NAMA : Nurul Dwi Setyo Pertiwi KELAS : LT.2a NIM
: 3.31.11.0.18 / 16
e-mail :
[email protected]
TUGAS PERTANYAAN SOAL
1. Jangkarsebuah motor DC tegangan 230 volt dengantahanan 0.312 ohm danmengambilarus 48 A ketikadioperasikanpadabeban normal. a. Hitunglah GGL lawan (Ea) (Ea) dandaya yang yang timbulpadajangkar. b.
Jikatahananjangkar 0.417 ohm, keadaan yang lain lain sama. Berapa GGL lawan lawan (Ea) dandaya dandaya yang timbulpadajangkar. Penurunanteganganpadasikat-sikatsebesar Penurunanteganganpadasikat-sikatsebesar 2 volt untuksoal a dan b. Penyelesaian :
a. V = Ea + Ia Ra Ea = V – Ia Ra Ea = (230 – 2) – (48 x 0,312) = 213 Volt
P = Ea Ia = 213 x 48 = 10224 Watt b. Ea = V – Ia Ra Ea = (230 – 2) – (48 x 0,417) = 208 Volt P = V Ia = 208 x 48 = 9984 Watt 2. Sebuah motor DC mempunyaikerapatanmedan magnet 0,8 T. Di bawahpengaruhmedan magnet terdapat 400 kawatpenghantardenganarus 10A. Jikapanjangpenghantarseluruhnya 150 mm, tentukangaya yang adapada armature. Penyelesaian :
F=ILB F = 10 x (400 x 0,15) x 0,8 = 480
3.
Suatu Motor DC kompondpanjang 40 KW, tegangan terminal 200 V, tahanankumparan shunt, seri,danjangkarmasing - masingadalah 93 Ohm, 0,04 Ohm, dan 0,6 Ohm. Hitungteganganinduksi yang dibangkitkanpadajangkar? Penyelesaian :
4. Suatu generator DC kompondpanjang 40 KW, 250 Volt tahanankumparan shunt, seridanjangkarmasing - masingadalah 95 Ohm, 0,02 Ohm dan 0,5 Ohm hitungdaya yang dibangkitkan pada jangkar? Penyelesaian :
I = Ish =
=
= 160
= 2,6
Ia = I – Ish = 157,4 Eb = V – Ia (Ra+Rs) = 250 – 157,4(0,5+0,02) = 168,2V P = Eb x Ia = 168,2 x 157,4 = 26.474.68W
5. Suatu motor DC kompondpanjang 40 KW, tegangan terminal 200 Volt tahanankumparan shunt, seridanjangkarmasing -masingadalah 95 Ohm, 0,02 Ohm dan 0,5 Ohmhitungdaya yang dibangkitkanpadajangkar?
Penyelesaian :
Diketahui : P=40 KW = 40 X 1000 = 40000W VT = 250 V Ra = 0.5 Ohm Rs = 0.02 ohm rsh = 95 Ohm Dit: GGL di Ra ....? Jawab : Rs total = Rs + Ra = 0,02 + 0,5 = 0,52Ohm Rp total = Rs total + Rsh/Rs total + Rsh = 0,52x95/0,52 + 95 = 0,51 Ohm p=VXI I = P/V = 40000 /250 = 160A Ish = 250/95 = 2,63 A Ia = I - Ish = 160-2,63= 157,73A maka : Eb = Vt-Ia x Ra-Ia x Rs = 250 - (157,73 x 0,5 ) - (157,73 x 0,02 ) = 167,98 V
6. Suatu Motor DC seri 50 kW, 250 V,tahananjangkar 0,1 Ohm dantahananmedanseri 0,15 ohm, rugitegangan total sikat 2 volt.Hitung EMF (ggl) lawan ? Penyelesaian :
Berdasarkan rangkaian ekivalen motor DC seri diketahui: Pi = 50 KW = 50000 watt Vt = 250 volt Ra = 0,1 ohm Rs = 0,15 ohm
Vsi = 2 volt I = Pi /Vt = 50.000/250 = 200 A I = Iα = 200 A
Vt = Eb + IαRα + IRs + Vsi 250 = Eb + 200 * 0,1 + 200 * 0,15 + 2 250 = Eb + 20 + 30 + 2 250 + Eb + 52 Eb = 250 – 52 = 198 volt
7. Suatu motor DC komponpendekdengandaya input 34,5 kW, tegangan terminal 230 V,tahananakumparanmedan shunt, medanseridanjangkar masing2 sebesar 92 , 0,015 dan 0,03 ohm. Hitung : a. Arusjangkar b. EMF yang dibangkitkan c. Daya output Penyelesaian :
Diketahui : Vt = 230 volt Rsh = 930 ohm Rs = 0,015 ohm Rα = 0,03 ohm Pi = 34,5 kW = 34500 watt I = Pi /Vt = 34500/230 = 150 A Ish = Vt – IRs/Rsh = 230 – (150*0,015)/92 = 2,475 A
a.
