TUGAS AKHIR
PERENCANAAN MOTOR PADA DONGKRAK HIDROLIK OTOMATIS DENGAN KAPASITAS 1-10 TON UNTUK KENDARAAN TRUCK
Disusun oleh:
AMRAN MARADONA MARADONA 201071015E012
`
KONSENTRASI KONSENTRASI MESIN IMANUFAKTUR FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI JURUSAN TEKNIK MESIN JAKARTA 2011
1
LEMBARAN PERSETUJUAN MAKALAH TA
Tugas Akhir ( Skripsi ) Berjudul : PERENCANAAN MOTOR PADA DONGKRAK HIDROLIK OTOMATIS OT OMATIS DENGAN KAPASITAS 1-10 TON UNTUK KENDARAAN TRUCK
Dibuat oleh : Nama
: AMRAN MARADONA
No Pokok
: 201071015E012 201071015E012
Untuk melengkapi persyaratan pendaftaran seminar Tugas Akhir sesuai dengan kurikulum pendidikan di konsentrasi Teknik Industri jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknologi Industri Universitas Jayabaya
Makalah ini DAPAT DISAHKAN dan dinyatakan DAPAT DIAJUKAN DALAM SEMINAR TUGAS AKHIR
Jakarta,
18
February
2012 Menyetujui; Pembimbing
Ir. Iwan Setiono. M.T
2
LEMBARAN PERSETUJUAN MAKALAH TA
Tugas Akhir ( Skripsi ) Berjudul : PERENCANAAN MOTOR PADA DONGKRAK HIDROLIK OTOMATIS OT OMATIS DENGAN KAPASITAS 1-10 TON UNTUK KENDARAAN TRUCK
Dibuat oleh : Nama
: AMRAN MARADONA
No Pokok
: 201071015E012 201071015E012
Untuk melengkapi persyaratan pendaftaran seminar Tugas Akhir sesuai dengan kurikulum pendidikan di konsentrasi Teknik Industri jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknologi Industri Universitas Jayabaya
Makalah ini DAPAT DISAHKAN dan dinyatakan DAPAT DIAJUKAN DALAM SEMINAR TUGAS AKHIR
Jakarta,
18
February
2012 Menyetujui; Pembimbing
Ir. Iwan Setiono. M.T
2
LEMBAR PENGESAHAN
Tugas Akhir (Skripsi) berjudul : PERENCANAAN MOTOR PADA DONGKRAK HIDROLIK OTOMATIS OT OMATIS DENGAN KAPASITAS 1-10 TON UNTUK KENDARAAN TRUCK Dibuat oleh : Nama Lengkap
: Amran Maradona
Nomor Pokok
: 201071015E012
Untuk melengkapi persyaratan kurikulum pendidikan di konsentrasi Teknik Manufaktur Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknologi Industri Universitas Jayabaya.
makalah ini telah diperiksa keabsahannya dan telah disetujui Pembimbing, sehingga DAPAT DISAHKAN dan dinyatakan DAPAT DIAJUKAN DALAM SEMINAR TUGAS AKHIR
Jakarta,
18
February
2012 Menyetujui; Pembimbing,
Ir. Djamhir Djamruddin M.T
3
KATA PENGANTAR
Bismillahirrahmanirrahim Segala puji bagi Allah SWT yang telah memudahkan jalan hambahambaNya yang beriman dan bertaqwa, serta mengutus seorang yang mulia sebagai suri tauladan kita, Rasullulah SAW yang telah mengeluarkan kita dari alam kejahiliyahan kepada cahaya iman. i man. Tugas akhir ini disusun sebagai salah satu syarat untuk menempuh Sidang Sarjana Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Industri, Universitas Jayabaya. Pada penyusunan tugas akhir ini, banyak pihak-pihak yang telah membantu baik itu berupa bimbingan, saran, kritik, serta bantuan materi. Untuk itu pada kesempatan ini, penulis ingin menyampaikan ucapan terima kasih dan penghargaan kepada yang terhormat : 1. Bapak Ir.Iwan setiono, setiono, MT selaku pembimbing pembimbing utama utama dalam Tugas Akhir, Akhir, yang telah memberikan pengarahan serta ilmu dalam penyusunan Tugas Akhir. 2. Bapak Ir. Djamhir Djamruddin, MT selaku Ketua Ketua Jurusan Teknik Teknik Mesin, Fakultas Teknologi Industri, Universitas Jayabaya. 3. Kepada kedua Orang tua saya, terima kasih atas doa dan dukungan memberi dorongan untuk saya tetap bersemangat. 4. Kepada seluruh mahasiswa mahasiswa tim tugas akhir dongkrak, yang selalu saling mendukung dan mensupport dalam mengerjakan mengerjakan tugas akhir ini.
Penulis menyadari sepenuhnya bahwa penulisan Tugas Akhir ini masih terdapat kekurangan serta kekhilafan. Untuk itu, saran, masukan, kritik dan koreksi yang membangun untuk kemajuan bersama sangat diharapkan.
4
Untuk semua kawan, sahabat, serta saudaraku terima kasih atas segala bantuan dan dukungannya . Semoga Allah SWT memberi balasan atas segala kebaikanmu. InsyaAllah Tugas Akhir ini dapat bermanfaat bagi kita semua, terutama kepada rekan-rekan yang ingin mengetahui perihal analisa vibrasi. Akhir kata, saya berharap semoga Tugas Akhir ini i ni bisa membantu dalam menentukan viskositas terhadap pelumas. pelumas.
Jakarta, Februari 2012 Penulis,
(AMRAN MARADONA)
5
17
PERENCANAAN MOTOR PADA DONGKRAK HIDROLIK OTOMATIS DENGAN KAPASITAS 1-10 TON UNTUK KENDARAAN TRUCK
Oleh Amran Maradona
ABSTRAK Pada Skripsi ini dibahas mengenai bagaimana menentukan motor dan sistem pengontrolan yang tepat digunakan untuk dongkrak hidrolik dengan mempertimbangkan mekanisme design kalkulasi yang tepat Pemanfaatan motor DC untuk menggerakan mekanik tuas yang kemudian tuas menggerakan dongkrak hydraulic,yang mana dikendalikan oleh switch button control untuk mengatur pergerakan tuas. Pengaturan putaran motor DC dilakukan oleh motor DC yang mengontrol arah putaran motor forward (maju) atau reverse (mundur. Setelah mencapai posisi maksimum motor DC dapat berputar berkebalikan dengan arah putaran sebelumnya.Jadi, perputaran motor DC forward dan reverse kendalikan oleh driver motor.
Alat ini merupakan sejenis dongkrak yang perinsip kerjanya menggunakan energi listrik. Pada saat alat ini disambungkan ke accu slider bergerak maju mundur secara horizontalyang mengakibatkan tuas engkol menghasilkan tekanan yang dapat menggerakan hydraulic.
