NAMA
: ARWANTI SAPUTRI
KELAS
: LT-2E
NIM
: 3.39.16.1.05 3.39.16.1.0 5
PR MESIN DC
1. Jangkar sebuah motor DC tegangan 220 volt dengan tahanan 0.45 ohm dan mengambil arus 50 A ketika dioperasikan pada beban normal. a. Hitunglah GGL lawan (Ea) dan daya yang timbul pada jangkar. b. Jika tahanan jangkar 0,52 ohm, keadaan yang lain sama. Berapa GGL lawan (Ea) dan daya yang timbul pada jangkar. Penurunan tegangan pada sikat-sikat sebesar 1,5 volt untuk soal a dan b. Jawab:
a. = +
= – = 220 220 – (50 × 0,45 0,45)) = 197, 197,5 5 = × = 197,5 7,5 × 50 = 9.87 .875 b.
= – = (220 (220 – 1,5) 1,5) – (50 × 0,52 0,52)) = 192, 192,5 5 = × = 192,5 2,5 × 50 = 9.62 .625
2. Sebuah motor DC mempunyai kerapatan medan magnet 1,2 T. Di bawah pengaruh medan magnet terdapat 400 kawat penghantar dengan arus 15A. Jika panjang penghantar seluruhnya 150 mm, tentukan gaya yang ada pada armature. Jawab:
= = 15 × 40 400 × 0,15 × 1,2 = 1080 1080
3. Suatu Motor DC kompond panjang 65 KW, tegangan terminal 220 V, tahanan kumparan shunt, seri,dan jangkar masing - masing adalah 95 Ohm, 0,07 Ohm, dan dan 0,8 Ohm. Ohm. Hitung tegangan induksi yang dibangkitkan pada jangkar?
= × =
ℎ =
=
40.000
ℎ
220 =
= 295, 295,45 45
220 95
= 2,31 ,31
= = − ℎ ℎ = 295,45 − 2,31 = 293,13 = − ( × ) − ( × ) = − (293,1 293,13 3 × 0,8) − (293,13 (293,13 × 0,07) 0,07) = 220 − (234,504 ) − (20,5191) = −35,0231 −35,0231
4. Suatu generator DC kompond panjang 48 KW, 270 Volt tahanan kumparan shunt, seri dan jangkar masing - masing adalah 75 Ohm, 0,05 Ohm dan 0,5 Ohm hitung daya daya yang dibangkitkan pada jangkar? Jawab:
=
=
48.000 270
= 177, 177,77 77 ℎ =
= = – ℎ = 177,77 − 3,6 = 174, 174,17 17 = – ( + ) = 270 270 – 174, 174,17 17(0 (0,5 ,5 + 0,05 0,05))
270 75
= 3,6
= 174,20 = × = 174,20 × 174,17 = 30.341,54 5. Suatu motor DC kompond panjang 50 KW, tegangan terminal 220 Volt tahanan kumparan shunt, seri dan jangkar masing -masing adalah 85 Ohm, 0,04 Ohm dan 0,5 Ohm hitung daya yang dibangkitkan pada jangkar? Jawab:
= ℎ =
ℎ
=
220 85
=
50.000 220
= 227,27
= 2,58
= = − ℎ = 227,27 − 2,58 = 224,69 = − ( + ) = 220 − 224,69(0,04 + 0,5) = 98,66 = × = 98,66 × 224,69 = 22.169,57
6. Suatu Motor DC seri 60 kW, 240 V,tahanan jangkar 0,2 Ohm dan tahanan medan seri 0,15 ohm, rugi tegangan total sikat 2 volt.Hitung EMF (ggl) lawan ? Jawab:
= =
60.000 240
= 250
= + + + = = + (250 × 0,2) + (250 × 0,15) + 2 250 = + 50 + 37,5 + 2 250 = + 89,5 = 250 − 89,5 = 150,5
7. Suatu motor DC kompon pendek dengan daya input 34,5 kW, tegangan terminal 210 V, tahananakumparan medan shunt, medan seri dan jangkar masing2 sebesar 88 , 0,02 dan 0,03 ohm. Hitung : a. Arus jangkar b. EMF yang dibangkitkan c. Daya output Jawab:
= = =
34.500 210
= 164,28
ℎ = − = 210 − (164,28 × 0,02) = 206,71 ℎ = 88 Ω ℎ = a.
ℎ ℎ
=
206,71 88
= 2,34
= – ℎ = 164,28– 2,34 = 161,94
b.
= – – = 210 − (161,94 × 0,03) − (164,28 × 0,02) = 201,85
c.
= × = 201,85 × 161,94 = 32.687,58
8. Suatu motor Dc kompon panjang dengan daya input 250 kW, teg.terminal 750 V, mempunyai tahanan medan shunt : 70 Ohm, tah.jangkar termasuk tah.sikat : 0,41 Ohm, tahanan Medan seri : 0,012 ohm, dan resistansi yang diparalel dengan medan seri sebesar 0,036 ohm. Hitung a. arus jangkar b. EMF yang dibangkitkan
c. daya yang dibangkitkan Jawab:
=
ℎ =
750
ℎ
= a.