Arus jangkar Iα = I – Ish
= 150 – 2,475 = 147,525 A
b. EMF (GGL) Eb = Vt - IαRα – IRs -
Vsi
= 230 – (147,525 * 0,03) – (150 * 0,015) – 0 = 223,32 volt c.
Daya output yg dibangkitkan Poutput = Eb * Iα = 223,32 * 147,525 = 32,945 Kw
8. Suatu motor Dc komponpanjangdengandayainput 300 kW, teg.terminal 600 V, mempunyaitahananmedan shunt : 75 Ohm, tah.jangkartermasuktah.sikat : 0,41 Ohm, tahanan Medanseri : 0,012 ohm, danresistansi yang diparaleldengan medanserisebesar 0,036 ohm. Hitung a. arusjangkar b. EMF yang dibangkitkan c. daya yang dibangkitkan Penyelesaian :
Diketahui : Pin = 300 kw = 300.000 watt Vt = 600 volt Rα = Rsikat = 0,41 ohm Rs = 0,012 ohm Tahanan seri (Rs) = tahanan 0,036 ohm = 0,012 * 0,036/0,012 * 0,036 = ohm I = Pin/Vt = 300000/600 = 500 A Ish = Vt/Rsh = 600/75 = 8 A a. Arus Jangkar Iα = I – Ish = 500 – 8 = 492 A Jatuh tegangan pada medan seri Iα * Rs
= 492 * 0,012 = 201,72 volt Jatuh tegangan pada jangkar dan sikat = Iα * Rα
= 492 * 0,41 201,72 volt b. Eb = Vt – Ia (Ra+Rs) = 600 – 492 (0,41+0,0009)
= 397,8 Volt c.
P = Eb * Ia = 397,8 * 492 = 195.736 KW
TUGAS PERTANYAAN TEORI
1. Gambarrangkaianekuivalen motor DC?
2. Bagaimana Cara mengubaharahputaran motor DC?
JAWAB :
Untuk mengubah arah putaran dari motor DC dapat dilakukan dengan cara membalik tegangan input (+) dan (-) dari motor DC tersebut.
3. Mengapakeretalistrik di jepang (ex :keretasinkansen) menggunakan motor DC sebagaipenggeraknya?
JAWAB :
Karena motor dc mempunyai rugi rugi daya yang kecil dan kecepatannya mudah dikendalikan dibandingkan dengan motor AC
4. Sebutkankeuntungan&Kerugian Motor DC?
JAWAB :
Keuntungan : kecepatannya mudah dikendalikan dan tidak mempengaruhi kualitas pasokan daya. Motor DCini dapat dikendalikan dengan mengatur: • Tegangan dinamo– meningkatkan tegangan dinamo akan meningkatkan kecepatan. • Arus medan– menurunkan arus medan akan meningkatkan kecepatan.
Kerugian : Motor DCtersedia dalam banyak ukuran, namun penggunaannya pada umumnya dibatasi untuk beberapa penggunaan berkecepatan rendah, penggunaan daya rendah hingga sedang, seperti peralatan mesin dan rollingmills, 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 resikopercikan api pada sikatnya. Motor DCjuga relatif mahal dibanding motor AC.
