PRAKTIKUM 4. MOTOR KAPASITOR

I.     TUJUAN PRAKTIKUM

1)      Mengidentifikasi elemen motor kapasitor

2)      Menginstal dan mengoperasikan motor kapasitor 

3)      Membalik arah putaran motor kapasitor 

4)      Merekam besar arus starting dan mengukur arus nominal tanpa beban dan beban penuh

II.  DASAR TEORI

Motor induksi terdiri atas  kumparan-kumparan   stator  dan  rotor  yang  berfungsi  membangkitkan   gaya gerak  listrik  akibat  dari  adanya  arus  listrik  bolak-balik  satu  fasa  yang  melewati kumparan-kumparan  tersebut sehingga terjadi suatu interaksi induksi medan magnet antara  stator  dan  rotor. Motor induksi merupakan mesin asinkronous karena mesin ini beroperasi pada kecepatan dibawah kecepatan sinkron. Kecepatan sinkron sendiri ialah kecepatan rotasi medan magnetik pada mesin. Kecepatan sinkron ini ditentukan oleh frekuensi mesin dan banyaknya kutub pada mesin. Agar terjadi induksi pada rotor, maka motor ini selalu berputar dibawah kecepatan sinkron sehingga garis-garis magnetik terpotong oleh kumparan pada rotor.

Apabila  kumparan-kumparan  motor  induksi  satu  fasa  dialiri  arus  bolak-balik satu fasa, maka pada celah udara akan dibangkitkan  medan yang berputar dengan kecepatan sinkron yang dapat dinyatakan dengan persamaan:

n_s = 120 f/p     (putaran/menit = rpm)

   Medan magnet berputar bergerak  memotong  lilitan rotor sehingga  menginduksikan tegangan  listrik  pada  kumparan-kumparan  tersebut. Biasannya  lilitan  rotor  berada dalam  hubung   singkat.   Akibatnya   lilitan  rotor  akan  mengalirkan   arus  listrik  yang besarnya  tergantung  pada  besarnya  tegangan  induksi  dan  impedansi  rotor. Rotor berputar dengan kecepatan tertentu di bawah kecepatan putar sinkron. Perbandingan selisih putaran ini dinamakan slip, dan dapat dinyatakan dengan persamaan:

Slip = (n_s – n_r)/n_s

Agar motor induksi 1 fasa dapat melaksanakan starting sendiri, diperlukan belitan bantu yang dapat menhasilkan sebuah fasa yang baru, sehingga stator motor mempunyai 2 fasa. Dengan adanya fasa baru tersebut, maka motor ini dapat starting sendiri karena timbulnya medan putar stator yang menghasilkan torsi starting yangcukup untuk membantu motor 1 fasa berputar.Untuk memperbesar torsi starting, maka diperlukan beda fasa yang cukup besar.

Motor kapasitor satu fasa banyak digunakan dalam peralatan rumah tangga seperti motor pompa air, motor mesin cuci, motor lemari es, motor pendingin udara. Konstruksinya sederhana dengan daya kecil dan bekerja dengan tegangan suplai 220 V, oleh karena itu menjadikan motor kapasitor ini banyak dipakai pada peralatan rumah tangga.

Ada 3 macam motor kapasitor:

Ø  Motor kapasitor start (starting capacitor motor)

Ø  Motor kapasitor tetap/ running (permanent capacitor motor)

Ø  Motor kapasitor start running (start-running capacitor motor)

2.1  Motor Kapasitor Start (Starting Capacitor Motor)

Motor ini mempunyai kapasitor yang dihubungkan seri dengan belitan bantu dan sakelar sentrifugal, secara konstruktif sama persis dengan motor fasa belah, hanya ditambah satu unit kapasitor untuk memperbesar torsi awal. Prinsip kerja motor kapasitor start ini, yaitu jika pada lilitan utama diberikan sumber arus maka akan terjadi medan magnit putar dengan arah berlawanan dan besarnya sama, tidak ada resultan gaya. Tetapi dengan adanya lilitan bantu dan kapasitor maka ada beda fasa diantara keduanya, disinilah terjadi fluksi magnit dan resultan gaya yang berbeda maju atau mundur tergantung besarnya resultan gaya itu sendiri dan pada umumnya terjadi resultan gaya searah jarum jam sehingga motor dapat berputar ke kanan. Setelah motor berputar 75% dari putaran nominal maka sakelar sentrifugal bekerja memutuskan rangkaian lilitan bantu dan motor bekerja hanya dengan lilitan utama. Keuntungan motor jenis ini dibanding dengan type motor fasa belah adalah:

Ø Mempunyai kopel yang lebih kuat.