250.000
=
=
750 70
= 333,33 = 10,71
0,012 × 0,036 0,012 + 0,036
= 0,009 Ω
= – ℎ = 333,33 − 10,71 = 322,61
b.
= − ( + ) = 750 – 322,61(0,41 + 0,009) = 614,82
c.
= × = 614,82 × 322,61 = 198.347,08
1. Gambar rangkaian ekuivalen motor DC ?
Jawaban : Rangkaian ekivalen motor DC digambarkan sebagai berikut :
2. Bagaimana Cara mengubah arah putaran motor DC ?
Jawaban : Motor DC bekerja menggunakan arus searah dalam membangkitkan medan putarnya, maka untuk membalik arah putaran motor DC adalah dengan membalik arah medan putarnya, arah medan putar dapat dibalik dengan mengubah arah arus yang mengalir pada motor DC seperti gambar berikut:
Pada gambar di atas mengubah arah arus dapat dilakukan dengan membalik polaritas (kutub) sumber arus, perubahan polaritas menyebabkan perubahan arah arus dalam motor sehingga arah medan putar akan berubah dan menyebabkan motor berputar ke arah yang berlawanan. Untuk mempermudah pembalikan arah arus dapat dengan menambahkan saklar 2 buah SPDT yang dirangkai sebagaimana gambar berikut:
Pada gambar di atas, dengan mengubah posisi saklar S1 dan S2 maka arah arus akan berubah, untuk mengembalikan putarannya tinggal mengembalikan posisi saklar S1 dan S2 ke posisi semula.
3. Mengapa kereta listrik di jepang (ex : kereta sinkansen) menggunakan motor DC sebagai penggeraknya?
Jawaban : Karena motor dc mempunyai rugi rugi daya yang kecil dan kecepatannya mudah dikendalikan dibandingkan dengan motor AC 4. Sebutkan keuntungan & Kerugian Motor DC ?
Jawaban : Kelebihan motor DC jika dibandingkan dengan motor AC adalah: a) Torka dan kecepatannya mudah dikendalikan b) Torka awalnya besar c) Performansinya mendekati linier d) Sistem kontrolnya relatif lebih murah dan sederhana e) Cocok untuk aplikasi motor servo karena respon dinamiknya yang baik f) Untuk aplikasi berdaya rendah, motor DC lebih murah dari motor AC Kekurangan dari motor DC adalah: a) Lebih besar dan lebih mahal (jika dibandingkan dengan motor AC induksi) b) Tidak cocok untuk aplikasi kecepatan tinggi
c) Tidak cocok untuk aplikasi berdaya besar d) Tidak cocok digunakan pada kondisi lingkungan yang cepat berdebu e) Perawatan intensif karena brush atau sikat pada motor DC akan aus. f) Konversi arus AC menjadi arus DC menggunakan konverter memerlukan biaya yang mahal. 5. Jelaskan rugi-rugi daya pada motor DC ?
Jawaban : a. Rugi-rugi daya pada motor DC Daya yang masuk ke jangkar sebagian hilang dalam rugi-rugi I 2R dan sisanya diubah ke dalam daya mekanik dalam jangkar. Perlu diingat bahwa efisiensi motor diberikan oleh rasio dari daya yang dibangkitkan oleh jangkar terhadap input, yaitu EbIa/VIa = Eb/V. Terlihat, bahwa semakin tinggi nilai Eb dibandingkan dengan nilai V, semakin tinggi efisiensi motor. Rugi-rugi daya pada motor DC shunt Rugi-rugi tembaga / listrik Rugi tembaga terjadi karena adanya resistansi dalam belitan jangkar dan belitanmedan magnet. Rugi tembaga akan diubah menjadi panas dalam kawat jangkarmaupun kawat penguat magnet. Desain motor DC dilengkapi dengan kipas rotor tujuannya untuk menghembuskan udara luar masuk ke dalam jangkar danmendinginkan panas yang terjadi akibat rugi-rugi tembaga. Rugi tembaga padamotor DC shunt diantaranya:
Rugi tembaga jangkar Ia2. R a
Rugi tembaga medan terdiri dari: Ish2. R sh Watt Motor shunt/motor kompon Is2. R s Watt Motor seri/motor kompon
Rugi-rugi besi atau magnet
= . . . Arus pusar (Eddy Current)
= . . .
6. Jelaskan prinsip operasi motor DC seri dan motor DC shunt !
Jawaban : a) Karakteristik Operasi Motor DC Shunt-Connected Motor DC terdiri dari medan lilitan pada stator dan lilitan kumparan dinamo pada rotor. Karakteristik kecepatan-momen cukup berbeda pada saat dihubungkan secara paralel (shunt).Karakteristik kecepatan-momen pada Motor DC yang terhubung paralel memiliki momen awal yang sangat besar dan membutuhkan arus awal yang sangat besar pula.Biasanya, sebuah tahanan dipasangkan secara seri dengan kumparan dinamo pada saat penyalaan untuk membatasi arus yang timbul berada pada batas yang wajar. Untuk supply tegangan yang tetap dan arus yang tetap, mesin DC yang terhubung paralel hanya menunjukkan variasi kecepatan yang kecil disekitar jangkauan kerja normalnya. b) Karakteristik Operasi Motor DC Series-Connected Motor DC yang terhubung seri memiliki momen dan arus awal yang cukup rumit.Kecepatannya secara otomatis menyesuaikan terhadap jangkauan yang besar ketika momen beban nilainya berubah-ubah. Karena motor ini memperlambat beban yang lebih besar, daya output yang dihasilkan cenderung konstan daripada motor tipe lainnya. Hal ini merupakan kelebihan dari motor ini karena motor ini dapat beroperasi disekitar power rating maksimum untuk variasi yang besar dari momen beban. Pada beberapa kasus, kecepatan pada saat tidak ada beban dari motor DC seri dapat berlebih hingga mencapai titik yang berbahaya. Sebuah sistem kontrol yang memutuskan motor dari sumber listrik dibutuhkan jika terdapat kemungkinan kehilangan beban mekanik (beban rusak).