6
DAFTAR ISI
JUDUL...……………………….………………....……………………...................i
LEMBAR PERSETUJUAN...…………………………………….…....................ii
LEMBAR PENGESAHAN...……………………………….……….....................iii
LEMBAR PERNYATAAN...................……………………………....................iv
KATA PENGANTAR...……………….…………………….……........................v
ABSTRAK………………...…………….……………….……….….....................vi
DAFTAR ISI……...……………………….……………….……..….....................vii
DAFTAR GAMBAR……...……………………….……………….……..….........xi
DAFTAR TABEL……...……………………….……………….……..…..............xii
7
BAB 1 PENDAHULUAN
Latar Belakang Masalah............................................................................`.......1
Perumusan Masalah.........................................................................................1
Tujuan Penulisan..............................................................................................2
Pembatasan masalah........................................................................................2
Metode pengumpulan data...............................................................................2
Sistematika Pembahasan.................................................................................3
BAB 2 LANDASAN TEORI
2.1
Pengertian Motor................................. ..................................................4
2.2
Jenis Motor listrik....................................................................................6
2.3
Motor DC................................................................................................7
2.3.1 Motor DC sumber daya terpisah/ Separately Excited............................9 2.3.2 Motor DC sumber daya sendiri/ Self Excited : motor shunt....................9 2.3.3 Motor DC daya sendiri: motor seri........................................................10 2.3.4 Motor DC Kompon/Gabungan...............................................................10 2.4
Motor AC...............................................................................................11
8
2.5
Motor sinkron.................................. ......................................................12
2.6
Motor induksi........................................................................................13
. 2.6.1 .Klasifikasi motor induksi.......................................................................14 2.6.2. Kecepatan motor induksi.....................................................................15
2.7.
Hubungan antara beban, kecepatan dan torque.................................17
2.8
Motor DC.............................................................................................17
2.8.1. Prinsip Kerja Motor Dc.........................................................................17
2.8.2. Putaran Motor DC................................................................................18
2.8.3 Pengaturan Kecepatan Motor DC........................................................19
2.8.4. Konstruksi motor DC............................................................................21
2.8.5 Starting Motor DC................................................................................24
BAB 3 METODOLOGI PENULISAN
3.2 Diagram Alir Proses................................................................................27
3.2 Tempat dan Waktu penelitian.................................................................28
3.3 Metode Peneliltian...................................................................................28
3.4 Pengolahan data......................................................................................29 . BAB 4 DATA DAN ANALISA
9
4.1 Bagaimana sebuah motor bekerja...........................................................30
4.2 PENGKAJIAN MOTOR LISTRIK.............................................................31 . 4.2.1 Efisiensi motor lisrik...............................................................................31 4.3 Beban motor...............................................................................................34
4.3.1 Mengapa mengkaji beban motor.............................................................34
4.3.2 Bagaimana mengkaji beban motor..........................................................34
4.3.3 Pengukuran daya masuk..........................................................................35
4.4
Perhitungan Daya Motor ........................................................................36
4.4.1 Perhitungan daya motor untuk memutar tuas penggerak dongkrak.........36
4.4.2 Perhitungan Daya Motor untuk Menggerakkan Tuas penggerak.............37
BAB 5 PENUTUP 5.1 Kesimpulan..................................................................................................40 5.2 Saran...........................................................................................................41 Daftar Pustaka....................................................................................................42
10
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1. Kaidah tangan kiri................................................................................4
Gambar 2 : Model kerja Motor DC........................................................................5
Gambar 3. Interaksi penghantar berarus diantara medan magnet........................6
Gambar 4. Motor DC.............................................................................................8
Gambar 5. Karakteristik motor DC shunt..............................................................9 . Gambar 6. Karakteristik motor seri DC...............................................................10
Gambar 7. Karakteristik motor komponen DC....................................................11
Gambar 8 Motor Sinkron.....................................................................................12
Gambar 9. Motor Induksi.....................................................................................14
Gambar10. Grafik torque.....................................................................................16
Gambar 11. Prinsip Kerja Motor DC ...................................................................17
Gambar 12. Proses interaksi jangkar...................................................................18
11
Gambar 13: Karakteristik putaran fungsi tegangan jangkar..................................19
Gambar 14 : Pengaturan teganga Jangkar dengan sudut penyalaan Thyristor...20
Gambar 17 : Proses pembangkitan Torsi Motor DC.............................................20
Gambar 18: Hubungan belitan penguat medan dan Jangkar Motor DC...............22
Gambar 19 : Pengecekan sifatelektromagnetik pada JangkarMotor DC..............23
Gambar 20 : Starting Motor DC dengan Tahanan Depan jangkar........................23
Gambar 21 Karakteristik arus Pengasutan Motor DC..........................................24 . Gambar 22 : Drop tegangan Penguat Medan Seri dan Jangkar Motor DC..........25
Gambar 23 : Kehilangan motor ( US DOE )........................................................25
Gambar 24 : Efisiensi motor beban sebagian.......................................................26
12
DAFTAR TABEL Tabel 1. Klasifikasi jenis utama motor listrik..........................................................7
Table 2 : Jenis kehilangan pada motor induksi.....................................................32
13
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Masalah Kendaraan roda empat adalah salah satu teknologi yang berkembang pesat Pada masa ini. Oleh karena itu terdapat banyak sekali komponen yang sangat vital. Salah satunya ban, Ban mempunyai batas waktu untuk digunakan, dan bila terdapat kebocoran pada ban harus diganti. Oleh sebab itu, maka dibutuhkan alat untuk mengganti Ban tersebut. Alat yang biasnya digunakan adalah Dongkrak hidrolik otomatis. 1.2 Perumusan Masalah Dalam penyusunan TA / Skripsi ini penulis ingin membahas dan membuat suatu alat yang berhubungan dengan Mechanical Enginering, dengan pertimbangan dari situ maka penulis memilih pembuatan dan penelitian pada alat Dongkrak hidrolik Otomatis dengan Remote Control. Hal-hal yang akan dipelajari dan dibahas dalam laporan tugas akhir ini cara kerja dan pengerjaan dongkrak hidrolik dengan sistem remote control.
Dari uraian diatas maka timbul suatu permasalahan,antara lain sebagai berikut : 1. Bagaimanakah cara membuat dongkrak hidrolik otomatis dengan pengendali sistem kontrol yang tepat. 2. Bagaimanakah cara mengkaji kinerja dongkrak hidrolik dengan sistem kontrol sehingga bisa dianalisis kelebihan dan kekurangannya.
14
3. Bagaimana rancangan sistem tersebut dapat berjalan dengan aman dan praktis.
1.3 Tujuan Penulisan Maksud dari judul ini adalah untuk merealisasikan sistem penggerak tuas dongkrak hidrolik secara otomatis dengan pengendali remote control. Tujuan dari pembuatan alat ini adalah : 1. Untuk memahami tentang mekanisme dongkrak hidrolik dengan sistem control. 2. Untuk mengetahui faktor-faktor yang mempengaruhi kerja dongkrak hidrolik dengan sistem kontrol.