Ø Faktor kerjanya lebih besar (mendekati 1)

 

 Gambar 4.1. Motor start kapasitor

 2.2. Motor Kapasitor Running

Motor ini mempunyai kapasitor yang dihubungkan seri dengan kumparan bantu, terhubung paralel dengan kumparan utama.  Belitan utama, lilitan bantu dan kapasitor tetap terhubung pada rangkaian jala-jala saat motor sedang bekerja atau tidak menggunakan saklar sentrifugal. Jenis motor ini banyak digunakan pada jenis-jenis motor 1 fasa, misalnya penggunaan pada pompa air, dimana lilitan utama dan bantu jumlah lilitannya sama banyak tetapi diameter kawatnya berbeda.  Diameter kawat lilitan utama lebih besar dibanding diameter lilitan bantunya. Tipe motor listrik ini mempunyai torsi awal yang kuran bagus, tetapi torsi pada saat jalan cukup rata. Pada gaambar 4.2 ditunjukkan rangkaian motor kapasitor.

 

 Gambar 4.2 Motor Kapasitor Running

 2.3. Start-Running Capacitor Motor

Jenis motor listrik ini adalah perpaduan antara motor kapasitor start dan motor kapasitor running , dimana tujuan dibuatnya double kapasitor adalah untuk memperoleh kopel awal yang lebih besar dan kopel jalan yang merata. Jenis motor listrik ini banyak digunakan pada pendingin ruang. Rangkaiannya ditunjukkan pada gambar 4.3

 

 Gambar 4.3 Start-Running Capacitor Motor 

I.         Perhatian

Harap berhati-hati dan tidak bersendau gurau karena menggunakan tegangan tinggi. Tegangan 220 volt dapat menyebabkan cedera atau kematian. Tanyakan ke instruktur jika merasa ada keraguan. Tunjukkan ke instruktur apabila akan menyambungkan ke tegangan 220 volt.

Praktikum ini terbagi menjadi 3 bagian (macam motor) yang berbeda, perhatikan dengan seksama dalam pemilihan motor.

IV. Peralatan Yang Digunakan

1. Power Supply

2. Starting Capacitor Motor, Running Capacitor Motor, Starting-Running Capacitor Motor (pilih sesuai kebutuhan/urutan pelaksanaan).

3. Voltmeter

4. Ohmmeter

     5. Amperemeter

6. Tachometer

7. Oscilloscope

V.   Prosedur Percobaan

 5.1  Percobaan (1) Starting Capacitor Motor.

5.1.1. Diagram Rangkaian

 

 Gambar 4.4. Diagram Rangkaian Percobaan Starting Capacitor Motor

5.1.2.  Langkah Percobaan

1)   Pilih Starting Capacitor Motor (ciri-ciri: kapasitornya 1 buah dan memiliki saklar sentrifugal)

2)   Silakan dibongkar dan identifikasikan (difoto masing-masing elemen) dan sebutkan nama elemen tersebut dalam laporan.

3)   Ukur nilai resistansi masing-masing kumparan (kumparan utama, kumparan bantu, dan kumparan rotor) dan baca/catat nilai kapasitornya.

4)   Catat warna masing-masing kabel penghubungnya

5)   Gambarkan wiring diagramnya.

6)   Lakukan perawatan jika diperlukan dan pasang kembali seperti semula

7)   Rakit rangkaian seperti pada gambar 4.4

8)   Sambungkan ke daya (tombol start masih off)

9)   Siapkan pengukuran kecepatan putaran

10) Rekam arus startingnya (ingat bahwa percobaan ini adalah tanpa beban)

11) Hidupkan tombol start dengan data yang perlu di catat adalah rpm saat saklar sentrifugal berubah posisi dan saat kondisi putaran mantab (stabil)

12) Lakukan analisis hasil percobaan tentang arus starting dan kecepatan putar.