7. Jelaskan pengertian mesin DC dan berikan alasannya secara singkat.
Jawaban : Mesin DC (Direct Current) merupakan salah satu jenis mesin listrik,
dimana
mesin ini digunakan untuk mengkonversi energi listrik arus searah menjadi energi mekanik,
atau
sebaliknya.
dan Generator DC.
Ada
dua
macam
mesin
DC,
yakni:
Motor
DC
8. Sebutkan perbedaan generator DC dan motor DC dari fungsinya .
Jawaban : Dipandang dari sisi suplai arus, secara umum mesin DC dapat dibedakan menjadi dua yaitu generator DC yang dapat mensuplai daya ke luar, dan motor DC yang dapat bekerja jika disuplai daya dari luar. Generator DC merupakan alat konversi energi mekanis berupa putaran menjadi energi listrik arus searah sedangkan motor DC merupakan mesin yang merubah energi listrik arus searah menjadi energi mekanis yang berupa putaran.
9. Dapatkah mesin DC difungsikan sebagai generator? Apa syarat agar berfungsi sebagai generator DC? Jelaskan dengan gambar skematik.
Jawaban : Hampir pada semua prinsip pengoperasian motor arus searah sangat identik dengan generator arus searah. Oleh sebab itu sebuah mesin arus searah dapat digunakan baik sebagai motor arus searah maupun generator arus searah. Syaratnya adalah apabila ada lilitan penghantar atau konduktor yang bergerak berputar memotong garis-garis gaya magnet yang diam, atau lilitan penghantar diam yang dipotong oleh garis-garis gaya magnet yang berputar maka pada penghantar tersebut timbul EMF (Elektromotive Force) atau gaya gerak listrik a tau tegangan induksi. Sesuai dengan Hukum Faraday. EMF yang dibangkitkan pada penghantar jangkar adalah tegangan bolak balik.Tegangan bolak-balik tersebut kemudian disearahkan oleh komutator.
10. Bila mesin DC difungsikan sebagai motor DC apa syarat yang harus dipenuhi? Jelaskan dengan gambar skematik.
Jawaban : Syarat yang harus dipenuhi adalah apabila ada arus yang mengalir pada penghantar yang berada dalam medan magnet. Medan magnet itu sendiri ditimbulkan oleh magnet permanen. Garis-garis gaya magnet mengalir diantara dua kutub magnet dari kutub utara ke kutub selatan. Menurut hukum gaya Lourentz, arus yang mengalir pada penghantar yang terletak dalam medan magnet akan menimbulkan gaya. Gaya F, timbul tergantung pada arah arus I, dan arah medan magnet B.
11. Peragakan dengan tangan anda, bagaimana prinsip pembangkitan ggl dalam semua generator. Jelaskan singkat dan benar.
Jawaban : Generator ini menggunakan prinsip hukum Faraday yaitu bila sebuah konduktor digerakkan di dalam medan magnet, maka akan timbul arus induksi pada konduktor tersebut. Arah dari gaya gerak listrik yang dibangkitkan pada sebuah konduktor dalam medan magnet akan berubah dengan bertukarnya arah dari magnetic flux dan arah
gerakan konduktor. Hal ini dapat ditunjukkan dengan kaidah tangan kanan Fleming yaitu; “Apabila sebuah penghantar bergerak keluar memotong garis gaya magnet, maka gaya gerak listrik akan bergerak ke kiri”.
K aidah tangan kanan F leming Prinsip Generator
*Bila hanya sebuah konduktor saja yang diputar dalam sebuah medan magnet, maka gaya listrik yang dihasilkan juga sedikit (kecil). *Bila konduktor yang digunakan semakin banyak maka akan dihasilkan gaya listrik semakin besar. Demikian pula bila konduktor diputar semakin cepat di dalam medan magnet, maka bertambah besar pula gaya listriknya. *Konduktor yang berbentuk coil (kumparan), jumlah gaya listrik yang terjadi akan semakin besar.
!
Pr insip G enerator
12. Peragakan juga dengan tangan Anda, prinsip terjadinya torsi putar pada motor DC.Jelaskan singkat dan benar.
Jawaban : Untuk menentukan arah putaran motor, digunakan kaedah Flamming tangan kiri. Kutubkutub magnet akan menghasilkan medan magnet dengan arah dari kutub utara ke kutub selatan. Jika medan magnet ini memotong sebuah kawat penghantar yang dialiri arus searah dengan empat jari, maka akan timbul gaya gerak se arah ibu jari. Gaya ini disebut gaya Lorentz, yang bersarnya sama dengan F.