1.4 Pembatasan Masalah 1. Perancangan motor penggerak tuas hidrolik 2. Perancangan sistem kontrol penggerak tuas hidrolik
1.5 Metoda Pengumpulan Data Tugas akhir yang dilakukan oleh penulis dalam kurun waktu yang relative singkat metoda pengumpulan data yang digunakan adalah : 1. Mendesign serta mengkalkulasi beban motor yang di butuhkan 2. Menentukan sistem pengontrolan gerakan pada dongkrak hidrolik otomatis 3. Mengunpulkan data-data mengenai jenis-jenis motor dan spesifikasinya 4. Mentukan spesifikasi motor yang dibuthkan
15
1.6 Sistematika Pembahasan Adapun sistematika pembahasan tugas akhir ini adalah bab dan sub bab sebagai berikut : Bab I
Pendahuluan Berisi
tentang
latar
belakang,
perumusan
masalah,
tujuan
penulisan, pembatasan masalah, metode pengumpulan data, dan sistematika penulisan. Bab II
Landasan Teori Pengertian hidrolik, pengertian motor,spesifikasi motor berdasarkan beban yang di kenakan, sistem pengontrolan
Bab III
Metodologi Penelitian Berisi tentang diagram alir proses, tempat dan waktu peneli tian
Bab IV
Berisi tentang perhitungan perencanaan Pemilihan motor pada dongkrak hidrolik otomatis dengan kapasitas 1-10 Ton
Bab V
Berisi tentang kesimpulan dan saran
16
BAB II LANDASAN TEORI 2.1 Pengertian Motor
Motor DC atau Motor Arus Searah adalah mesin listrik yang mengubah energi listrik arus searah menjadi energi mekanik. Terdapat 2 (dua) prinsip dasar yang melatarbelakangi kerja motor DC. Yang pertama yaitu adanya aliran arus yang melewati sebuah konduktor atau Yang kedua adalah gaya pada penghantar bergerak dalam medan magnet. Besarnya gaya yang didesakkan untuk menggerakkan berubah sebanding dengan kekuatan medan magnet, besarnya arus yang mengalir pada penghantar,
Gambar 1. Kaidah tangan kiri
17
dan panjang penghantar.gaya tersebut sering disebut gaya Lorentz. Sesuai dengan rumus: F =B I l (Newton)…………..( 1 ) Dimana: F = Gaya pada kumparan (Newton) B = Kuat medan magnet (Tesla) I = Arus yang mengalir (Ampere) l = Panjang kumparan (meter)
Gambar 2 : Model kerja Motor DC
Percobaan sederhana prinsip kerja motor dapat dilakukan dengan menggunakan sepasang magnet permanen berbentuk U, sebatang kawat digantung di kedua sisi ujungnya, pada ujung kawat dihubungkan sumber listrik DC g a m b a r - 2 . Arus listrik mengalir dari terminal positif (+) ke batang kawat sebesar I amper ke terminal negatif ( -). Kawat yang dipotong garis medan magnet, pada batang dihasilkan gaya tolak sebesar F searah panah.
18
Arah dari garis gaya magnet tergantung dari arah arus yang mengalir pada kumparan dan arah dari garis-garis fluks magnet antara dua kutub. Sebagaimana diilustrasikan pada gambar 2. Medan magnet mengembang diantara dua kutub dari magnet permanen atau induksi elektromagnet. Ketika penghantar berarus ditempatkan diantara dua kutub magnet, maka menghasilkan pembengkokan garis gaya. Sehingga,di satu sisi memusatkan kedua medan magnet menimbulkan medan magnet yang kuat dan disisi lain berlawanan menimbulkan medan magnet yang lemah. Garis gaya magnet yang kuat cenderung lurus keluar dan menekan kearah garis gaya magnet yang lemah. Dan menyebabkan penghantar tersebut berputar berlawanan arah jarum jam.
Gambar 3. Interaksi penghantar berarus diantara medan magnet
2.2 JENIS MOTOR LISTRIK Bagian ini menjelaskan tentang dua jenis utama motor listri k: DC dan motor. Dafar para pemasok motor listrik tersedia di www.directindustry.com/find/electric-motor.html.
19
Motor tersebut dikategorikan berdasarkan pasokan input , konstruksi, dan mekanisme operasi, dan dijelaskan lebih lanjut dibawah ini. Peralatan Energi Listrik: Motor Listrik
Tabel 1. Klasifikasi jenis utama motor listrik
2.3 Motor DC Motor arus searah, sebagaimana namanya, menggunakan arus langsung yang tidak langsung/direct-unidirectional . Motor DC digunakan pada penggunaan khusus dimana diperlukan penyalaan torque yang tinggi atau percepatan yang tetap untuk kisaran kecepatan yang luas. Table 1 memperlihatkan sebuah motor DC yang memiliki tiga komponen utama:1
K u t u b m e d a n . Secara sederhada digambarkan bahwa interaksi dua
kutub magnet akan menyebabkan perputaran pada motor DC. Motor DC memiliki kutub medan yang stasioner dan dinamo yang menggerakan bearing pada ruang diantara kutub medan. Motor DC sederhana memiliki dua kutub medan: kutub utara dan kutub selatan. Garis magnetik energi membesar melintasi bukaan diantara kutub-kutub dari utara ke selatan. Untuk motor yang lebih besar atau lebih komplek terdapat satu atau lebih elektromagnet. Elektromagnet menerima listrik dari sumber daya dari luar sebagai penyedia struktur medan.
20
D i n a m o . Bila arus masuk menuju dinamo, maka arus ini akan menjadi
elektromagnet.
Dinamo yang berbentuk silinder, dihubungkan ke as penggerak untuk menggerakan beban. Untuk kasus motor DC yang kecil, dinamo berputar dalam medan magnet yang dibentuk oleh kutub-kutub, sampai kutub utara dan selatan magnet berganti lokasi. Jika hal ini terjadi, arusnya berbalik untuk merubah kutub-kutub utara dan selatan dinamo.
C o m m u t a t o r . Komponen ini terutama ditemukan dalam motor DC.
Kegunaannya adalah untuk membalikan arah arus listrik dalam dinamo. Commutator juga membantu dalam transmisi arus antara dinamo dan sumber daya.
Gambar 4. Motor DC
Keuntungan utama motor DC adalah sebagai pengendali kecepatan, yang tidak mempengaruhi kualitas pasokan daya. Motor ini dapat dikendalikan dengan mengatur:
Tegangan dinamo – meningkatkan tegangan dinamo akan meningkatkan kecepatan
Arus medan – menurunkan arus medan akan meningkatkan kecepatan. Motor DC tersedia dalam banyak ukuran, namun penggunaannya pada
umumnya dibatasi untuk beberapa penggunaan berkecepatan rendah,
21
penggunaan daya rendah hingga sedang seperti peralatan mesin dan rolling mills, sebab sering terjadi masalah dengan perubahan arah arus listrik mekanis pada ukuran yang lebih besar. Juga, motor tersebut dibatasi hanya untuk penggunaan di area yang bersih dan tidak berbahaya sebab resiko percikan api pada sikatnya. Motor DC juga relatif mahal dibanding motor AC. Hubungan antara kecepatan, flux medan dan tegangan dinamo di tunjukkan dalam persamaan berikut:
Gaya elektromagnetik: E = KΦN Torque: T = KΦIa Dimana: E =gaya elektromagnetik yang dikembangkan pada terminal dinamo (volt)
Φ = flux medan yang berbanding lurus dengan arus medan N = kecepatan dalam RPM (putaran per menit) T = torque electromagnetik Ia = arus dinamo K = konstanta persamaan
2.3.1 Motor DC sumber daya terpisah/ Separately Exc ited Jika arus medan dipasok dari sumber terpisah maka disebut motor DC sumber daya terpisah/ separately excited.
2.3.2 Motor DC sumber daya sendiri/ Self Excited : motor s h u n t Pada motor shunt , gulungan medan (medan shunt ) disambungkan secara paralel dengan gulungan dinamo (A) seperti diperlihatkan dalam gambar 4. Oleh karena itu total arus dalam jalur merupakan penjumlahan arus medan dan arus dinamo.
22
Gambar 5. Karakteristik motor DC shunt
Berikut tentang kecepatan motor shunt (E.T.E., 1997):
Kecepatan pada prakteknya konstan tidak tergantung pada beban (hingga torque tertentu
setelah kecepatannya berkurang, lihat Gambar 4) dan oleh karena itu cocok untuk penggunaan komersial dengan beban awal yang rendah, seperti peralatan mesin.
Kecepatan dapat dikendalikan dengan cara memasang tahanan dalam susunan seri
dengan dinamo (kecepatan berkurang) atau dengan memasang tahanan pada arus medan (kecepatan bertambah).
