A. Motor DC Shunt 1. Bagian-Bagian Motor DC Shunt Bagian-bagian pada setiap motor DC secara umum terbagi menjadi rotor, stator, komutator dan sikat arang. Berikut penjelasannya. a. Rotor Rotor merupakan bagian pada motor DC yang bergerak dan satu shaff dengan beban. Pada rotor terdapat rangkaian jangkar. b. Stator Stator merupakan bagian pada motor DC yang menghasilkan medan. Pada stator terdapat rangkaian medan. c. Komutator Komutator merupakan bagian yang menghubungkan sikat arang dengan rotor. Komutator jugalah yang menyebabkan rotor berputar satu arah meski dengan sumber DC. d. Sikat Arang Sikat arang merupakan bagian yang berfungsi menyalurkan arus listrik dari sumber ke komutator. 2. Konstruksi Dari segi konstruksinya, salah satu penggolongan motor DC adalah tipe Shunt. Pada tipe ini, digunakan satu sumber dan rangkaian medan dengan rangkaian jangkar yang tersusun secaar paralel. Pada Rangkaian Medan akan mengalir arus medan (If), pada rangkaian jangkar akan mengalir arus jangkar (Ia), dan total dari kedua arus tersebut adalah arus suplai atau arus beban (IL). Berikut merupakan rangkaian Motor DC Shunt.
Gambar 1. Rangkaian
Motor DC Shunt
Dengan menggunakan PSIM dibuat rangkaian seperti Gambar 1 untuk mendapatkan perbandingan perubahan kecepatan terhadap perubahan R a dan Rf. Rangkaian pada PSIM adalah seperti berikut.
Gambar 2.
Rangkaian pada PSIM
B. Parameter Motor DC Shunt
Gambar 3.
Parameter Motor DC Shunt
C. Hasil Simulasi 1. Perubahan Nilai Rf Untuk mendapatkan perbandingan Kecepatan (rpm) terhadap Torsi (N.m), dilakukan perubahan nilai Rf. Nilai Rf yang digunakan adalah 200, 250, 281.3 (default), 300 dan 350 Ohm.
Berikut merupakan Tabel 1 yang merupakan perbandingan Torsi dan Kecepatan pada perubahan nilai Rf. Tabel 1.
Kecepatan (rpm), Torsi (N.m), Ra (Ohm), dan Rf (Ohm)
Ra = 2.581
Rf = 200
Rf = 250
Rf = 281.3
Rf = 300
Rf = 350
Torsi
Kecepatan
Kecepatan
Kecepatan
Kecepatan
Kecepatan
0
1500.5948
1866.1992
2097.0337
2236.3602
2607.5412
10
1395.2838
1702.9364
1890.7912
2000.13505
2288.5124
20
1289.1982
1539.3677
1684.9632
1766.8134
1969.4474
30
1183.964
1376.102
1478.3543
1532.2299
1650.4054
40
1078.4988
1212.6122
1271.2166
1297.601
1331.3558
50
973.19142
1049.1326
1065.3095
1062.9844
1012.2991
60
867.0761
885.70224
858.9936
828.35184
693.2904
70
761.0771
722.333
652.49963
593.76903
374.22481
80
655.2071
558.8967
461.692714
359.15106
55.192572
90
549.4469
395.6761
239.8272
124.49212
-226.383451
100
443.8916
232.17207
33.48026
-110.08726
-582.92786
Pada Simulasi, didapatkan perbandingan Kecepatan terhadap Torsi sebagai berikut. 3000 2500 2000
Rf = 200
1500
Rf = 250
1000
Rf = 281.3 Rf = 300
500
Rf = 350
0 0
20
40
60
80
100
120
-500 -1000
Gambar 4. Grafik
Kecepatan terhadap Torsi pada perubahan Rf
Sedangkan grafik perubahan Rf terhadap Kecepatan adalah sebagai berikut.
3000
2500
2000 No Load 10 N.m
1500
50 N.m 1000
80 N.m
500
0 0
100
200
Gambar 5.
300
400
Kecepatan terhadap Rf
2. Perubahan Nilai Ra Untuk mendapatkan perbandingan Kecepatan (rpm) terhadap Torsi (N.m), dilakukan perubahan nilai Ra. Nilai Ra yang digunakan adalah 1, 2, 2.581 (default), 3 dan 4 Ohm. Berikut merupakan Tabel 2 yang merupakan perbandingan Torsi dan Kecepatan pada perubahan nilai Ra. Tabel 2.