5. Jelaskanrugi-rugidayapada motor DC?
JAWAB :
a. Rugi-Rugi Tembaga atau Listrik Rugi tembaga terjadi karena adanya resistansi dalam belitan jangkar dan belitan medan magnet. Rugi tembaga akan diubah menjadi panas dalam kawat jangkar maupun kawat penguat magnet. Desain motor DC dilengkapi dengan kipas rotor tujuannya untuk menghembuskan udara luar masuk ke dalam jangkar dan mendinginkan panas yang terjadi akibat rugi-rugi tembaga. Rugi tembaga dari belitan dibagi atas:
2
• Rugi tembaga terjadi pada jangkar →Ia .Ra (Watt) • Rugi tembaga medan terdiri dari: 2
Ish .Rsh Watt →MotorShunt/ Motor Kompound 2
Is .Rs Watt →Motor Seri/ Motor Kompound b. Rugi-Rugi Besi atau Magnet • Rugi Histerisis Ph = Bmax X f · V (Watt) = SteinmetzHysterisisCoefficient Bmax = Kerapatan fluks maksimum
=
f = Frekuensi dlm Hertz 6-30 3
V = Volume inti (m ) nilai x = antara 1,6 s/d 2
Arus Pusar (Eddy Current) Inti pada stator dan inti pada jangkar motor terdiri dari tumpukan pelat tipis dari bahan ferromagnetis. Tujuan dari pemilihan plat tipis adalah untuk menekan rugi-rugi arus Eddy yang terjadi pada motor DC. 2
2
2
Pe = Ke · Bmax · f · V · t watt Ke = Konstanta arus pusa t = Ketebalan inti magnet (m) c. Rugi Mekanis Rugi mekanis yang terjadi pada motor disebabkan oleh adanya gesekan dan hambatan angin, seperti pada bagian poros motor.
6. Jelaskan prinsip operasi motor DC seridan motor DC shunt!
JAWAB :
Motor DC Seri Pada motor yang mempunyai hubungan seri jumlah arus yang melewati
angker dinamo sama besar dengan yang melewati kumparan. Jika beban naik motor berputar makin pelan. Jika kecepatan motor berkurang maka medan magnet
yang terpotong juga makin kecil, sehingga terjadi penurunan EMF. kembali dan peningkatan arus catu daya pada kumparan dan angker dinamo selama ada beban. Arus lebih ini mengakibatkan peningkatan torsi yang sangat besar. EMF kembali mencapai maksimum jika kecepatan angker dinamo maksimum. Arus yang disedot dari catu daya menurun saat motor makin cepat, karena EMF kembali yang terjadi melawan arus catu daya. EMF kembali tidak bisa sama besar dengan arus EMF. yang diberikan pada motor d.c., sehingga akan mengalir searah dengan EMF yang diberikan. Karena ada dua EMF. yang saling berlawanan EMF kembali menghapuskan EMF. Yang diberikan, maka arus yang mengalir pada angker dinamo menjadi jauh lebih kecil jika ada EMF kembali. Karena EMF kembali melawan tegangan yang diberikan maka resistansi angker dinamo akan tetap kecil sementara arus angker dinamo dibatasi pada nilai yang aman.
Motor DC Shunt Ketikajangkar
motor
DC
berputar
konduktorjangkarbergerak
di
di
bawahpengaruh
torsi
penggerak,
dalammedan
magnet
danakanmenghasilkanteganganinduksi di dalamnyasepertihalnyapada generator. GGL induksibekerjapadaarah yang berlawanandengantegangan terminal Vt (sesuaidenganbunyiHukum Lenz) dandikenalsebagai GGL lawanatau GGL balik Ea.
GGL
balikEabiasanyakurangdaritegangan
terminal
V,
meskipunperbedaaninikecilsekalipadasaat motor berjalan di bawahkondisi normal. Ketikategangan DC sebesarVtdiberikanpadaterminal motor, suatumedan magnet dihasilkandankonduktorjangkardisuplaidenganarussearah. Dengandemikian, torsi penggerakakanbekerjapadajangkar Karenajangkarberputar,
GGL
yang
menyebabkanjangkarmulaiberputar.
balikEadiinduksikanberlawanandengantegangan
terminal. Tegangan terminal harusmemaksaarusmengalirmelaluijangkarmelawan GGL
balik
Ea.
Kerjalistrik
yang
dilakukanuntukmengatasidanmenyebabkanarusmengalirmelawanEadikonversikan kedalamenergimekanik yang dibangkitkan di dalamjangkar. Dengandemikian,
pengkonversianenergi
di
dalam
motor
DC
hanyamungkinjikaGGL
balikdihasilkan.
7. Jelaskanpengertianmesin DC danberikanalasannyasecarasingkat.
JAWAB :
Mesin DC adalah suatu mesin yang merubah atau mengonversikan tenaga mekanik menjadi tenaga listrik arus searah maupun sebaliknya yaitu dari tenaga listrik arus searah menjadi tenaga mekanik. Alasan mengapa disebut mesin DC adalah karena mesin tersebut menggunakan/menghasilkan tenaga listrik arus searah / DC
8. Sebutkanperbedaan generator DC dan motor DC darifungsinya.
JAWAB :
Generator DC berfungsi untuk mengkonversi tenaga mekanik menjadi tenaga listrik arus searah (DC)
Motor DC berfungsi untuk mengkonversi tenaga listrik arus searah (DC) menjadi energi mekanik
9. Dapatkahmesin DC difungsikansebagai generator? Apasyarat agar berfungsisebagai generator DC? Jelaskandengangambarskematik.