2.3.3 Motor DC daya sendiri: motor seri Dalam motor seri, gulungan medan (medan shunt ) dihubungkan secara seri dengan gulungan dinamo (A) seperti ditunjukkan dalam gambar 5. Oleh karena itu, arus medan sama dengan arus dinamo. Berikut tentang kecepatan motor seri (Rodwell International Corporation, 1997; L.M. Photonics Ltd, 2002):
Kecepatan dibatasi pada 5000 RPM Harus dihindarkan menjalankan motor seri tanpa ada beban sebab motor akan mempercepat tanpa terkendali.Motor-motor seri cocok untuk penggunaan yang
23
memerlukan torque penyalaan awal yang tinggi, seperti derek dan alat pengangkat hoist (lihat Gambar 5).
Gambar 6. Karakteristik motor seri DC
2.3.4 Motor DC Kompon/Gabungan Motor Kompon DC merupakan gabungan motor seri dan shunt. Pada motor kompon, gulungan medan (medan shunt ) dihubungkan secara paralel dan seri dengan gulungan dynamo (A) seperti yang ditunjukkan dalam ga mbar 6. Sehingga, motor kompon memiliki torque penyalaan awal yang bagus dan kecepatan yang stabil. Makin tinggi persentase penggabungan (yakni persentase gulungan medan yang dihubungkan secara seri), makin tinggi pula torque penyalaan awal yang dapat ditangani oleh motor ini. Contoh, penggabungan 4050% menjadikan motor ini cocok untuk alat pengangkat hoist dan derek, sedangkan motor kompon yang standar (12%) tidak cocok (myElectrical, 2005).
24
Gambar 7. Karakteristik motor komponen DC
2.4 Motor AC Motor arus bolak-balik menggunakan arus listrik yang membalikkan arahnya secara teratur pada rentang waktu tertentu. Motor li strik memiliki dua buah bagian dasar listrik: "stator" dan "rotor" seperti ditunjukkan daalam Gambar 7. Stator merupakan komponen listrik statis. Rotor merupakan komponen listrik berputar untuk memutar as motor. Keuntungan utama motor DC terhadap motor AC adalah bahwa kecepatan motor AC lebih sulit dikendalikan. Untuk mengatasi kerugian ini, motor AC dapat dilengkapi dengan penggerak frekwensi variabel untuk meningkatkan kendali kecepatan sekaligus menurunkan dayanya. Motor induksi merupakan motor yang paling populer di industri karena kehandalannya dan lebih mudah perawatannya. Motor induksi AC cukup murah (harganya setengah atau kurang dari harga sebuah motor DC) dan juga memberikan rasio daya terhadap berat yang cukup tinggi (sekitar dua kali motor DC). 25
2.5 Motor sinkron Motor sinkron adalah motor AC, bekerja pada kecepa tan tetap pada sistim frekwensi tertentu. Motor ini memerlukan arus searah (DC) untuk pembangkitan daya dan memiliki torque awal yang rendah, dan oleh karena itu motor sinkron cocok untuk penggunaan awal dengan beban rendah, seperti kompresor udara, perubahan frekwensi dan generator motor. Motor sinkron mampu untuk memperbaiki faktor daya sistim, sehingga sering digunakan pada sistim yang
menggunakan banyak listrik.
Gambar 8 Motor Sinkron
Komponen utama motor sinkron adalah (Gambar 7):2
R o t o r . Perbedaan utama antara motor sinkron dengan motor induksi
adalah bahwa rotor mesin sinkron berjalan pada kecepatan yang sama dengan perputaran medan magnet. Hal ini memungkinkan sebab medan magnit rotor tidak lagi terinduksi. Rotor memiliki magnet permanen atau arus DC-excited , yang dipaksa untuk mengunci pada posisi tertentu bila dihadapkan dengan medan magnet lainnya.
Stator . Stator menghasilkan medan magnet berputar yang sebanding
dengan frekwensi yang dipasok. Motor ini berputar pada kecepatan sinkron, yang diberikan oleh persamaan berikut (Parekh, 2003): Ns = 120 f / P
26
Dimana: f = frekwensi dari pasokan frekwensi P= jumlah kutub
2.6 Motor induksi
Motor induksi merupakan motor yang paling umum digunakan pada berbagai peralatan industri. Popularitasnya karena rancangannya yang sederhana, murah dan mudah didapat, dan dapat langsung disambungkan ke sumber daya AC.3 a. Kom ponen
Motor induksi memiliki dua komponen listrik utama (Gambar 8):4
Rotor. Motor induksi menggunakan dua jenis rotor:
- Rotor kandang tupai terdiri dari batang penghantar tebal yang dilekatkan d alam petak-petak slots paralel. Batang-batang tersebut diberi hubungan pendek pada kedua ujungnya dengan alat cincin hubungan pendek. - Lingkaran rotor yang memiliki gulungan tiga fase, l apisan ganda dan terdistribusi.
Dibuat melingkar sebanyak kutub stator. Tiga fase digulungi kawat pada bagian dalamnya dan ujung yang lainnya dihubungkan ke cincin kecil yang dipasang pada batang as dengan sikat yang menempel padanya.
Stator. Stator dibuat dari sejumlah stampings dengan slots untuk membawa gulungan
tiga fase. Gulungan ini dilingkarkan untuk sejumlah kutub yang tertentu. Gulungan
27
diberi spasi geometri sebesar 120 derajat
Gambar 9. Motor Induksi
2.6.1 .Klasifik asi moto r induk si
Motor induksi dapat diklasifikasikan menjadi dua kelompok ut ama (Parekh, 2003):
Motor induksi satu fase. Motor ini hanya memiliki satu gulungan stator , beroperasi dengan pasokan daya satu fase, memiliki sebuah rotor kandang tupai, dan memerlukan sebuah alat untuk menghidupkan motornya. Sejauh ini motor ini merupakan jenis motor yang paling umum digunakan dalam peralatan rumah tangga, seperti fan angin, mesin cuci dan pengering pakaian, dan untuk penggunaan hingga 3 sampai 4 Hp.
28
Motor induksi tiga fase. Medan magnet yang berputar dihasilkan oleh pasokan tiga fase yang seimbang. Motor tersebut memiliki kemampuan daya yang tinggi, dapat memiliki kandang tupai atau gulungan rotor (walaupun 90% memiliki rotor kandang tupai); dan penyalaan sendiri. Diperkirakan bahwa sekitar 70% motor di industri menggunakan jenis ini, sebagai contoh, pompa, kompresor, belt conveyor , jaringan listrik , dan grinder . Tersedia dalam ukuran 1/3 hingga ratusan Hp.
2.6.2. Kecepatan mo tor ind uks i
Motor induksi bekerja sebagai berikut. Listrik dipasok ke stator yang akan menghasilkan medan magnet. Medan magnet ini bergerak dengan kecepatan sinkron disekitar rotor. Arus rotor menghasilkan medan magnet kedua, yang berusaha untuk melawan medan magnet stator, yang menyebabkan rotor berputar. Walaupun begitu, didalam prakteknya motor tidak pernah bekerja pada
kecepatan sinkron namun pada “kecepatan dasar” yang lebih rendah. Terjadinya perbedaan antara dua kecepatan tersebut di sebabkan adanya
“slip/geseran” yang meningkat dengan meningkatnya beban. Slip hanya terjadi pada motor induksi. Untuk menghindari slip dapat dipasang sebuah cincin geser/ slip ring , dan motor tersebut dinamakan “motor cincin geser/ slip ring motor ”. Persamaan berikut dapat digunakan untuk menghitung persentase slip/ geseran (Parekh, 2003): % Slip = Ns – Nb x 100 Ns Dimana: Ns = kecepatan sinkron dalam RPM Nb = kecepatan dasar dalam RPM
2.7. Hubu ngan antara beban, kecepatan dan to rque
Gambar 9 menunjukan grafik torque-kecepatan motor induksi AC tiga fase dengan arus yang sudah ditetapkan. Bila motor (Parekh, 2003):
Mulai menyala ternyata terdapat arus nyala awal yang tinggi dan torque yang rendah
(“ pull-up torque”).
