1 Prinsip Dasar Mesin Dc
-
Upload
chandra-purnama -
Category
Documents
-
view
45 -
download
0
description
Transcript of 1 Prinsip Dasar Mesin Dc
![Page 1: 1 Prinsip Dasar Mesin Dc](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061612/55cf8d0c5503462b1391a3e8/html5/thumbnails/1.jpg)
MESIN DC
1
![Page 2: 1 Prinsip Dasar Mesin Dc](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061612/55cf8d0c5503462b1391a3e8/html5/thumbnails/2.jpg)
Pendahuluan
Mesin DC (Direct Current) adalah suatu mesin yang merubah tenaga listrik ke dalam tenaga mekanik atau merupakan salah satu jenis mesin listrik, yang mengkonversi energi listrik arus searah menjadi energi mekanik
Ada dua macam mesin DC, yaitu: 1.Motor DCmengkoversi energi listrik arus searah menjadi energi mekanik2. Generator DCmengkoversi energi mekanik arus searah menjadi energi listrik.
2
![Page 3: 1 Prinsip Dasar Mesin Dc](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061612/55cf8d0c5503462b1391a3e8/html5/thumbnails/3.jpg)
Berdasarkan konstruksi Motor DC1. Stator2. Rotor, dan3. Air gap (celah udara)1.Stator merupakan bagian mesin yang statis, yang dapat berupa magnet permanen atau tidak permanen (kumparan).2.Rotor merupakan bagian mesin yang bergerak/berputar, berupa magnet tdk permanen (kumparan) dan terdapat lamel.3.Air gap (celah udara) merupakan celah antara stator dan rotor.
3
![Page 4: 1 Prinsip Dasar Mesin Dc](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061612/55cf8d0c5503462b1391a3e8/html5/thumbnails/4.jpg)
4
Kontruksi Motor DC
Keterangan:1. Jangkar 5. Sikat2. Kumparan Jangkar 6. Celah Udara (Air Gap)3. Magnet Permanen 7. Kumparan Stator4. Komutator (lamel) + dan - . Sumber tegangan DC
![Page 5: 1 Prinsip Dasar Mesin Dc](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061612/55cf8d0c5503462b1391a3e8/html5/thumbnails/5.jpg)
PRINSIP KERJA MOTOR DC
Pada motor DC, kumparan medan yang dialiri arus listrik akan menghasilkan medan magnet yang melingkupi kumparan jangkar dengan arah tertentu. Konverter energi baik energi listrik menjadi energi mekanik (motor) maupun sebaliknya dari energi mekanik menjadi energi listrik (generator) berlangsung melalui medium medan magnet.Medan magnet berfungsi sebagi tempat penyimpanan energi selain itu sebagai proses perubahan energi, dimana proses perubahan energi pada motor arus searah dapat digambarkan pada gambar di bawah:
5
![Page 6: 1 Prinsip Dasar Mesin Dc](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061612/55cf8d0c5503462b1391a3e8/html5/thumbnails/6.jpg)
kerja motor DC terjadi jika suatu lilitan jangkar dialiri arus listrik searah dengan arah i didalam kuat medan magnet B, maka akan terbangkit gaya F sebesar
F = B i l
Arah gaya ini ditentukan oleh aturan tangan kiri, dengan ibu jari, jari telunjuk, dan jari tengah saling tegak lurus menunjukan masing – masing arah F, B dan I. Persamaan di atas merupakan prinsip dari sebuah motor arus searah, dimana terjadi proses perubahan energi listrik (F). Bila jari-jari rotor adalah r, maka torsi yang akan dibangkitkan adalah
6
![Page 7: 1 Prinsip Dasar Mesin Dc](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061612/55cf8d0c5503462b1391a3e8/html5/thumbnails/7.jpg)
dimana : l = panjang penghantar r = jari – jari rotorB = Kuat medan magnet
Pada saat gaya F dibangkitkan, konduktor bergerak didalam medan magnet dan akan menimbulkan gaya gerak listrik (GGL) yang merupakan reaksi (lawan) terhadap tegangan penyebabnya. Agar proses konversi energi listrik menjadi energi mekanik (motor) dapat berlangsung, tegangan sumber harus lebih besar dari gaya gerak listrik lawan[1]. Torsi akan memutar rotor bila yang terbangkit telah memiliki torsi lawan dari motor dan beban.
7
Torsi
T = F.r = B.i.l.r
![Page 8: 1 Prinsip Dasar Mesin Dc](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061612/55cf8d0c5503462b1391a3e8/html5/thumbnails/8.jpg)
8
20 m/WbN.i.
