Laporan praktikum 3 GGL pada generator DC Ade Andreas 03041281320002

ADE ANDREAS
03041281320002

LABORATORIUM FENOMENA MEDAN ELEKTROMAGNETIK
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SRIWIJAYA 2015/2016

REZA SAPUTRA
03121004024 GGL Pada Generator DC




PRAKTIKUM III
GGL PADA GENERATOR DC

TUJUAN
Untuk mempelajari cara kerja dan faktor-faktor yang mempengaruhi hasil tegangan keluaran suatu generator dc

ALAT DAN BAHAN
Electromagnetism Trainer 12-100
Unit Power Supply, denagn keluaran 0-15 V
Osiloskop 2 cahannel
Voltmeter dc, 0-15 V

DASAR TEORI
Generator dc memiliki konstruksi yang sama pada motor dc yang telah dipelajari pada praktikum sebelumnya dan keduanya saling berkaitan walaupun perlengkapannya adalah mesin yang diputar dan terminalnya digunakan untuk menghubungkan keluaran generator ( yang tidak memberikan masukan seperti halnya untuk motor dc). Dengan cara ini, generator menggunakan prinsip keelektromagnetan untuk mengkonversi / mengubah energy mekanik menjadi energy listrik.
1.Bagian-Bagian Generator Arus Searah ( DC )
a.Rotor,bagian yang berputar terdiri atas :
- Poros jangkar ( Armatur )
- Inti Jangkar
- Komutator
- Kumparan Jangkar
b. Stator,bagian yang tak berputar terdiri atas :
- Kerangka Generator
- Kutub utama bersama belitannya
- Bantalan-bantalan poros
- Sikat arang ( pulll Brush )
Generator DC dapat dibagi :
1. Generator Penguat Terpisah
2. Generator Penguat sendiri :
- Hubungan Seri
- Hubungan Paralel
- Hubungan Kompound
Generator dc akan menghasilkan keluaran listrik dengan arus dan tegangan searah. Tegangan di dalam kumparan dengan tingkat perubahan dari medan magnet melalui kumparannya ketika mesin berputar. Karena perubahan terus-menerus kumparan meningkat dan kemudian berkurang, pada umumnya dengan nilai rata-rata nol. Medan magnet yang dihasilkan oleh kumparan arus searah atau oleh magnet permanen pada stator. Pada praktikum ini, generator dengan magnet permanen yang digunakan.
Keluaran atau armature, lilitan diletakkan di dalam slot pada besi silinder rotor. Sebuah mesin disederhanakan dengan hanya satu kumparan, rotor diuji dengan suatu mesin yang mempunyai tombol putar, atau komutator, yang menghubungkan kumparan rotor pada terminal keluaran. Komutator membalikkan hubungan keduanya pada saat tertentu pada setiap perputaran ketika tingkat perubahan dari flux kumparan adalah nol : dengan kata lain,ketika flux maksimum(positif) atau minimum(negative). Keluaran tegangan kemudian searah tetapi pulsating.
Dalam mesin praktis, rotor berisi banyak kumparan secara simetris mengatur slot disekitar periphery dan semua dihubungkan secara urut. Masing-masing kumparan dihubungkan untuk suatu segmen pada komutator multi-bar. Dengan cara ini, tegangan keluaran berisi penjumlahan dari tegangan balik pada sejumlah kumparan individu yang diletakan di sekitar periphery. Magnet dari tegangan keluaran adalah konstan, hanya berisi suatu ripple kecil dalam kaitannya dengan jumlah kumparan yang terbatas.









PROSEDUR PERCOBAAN
Pengujian Tegangan Keluaran

Hubungkan bagian atas rangkaian seperti yang ditunjukkan dalam diagram pada gambar 4-1 yang sesuai dengna diagram rangkaian dari gambar 4-2.
Set power supply pada 15 V untuk keluaran dan amati tegangan keluaran pada osiloskop.
Pertanyaan 1. Mengapa tegangan keluaran memiliki ripple pada bagian atasnya ?
Pengujian Hubungan Tegangan Keluaran-Kecepatan Motor


Hubungkan rangkaian diatas seperti yang ditunjukkan dalam gambar 4-1 yang sesuai pada diagram rangkaian dari gambar 4-4.
Set power supply pada 4 V dan amati tegangan keluaran pada generator seperti yang ditunjukkan pada osiloskop. Tegangan keluaran harus dicatat dalam table 4-1.
Ulangi pengujian ini untuk tegangan 6V, 8V dan 15V dan catat hasilnya dalam table 4-1.