29
Mencapai 80% kecepatan penuh, torque berada pada tingkat tertinggi
(“ pull-out torque”) dan arus mulai turun.
Pada kecepatan penuh, atau kecepatan sinkron, arus torque dan stator turun ke nol.
Gambar10. Grafik torque
2.8 Motor DC 2.8.1. Prinsip Kerja Motor Dc
30
Gambar 11. Prinsip Kerja Motor DC
Arus mengalir melalui kumparan jangkar dari sumber tegangan dc, menyebabkan jangkar beraksi sebagai magnet. Gambar 3. menjelaskan prinsip kerja motor dc magnet permanent. 1. Pada posisi 1 arus electron mengalir dari sikat negative menuju ke sikat positif. Akan timbul torsi yang menyebabkan jangkar berputar berlawanan arah jarum jam. 2. Ketika jangkar pada posisi 2, sikat terhubung dengan kedua segmen komutator. Aliran arus pada jangkar terputus sehingga tidak ada torsi yang dihasilkan . Tetapi, kelembaman menyebabkan jangkar tetap berputar melewati titik netral. 3. Pada posisi 3, letak sisi jangkar berkebalikan dari letak sisi jangkar pada posisi 1. Segmen komutator membalik arah arus elektron yang mengalir pada kumparan jangkar.Oleh karena itu arah arus yang mengalir pada kumparan jangkar sama dengan posisi 1.Torsi akan timbul yang menyebabkan jangkar tetap berputar berlawanan arah jarumjam.
31
4. Jangkar berada pada titik netral. Karena adanya kelembaman pada poros jangkar, maka jangkar berputar terus-menerus.
2.8.2. Putaran Motor DC
Motor DC magnet permanent dapat berputar apabila ada arus yang mengalir pada kumparan jangkar sehingga menimbulkan fluks jangkar. Fluks jangkar tersebut berinteraksi dengan fluks magnet utama yang menghasilkan gaya untuk memutar jangkar (torsi). Arah dari putaran jangkar tersebut tergantung dari arah arus elektron yang mengalir pada kumparan jangkar. Poros motor dc dapat berputar searah jarum jam dan berlawanan arah jarum jam.Untuk menentukan arah putaran motor diperlihatkan pada gambar 4 tanda (x) menunjukan arah arus electron yang menjauhi kita dan tanda (•) menunjukan arah arus electron yang mendekati kita. Tanda panah besar menunjukan arah putaran jangkar yang berlawanan arah jarum jam. Ketika posisi jangkar berada tegak lurus dengan fluks magnet utama, tidak ada reaksi medan magnet antara fluks jangkar dengan fluks magnet utama. Karena moment inersia, putaran jangkar terus berlanjut.
Gambar 12. Proses interaksi jangkar untuk putar berlawanan arah jarum jam Sedangkan untuk putaran motor dc searah jarum jam, arah arus elektron dibalik dengan cara mengubah polaritas sumber tegangan atau mengubah kutub pada ujung kumparan jangkar.
32
2.8.3 Pengaturan Kecepatan Motor DC Saat motor DC berputar maka dalam rangkaian jangkar terjadi ggl lawan sebesar Ui. Jika tegangan sumber DC yaitu UA diatur besarannya, apa yang terjadi dengan putaran motor DC ? Besarnya tegangan lawan Ui berbanding lurus dengan putaran motor dan berbanding terbalik dengan medan magnetnya Ui E.n. Jika arus eksitasi Ie dibuat konstan maka fluk medan magnet
E
akan konstan. Sehingga persamaan putaran motor
berlaku rumus n Ui/ E, sehingga jika tegangan sumber DC diatur besarannya, maka putaran motor akan berbanding lurus dengan tegangan ke rangkaian jangkar
Gambar 13: Karakteristik putaran fungsi tegangan jangkar
Pengaturan tegangan sumber DC yang menuju ke rangkaian jangkar menggunakan sumber listrik AC tiga phasa dengan penyearah gelombang penuh tiga buah diode dan tiga buah thyristor . Sekering F1 berguna untuk mengamankan rangkaian diode dan thyristor jika terjadi gangguan pada belitan motor DC.
33
Gambar 14 : Pengaturan teganga Jangkar dengan sudut penyalaan Thyristor
Dengan mengatur sudut phasa triger, maka penyalaan thyristor dapat diatur besarnyategangan DC yang menuju rangkaian jangkar A1-A2. Belitan penguat terpisah F1- F2 diberikan sumber DC dari luar, dan besarnya arus eksitasi dibuat konstan besarnya. Apa yang terjadi jika tegangan sumber DC dibuat konstan dan pengaturan putaran dilakukan dengan mengatur arus eksitasinya ? Persamaan tegangan jangkar Ui E.n. atau putaran motor n
Ui/ E, dengan tegangan Ui konstan
maka karakteristik putaran n berbanding terbalik dengan fluk magnet (1/
E).
Artinya ketika arus eksitasi dinaikkan dan harga fluk magnet E meningkat, yang terjadi justru putaran motor DC makin menurun gambar-6.36 .
Gambar 15 : Karakteristik putaran fungsi arus eksitasi
34
Dari penjelasan dua kondisi diatas yang dipakai untuk mengatur putaran motor DC untuk mendapatkan momen torsi konstan adalah dengan pengaturan tegangan ke jangkar.
2.8.4. Konstruksi motor DC
Keterangan gambar 5 adalah sebagai berikut: 1. Lubang ventilasi Untuk sirkulasi udara dalam motor. 2. Bodi, terdiri dari 2 bagian, yaitu: a. Rumah magnet utama.(Housing ) b. Bodi akhir (End Bell ) , untuk melindungi bagian stator dan rotor pada motor. 3. Bantalan (Bearing) Bantalan berfungsi agar jangkar berputar dengan baik. 4. Kutub magnet utama (Field Poles) Untuk menghasilkan fluks magnet utama pada motor. Apabila terdapat kumparan
penguat medan, letaknya berada diantara kutub-kutub magnet
utama. 5. Poros Merupakan bagian dari rotor yang berfungsi meletakan jangkar agar dapat berputar. 6. Kipas Rotor (Cooling fan) Kipas ikut berputar ketika poros jangkar berputar.Sehingga, menjaga suhu kumparan
jangkar agar tetap stabil ketika beroperasi.
7. Jangkar ( Armature), terdiri dari 3 bagian, yaitu: a. Inti Jangkar Berfungsi untuk mencegah perputaran arus pusar (Eddy Current ). b. Belitan jangkar Berfungsi untuk membangkitkan fluksi jangkar yang bersama-sama dengan fluksi magnet utama berinteraksi menimbulkan putaran. c. Alur jangkar. Berfungsi sebagai tempat belitan jangkar yang ujungujungnya dihubungkan ke komutator. 8. Komutator 35
Komutator merupakan suatu penyearah mekanik yang membuat arus dari sumber mengalir pada arah yang tetap walaupun belitan medan berputar. 9. Sikat arang(Brush) Berfungsi sebagai terminal penghubung antara sumber tegangan dengan komutator.
