED-5115).
Tachometer : 1000-2500 rpm.
Pully dan belt mesin.
3.4 Prosedur Percobaan
1. Meletakkan kedua mesin diatas meja kerja: motor sebelah kiri,
dynamometer sebelah kanan. Kopling dan klem kedua mesin dengan kuat.
2. Menghubungkan motor rotor belitan dan dynamometer seperti
ditunjukkan dalam Gmb. 3-1.
3. Meminta asisten untuk mengecek kebenaran rangkaian yang telah anda
buat. Pastikan semua switch beban ED-5101 posisi ke bawah (OFF).
4. Dengan ED-5115 dalam posisi resistensi minimum (start). Hidupkan
(turn-ON) sumber utama a-c dan switch breaker motor.
5. Memutar knob pada ED-5115 searah jarum jam penuh sampai posisi
resistensinya maksimum (RUN).
Hidupkan (turn-ON) suplai 0-150V dan atur penguatan pada 120 volt.
6. Gunakan reostat medan dynamometer untuk mengatur tegangan
terminalnya sampai 100 volt.
7. Skala nol dynamometer dengan posisi berat bagian belakang.
8. Bebani dynamometer dengan menghidupkan switch-on 1-6 dan 9 dari
ED-5101.
9. Mengatur kembali reostat medan dynamometer atau suplai penguatan,
sebagaimana yang syaratkan, untuk menjaga tegangan terminal 100 volt.
10. Baca kecepatan, arus stator, kecepatan, dan arus rotor dan catat dalam
Tabel 3.1.
Catatan : Anda akan melihat getaran kecil jarum pengukuran am-meter arus rotor.
Hal ini disebakan frekuensi tegangan rotor yang rendah. Saat kecepatan rotor
meningkat, frekuensi turun. Baca am-meter pada titik tengah antara jarum
ekstrem.