TUGAS PERTANYAAN SOAL 1. Jangkar Jangkar sebuah sebuah motor motor DC tegangan tegangan 230 volt volt dengan dengan tahanan tahanan 0.312 0.312 ohm dan mengambi mengambill arus 48 A ketika ketika dioperasikan pada beban normal. a. Hitunglah Hitunglah ! ! la"an #$a% dan dan da&a da&a &ang timbul timbul pada 'angkar 'angkar.. b. Jika tahanan 'angkar 0.41( ohm) keadaan &ang lain sama. *erapa ! la"an #$a% dan da&a &ang timbul pada 'angkar. +enurunan tegangan pada sikat,sikat sebesar 2 volt untuk soal a dan b. Jawaban :
Diketahui - a. / 230 volt
b. / 230 volt
a / 0)312 ohm
a / 0)41( ohm
a / 48 Ampere
a / 48 Ampere
$ /2
$ /2
Ja"ab a. $a / a . a 2 2 $ / #230 #230 2 % #48 #48 0)31 0)312% 2% / 213 volt volt Da&a &ang dibangkitkan pada 'angkar / $a a / 213 48 / 10.224 "att "att b. $b / a . a 2 $ / #230 2% #48 0)41(% / 208 volt Da&a &ang dibangkitkan pada 'angkar / $a a / 208 48 / 5584 "att
2. 6ebuah 6ebuah motor motor DC mempun&a mempun&aii kerapa kerapatan tan medan medan magnet magnet 0)8 7. Di ba"ah ba"ah pengaruh pengaruh medan magne magnett terd terdap apat at 400 400 ka"at ka"at pengh penghan anta tarr deng dengan an arus arus 10A. 10A. Jika Jika pan'a pan'ang ng pengh penghan anta tar r seluruhn&a 10 mm) tentukan ga&a &ang ada pada armature. Jawaban :
Diketahui - * / 0)8 7 / 10A 9 / 10 mm / 0)1 m : / 400 Ja"ab ; / *..9.: / 0)8 . 10 . 0)1 . 400 / 480 ?) tegan tegangan gan termina terminall 200 ) ) tahana tahanan n kumpara kumparan n shunt) seri)dan 'angkar masing , masing adalah 53 @hm) 0)04 @hm) dan 0) @hm. Hitung tegangan induksi &ang dibangkitkan pada 'angkarB Jawaban :
Diketahui + 7 a s sh
Ja"ab s total
p total
/ 40 >? / 40 1000 / 40000? / 200 / 0) @hm / 0)04 ohm / 53 @hm
/ s a / 0)04 0) / 0)4 @hm / s total shs total sh / 0)4 530)4 53 / 0)4 @hm
+/ / + / 40000 200 / 200A sh / 20053 / 2)1 A a / , sh / 200,2)1 / 15()84A maka $b / t,a a,a s / 200 , #15()84 0) % , #15()84 0)04 % / (3)384
4. 6uatu generator DC kompond pan'ang 40 >?) 20 olt tahanan kumparan shunt) seri dan 'angkar masing , masing adalah 5 @hm) 0)02 @hm dan 0) @hm hitung da&a &ang dibangkitkan pada 'angkarB Jawaban :
Diketahui + / 40 >? / 40 E 1000 / 40000? 7 / 20 a / 0) @hm s / 0)02 ohm sh / 5 @hm
Ja"ab
/
/
/ 10
sh /
/ 2)
a / sh / 1()4 $b / a #as% / 20 1()4#0)0)02% / 18)2 + / $b a / 18)2 1()4 / 24(4)8 ?