Tabel 4-1

Tegangan Masukan
Tegangan Keluaran









Pada kertas grafik, gambar grafik yang menunjukkan hubungan tegangan masukan ( sumbu x) dan tegangan keluaran (sumbu y).

Pertanyaan 2. Apa yang bisa disimpulkan dari grafik tersebut ?
Pertanyaan 3. Dari grafik, dapat dilihat bahwa tegangan keluaran selalu lebih kecil dari tegangan masukan, Mengapa demikian ?
Pertanyaan 4. Apa yang dimaksud dengan efisiensi dari kombinasi generator-motor dc ?
DASAR TEORI TAMBAHAN
Generator arus searah mempunyai komponen dasar yang umumnya hampir sama dengan komponen mesin – mesin listrik lainnya. Secara garis besar generator arus searah adalah alat konversi energi mekanis berupa putaran menjadi energi listrik arus searah. Energi mekanik di pergunakan untuk memutar kumparan kawat penghantar di dalam medan magnet. Berdasarkan hukum Faraday, maka pada kawat penghantar akan timbul ggl induksi yang besarnya sebanding dengan laju perubahan fluksi yang dilingkupi oleh kawat penghantar. Bila kumparan kawat tersebut merupakan rangkaian tertutup, maka akan timbul arus induksi. Yang membedakannya dengan generator lain yaitu terletak pada komponen penyearah yang terdapat didalamnya yang disebut dengan komutator dan sikat.
(Sumber: http://repository.usu.ac.id/bitstream/123456789/19982/3/Chapter%20II.pdf)
Generator DC merupakan sebuah perangkat mesin listrik dinamis yang mengubah energi mekanis menjadi energi listrik. Generator DC menghasilkan arus DC / arus searah. Generator DC dibedakan menjadi beberapa jenis berdasarkan dari rangkaian belitan magnet atau penguat eksitasinya terhadap jangkar (anker), jenis generator DC yaitu:
1. Generator penguat terpisah
2. Generator shunt
3. Generator kompon

1. Konstruksi Generator DC

Pada umumnya generator DC dibuat dengan menggunakan magnet permanent dengan 4-kutub rotor, regulator tegangan digital, proteksi terhadap beban lebih, starter eksitasi, penyearah, bearing dan rumah generator atau casis, serta bagian rotor. Gambar 1 menunjukkan gambar potongan melintang konstruksi generator DC.

 
Gambar 1. Konstruksi Generator DC

Generator DC terdiri dua bagian, yaitu stator, yaitu bagian mesin DC yang diam, dan bagian rotor, yaitu bagian mesin DC yang berputar. Bagian stator terdiri dari: rangka motor, belitan stator, sikat arang, bearing dan terminal box. Sedangkan bagian rotor terdiri dari: komutator, belitan rotor, kipas rotor dan poros rotor. 

Bagian yang harus menjadi perhatian untuk perawatan secara rutin adalah sikat arang yang akan memendek dan harus diganti secara periodic / berkala. Komutator harus dibersihkan dari kotoran sisa sikat arang yang menempel dan serbuk arang yang mengisi celah-celah komutator, gunakan amplas halus untuk membersihkan noda bekas sikat arang.

2. Prinsip kerja Generator DC

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).

3. Jangkar Generator DC

Jangkar adalah tempat lilitan pada rotor yang berbentuk silinder beralur. Belitan tersebut merupakan tempat terbentuknya tegangan induksi. Pada umumnya jangkar terbuat dari bahan yang kuat mempunyai sifat feromagnetik dengan permiabilitas yang cukup besar.
Permiabilitas yang besar diperlukan agar lilitan jangkar terletak pada derah yang induksi magnetnya besar, sehingga tegangan induksi yang ditimbulkan juga besar. Belitan jangkar terdiri dari beberapa kumparan yang dipasang di dalam alur jangkar. Tiap-tiap kumparan terdiri dari lilitan kawat atau lilitan batang.