5.2  Percobaan (2) Running Capacitor Motor

5.2.1. Diagram Rangkaian

Gambar 4.5. Diagram Rangkaian Percobaan Running Capacitor Motor

5.2.2. Langkah Percobaan

1)  Pilih Running Capacitor Motor (ciri-ciri: kapasitornya 1 buah dan tidak memiliki saklar sentrifugal)

2)  Silakan dibongkar dan identifikasikan (difoto masing-masing elemen) dan sebutkan nama elemen tersebut dalam laporan.

3)  Ukur nilai resistansi masing-masing kumparan (kumparan utama, kumparan bantu, dan kumparan rotor) dan baca/catat nilai kapasitornya.

4)   Catat warna masing-masing kabel penghubungnya

5)   Gambarkan wiring diagramnya.

6)   Lakukan perawatan jika diperlukan dan pasang kembali seperti semula

7)   Rakit rangkaian seperti pada gambar 4.5

8)   Sambungkan ke daya (tombol start masih off)

9)   Siapkan pengukuran kecepatan putaran

10) Rekam arus startingnya (ingat bahwa percobaan ini adalah tanpa beban)

11) Hidupkan tombol start dengan data yang perlu di catat adalah rpm saat kondisi putaran mantab (stabil)

12) Lakukan analisis hasil percobaan tentang arus starting dan kecepatan putar.

5.3 Percobaan (3) Starting-Running Capacitor Motor

5.3.1. Diagram Rangkaian

 

 Gambar 4.6. Diagram Rangkaian Percobaan Start-Running Capacitor Motor

5.3.2. Langkah Percobaan

1)  Pilih Running Capacitor Motor (ciri-ciri: kapasitornya 2 buah dengan tugas untuk starting dan yang lainnya untuk running secara bergantian yang diatur oleh sebuah saklar sentrifugal)

2)  Silakan dibongkar dan identifikasikan (difoto masing-masing elemen) dan sebutkan nama elemen tersebut dalam laporan.

3)  Ukur nilai resistansi masing-masing kumparan (kumparan utama, kumparan bantu, dan kumparan rotor) dan baca/catat nilai kapasitornya.

4)   Catat warna masing-masing kabel penghubungnya

5)   Gambarkan wiring diagramnya.

6)   Lakukan perawatan jika diperlukan dan pasang kembali seperti semula

7)   Rakit rangkaian seperti pada gambar 4.6

8)   Sambungkan ke daya (tombol start masih off)

9)   Siapkan pengukuran kecepatan putaran

10) Rekam arus startingnya (ingat bahwa percobaan ini adalah tanpa beban)

11) Hidupkan tombol start dengan data yang perlu di catat adalah rpm saat kondisi putaran mantab (stabil)

12) Lakukan analisis hasil percobaan tentang arus starting dan kecepatan putar.

VI.   Data Hasil Pengukuran

(tampilkan foto dilengkapi dengan skala pengaturan oscilloscope dan data hasil pengukuran)

VII.  Analisis Data

(buatlah analisis dari data hasil pengukuran dan percobaan)

VIII. Tugas dan Pertanyaan

1)   Bandingkan besar tahanan kumparan utama dan kumparan bantu.Apakah komentar anda.?2.

2)   Bandingkan besar arus starting terhadap arus running/nominal motor.Apakah komentar anda?3.

3)   Mengapa motor listrik 1 phasa selalu diberi kapasitor pada kumparan bantu, jelaskan secara lengkap.4.

4)   Bagaimana cara membalik arah putaran motor AC kapasitor? Jelaskan!