Gambar 16. Konstruksi motor DC
Konstruksi motor DC terdiri dari dua bagian, yaitu stator bagian motor yang diam dan rotor bagian motor yang berputar. Belitan stator merupakan elektromagnet, dengan penguat magnet terpisah F1-F2. Belitan jangkar ditopang oleh poros dengan ujung-ujungnya terhubung ke komutator dan sikat arang A1 A2 . Arus listrik DC pada penguat magnet mengalir dari F1 menuju F2 menghasilkan medan magnet yang memotong belitan jangkar. Belitan jangkar diberikan listrik DC dari A2 menuju ke A1. Sesuai kaidah tangan kiri jangkar akan berputar berlawanan jarum jam.
36
Gambar 17 : Proses pembangkitan Torsi Motor DC
Terjadinya gaya torsi pada jangkar disebabkan oleh hasil i nteraksi dua garis medan magnet. Kutub magnet menghasilkan garis medan magnet dari utara-selatan melewati jangkar. Belitan jangkar yang dialirkan arus listrik DC mengasilkan magnet dengan arah kekiri ditunjukkan panah. Interaksi kedua magnet berasal dari stator dengan magnet yang dihasilkan jangkar mengakibatkan jangkar mendapatkan gaya torsi putar berlawanan arah jarus jam. Untuk mendapatkan medan magnet stator yang dapat diatur, maka dibuat belitan elektromagnet yang dapat diatur besarnya arus eksitasinya.
Gambar 18: Hubungan belitan penguat medan dan Jangkar Motor DC
37
Percobaan untuk mengecek apakah belitan jangkar berfungsi dengan baik, tidak ada yang putus atau hubungsingkat dengan inti jangkarnya periksa. Poros jangkar ditempatkan pada dudukan yang bisa berputar bebas.
Gambar 19 : Pengecekan sifatelektromagnetik pada JangkarMotor DC
Alirkan listrik DC melalui komutator, dekatkan sebuah kompas dengan jangkar, lakukan pengamatan jarum kompas akan berputar ke arah jangkar. Hal ini membuktikan adanya medan elektromagnet pada jangkar, artinya belitan jangkar berfungsi baik. Tetapi jika jarum kompas diam tidak bereaksi, artinya tidak terjadi elektromagnet karena belitan putus atau hubung singkat ke inti jangkar.
38
2.8.5 Starting Motor DC
Belitan jangkar nilai tahanan sangat kecil, saat starting arus starting akan besar sekali mengalir pada rangkaian jangkar. Hal ini akan merusak belitan jangkar A1-A2, komutator dan sikat arang. Agar arus starting kecil, maka ditambahkan tahanan awal pada rangkaian jangkar RV. Setelah motor berputar sampai dicapai putaran nominalnya tahanan awal RV tidak difungsikan.
Gambar 20 : Starting Motor DC dengan Tahanan Depan jangkar
Gambar 21 Karakteristik arus Pengasutan Motor DC Untuk mengatur putaran motor DC dilakukan dengan mengatur arus eksitasi penguat medan magnet dengan tahanan geser yang dipasang seri dengan belitan penguat Shunt E1-E2. Pengatur Starting dan pengatur putaran motor DC merupakan satu perangkat yang dipasang pada sebagai pengendali motor DC . Tahanan pengendali motor DC disambungkan seri dengan jangkar motor DC, tahanan totalnya sebesar (RV + Rjangkar ). Tahanan depan Jangkar RV dibuat dalam empat step, step pertama nilai tahanan maksimum, arus mengalir ke rangkaian jangkar sebesar I =
39
U/(RV+Rjangkar). Nilai tahanan digeser ke step kedua, berikutnya step tiga, step empat dan step terakhir arus mengalir kejangkar adalah arus nominalnya. Karakteristik arus jangkar fungsi tahanan RV + Rjangkar .
Rangkaian motor DC dengan penguat magnet terpisah. Rangkaian jangkar terdiri dari tahanan jangkar RA. Ketika belitan jangkar berada pada medan magnet dan posisi jangkar berputar, pada jangkar timbul gaya gerak listrik yang arahnya berlawanan . Pada belitan jangkar terjadi drop tegangan sebesar (IA.RA).
Gambar 22 : Drop tegangan Penguat Medan Seri dan Jangkar Motor DC
40
BAB 3 METODOLOGI PENELITIAN 3.1 Diagram Alir Proses MULAI
STUDI LAPANGAN 1.Observasi ( pengamatan prinsip kerja dongkrak secara manual 2. Mempraktekan dongkrak hidrolik manual
STUDI PUSTAKA
PEMILIHAN JENIS MOTOR
PERSIAPAN
PEMILIHAN MOTOR
PENGUJIAN MOTOR PADA DONGKRAK HIDROLIK OTOMATIS
KESIMPULAN DAN SARAN
41
1. mengumpulkan artikel- artikel tentang dongkrak hidrolik. 2. Mengumpulkan artikel- artikel tentang sistem pengungkit pada dongkrak hidrolik 3. Mengumpulkan artikel – artikel tantang jenis atau sistem pengungkit.
3.2 Tempat dan waktu penelitian 1. Tempat Penelitian Pada penelitian yang sifatnya perencanaan sistem pengungkit dilakukan tahapan – tahapan penelitian dengan
tujuan agar mendapatkan hasil
yang maksimal. Untuk mengetahui jenis bahan yang akan digunakan dilakukan di laboratorium di Teknik Mesin Fakultas Teknologi Industri Universitas Jayabaya dengan berkonsultasi pada dosen pembimbing dan rekan – rekan mahasiswa lainnya. Sedangkan pembuatan alat pengungkit dilakukan di sebuah bengkel di daerah Cakung, Jakarta Timur . 2. Waktu Penelitian Waktu penellitian dan proses pengerjaan alat dilakukan sejak tanggal 5 Januari 2012. Sampai dengan selesai.
3.3 Metode Peneliltian Metode yang akan dipakai untuk menyelesaikan permasalahan yang menjadi objek studi adalah sebagai berikut : 1. Metode wawancara Yaitu metode yang digunakan oleh penulis dengan cara berkonsultasi dengan dosen pembimbing, rekan mahasiswa, pengguna dongkrak hidrolik manual dan karyawan bengkel dalam hal pembuatannya. 2.
Metode studi pustaka Yaitu metode yang digunakan oleh penulis dengan cara membaca literatur-literatur dari pustaka, jurnal ilmiah, makalah, dan artikel dari internet..
42
3.4 Pengolahan data Pengolahan data dalam penelitian ini dilakukan dengan cara-cara sebagai berikut : a. Pengolahan data
dilakukan setelah
ditentukannya jenis
sistem
pengungkit yang akan direncanakan b. Pengolahan data dilakukan setelah pembuatan alat pengungkit yang akan dipasang pada dongkrak hidrolik otomatis.
43
BAB IV DATA DAN ANALISA
4.1 Bagaimana sebuah motor bekerja
Mekanisme kerja untuk seluruh jenis motor secara umum sama
Arus listrik dalam medan magnet akan memberikan gaya
Jika kawat yang membawa arus dibengkokkan menjadi sebuah lingkaran/loop, maka
kedua sisi loop, yaitu pada sudut kanan medan magnet, akan mendapatkan gaya pada arah yang berlawanan.
Pasangan gaya menghasilkan tenaga putar/ torque untuk memutar kumparan.
Motor-motor memiliki beberapa loop pada dinamonya untuk memberikan tenaga putaran
yang lebih seragam dan medan magnetnya dihasilkan oleh susunan elektromagnetik yang disebut kumparan medan. Dalam memahami sebuah motor, penting untuk mengerti apa yang dimaksud dengan beban motor. Beban mengacu kepada keluaran tenaga putar/ torque sesuai dengan kecepatan yang diperlukan. Beban umumnya dapat dikategorikan kedalam tiga kelompok (BEE India, 2004):
B e b a n t o r q u e k o n s t a n adalah beban dimana permintaan keluaran
energinya bervariasi dengan kecepatan operasinya namun torque nya tidak bervariasi. Contoh beban dengan torque konstan adalah conveyors, rotary kilns, dan pompa displacement konstan.