Kecepatan (rpm), Torsi (N.m), Ra (Ohm), dan Ra (Ohm)
Rf = 281.3
Ra = 1
Ra = 2
Ra = 2.581
Ra=3
Ra=4
Torsi
Kecepatan
Kecepatan
Kecepatan
Kecepatan
Kecepatan
0
1869.7131
2009.592
2074.944
2164.8961
2350.538
10
1806.0701
1861.393
1889.552
1909.2726
1948.745
20
1742.5468
1714.607
1683.616
1653.6774
1546.986
30
1678.9404
1568.269
1477.543
1401.679
1145.164
40
1615.4724
1421.542
1271.798
1143.0516
743.3742
50
1551.9122
1274.934
1065.28
884.9147
341.5705
60
1488.3506
1128.373
859.1736
626.66995
-60.2049
70
1424.771
981.7541
653.1365
374.49253
-462.112
80
1361.2118
835.1531
447.0651
118.53751
-863.798
90
1297.8135
688.5681
240.9946
-137.429
-1265.59
100
1234.2103
541.9842
33.48026
-393.489
-1667.51
Pada Simulasi, didapatkan perbandingan Kecepatan terhadap Torsi sebagai berikut. Ra = 1
Ra = 2
Ra = 2.581
Ra=3
Ra = 4
3000 2500 2000 1500 1000 500 0 0
20
40
60
80
100
-500 -1000 -1500 -2000
Gambar 6. Grafik
Kecepatan terhadap Torsi pada perubahan Ra
Sedangkan grafik perubahan Ra terhadap Kecepatan adalah sebagai berikut. 2500
2000
Torsi 50 N.m
1500
No Load Torsi 30 N.m
1000
Torsi 10 N.m 500
0 0
1
2
3
Gambar 7.
4
5
6
Kecepatan terhadap Ra
120
D. Analisa 1. Perubahan Rf Pada simulasi digunakan nilai Rf standar adalah 281.3 Ohm. Pada Tabel 1 dan Gambar 4 terlihat semakin besar beban yang diberikan maka kecepatan akan menurun (P=τ.w maka torsi berbanding terbalik dengan keceparan pada daya tetap) . Pada Motor DC Shunt, IL = Ia + If. Nilai If didapat dari Vt/Rf. Ketika nilai Rf semakin besar, maka nilai If akan turun. Ketika nilia If turun, nilai fluks yang dihasilkan pada rankaian medan juga akan turun. Persamaan yang menghubungkan Ea dan w adalah Ea = kΦw. Maka ketika Tegangan internal dan fluks turun, maka kecepatan motor juga turun. Maka, seiring dengan naikya Rf nilai kecepatan akan turun sebagaimana yang ditunjukkan pada Gambar 5. Pengaturan kecepatan pada perubahan nilai Rf dilakukan untuk kecepatan di atas rating. Ini dikarenakan ketika kecepatan di bawah rating dengan penambahan Rf, maka kecepatan akan turun drastis seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4. Selain itu, kelebihan If juga dapat menyebabkan kerusakan pada kumparan medan. 2. Perubahan Ra Pada simulasi digunakan Ra standar adalah 2.581 Ohm. Pada Tabel 2 dan Gambar 6 terlihat bahwa semakin besar beban yang diberikan maka semakin berkurang kecepatan. Hubungan dari Ea dan Ra adalah Ea = Vt – Ia.Ra . Semakin besar Ra, maka nilai Ea semakin kecil. Ketika Ea turun maka kecepatan akan turun (Ea = kΦw). Dapat diketahui ketika Ra naik, maka kecepatan (w) akan ikut turun sesuai Gambar 6. Pengaturan kecepatan pada Ra ini juga dilakuakan untuk kecepatan di atas nilai kecepatan rating. Karena pada saat kecepatan di bawah kecepatan rating, maka kecepatan akan turun drastis seperti yang ditunjukkan Gambar 6. Pengaturan nilai Ra jarang dilakukan dikarenakan jika Ra semakin besar maka akan menyebabkan rugi jangkar semakin besar dan menimbulkan panas.
E. Kesimpulan Pengaturan kecepatan pada Motor DC Shunt dapat dilakukan dengan mengubah nilai Resistansi Medan dan Resistansi Jangkar. Kedua metode ini dilakukan untuk mengatur kecepatan di atas kecepatan rating, bukan di bawah kecepatan rating. Ini dikarenakan aka nada penurunan kecepatan drastis saat kecepatan di bawah kecepatan rating.