. 6uatu motor DC kompond pan'ang 40 >?) tegangan terminal 200 olt tahanan kumparan shunt) seri dan 'angkar masing ,masing adalah 5 @hm) 0)02 @hm dan 0) @hm hitung da&a &ang dibangkitkan pada 'angkarB Jawaban :
Diketahui + / 40 >? / 40 E 1000 / 40000? 7 / 200 a / 0) @hm s / 0)02 ohm sh / 5 @hm Ja"ab s total / s a / 0)02 0) / 0)2 @hm p total / s total shs total sh / 0)250)2 5 / 0)1 @hm +/ / + / 40000 200 / 200 A sh / 2005 / 2)10 A a / , sh / 200 , 2)10 / 15()5 A maka $b / t,a a,a s / 200 , #15()5 0) % , #15()5 0)02 % / 200 58)5 3)58 / 5()052 olt
. 6uatu =otor DC seri 0 k?) 20 )tahanan 'angkar 0)1 @hm dan tahanan medan seri 0)1 ohm) rugi tegangan total sikat 2 volt.Hitung $=; #ggl% la"an B Jawaban :
Diketahui +out / 0 >? / 0000 "att
t / 20 volt a / 0)1 ohm si / 2 volt Ja"ab / + out t / 0000 20 / 200 A t / $b aa rs si t / $b 200.0)1 200.0)1 2 t / $b 20 30 2 t / $b 2 $b / 20 2 $b / 158 volt (. 6uatu motor DC kompon pendek dengan da&a input 34) k?) tegangan terminal 230 ) tahananakumparan medan shunt) medan seri dan 'angkar masing2 sebesar 52 ) 0)01 dan 0)03 ohm. Hitung - a. Arus 'angkar b. $=; &ang dibangkitkan F. Da&a output Jawaban :
Diketahui in / 230 volt sh / 52 ohm s / 0)01 ohm a / 0)03 ohm +in / 34) >? / 3400 "att Ja"ab /+t / 3400 230 / 10 A sh / t rs / 230 # 10 0)01 % / 2) 4( A sh 52 a. a / sh a / 10 2)4( a / 14()2 A b. $b / t aa rs si $b / 230 # 14()2 0)03 % # 10 0)01 % 0 $b / 223) 32 olt F. + out put / $b a / 223)32 14()2 / 32)54 >?
8. 6uatu motor DF kompon pan'ang dengan da&a input 300 k?) teg.terminal 00 ) mempun&ai tahanan medan shunt - ( @hm) tah.'angkar termasuk tah.sikat - 0)41 @hm) tahanan =edan seri - 0)012 ohm) dan resistansi &ang diparalel dengan medan seri sebesar 0)03 ohm.
Hitung a. arus 'angkar b. $=; &ang dibangkitkan F. da&a &ang dibangkitkan Jawaban :
Diketahui +in / 30 >? / 30000 "att in / 00 olt a / sikat / 0)14 ohm s / 0)012 ohm Ja"ab /
/
sh / a. a
/ 00 A
/
/8A
/ sh / 00 8 / 452 A
b. $b / t a #as% / 00 452 #0)410)0005% / 35()8 olt F. +
/ $b a / 35()8 452 / 15.(1( ?
7GA6 +$7A<AA< 7$@ 1. ambar rangkaian ekuivalen motor DCB
Jawaban :
2. *agaimana Cara mengubah arah putaran motor DCB Jawaban :
Gntuk mengubah arah putaran dari motor DC dapat dilakukan dengan tegangan input #% dan #,% dari motor DC
Fara
membalik
tersebut.
3. =engapa kereta listrik di 'epang #e - kereta sinkansen% menggunakan motor DC sebagai penggerakn&aB Jawaban :
>arena motor dF mempun&ai rugi , rugi da&a &ang keFil dan keFepatann&a mudah dikendalikan dibandingkan dengan motor AC
4. 6ebutkan keuntungan I >erugian =otor DCB Jawaban :
>euntungan - keFepatann&a mudah dikendalikan dan tidak mempengaruhi kualitas pasokan da&a. =otor DC ini dapat dikendalikan dengan mengatur•
Tegangan dinamo meningkatkan tegangan dinamo akan meningkatkan keFepatan.
•
Arus medan menurunkan arus medan akan meningkatkan keFepatan.