B e b a n d e n g a n v a r i ab e l t o r q u e adalah beban dengan torque yang
bervariasi dengan kecepatan operasi. Contoh beban dengan variabel torque adalah pompa sentrifugal dan fan (torque bervariasi sebagai kwadrat kecepatan). Peralatan Energi Listrik: Motor Li strik Pedoman Efisiensi Energi untuk Industri di Asia – www.energyefficiencyasia.org ©UNEP 2
44
B e b a n d e n g a n e n e r g i k o n s t a n adalah beban dengan permintaan torque
yang berubah dan berbanding terbalik dengan kecepatan. Contoh untuk beban dengan daya konstan adalah peralatan-peralatan mesin. Komponen motor listrik bervariasi untuk berbagai jenis motor, dalam bab 2 dijelaskan untuk masing-masing motor.
4.2 PENGKAJIAN MOTOR LISTRIK
Bagian ini menjelaskan tentang bagaimana mengkaji kinerja motor listrik.5
4.2.1 Efisiensi motor lisrik Motor mengubah energi listrik menjadi energi mekanik untuk melayani beban tertentu. Pada proses ini, kehilangan energi ditunjukkan dalam Gambar 11.
Gambar 23 : Kehilangan motor ( US DOE )
Efisiensi motor ditentukan oleh kehilangan dasar yang dapat dikurangi hanya oleh perubahan pada rancangan motor dan kondisi operasi. Kehilangan dapat bervariasi dari kurang lebih dua persen hingga 20 persen. Tabel 1 memperlihatkan jenis kehilangan untuk motor induksi.
45
Table 2 : Jenis kehilangan pada motor induksi
Efisiensi motor dapat didefinisikan sebagai “perbandingan keluaran daya motor yang dirgunakan terhadap keluaran daya totalnya.” Faktor-faktor yang mempengaruhi efisiensi adalah:
Usia. Motor baru lebih efisien. Kapastas. Sebagaimana pada hampir kebanyakan peralatan, efisiensi motor meningkat
dengan laju kapasitasnya.
Kecepatan. Motor dengan kecepatan yang lebih tinggi biasanya lebih efisien.
Jenis. Sebagai contoh, motor kandang tupai biasanya lebih efisien daripada motor cincingeser
Suhu. Motor yang didinginkan oleh fan dan tertutup total (TEFC) lebih efisien daripada
motor screen protected drip-proof (SPDP)
Penggulungan ulang motor dapat mengakibatkan penurunan efisiensi
Beban, seperti yang dijelaskan dibawah Terdapat hubungan yang jelas antara efisiensi motor dan beban. Pabrik
motor membuat rancangan motor untuk beroperasi pada beban 50-100% dan akan paling efisien pada beban 75%. Tetapi, jika beban tur un dibawah 50% efisiensi turun dengan cepat. Mengoperasikan motor dibawah laju beban 50% memiliki dampak pada faktor dayanya. Efisiensi motor yang tinggi dan faktor daya yang mendekati 1 sangat diinginkan untuk operasi yang efisien dan untuk menjaga biaya rendah untuk seluruh pabrik, 46
tidak hanya untuk motor.
Gambar 24 : Efisiensi motor beban sebagian
Untuk alasan ini maka dalam mengkaji kinerja motor akan bermanfaat bila menentukan beban dan efisiensinya. Pada hampir kebanyakan negara, merupakan persyaratan bagi fihak pembuat untuk menuliskan efisiensi beban penuh pada pelat label motor. Namun demikian, bila motor beroperasi untuk waktu yang cukup lama, kadang-kadang tidak mungkin untuk mengetahui efisiensi tersebut sebab pelat label motor kadangkala sudah hilang atau sudahdicat. Untuk mengukur efisiensi motor, maka motor harus dilepaskan sambungannya dari beban dan dibiarkan untuk melalui serangkaian uji. Hasil dari uji tersebut kemudian dibandingkan dengan grafik kinerja standar yang diberikan oleh pembuatnya. Jika tidak memungkikan untuk memutuskan sambungan motor dari beban, perkiraan nilai efi siensi didapat dari tabel khusus untuk nilai efisiesi motor. Lembar fakta dari US DOE (www1.eere.energy.gov/industry/bestpractices/pdfs/10097517.pdf) memberikan tabel dengan nilai efisiensi motor untuk motor standar yang dapat digunakan jika pabrik pembuatnya tidak menyediakan data ini. Nilai efisiensi disediakan untuk:
Motor dengan efisiesi standar 900, 1200, 1800 dan 3600 rpm
Motor yang berukuran antara 10 hingga 300 HP
Dua jenis motor: motor anti menetes terbuka/ open drip-proof (ODP) dan motor yang
didinginkan oleh fan dan tertutup total/ enclosed fan-cooled motor (TEFC)
47
Tingkat beban 25%, 50%, 75% dan 100%.
Lembar fakta juga menjelaskan tiga kategori metode yang lebih can ggih untuk mengkajiefisiensi motor: peralatan khusus, metode perangkat lunak, dan metode analisis. Dengan kata lain, survei terhadap motor dapat dilakukan untuk menentukan beban, yang juga memberi indikasi kinerja motor. Hal i ni diterangkan dalam bagian berikut.
4.3 Beban motor
4.3.1 Mengapa mengkaji beban motor Karena sulit untuk mengkaji efisiensi motor pada kondisi operasi yang normal, beban motor dapat diukur sebagai indikator efisiensi motor. Dengan meningkatnya beban, faktor daya dan efisinsi motor bertambah sampai nilai optimumnya pada sekitar beban penuh.
4.3.2 Bagaimana mengkaji beban motor Persamaan berikut digunakan untuk menentukan beban:
Beban = Pi x η HP x 0,7457 Dimana,
η = Efisiensi operasi motor dalam % HP = Nameplate untuk Hp Beban = Daya yang keluar sebagai % laju daya Pi = Daya tiga fase dalam kW
Survei beban motor dilakukan untuk mengukur beban operasi berbagai motor di seluruh pabrik. Hasilnya digunakan untuk mengidentifikasi motor yang terlalu kecil. (mengakibatkan motor terbakar) atau terlalu besar ( mengakibatkan
48
ketidak efisiensian). US DOE merekomendasikan untuk melakukan survei beban motor yang beroperasi lebih dari 1000 jam per tahun. Terdapat tiga metode untuk menentukan beban motor bagi motor yang beroperasi secara individu:
P en g u k u r a n d a y a m a s u k . Metode ini menghitung beban sebagai
perbandingan antara daya masuk (diukur dengan alat analisis daya) dan nilai daya pada pembebanan 100%.
P en g u k u r a n n j a l u r a r u s . Beban ditentukan dengan membandingkan
amper terukur (diukur dengan alat analisis daya) dengan laju amper. Metode ini digunakan bila factor daya tidak dketahui dan hanya nilai amper yang tersedia. Juga direkomendasikan untuk menggunakan metode ini bila persen pembebanan kurang dari 50%
Metode Slip. Beban ditentukan dengan membandingkan slip yang terukur
bila motor beroperasi dengan slip untuk motor dengan beban penuh. Ketelitian metode ini terbatas namun dapat dilakukan dengan hanya penggunaan tachometer (tidak diperlukan alat analisis daya). Ksrena pengukuran daya masuk merupakan metode yang paling umum digunakan, maka hanya metode ini yang dijelaskan untuk motor tiga fase.