B
t PTt I V Amp detik Volt T
: makadetik Volt 1 Wb 1
: karena
m Amp xm
Wbr l i
l
iNT
r l i BT
22
0
Sehingga;
P = Daya Motor (Watt)t = Waktu (detik)
![Page 9: 1 Prinsip Dasar Mesin Dc](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061612/55cf8d0c5503462b1391a3e8/html5/thumbnails/9.jpg)
Lanjutan Torsi
9
m)-(Nw p n
P 120T
:Jadi120
p nf sedangkan
1/f t
r
rr
dimana:P = Daya yang dibangkitkanp = Jumlah kutubnr = Kecepatan putar rotor
![Page 10: 1 Prinsip Dasar Mesin Dc](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061612/55cf8d0c5503462b1391a3e8/html5/thumbnails/10.jpg)
10
N.I.B
f0
= B A
(rpm)
E c
E
N p 2
120n
f N 2Ea
aar
m)-(N n
Ia Ea
p
120T
r
![Page 11: 1 Prinsip Dasar Mesin Dc](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061612/55cf8d0c5503462b1391a3e8/html5/thumbnails/11.jpg)
Jenis Motor DC
1. Motor arus searah penguat terpisah2. Motor arus searah dengan penguat
sendiri2.1 Motor Shunt2.2 Motor seri2.3 Motor Kompon
- Kompon Panjang - Kompon Pendek
11
![Page 12: 1 Prinsip Dasar Mesin Dc](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061612/55cf8d0c5503462b1391a3e8/html5/thumbnails/12.jpg)
1. Motor arus searah penguat terpisah
U = Ea + Ia Ra + IaRs
12
UUfRf
UfIf
Motor arus searah penguat terpisah, (arus penguat magnet diperoleh dari sumber arus searah di luar motor tersebut)
Pada motor penguat terpisah, kumparan medan dihubungkan dengan sumber sendiri dan terpisah dengan tegangan angker
![Page 13: 1 Prinsip Dasar Mesin Dc](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061612/55cf8d0c5503462b1391a3e8/html5/thumbnails/13.jpg)
Motor dc penguat terpisah merupakan salah satu dari jenis motor dc yang dapat menghasilkan daya dan kecepatan berubah-ubah karena fluks medan (Ф) yang dihasilkan pada kumparan medan, terletak secara terpisah dan mempunyai sumber pembangkit tersendiri berupa tegangan dc, sehingga motor dc penguat terpisah mempunyai fleksibilitas dalam pengontrolan
Pada prinsipnya menggunakan magnet permanen (Ф tetap), akan menghasilkan daya dan kecepatan tetap.
Daya dan kecepatan dapat diubah dengan mengatur tegangan pada jangkar akan tetapi terbatas. Hal ini berkaitan dg arus yang masuk pada lamel dan sikat.
13
Lanjutan Motor DC penguat terpisah
![Page 14: 1 Prinsip Dasar Mesin Dc](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061612/55cf8d0c5503462b1391a3e8/html5/thumbnails/14.jpg)
Pada kenyataannya terdapat dua hal yang dapat mempengaruhi nilai torsi (T) dan kecepatan (nr) dari motor dc jenis penguat terpisah, yaitu tegangan (Ea) dan fluks medan (Ф). Hal ini dapat dilihat persamaan di bawah:
14
Lanjutan Motor DC penguat terpisah
Ф = Volt detik = Weber
Ф = B A Weber
Ea = 2 N f (Volt)
m)-(N n
Ia Ea
p
120T
r
E c
E
N p 2
120n
maka ,120
pnff
f N 2Ea
aar
rr
konstanta c N p 2
120c
![Page 15: 1 Prinsip Dasar Mesin Dc](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061612/55cf8d0c5503462b1391a3e8/html5/thumbnails/15.jpg)
2. Motor arus searah dengan penguat sendiri
15
Motor arus searah dengan penguat sendiri, (arus penguat magnet diperoleh dari motor itu sendiri). Berdasarkan hubungan lilitan penguat magnet terhadap lilitan jangkar, motor arus searah dibedakan menjadi:
2. 1 Motor Shunt2.2 Motor Seri2.3 Motor Kompon* Kompon Panjang* Kompon Pendek
![Page 16: 1 Prinsip Dasar Mesin Dc](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061612/55cf8d0c5503462b1391a3e8/html5/thumbnails/16.jpg)
2. 1 Motor Shunt
16
Motor shunt mempunyai kecapatan hampir konstan. Pada tegangan jepit konstan, motor ini mempunyai putaran yang hampir konstan walaupun terjadi perubahan beban
shLa III sh
shsh R
VI
Pada motor penguat shunt, kumparan medan dihubungkan paralel dengan angker.
![Page 17: 1 Prinsip Dasar Mesin Dc](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061612/55cf8d0c5503462b1391a3e8/html5/thumbnails/17.jpg)
17
U = Ea + IaRa + IaRsk
Ea = U - IaRa - IaRsk
![Page 18: 1 Prinsip Dasar Mesin Dc](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061612/55cf8d0c5503462b1391a3e8/html5/thumbnails/18.jpg)
2.2 Motor seri
18
U = Ea + Ia Ra + If Rf + IsRSk
IL = If = Is = Ia
Besarnya Kecepatan dan Torsi seperti persamaan di atas
Merupakan motor arus searah yang mempunyai putaran kecepatan yang tidak konstan, jika beban tinggi maka putaran akan lambat.