>erugian - =otor DC tersedia dalam ban&ak ukuran) namun penggunaann&a pada umumn&a dibatasi untuk beberapa penggunaan berkeFepatan rendah) penggunaan da&a rendah hingga sedang) seperti peralatan mesin dan rolling mills) sebab sering ter'adi masalah dengan perubahan arah arus listrik mekanis pada ukuran &ang lebih besar. Juga) motor tersebut dibatasi han&a untuk penggunaan di area &ang bersih dan
tidak berbaha&a sebab resiko perFikan api pada sikatn&a. =otor DC 'uga relati mahal dibanding motor AC. . Jelaskan rugi,rugi da&a pada motor DCB Jawaban :
Rugi-Rugi Tembaga atau Listrik
ugi tembaga ter'adi karena adan&a resistansi dalam belitan 'angkar dan belitan medan magnet. ugi tembaga akan diubah men'adi panas dalam ka"at 'angkar maupun ka"at penguat magnet. Desain motor DC dilengkapi dengan kipas rotor tu'uann&a untuk menghembuskan udara luar masuk ke dalam 'angkar dan mendinginkan panas &ang ter'adi akibat rugi,rugi tembaga. ugi tembaga dari belitan dibagi atasK K
ugi tembaga ter'adi pada 'angkar / a2 L a ?att ugi tembaga medan terdiri dari-
sh 2 L sh ?att / =otor Shunt =otor Kompound s 2 L s ?att
/ =otor 6eri =otor Kompound
Rugi-Rugi Besi atau Magnet •
Rugi Histerisis
+h
/ * ma E L ?att / Steinmetz Hysterisis Coefficient
* ma / >erapatan luks maksimum /
/ ;rekuensi dlm Hert: ,30 / olume inti #m3 % nilai / antara 1) sd 2 •
Arus Pusar (E! "urrent#
nti pada stator dan inti pada 'angkar motor terdiri dari tumpukan pelat tipis dari bahan erromagnetis. 7u'uan dari pemilihan plat tipis adalah untuk menekan rugi,rugi arus $dd& &ang ter'adi pada motor DC. +e / >e L *ma2L 2L L t2"att >e / >onstanta arus pusa t / >etebala n inti magnet #m%
Rugi Mekanis
ugi mekanis &ang ter'adi pada motor disebabkan oleh adan&a gesekan dan hambatan angin) seperti pada bagian poros motor. . Jelaskan prinsip operasi motor DC seri dan motor DC shuntM Jawaban :
+rinsip @perasi =otor DC 6eri +ada motor &ang mempun&ai hubungan seri 'umlah arus &ang mele"ati angker
dinamo sama besar dengan &ang mele"ati kumparan. Jika beban naik motor berputar makin pelan. Jika keFepatan motor berkurang maka medan magnet &ang terpotong 'uga makin keFil) sehingga ter'adi penurunan $=;. kembali dan peningkatan arus Fatu da&a pada kumparan dan angker dinamo selama ada beban. Arus lebih ini mengakibatkan peningkatan torsi &ang sangat besar. $=; kembali menFapai maksimum 'ika keFepatan angker dinamo maksimum. Arus &ang disedot dari Fatu da&a menurun saat motor makin Fepat) karena $=; kembali &ang ter'adi mela"an arus Fatu da&a. $=; kembali tidak bisa sama besar dengan arus $=;. &ang diberikan pada motor d.F.) sehingga akan mengalir searah dengan $=; &ang diberikan. >arena ada dua $=;. &ang saling berla"anan $=; kembali menghapuskan $=;. ang diberikan) maka arus &ang mengalir pada angker dinamo men'adi 'auh lebih keFil 'ika ada $=; kembali. >arena $=; kembali mela"an tegangan &ang diberikan maka resistansi angker dinamo akan tetap keFil sementara arus angker dinamo dibatasi pada nilai &ang aman. +rinsip @perasi =otor DC 6hunt >etika 'angkar motor DC berputar di ba"ah pengaruh torsi penggerak) konduktor 'angkar bergerak di dalam medan magnet dan akan menghasilkan tegangan induksi di dalamn&a sepertihaln&a pada generator. ! induksi beker'a pada arah &ang berla"anan dengan tegangan terminal t #sesuai dengan bun&i Hukum !en:% dan dikenal sebagai ! la"an atau ! balik $a. ! balik $a biasan&a kurang dari tegangan terminal ) meskipun perbedaan ini keFil sekali pada saat motor ber'alan di ba"ah kondisi normal. >etika tegangan DC sebesart diberikan pada terminal motor) suatu medan magnet dihasilkan dan konduktor 'angkar disuplai dengan arus searah. Dengan demikian) torsi penggerak akan beker'a pada 'angkar &ang men&ebabkan 'angkar
mulai berputar. >arena 'angkar berputar) ! balik $a diinduksikan berla"anan dengan tegangan terminal. 7egangan terminal harus memaksa arus mengalir melalui 'angkar mela"an ! balik $a. >er'a listrik &ang dilakukan untuk mengatasi dan men&ebabkan arus mengalir mela"an $a dikonversikan kedalam energi mekanik &ang dibangkitkan di dalam 'angkar. Dengan demikian) pengkonversian energi di dalam motor DC han&a mungkin 'ika ! balik dihasilkan.