4.3.3 Pengukuran daya masuk Beban diukur dalam tiga tahap. Tahap 1. Menentukan daya masuk dengan menggunakan persamaan berikut: 49
1000 Pi = V x I x PF x 3 Dimana, Pi = Daya tiga fase dalam kW V = RMS (akar kwadrat rata-rata) tegangan, nilai tengah garis ke garis 3 fase I = RMS arus, nilai tengah 3 fase PF = Faktor daya dalam desimal Alat analisis daya dapat mengukur nilai daya secara langsung. Industri yang tidak memiliki alat analisis daya dapat menggunakan multi-meters atau tong-testers untuk mengukur tegangan, arus dan faktor daya untuk menghitung daya yang masuk.
Tahap 2. Menentukan nilai daya dengan mengambil nilai pelat nama/nameplate
atau dengan menggunakan persamaan sebagai berikut: R r P hp x η = 0.7457 Dimana, Pr = Daya masuk pada beban penuh dalam kW HP = Nilai Hp pada nameplate
ηr = Efisiensi pada beban penuh (nilai pada nameplate atau dari tabel efisiensi motor) x 100% P Beban Pir = Dimana, Beban = Daya keluar yang dinyatakan dalam % nilai daya Pi = Daya tiga fase terukur dalam kW Pr = Daya masuk pada beban penuh dalam kW
4.4
Perhitungan Daya Motor
50
Pada dongkrak hidrolik otomatis menggunakan tuas, motor listrik digunakan
untuk
menggerakan
tuas.
Pemakaian
motor
listrik
direncanakan mempunyai spesifikasi sebagai berikut : nmotor
= 1450
Pmotor
= 0,25
[rpm] [hp]
Motor dihubungkan ke reduser dengan perbandingan 1 : 20 sehingga didapat : n
= 72,5
[rpm]
4.4.1 Perhitungan daya motor untuk memutar tuas penggerak dongkrak Diameter roda penggerak [ D ] = 300 [mm]
Gaya
penggerak
penggerak
maksimum
didapat
dari
percobaan
pengoperasian yang akan dilakukan dan didapat : F1
=4
[N]
( Lampiran 1 )
Gaya yang terjadi pada titik potong
∑ M0 = 0 F1 . 220 [mm] – F2 . 130 [mm] = 0 4 [N] . 220 [mm] F2 . 130 [mm] = 0
F2 = 6,76 [N]
Gaya
penggerak
tuas
maksimum
didapat
dari
percobaan
pengoperasian yang telah dilakukan dan didapat : F1
=4
[N]
F2
= 6,76
[N]
Keterangan : F1
= Gaya untuk menggerakkan tuas sampai menyentuh permukaan .
F2
= Gaya pada saat pengoperasian
Torsi pada tuas
Torsi pada tuas
51
T
= F2 . r = 6,76 [N] . 150 [mm] = 1014 [Nmm] = 1,014 [Nm]
Kecepatan sudut
= 7,59 [rad/det] Daya yang dibutuhkan adalah : P1 = T. ω = 1,014 [Nm] . 7,59 [ rad/det] = 7,696 [Watt] = 1,0316 . 10-2 [Hp]
4.4.2 Perhitungan Daya Motor untuk Menggerakkan Tuas penggerak Direncanakan pemakaian motor untuk menggerakkan tuas mempunyai spesifikasi sebagai berikut : n
= 72,5 [rpm]
Pmotor
= 0,25 [Hp]
Panjang engkol pemutar ( l ) = 2 x Radius langkah engkol (r) = 12 [mm] Koefisien gesek bahan nylon (µ) = 0,25 (www.carbidedepot.com) Massa tuas yang ditekan + massa penekan + massa tuas = 0,9 [kg] + 2 [kg] + 0,5 [kg] = 3,4 [kg]
Fn
= 3,4 [kg] . 9,81 [m/s2] = 33,354 [N]
Fs
= µ . Fn = 0,25 . 33,354 [N] = 8,3385 [N]
52
Fy = Fn = 33,354 [N] Fx = Fs = 8,3385 [N]
= = 34,38 [N]
Torsi : T
=F.r = 34,38 [N] . 12 [mm] = 412,56 [Nmm] = 0,41256 [Nm]
Kecepatan sudut
:
= 7,592 [ rad/det ] Jadi, daya yang dibutuhkan untuk mekanisme penggerak tuas dalah : P2
=T.ω = 0,41256 [Nm] . 7,592 [ rad/det ] = 3,132 [ Watt ] = 4,198 . 10-3 [ Hp ]
Daya total ( Ptot ) yang dibutuhkan dapat dicari dengan menjumlahkan daya motor untuk memutar engkol penggerak dengan daya motor untuk mekanisme penggerak tuas, kemudian dikalikan dengan faktor keamanan : Fc
= 1,3
Ptot
= ( P1 + P2 ) . Fc = (1,0316 . 10-2 [Hp] + 4,198 . 10-3 [ Hp ] ) . 1,3 = 0,018868 [ Hp ]
Dari perencanaan, Pmotor = 0,25 [Hp] Karena Ptot < Pmotor, maka motor yang digunakan aman.
BAB V 53
PENUTUP 5.1. Kesimpulan Survei beban motor dilakukan untuk mengukur beban operasi motor. Hasilnya digunakan untuk mengidentifikasi motor yang terlalu kecil. (mengakibatkan motor terbakar) atau terlalu besar (mengakibatkan ketidak efisiensian).Dari hasil perencanaan sistem pengungkit pada dongkrak hidrolik otomatis , dapat disimpulkan beberapa hal sebagai berikut : 1. Motor penggerak yang digunakan adalah motor listrik 1 HP
1 phase
dengan putaran 1400 rpm dan putaran rotor penggilas 220 rpm. 2. Daya total ( Ptot ) yang dibutuhkan dapat dicari dengan menjumlahkan daya motor untuk memutar engkol penggerak dengan daya motor untuk mekanisme penggerak tuas, kemudian dikalikan dengan faktor keamanan : Fc
= 1,3
Ptot
= ( P1 + P2 ) . Fc = (1,0316 . 10-2 [Hp] + 4,198 . 10-3 [ Hp ] ) . 1,3 = 0,018868 [ Hp ]
Dari perencanaan, Pmotor = 0,25 [Hp] Karena Ptot < Pmotor, maka motor yang digunakan aman
54
5.2 Saran Terdapat hubungan yang jelas antara efisiensi motor dan beban. Pabrik motor membuat rancangan motor untuk beroperasi pada beban 50-100% dan akan paling efisien pada beban 75%. Tetapi, jika beban tur un dibawah 50% efisiensi turun dengan cepat. Mengoperasikan motor dibawah laju beban 50% memiliki dampak pada faktor dayanya. Efisiensi motor yang tinggi dan faktor daya yang mendekati 1 sangat diinginkan untuk operasi yang efisien dan untuk menjaga biaya rendah untuk seluruh pabrik, tidak hanya untuk motor. Untuk alasan ini maka dalam mengkaji kinerja motor akan bermanfaat bila menentukan beban dan efisiensinya. Pada hampir kebanyakan negara, merupakan persyaratan bagi fihak pembuat untuk menuliskan efisiensi beban penuh pada pelat label motor. Namun demikian, bila motor beroperasi untuk waktu yang cukup lama, kadang-kadang tidak mungkin untuk mengetahui efisiensi tersebut sebab pelat label motor kadangkala sudah hilang atau sudahdicat.
55