13. Apa fungsi komutator pada motor DC? Terangkan juga cara kerja sikat arang berikut komutator pada mesin DC
Jawaban : Untuk memperoleh tegangan searah diperlukan alat penyearah yang disebut komutator dan sikat.Komutator terdiri dari sejumlah segmen tembaga yang berbentuk lempenganlempengan yang dirakit ke dalam silinder yang terpasang pada poros. Dimana tiap-tiap lempengan atau segmen-segmen komutator terisolasi dengan baik antara satu sama lainnya. Bahan isolasi yang digunakan pada komutator adalah mika. Sikat adalah jembatan bagi aliran arus ke lilitan jangkar.Dimana permukaan sikat ditekan ke permukaan segmen komutator untuk menyalurkan arus listrik.Sikat memegang peranan penting untuk terjadinya komutasi.Sikat-sikat terbuat dari bahan karbon dengan tingkat kekerasan yang bermacam-macam dan dalam beberapa hal dibuat dari campuran karbon dan logam tembaga.
14. Gambarkan skematik pengawatan generator Shunt dan generator Kompound .
Jawaban :
Gambar Rangkaian generator DC tipe shunt
= + = − . =
Gambar Rangkaian generator DC tipe kompon panjang
= + = − ( + ) =
Gambar Rangkaian generator DC tipe kompon pendek
= + = − ( . + ) =
15. Jelaskan bagian kompounden-kompounden yang termasuk kelompok stator dan kelompok rotor pada motor DC, berikut fungsi masing-masing.
Jawaban : a. Stator (bagian yang diam) terdiri atas:
Badan Motor Listrik Fungsi utama dari badan motor adalah sebagai bagian tempat untuk mengalirnya fluks magnet yang dihasilkan kutub-kutub magnet, karena itu badan motor dibuat dari bahan ferromagnetik. Disamping itu badan motor ini berfungsi untuk meletakkan alat-alat tertentu dan melindungi bagian-bagian motor lainnya. Pada badan motor terdapat papan nama (name plat) yang bertuliskan spesifikasi umum atau data teknik dari motor. Papan nama tersebut untuk mengetahui beberapa hal pokok yang perlu diketahui dari motor tersebut. Selain papan nama badan motor juga terdapat kotak hubung yang merupakan tempat ujung-ujung penguat magnet dan lilitan jangkar.
Inti kutub magnet dan lilitan penguat magnet Sebagaimana diketahui bahwa fluks magnet yang terdapat pada motor arus searah dihasilkan oleh kutub-kutub magnet buatan yang dibuat prinsip
elektromagnetis. Lilitan penguat magnet berfungsi untuk mengalirkan arus listrik sebagai terjadinya proses elektromagnetis.
Sikat-sikat Fungsi utama dari sikat-sikat adalah untuk jembatan bagi aliran arus dari lilitan jangkar dengan sumber tegangan. Disamping itu sikat-sikat memegang peranan penting untuk terjadinya komutasi. Agar gesekan antara komutator-komutator dan sikat tidak mengakibatkan ausnya komutator, maka bahan sikat lebih lunak dari komutator. Biasanya dibuat dari bahan arang (coal).
b. Rotor (bagian yang berputar) Terdiri atas:
Komutator Komutator yang digunakan dalam motor arus searah pada prinsipnya mempunyai dua bagian yaitu : 1) Komutator bar merupakan tempat terjadinya pergesekan antara komutator dengan sikat-sikat. 2) Komutator riser merupakan bagian yang menjadi tempat hubungan komutator dengan ujung dari lilitan jangkar.
Jangkar (angker) Umumnya jangkar yang digunakan dalam motor arus searah adalah berbentuk selinder dan diberi alur-alur pada permukaannya untuk tempat melilitkan kumparan-kumparan tempat terbentuknya GGL lawan.
Lilitan jangkar (angker) Lilitan jangkar pada motor arus searah berfungsi sebagai tempat terbentuknya GGL lawan.
16. Terangkan dengan gambar skematik prinsip dasar terjadinya reaksi jangkar pada generator DC.
Jawaban : Fluks magnet yang ditimbulkan oleh kutub-kutub utama dari sebuah generator saat tanpa beban disebut Fluks Medan Utama .Fluks ini memotong lilitan jangkar sehingga timbul tegangan induksi.
Medan Eksitasi Generator DC Bila generator dibebani maka pada penghantar jangkar timbul arus jangkar.Arus jangkar ini menyebabkan timbulnya fluks pada penghantar jangkar tersebut dan biasa disebut FIuks Medan Jangkar.
Medan Jangkar dari Generator DC (a) dan Reaksi Jangkar (b). Munculnya medan jangkar akan memperlemah medan utama yang terletak disebelah kiri kutub utara, dan akan memperkuat medan utama yang terletak di sebelah kanan kutub utara. Pengaruh adanya interaksi antara medan utama dan medan jangkar ini disebut reaksi jangkar. Reaksi jangkar ini mengakibatkan medan utama tidak tegak lurus pada garis netral n, tetapi bergeser sebesar sudut α. Dengan kata lain, garis netral akan bergeser. Pergeseran garis netral akan melemahkan tegangan nominal generator.