JAWAB : Dapat
10. Bilamesin
DC
difungsikansebagai
motor
DC
apasyarat
yang
harusdipenuhi?
Jelaskandengangambarskematik.
11. Peragakan dengan tangan anda, bagaimana prinsip pembangkit anggl dalam semua generator. Jelaskan singkatdanbenar. JAWAB :
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”. 12. PeragakanjugadengantanganAnda,
prinsipterjadinya
torsi
putarpada
motor
DC.Jelaskansingkatdanbenar.
JAWAB : Prinsip
motor listrik berdasarkan pada kaidah tangan kiri Fleming. Kaidah tangan kiri Flemming menyatakan jika kawat penghantar di atas telapak tangan kiri ditembus garis medan magnet F. Pada kawat dialirkan arus listrik DC sebesar I searah keempat jari tangan, maka kawat mendapatkan gaya sebesar F searah ibu jari
13. Apafungsikomutatorpada motor DC? Terangkan juga cara kerja sikat arang berikut Komutator pada mesin DC.
JAWAB :
Komutatorataucincinbelah
(split
ring)
berfungsiuntukmembalikaraharuspadasetengahsiklusnegatifdariarusbolakbalik. Kontak-kontaklistrikpada rotating ring disebut "sikat“. Pada sketsa gambar sebelah kiri, sisi coil a terletak pada pole N dan membawa arus positip sebab hal ini terhubung
ke
segmentshadedcommutator yang bergantian disupuplay dari sikat atas. Sisi a memancarkan kerapatan fluk langsung dari kiri (N) ke kanan (S) dan akan menghasilkan gerakan kebawah. Tenaga/gerakan ini akan tetap selama sisi coil berada pada pole N. Kebalikannya sisi b mempunyai arus negatip tetapi juga terletak pada kerapatan fluk langsung dari kanan kekiri. Sehingga akan menghasilkan gerakan ke atas. Dengan demikian torsi pada rotor berlawanan jarum jam arahnya. Ketika motor bergerak pada posisi gambar kanan, arus kedua sisi akan berbalik, sebab sisi b sekarang menyuplai arus positip melalui unshadedcommutatorsegment. Arah gaya pada masingmasing sisi koil terbalik, denagn kata lain arah toesi akan berbalik. Pada periode yang singkat ketika coildiluar pengaruh fluk dan comutasi tak terhubung, torsinya nol.
14. Gambarkanskematikpengawatan generator Shunt dan generator Kompound.
JAWAB :
Diagram Rangkaian Generator Shunt
Diagram Rangkaian Generator Kompon
15. Jelaskan bagian kompounden-kompounden yang termasuk kelompok stator dan kelompok
rotorpada motor DC, berikut fungsi masing-masing.
JAWAB :
Bagian stator motor DC terdiri atas: rangka motor, belitan stator, sikat arang, bearing , dan terminal box, sedangkan bagian rotor terdiri: komutator, belitan rotor, kipas rotor, dan poros rotor
16. Terangkan dengan gambar skematik prinsip dasar terjadinya reaksi jangkar pada generator DC. JAWAB :
17. Mengapa pemasangan kutub bantu dapat meminimumkan terjadinya reaksi jangkar?
JAWAB :
Karena arus yang menuju kutub bant u sama besarnya dengan arus yang menuju rangkaian jangkar. Sehingga reaksi jangkar pada motor terkendali secara otomatis oleh kutub bantu. Belitan kutub bantu dirangkaikan secara seri dengan rangkaian jangkar.
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.
JAWAB :
Tabel 6.1 Notasipengenalbelitan Generator DC A
Belitan rotor / jangkar
B
Belitan kutub magnet bantu
C
Belitankutub magnet kompensasi
D
Belitankutub seri
E
Belitan kutubShunt
F
Belitan kutub terpisah
Rangkaian
generator
DC
dapatdikenalidari
pengawatannyadannotasipengenalkutubmagnetnya.
diagram
Pengawatandenganbelitanjangkar
A1-A2, disambungseridenganmagnet kutubbantu B1-B2 dandiserijugadenganbelitan magnet kutubkompensasi
Pengawatanberikutnyaterdirikutub
bantu
kompensasi
C1-C2
dan
C3-C4diseri
denganmagnet bantu B1-B2 dan B3-B4 dan di tengah-tengahrangkaianterpasangbelitan rotor,keseluruhannyadisebutrangkaianjangkar / rotor A1-A2