Gambar 4. Jangkar Generator DC.

4. Reaksi Jangkar

Fluks magnet yang ditimbulkan oleh kutub-kutub utama dari sebuah generator saat tanpa beban disebut Fluks Medan Utama (Gambar 5). Fluks ini memotong lilitan jangkar sehingga timbul tegangan induksi. 


Gambar 5. 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 (Gambar 6). 


Gambar 6. 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. 
Untuk mengembalikan garis netral ke posisi awal, dipasangkan medan magnet bantu (interpole atau kutub bantu), seperti ditunjukkan pada Gambar 7.(a). 


Gambar 7. 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, seperti ditunjukkan pada gambar 7 (a) dan (b), generator dengan komutator dan lilitan kompensasinya.

Kini dalam rangkaian generator DC memiliki tiga lilitan magnet, yaitu: 
lilitan magnet utama
lilitan magnet bantu (interpole)
lilitan magnet kompensasi

(Sumber : http://dunia-listrik.blogspot.co.id/2009/01/generator-dc.html)
1. Generator Penguat Terpisah
Pada generator penguat terpisah, belitan eksitasi (penguat eksitasi) tidak terhubung menjadi satu dengan rotor. Terdapat dua jenis generator penguat terpisah, yaitu:
1. Penguat elektromagnetik (Gambar 8.a)
2. Magnet permanent / magnet tetap (Gambar 8.b)

Gbr8. Generator Penguat Terpisah.
Energi listrik yang dihasilkan oleh penguat elektromagnet dapat diatur melalui pengaturan tegangan eksitasi. Pengaturan dapat dilakukan secara elektronik atau magnetik. Generator ini bekerja dengan catu daya DC dari luar yang dimasukkan melalui belitan F1-F2.
Penguat dengan magnet permanen menghasilkan tegangan output generator yang konstan dari terminal rotor A1-A2. Karakteristik tegangan V relatif konstan dan tegangan akan menurun sedikit ketika arus beban I dinaikkan mendekati harga nominalnya.
Karakteristik Generator Penguat Terpisah

Gbr9. Karakteristik Generator Penguat Terpisah
Gambar 9 menunjukkan:
a. karakteristik generator penguat terpisah saat eksitasi penuh (Ie 100%) dan saat eksitasi setengah penuh (Ie 50%). Ie adalah arus eksitasi, I adalah arus beban.Tegangan output generator akan sedikit turun jika arus beban semakin besar.
b. Kerugian tegangan akibat reaksi jangkar.
c. Perurunan tegangan akibat resistansi jangkar dan reaksi jangkar, selanjutnya mengakibatkan turunnya pasokan arus penguat ke medan magnet, sehingga tegangan induksi menjadi kecil.
2. Generator Shunt
Pada generator shunt, penguat eksitasi E1-E2 terhubung paralel dengan rotor (A1-A2). Tegangan awal generator diperoleh dari magnet sisa yang terdapat pada medan magnet stator. Rotor berputar dalam medan magnet yang lemah, dihasilkan tegangan yang akan memperkuat medan magnet stator, sampai dicapai tegangan nominalnya. Pengaturan arus eksitasi yang melewati belitan shunt E1-E2 diatur oleh tahanan geser. Makin besar arus eksitasi shunt, makin besar medan penguat shunt yang dihasilkan, dan tegangan terminal meningkat sampai mencapai tegangan nominalnya. Diagram rangkaian generator shunt dapat dilihat pada Gambar 10.

Gbr10. Diagram Rangkaian Generator Shunt
Jika generator shunt tidak mendapatkan arus eksitasi, maka sisa megnetisasi tidak akan ada, atau jika belitan eksitasi salah sambung atau jika arah putaran terbalik, atau rotor terhubung-singkat, maka tidak akan ada tegangan atau energi listrik yang dihasilkan oleh generator tersebut.
Karakteristik kerja Generator


Gbr11. Karakteristik Generator Shunt.
Generator shunt mempunyai karakteristik seperti ditunjukkan pada Gambar 11. Tegangan output akan turun lebih banyak untuk kenaikan arus beban yang sama, dibandingkan dengan tegangan output pada generator penguat terpisah. Sebagai sumber tegangan, karakteristik dari generator penguat terpisah dan generator shunt tentu kurang baik, karena seharusnya sebuah generator mempunyai tegangan output yang konstan, namun hal ini dapat diperbaiki pada generator kompon.3. Generator Kompon Generator kompon mempunyai dua penguat eksitasi pada inti kutub utama yang sama. Satu penguat eksitasi merupakan penguat shunt, dan lainnya merupakan penguat seri. Diagram rangkaian generator kompon ditunjukkan pada Gambar 12. Pengatur medan magnet (D1-D2) terletak di depan belitan shunt.