17. Mengapa pemasangan kutub bantu dapat meminimumkan terjadinya reaksi jangkar?
Jawaban : Untuk mengembalikan garis netral ke posisi awal, dipasangkan medan magnet bantu (interpole atau kutub bantu).
Generator dengan Kutub Bantu (a) dan Generator Kutub Utama, Kutub Bantu, Belitan Kompensasi (b). Lilitan magnet bantu berupa kutub magnet yang ukuran fisiknya lebih kecil dari kutub utama. Dengan bergesernya garis netral, maka sikat yang diletakkan pada permukaan komutator dan tepat terletak pada garis netral n juga akan bergeser. Jika sikat dipertahankan pada posisi semula (garis netral), maka akan timbul percikan bunga api, dan ini sangat berpotensi menimbulkan kebakaran atau bahaya lainnya. Oleh karena itu, sikat juga harus digeser sesuai dengan pergeseran garis netral. Bila sikat tidak digeser maka komutasi akan jelek, sebab sikat terhubung dengan penghantar yang mengandung tegangan. Reaksi jangkar ini dapat juga diatasi dengan kompensasi yang dipasangkan pada kaki kutub utama baik pada lilitan kutub utara maupun kutub selatan, generator dengan komutator dan lilitan kompensasinya.
18. Sebuah mesin DC terdiri atas belitan jangkar, belitan kutub bantu, dan belitan kutub kompensasi terhubung seri. Anda gambarkan skematik pengawatan berikut berikan notasi yang tepat pada masing-masing kompounden tersebut.
Jawaban :
Generator dengan Kutub Bantu (a) dan Generator Kutub Utama, Kutub Bantu, Belitan Kompensasi (b).
19. Jelaskan prinsip kerja motor DC Brushless? Jawaban : Generator penguat pertama disebut pilot exciter dan generator penguat kedua disebut
main exciter (penguat utama). Main exciter adalah generator arus bolak-balik dengan kutub pada statornya. Rotor menghasilkan arus bolak-balik disearahkan dengan dioda yang berputar pada poros main exciter (satu poros dengan generator utama). Arus searah yang dihasilkan oleh dioda berputar menjadi arus penguat generator utama. Pilot exciter pada generator arus bolak-balik dengan rotor berupa kutub magnet permanen yang berputar menginduksi pada lilitan stator. Tegangan bolak-balik disearahkan oleh penyearah dioda danmenghasilkan arus searah yang dialirkan ke kutub-kutub magnet y ang ada pada stator main exciter. Besar arus searah yang mengalir ke kutub main exciter diatur oleh pengatur tegangan otomatis (automatic voltage regulator/AVR).Besarnya arus berpengaruh pada besarnya arus yang dihasilkan main exciter, maka besarnya arus main exciter juga mempengaruhi besarnya tegangan yang dihasilkan oleh generator utama. Pada sistem Eksitasi tanpa sikat, permasalahan timbul jika terjadi hubung singkat atau gangguan hubung tanah di rotor dan jika ada sekering lebur dari dioda berputar yang putus, hal ini harus dapat dideteksi. Gangguan pada rotor yang berputar dapat
menimbulkan distorsi medan magnet pada generator utama dan dapat menimbulkan vibrasi (getaran) berlebihan pada unit pembangkit.
20. Apa keuntungan dan kerugian motor DC brushless dibandingkan dengan motor DC brush. Jawaban :
Keuntungan sistem eksitasi tanpa menggunakan sikat ( brushless excitation), antara lain adalah: 1. Energi yang diperlukan untuk Eksitasi diperoleh dari poros utama (main shaft), sehingga keandalannya tinggi 2. Biaya perawatan hemat karena pada sistem Eksitasi tanpa sikat (brushless excitation) tidak terdapat sikat, komutator dan slip ring. 3. Pada sistem Eksitasi tanpa sikat (brushless excitation) tidak terjadi kerusakan isolasi karena melekatnya debu karbon pada farnish akibat sikat arang. 4. Mengurangi kerusakan ( trouble) akibat udara buruk (bad atmosfere) sebab semua peralatan ditempatkan pada ruang tertutup 5. Selama operasi tidak diperlukan pengganti sikat, sehingga meningkatkan keandalan operasi dapat berlangsung terus pada waktu yang lama. 6. Pemutus medan generator (Generator field breaker), field generator dan bus exciter atau kabel tidak diperlukan lagi 7. Biaya pondasi berkurang, sebab aluran udara dan bus exciter atau kabel tidak memerlukan pondasi Kerugian brushless: 1.
Biaya Pembuatan Mahal. Motor BLDC mempunyai banyak komponen mahal.
2.
Sistem Pengendalian yang Rumit dan Mahal. Hal ini dikarenakan penggunaan komutator elektronik yang menggantikan komutator mekanik. Selain itu, pengontrol kecepatan motor BLDC juga lebih rumit daripada motor DC konvensional, sehingga juga ikut menaikkan harga.
3.
Kontroler Mahal. Seringkali, kontroler motor BLDC justru lebih mahal daripada motor itu sendiri.