(. Jelaskan pengertian mesin DC dan berikan alasann&a seFara singkat. Jawaban :
=esin arus searah #mesin DC% dapat berupa generator DC atau motor DC . Generator DC alat &ang mengubah energi mekanik men'adi energi listrik DC . =otor DC alat &ang mengubah energi listrik DC men'adi energi mekanik putaran. 6ebuah motor DC dapat diungsikan sebagai generator) atau sebalikn&a generator DC bisa diungsikan sebagai motor DC. Alasan mengapa disebut mesin DC adalah karena mesin tersebut menggunakanmenghasilkan tenaga listrik arus searah DC.
8. 6ebutkan perbedaan generator DC dan motor DC dari ungsin&a. Jawaban :
enerator DC adalah alat &ang berungsi menguba h energi mekanik men'adi energi listrik DC . 6edangkan =otor DC adalah alat &ang berungsi mengubah energi listrik DC men'adi energi mekanik putaran.
5. Dapatkah mesin DC diungsikan sebagai generatorB Apa s&arat agar berungsi sebagai generator DCB Jelaskan dengan gambar skematik. Jawaban :
Dapat) karena =esin arus searah #mesin DC% dapat berupa generator DC atau motor DC . Generator DC alat &ang mengubah energi mekanik men'adi energi listrik DC .
10. *ila mesin DC diungsikan sebagai motor DC apa s&arat &ang harus dipenuhiB Jelaskan dengan gambar skematik. Jawaban :
=esin arus searah #mesin DC% dapat berupa generator DC atau motor DC . =otor DC alat &ang mengubah energi listrik DC men'adi energi mekanik putaran.
11. +eragakan dengan tangan anda) bagaimana prinsip pembangkitan ggl dalam semua generator. Jelaskan singkat dan benar. Jawaban :
Arah dari ga&a gerak listrik &ang dibangkitkan pada sebuah konduktor dalam medan magnet akan berubah dengan bertukarn&a arah dari magnetiF lu dan arah gerakan konduktor. Hal ini dapat ditun'ukkan dengan kaidah tangan kanan ;leming &aituN OApabila sebuah penghantar bergerak keluar memotong garis ga&a magnet) maka ga&a gerak listrik akan bergerak ke kiriP.
12. +eragakan 'uga dengan tangan Anda) prinsip ter'adin&a torsi putar pada motor DC.Jelaskan singkat dan benar. Jawaban :
+rinsip motor listrik berdasarkan pada kaidah tangan kiri ;leming. >aidah tangan kiri ;lemming men&atakan 'ika ka"at penghantar di atas telapak tangan kiri ditembus garis medan magnet ;. +ada ka"at dialirkan arus listrik DC sebesar searah keempat 'ari tangan) maka ka"at mendapatkan ga&a sebesar ; searah ibu 'ari. 13.
Apa ungsi komutator pada motor DCB 7erangkan 'uga Fara ker'a sikat arang berikut komutator pada mesin DC.