IX.   Kesimpulan

(buatlah kesimpulan dari hasil analisis dan tugas pertanyaan)

 

X.   Daftar Pustaka

(sebutkan rujukan yang digunakan)

PRAKTIKUM 3: MOTOR DC BERBEBAN

2... D4_prak3.(nama,nama,nama,nama)

 

I.     TUJUAN PRAKTIKUM

1.    Percobaan Motor DC Shunt Beban Nol

a. Mengetahui besarnya rugi besi dan mekanis pada saat motor dijalankan dengan beban nol. 

b. Menghitung besar efisiensi motor dari daya output saat beban penuh

2. Percobaan Motor DC Shunt Berbebana.

a.    Menghitung besarnya torsi motor pada beban tertentu 

b.    Menentukan putarn motor dalam keadaan beban tertentu.

c.  Menghitung daya motor dalam keadaan beban tertentu.

d.   Menghitung efisiensi motor dan menggambar kurva effisiensi fungsi beban

II.  DASAR TEORI

Pada motor searah terdapat rugi-rugi (losses)  yaitu:

1.    Rugi Listrik.

Rugi ini diakibatkan adanya tahanan dalam pada konduktor tembaga yang digunakan sebagai lilitan. Besar rugi ini dapat dihitung menggunakan formula:

    

     P_cu = I²R

2.    Rugi Besi

Diakibatkan oleh pemakaian besi ferromagnetik. Rugi besi terdiri dari rugi histeris dan rugi arus pusar (eddy). Rugi ini bersifat konstan, sehingga kita tidak dapat mengetahui berapa besarnya.

3.    Rugi mekanik 

Rugi mekanis terdiri dari rugi geser pada sikat, rugi geser pada sumbu, dan rugi angin. Seperti pada rugi besi, rugi mekanis juga bersifat konstan sehingga besarnya rugi mekanis tidak dapat diketahui.

Pada saat tidak berbeban (beban nol), maka daya yang diambil oleh motor hampi semuanya merupakan rugi-rugi daya pada motor tersebut.

P_input = P_output + P_rugi-rugi

Jika tanpa beban, maka P_output = 0, maka  P_input = P_rugi-rugi, yaitu rugi tembaga, rugi besi, dan rugi yang disebabkan oleh terjadinya gesekan (gesekan pada bearing dan gesekan angin).

Karena P_input dan rugi tembaga dapat dihitung dari hasil pengukuran, maka besarnya rugi tetap juga dapat diketahui. Besarnya rugi tembaga (P_cu) tergantung dari besarnya beban, jika beban semakin besar maka arus pada motor juga semakin besar, artinya rugi tembaga juga bertambah besar. Rugi-rugi ini dibuang berupa panas, karena itu motor dengan beban besar menyebabkan temperaturnya lebih tinggi. Perbandingan rugi-rugi daya dan beban nominal disebut sebagai efisiensi motor, atau dinyatakan sebagai berikut:

Efisiensi = (Daya Output/Daya Input) x 100 %

Sedangkan torsinya dapat dinyatakan sebagai berikut:

III.   PROSEDUR PERCOBAAN

1.        Alat dan Bahan

 

 

 2. Langkah Percobaan

2.1 Percobaan Motor DC Shunt Beban Nol

a. Besar tahanan motor DC shunt di ukur dan selanjutnya kumparan medan dan kumparan jangkar.

b.  Dirakit rangkaian seperti ditunjukkan pada gambar 1.  

c. Motor diberi tegangan yang bervariasi 15, 25, 35, 45, 65 volt sambil mengamati dan mencatat putaran motor beserta besarnya arus yang mengalir pada setiap variasi tegangan.

 

 

2.2. Percobaan Motor DC Shunt Berbeban

1. Dari data yang ada eksitasi/pembebanan, tegangan terminal dan data yang dicarimelalui putaran dan arus listrik yang ada. 
2. Motor DC dicatu daya dari sumber DC dari sumber AC yang telah melewati penyearah arus/ melalui (oltage regulator.
3. Pembebanan dilakukan dengan pemberian arus eksitasi pada dynamo dengan nilai tertentu 0,1; 0,2; 0,3; 0,4; 0,5 dan 0,6 ampere yang dilakukan dengan menggunakan  regulator tegangan. 
4. Sedangkan regulator untuk rangkaian jangkar dipertahankan konstan pada 55 volt (atau pilih sesuai dengan yang tertera pada “name plate”-nya.
5. Besarnya rpm dan arus dari motor diamati dan dicatat.

 

IV.         PEMBAHASAN

V.        KESIMPULAN

1.    Besarnya rugi tetap yang terjadi adalah  sebesar .......................................... watt.

2.    Efisiensi dari motor DC tersebut adalah sebesar ........................................... %