Kelebihan menggunakan Brush 1.
ESC pada brushless lebih panjang umur , kerena ESC hanya mengatur PWM secara teratur atau satu step saja
2.
Jika menggunakan prop kecil , brushed akan lebih bertenaga dan juga semakin irit
3.
Brushed hanya menggunakan 2 magnet untuk memutarkan poror , jadi lebih irit
4.
Relatif lebih murah
Kekurangan menggunakan Brush 1.
Menimbulkan bercikan api dari breuh , sehingga kadang mengganggu gelombang radio pada receiver dan berakibat pada pesawat bergerak sendiri tidah teratur atau hilang kendali , biasanya ini terjadi pada waktu sinyal tidak kuat karena jarak terlalu jauh dari transmitter
2.
Brushed tidak dapat di atur KV nya , tetapi ini bisa di lakukan tetapi dengan kemampuan yang sulit , biasanya semakin kecil KV nya maka torsi malah hilang
3.
Harus menggunakan prop kecil
4.
Hanya menggunakan 2 magnet, sehingga tenaga kecil
21. Jelaskan diskripsi kerja motor DC brushless dengan gambar! Jawaban : Deskripsi kerja Motor BLDC sebenarnya sama dengan motor listrik DC konvensional. Perbedaan hanya terletak pada penggunaan brush (sikat). Pada motor DC konvensional, sikat dan komutator mekanik digunakan dalam proses komutasi. Sedangkan motor BLDC sudah menggunakan teknologi elektronik dalam proses komutasinya, yaitu sensor Hall dan kontroler.
Gambar 7: Skema Kerja Motor BLDC (www.web-uvic.ca)
Secara garis besar, proses kerja dari motor BLDC dapat dijelaskan dalam gambar berikut. Motor yang dipakai adalah motor BLDC 3 fasa, berputar searah jarum jam dan sensor Hall menggunakan default kutub utara.
Gambar 8: Langkah Kerja Pertama Motor BLDC (www.web-uvic.ca)
Pertama, hall sensor H1 dan H3 bernilai 1 karena mengalami perubahan medan magnet. Sehingga kontroler akan mengalirkan arus pada lilitan B dan C. Lilitan B menjadi kutub utara dan lilitan C menjadi kutub selatan. Kutub utara oleh lilitan B akan memberikan tolakan pada kutub utara magnet rotor, sedangkan kutub selatan lilitan C akan menarik kutub utara magnet rotor.
Gambar 9: Langkah Kerja Kedua Motor BLDC (www.web-uvic.ca)
Langkah kedua, hanya sensor H1 yang bernilai “high”, sehingga kontroler akan menginstruksikan agar lilitan A dan B harus dialiri arus. Lilitan A menghasilkan kutub selatan dan lilitan B tetap menghasilkan kutub utara. Kutub selatan lilitan A akan menolak kutub selatan pada magnet rotor. Sedangkan kutub utara lilitan B menolak kutub utara dari magnet rotor.
Gambar 10: Langkah Kerja Ketiga Motor BLDC (www.web-uvic.ca)
Langkah ketiga, sensor H1 dan H2 akan bernilai 1. Sehingga kontroler akan menginstruksikan agar lilitan A dan C dialiri arus. Lilitan A tetap menghasilkan kutub selatan dan lilitan C menghasilkan kutub utara. Kutub selatan lilitan A akan menolak kutub selatan dan menarik kutub utara pada magnet rotor. Sedangkan kutub utara lilitan C menarik kutub selatan dari magnet rotor.
Gambar 11: Langkah Kerja Keempat Motor BLDC (www.web-uvic.ca)
Langkah keempat, hanya sensor H2 yang bernilai 1. Sehingga kontroler akan menginstruksikan agar lilitan B dan C dialiri arus. Lilitan B menghasilkan kutub selatan dan lilitan C tetap menghasilkan kutub utara. Kutub selatan lilitan B akan menolak kutub selatan pada magnet rotor. Sedangkan kutub utara lilitan C menarik kutub selatan dari magnet rotor.
Gambar 12: Langkah Kerja Kelima Motor BLDC (www.web-uvic.ca)
Langkah kelima, sensor H2 dan H3 bernilai 1. Sehingga kontroler akan menginstruksikan agar lilitan A dan B dialiri arus. Lilitan A menghasilkan kutub utara dan lilitan B tetap menghasilkan kutub selatan. Kutub utara lilitan A akan menolak kutub utara dan menarik kutub selatan pada magnet rotor. Sedangkan kutub selatan lilitan B menolak kutub selatan dari magnet rotor.
Gambar 13: Langkah Kerja Keenam Motor BLDC (www.web-uvic.ca)
Langkah keenam atau terakhir pada siklus komutasi, hanya sensor H3 yang bernilai 1. Sehingga kontroler akan menginstruksikan agar lilitan A dan C dialiri arus. Lilitan A tetap menghasilkan kutub utara dan lilitan C menghasilkan kutub selatan. Kutub utara lilitan A akan menarik kutub selatan dan menolak kutub utara pada magnet rotor. Sedangkan kutub selatan lilitan C menarik kutub utara dari magnet rotor. Keenam proses di atas akan mengalami pengulangan hingga membentuk suatu siklus. Hal inilah yang menyebabkan motor terus berputar secara kontinyu selama sumber arus DC masih ada. 22. Megapa motor DC brushless yang ada dipasaran berdaya kecil?