Jawaban :
>omutator merupakan kumpulan segmen tembaga &ang tiap,tiap u'ungn&a disambungkan dengan u'ung belitan rotor. >omutator merupakan bagian &ang se rin g dir a"a t d an dib ers ihk an kar en a b agi an ini bersinggungan dengan sikat arang untuk memasukkan arus dari 'ala,'ala ke rotor. 6ikat
arang
# carbon
brush %
dipega ng
oleh pemegang sikat # brush
holder % a ga r kedudukan sikat arang stabil. +egas akan menekan sikat arang sehingga hubungan sikat arang dengan komutator tidak go&ah. 6ikat arang akan memendek karena usia pemakaian dan seFara periodik harus diganti dengan sikat arang baru. 14. ambarkan skematik penga"atan generator 6hunt dan generator >ompound. Jawaban :
1. Jelaskan bagian kompounden,kompounden &ang termasuk kelompok stator dan kelompok rotor pada motor DC) berikut ungsi masing,masing. Jawaban :
*agian stator motor DC terdiri atas- rangka motor) belitan stator) sikat arang) bearing ) dan terminal bo) sedangkan bagian rotor terdiri- komutator) belitan rotor) kipas rotor) dan poros rotor. >omutator berungsi mengumpulkan arus menggantikan dua FinFin geser.
1. 7erangkan dengan gambar skematik prinsip dasar ter'adin&a reaksi 'angkar pada generator DC. Jawaban :
=edan magnet untuk generator DC berasal dari kutub elektromagnet) berupa belitan ka"at &ang diberikan listrik DC) diperoleh kutub utara # North%,selatan #South%. =edan magnet mele"ati rotor seperti ditun'ukkan arah panah. Dengan mengatur besarn&a arus eksitasi &ang mele"atibelitan magnet) makin besar kuat medan magnet &ang dihasilkan. +osisi garis netral tegak lurus dengan medan magnet. Dalam belitan rotor sesuai prinsip induksi dibangkitkan tegangan listrik) ketika generator diberikan beban mengalir arus listrik pada belitan rotor. +ada saat itu dalam rotor 'uga dibangkitkan medan elektromagnet) menurut prinsip hukum tangan kanan) arah medan magnetn&a ke arah panah. *esar keFiln&a medan magnet di rotor berbanding lurus dengan besar keFiln&a arus beban. 6aat arus beban maksimum) medan magnet rotor maksimum) saat arus beban minimum maka medan magnet rotor 'uga minimum. nteraksi antara medan magnet stator dengan medan elektromagnet rotor mengakibatkan 'alann&a medan magnet bergeser beberapa dera'at.
1(. =engapa pemasangan kutub bantu dapat meminimumkan ter'adin&a reaksi 'angkarB Jawaban :
>arena arus &ang menu'u kutub bantu sama besarn&a dengan arus &ang menu'u rangkaian 'angkar. 6ehingga reaksi 'angkar pada motor terkendali seFara ot omatis oleh kutub bantu. *elitan kutub bantu dirangkaikan seFara seri dengan rangkaian 'angkar. 18. 6ebuah mesin DC terdiri atas belitan 'angkar) belitan kutub bantu) dan belitan kutub kompensasi terhubung seri. Anda gambarkan skematik penga"atan berikut berikan notasi &ang tepat pada masing,masing kompounden tersebut. Jawaban :
7abel .1
*elitan rotor 'angkar
*
*elitan kutub magnet bantu
C
*elitankutub magnet kompensasi
D
*elitankutub seri
$
*elitan kutub6hunt
;
*elitan kutub terpisah
angkaian generator DC dapat dikenali dari diagram penga"atann&a dan notasi pengenal kutub magnetn&a. +enga"atan dengan belitan 'angkar A1,A2) disambung seri dengan magnet kutub bantu *1,*2 dan diseri 'uga dengan belitan magnet kutub kompensasi.
+enga"atan berikutn&a terdiri kutub bantu kompensasi C1,C2 dan C3,C4 diseri dengan magnet bantu *1,*2 dan *3,*4 dan di tengah,tengah rangkaian terpasang belitan rotor) keseluruhann&a disebut rangkaian 'angkar rotor A1,A2.