Pada motor penguat seri, kumparan medan dihubungkan seri dengan angker
![Page 19: 1 Prinsip Dasar Mesin Dc](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061612/55cf8d0c5503462b1391a3e8/html5/thumbnails/19.jpg)
2.3 Kompon Motor kompon mempunyai sifat seperti motor seri dan shunt, tergantung lilitan mana yang dihubungkan (kumparan seri atau shunt)
Karena:
Ia = IBn = Isk
sehingga:
U = Ea + Ia Ra + Ia RBn + IaRsk
Ea = U - Ia Ra - Ia RBn - IaRsk19
shsh R
UI maka : IL = Ia + Ish
Ia = IL - Ish
* Kompon Panjang.
Pada motor kompon mempunyai dua buah kumparan medan dihubungkan seri dan paralel dengan angker. Bila motor seri diberi penguat shunt tambahan seperti gambar diatas disebut motor kompon shunt panjang
![Page 20: 1 Prinsip Dasar Mesin Dc](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061612/55cf8d0c5503462b1391a3e8/html5/thumbnails/20.jpg)
- Kompon Pendek
1. Jika terdapat Rugi2 pada sikat pers. diperoleh:
• Rseri = Rsk + Ra
20
ParalelBntotal
serish
serishParalel
RRRRR
R . RR
Sehingga:total
L R
UI
Motor kompon mempunyai dua buah kumparan medan dihubungkan seri dan paralel dengan angker. Bila motor shunt diberi tambahan penguat seri seperti gambar diatas disebut motor kompon shunt pendek
![Page 21: 1 Prinsip Dasar Mesin Dc](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061612/55cf8d0c5503462b1391a3e8/html5/thumbnails/21.jpg)
Lanjutan Kompon Panjang dg Rugi2
Tegangan pada RParalel diperoleh :
VParalel = IL . RParalel
21
aaa
seri
Paralela
I . RER
VI
Rsk = Rugi2 sikat (Ohm)
![Page 22: 1 Prinsip Dasar Mesin Dc](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061612/55cf8d0c5503462b1391a3e8/html5/thumbnails/22.jpg)
22
2. Jika tanpa Rugi2 pada sikat maka pers. diperoleh:
Sehingga:
totalL R
UI
ParalelBntotal
ash
ashParalel
RRRRR
R . RR
Tegangan pada RParalel diperoleh :
VParalel = IL . RParalel
aaa
seri
Paralela
I . RER
VI
![Page 23: 1 Prinsip Dasar Mesin Dc](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061612/55cf8d0c5503462b1391a3e8/html5/thumbnails/23.jpg)
Tenaga mekamik yang dihasilkan oleh jangkar (Pm)
• Pm = T watt
• Pm = T 2 nr watt
• Pm = Ea Ia watt
• T 2 nr = Ea Ia
23
mNw n 2
Ia EaT
r
dimana : 1 Nw = 0.101971 kg
volt a
p nz Ea r
![Page 24: 1 Prinsip Dasar Mesin Dc](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061612/55cf8d0c5503462b1391a3e8/html5/thumbnails/24.jpg)
• dimana :• Ea = Tegangan EMF (gaya gerak
litrik) Volt• U = Tegangan masukan (Volt)• Ia = Arus jangkar (Amper)• Ra = Tahanan jangkar (Ohm)• p = Jumlah kutub• = Flux per kutub (Weber/kutub)• z = jumlah penghantar• N = putaran (rpm)• a = Jumlah cabang• Rsh = Tahanan shunt (Ohm)• Ish = Arus shunt (Amper)• N = Jumlah lilitan• Rsk = Tahanan sikat (Ohm)• Isk = Arus sikat (Amper)
24
![Page 25: 1 Prinsip Dasar Mesin Dc](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061612/55cf8d0c5503462b1391a3e8/html5/thumbnails/25.jpg)
Konstruksi Motor DC
25
Kompon Panjang Kompon Pendek
![Page 26: 1 Prinsip Dasar Mesin Dc](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061612/55cf8d0c5503462b1391a3e8/html5/thumbnails/26.jpg)
26
![Page 27: 1 Prinsip Dasar Mesin Dc](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061612/55cf8d0c5503462b1391a3e8/html5/thumbnails/27.jpg)
TORSI
T = F rKerja yang dilakukan oleh F dalam 1
putaran = gaya x jarak = F x 2 joule
27
r
F
poros
jangkar N (rps)
![Page 28: 1 Prinsip Dasar Mesin Dc](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061612/55cf8d0c5503462b1391a3e8/html5/thumbnails/28.jpg)
Kerja yang dilakukan per detik (W)
28
N 2 r FW
N r 2 FP
r 2 FW
dimana:2 N = sudut , dalam lilitan radian per detik T = F r Jadi kerja yang dilakukan per detik = T joule