Jawaban : Karena Motor DC brushlees yang ada pada pasaran berdaya kecil karena penggunaan motor DC brushlees ini digunakan pada alat-alat yang berdaya kecil sebagai contoh fan pada personal computer atau pada alat-alat yang kecil lainnya. Karena sumber yang dibutuhkan juga tidak terlalu besar. Bila dimanfaatkan untuk yang relatif besar akan tidak efektif. 23. Jelaskan cara mengoperasikan generator DC dengan gambar? Jawaban : Pembangkitan tegangan induksi oleh sebuah generator diperoleh melalui dua cara:
• Dengan menggunakan cincin-seret, menghasilkan tegangan induksi bolak-balik. • Dengan menggunakan komutator, menghasilkan tegangan DC. Proses pembangkitan tegangan tegangan induksi tersebut dapat dilihat pada Gambar 2 dan Gambar 3.
Gambar 2. Pembangkitan Tegangan Induksi. Jika rotor diputar dalam pengaruh medan magnet, maka akan terjadi perpotongan medan magnet oleh lilitan kawat pada rotor. Hal ini akan menimbulkan tegangan induksi. Tegangan induksi terbesar terjadi saat rotor menempati posisi seperti Gambar 2 (a) dan (c). Pada posisi ini terjadi perpotongan medan magnet secara maksimum oleh penghantar. Sedangkan posisi jangkar pada Gambar 2.(b), akan menghasilkan tegangan induksi nol. Hal ini karena tidak adanya perpotongan medan magnet dengan penghantar pada jangkar atau rotor. Daerah medan ini disebut daerah netral.
Gambar 3. Tegangan Rotor yang dihasilkan melalui cincin-seret dan komutator. Jika ujung belitan rotor dihubungkan dengan slip-ring berupa dua cincin (disebut juga dengan cincin seret), seperti ditunjukkan Gambar 3.(1), maka dihasilkan listrik AC (arus bolak-balik) berbentuk sinusoidal. Bila ujung belitan rotor dihubungkan dengan komutator satu cincin Gambar 3.(2) dengan dua belahan, maka dihasilkan listrik DC dengan dua gelombang positip. • Rotor dari generator DC akan menghasilkan tegangan induksi bolak-balik. Sebuah komutator berfungsi sebagai penyearah tegangan AC. • Besarnya tegangan yang dihasilkan oleh sebuah generator DC, sebanding dengan banyaknya putaran dan besarnya arus eksitasi (arus penguat medan).
24. Megapa generator DC memerlukan excitasi dan apa akibatnyya jika tidak diberi excitasi? Jawaban : Sistem eksitasi adalah sistem pasokan listrik DC sebagai penguatan pada generator listrik atau sebagai pembangkit medan magnet, sehingga suatu generator dapat menghasilkan energi listrik dengan besar tegangan keluaran generator bergantung pada besarnya arus eksitasinya. Jadi apabila tidak diberi eksitasi maka tegangan keluarannya nol. 25. Terangkan cara-cara mengatur kecepatan motor DC shunt? Jawaban : a. Kecepatan dapat dikendalikan dengan cara memasang tahanan dalam susunan seri dengan kumparan motor DC (kecepatan berkurang) atau dengan memasang tahanan pada arus medan (kecepatan bertambah). b. Meningkatkan tegangan pada motor, tetapi membiarkan medan magnetnya tetap. b. Arus medan – menurunkan arus medan akan meningkatkan kecepatan. c. Mengubah medan magnet pada motor, namun membiarkan voltasenya tetap 26. Apa yang disebut reaksi jangkar motor DC? Bagaimana cara mengatasinya? Jawaban : Reaksi jangkar merupakan pengaruh medan magnet yang disebabkan oleh mengalirnya arus pada jangkar, di mana jangkar tersebut berada di dalam medan magnet. Reaksi jangkar menyebabkan terjadinya 2 hal, yaitu : 1. Demagnetisasi atau penurunan kerapatan fluksi medan utama. 2. Magnetisasi silang. Untuk mengatasi reaksi jangkar ada tiga cara yang dapat dilakukan, yaitu 1. Pergeseran Sikat (Brush Shifting) Ide dasarnya adalah dengan memindahkan sikat seirama dengan perpindahan bidang netral untuk menghindaripercikan bunga api yang timbul. Namun dalam penerapannya hal ini cukup sulit karena jarak perpindahan bidang netralnya sangat ditentukan oleh besarnya beban yang dipikul, maka jarak perpindahan bidang netralnya pun berpindah, sehingga sikat harus juga diubah setiap saat, seirama dengan perubahan jarak perpindahan bidang netral. Selain itu pergeseran sikat akan memperburuk melemahnya fluks akibat reaksi jangkar mesin, selain dengan metode ini mesin arus searah tidak dimungkinkan untuk bekerja sebagai generator (akan menimbulkan percikan api yang lebih besar), dan sangat tidak ekonomis terutama untuk mesin-mesin berukuran kecil. Adapun efek diperburuknya fluks akibat reaksi jangkar dapat dilihat pada Gambar 2.13 berikut ini. Pada gambar 2.13 (a) diperlihatkan kondisi ketika bidang netral mesin bergeser (lihat gambar segitiga ggmnya), sedangkan pada gambar 2.13 (b) terlihat bidang netral yang bergeser disertai dengan bergesernya sikat mesin. Akibat pergeseran tersebut (lihat gambar segitiga ggm-nya), terlihat ggm resultannya melemah sedemikian rupa.
Gambar 2.13 Pelemahan Ggm Akibat Pergeseran Bidang Netral 2. Penambahan kutub bantu (interpole)
Penambahan kutub bantu (interpole) yaitu jika tegangan pada kawatkawat yang sedang melakukan proses komutasi penyearahan dibuat nol, maka tidak akan terdapat percikan bunga api pada sikat-sikat mesin tersebut. Untuk itu, kutubkutub kecil yang disebut kutub komutasi ditempatkan ditengah-tengah diantara kutub-kutub utama. Interpole ini dihubungkan seri terhadap kumparan rotor. Sehingga dengan adanya fluks dari interpole ini akan dapat mencegah/mengurangi adanya tegangan yang muncul pada kawat-kawat yang sedang melakukan proseskomutasi. Ketika beban yang dipikul mesin meningkat dan arus rotor pun meningkat, besarnya perubahan/ pergeseran bidang netral meningkat pula. Hal tersebut akan menyebabkan timbulnya tegangan pada konduktor-konduktor yang sedang melakukan komutasi. Pada saat itu fluks interpole juga meningkat, menghasilkan tegangan pada konduktorkonduktor tersebut dan berlawanan dengan tegangan yang timbul akibat pergeseran bidang netral.
Gambar 2.14 Motor DC yang Dilengkapi Dengan Kutub Bantu 3. Belitan Kompensasi (Compensating Windings)
Belitan kompensasi ini dihubungkan seri terhadap kumparan, rotor belitan ini bertujuan untuk mengurangi penyimpangan yang timbul akibat reaksi jangkar. Fluks yang ditimbulkan oleh reaksi jangkar diimbangi oleh fluks yang ditimbulkan oleh belitan kompensasi yang besarnya sama dan berlawanan. Ketika beban berubah, maka reaksi jangkar yang berubah akan selalu diimbangi oleh fluks belitan kompensasi,
sehingga bidang netralnya tidak bergeser.Teknik ini memiliki kelemahan karena mahal harganya, dan juga masih memerlukan interpole untuk mengatasi tegangan yang tidak dapat diatasi oleh belitan kompensasi. Karenanya teknik ini digunakan untuk motor-motor yang bekerja ekstra berat, dimana pelemahan fluks akan menjadi masalah yang serius.
Gambar 11 : Belitan kompensasi
Teknik ini memiliki kelemahan karena mahal harganya , dan juga masih memerlukan interpoles untuk mengatasi efek tegangan L di/dt yang tidak dapat diatasi oleh belitan kompensasi. Karenanya teknik ini digunakan untuk motor-motor yang bekerja ekstra berat, dimana fluks akan menjadi masalah yang serius. 27. Mengapa motor DC seri harus selalu diberi beban? Jawaban : Karena saat diberi beban besar, kecepatan rotasi motor akan kecil dan begitu pula sebaliknya. Dapat menghasilkan momen yang besar dengan arus yang rendah sehingga cocok digunakan sebagai starter mesin.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
Sumber tegangan Motor DC di supplykan ke rotor melalui... a. Cincin pemotong b. Cincin komutator c. Cincin akselator d. Cincin converator Untuk memperkuat torsi Motor DC diperlukan belitan... a. Penguat seri b. Penguat paralel c. Seri paralel d. A, b, c benar Motor DC seri harus selalu diberi beban sebab.. a. Akan terbang b. Torsi awalnya tinggi c. Tegangan awalnya tinggi d. Supaya effesiensinya tinggi Motor DC shunt mempunyai kekuatan menahan beban In sampai.. a. 1,5 kali b. 4,5 kali c. 8 kali d. 2,5 kali Motor DC indetik dengan brush (cara lama) teknologi baru tanpa brush yaitu.. a. Motor AC satu fasa dikontrol hall effect semikonduktor b. Motor AC tiga fasa asinkron dikontrol hall effect semikonduktor c. Motor AC tiga fasa sinkron dikontrol hall effect semikonduktor d. Motor AC tiga fasa dimodifikasi belitannya. Untuk mengatasi efek jangkar pada.. a. Stator b. Rotor c. Komutator d. Eksitasi Motor DC shunt dapat diatur kecepatannya dengan.. a. Mengatur tegangan input motor DC b. Mengatur besar kecilnya belitan shunt c. Mengatur tegangan pada statornya d. Dibalik sumber tegangan motor DC Pengaturan kecepatan Motor DC shunt menggunakan variabel resistor adalah mengatur kecepatan.. a. Kecepatan dari nol ke maksimum b. Dari maksimum keatas (sesuai VR) c. Dari maksimum ke tak terhingga d. Dari setengah ke maksimum