Gbr12. Diagram Rangkaian Generator Kompon
Karakteristik Generator Kompon

Gbr13. Karakteristik Generator Kompon
Gambar 13 menunjukkan karakteristik generator kompon. Tegangan output generator terlihat konstan dengan pertambahan arus beban, baik pada arus eksitasi penuh maupun eksitasi 50%. Hal ini disebabkan oleh adanya penguatan lilitan seri, yang cenderung naik tegangannya jika arus beban bertambah besar. Jadi ini merupakan kompensasi dari generator shunt, yang cenderung tegangannya akan turun jika arus bebannya naik.Karakteristik generator DC Karakteristik motor dc Torsi tinggi pada kecepatan rendah. Pengaturan kecepatan bagus' pada seluruh rentang (tidak ada low-end cogging). Kemampuan mengatasi beban-Iebih lebih baik. Lebih mahal dibandingkan motor ac. Secara fisik lebih besar dibandingkan dengan motor ac untuk HP yang sama. Pemeliharaan dan perbaikan yang diperlukan lebih rutin.
(Sumber: http://blogs.itb.ac.id/el2244k0112211029ardinathasanjayaputra/)










DATA HASIL PERCOBAAN
Vs
Vm(V)
Vg(V)
5
3,9
2,9
15
13,3
11,9















PENGOLAHAN DATA
Effisiensi sumber 5V
Vm terhadap Vs
ηms=VmVsx100%=3,95x100%=78%
Vg terhadap Vm
ηgm=VgVmx100%=2,93,9x100%=74,359%
Vg terhadap Vs
ηgs=VgVsx100%=2,95x100%=58%
Effisiensi sumber 15V
Vm terhadap Vs
ηms=VmVsx100%=13,315x100%=88,667%
Vg terhadap Vm
ηgm=VgVmx100%=11,913,3x100%=89,474%
Vg terhadap Vs
ηgs=VgVsx100%=11,915x100%=79,33%






ANALISA HASIL PERCOBAAN

Pada praktikum kali ini, ditentukan nilai Vs-nya berturut-turut 5 dan 15 V. Sementara yang diselidiki adalah nilai dari Vm dan Vgnya untuk masing-masing nilai Vs tersebut. Dimana Vs adalah tegangan sumber, Vm adalah tegangan motor DC, dan Vg adalah tegangan generator DC.
Dari hasil percobaan, untuk Vs 5V, didapat nilai Vm atau tegangan motor DC sebesar 3,9V. Selain itu juga, didapat nilai Vg atau tegangan generator DC sebesar 2,9V.
Untuk Vs 15V, didapat nilai Vm atau tegangan motor DC sebesar 13,3V. Selain itu juga, didapat nilai Vg atau tegangan generator DC sebesar 11,9V.
Dari sisi tegangan sumber (Vs), semakin besar tegangan sumbernya, 5 dan 15 V semakin besar tegangan motor Dcnya (Vm) berturut-turut 3,9 V dan 13,3 V dan begitu sebaliknya.
Masih dari sisi tegangan sumber (Vs), emakin besar tegangan sumbernya, 5 dan 15 V semakin besar tegangan generator Dcnya (Vg) berturut-turut 2,9 V dan 11,9 V dan begitu sebaliknya.
Adapun didapat hubungan antara tegangan motor DC (Vm) dan tegangan generator DC (Vg) yaitu, semakin besar tegangan motor DC berturut – turut 3,9 V dan 13,3 V maka semakin besar tegangan generator DC(Vg) berturut-turut 2,9 V dan 11,9 V.
Selain itu, dari data-data tersebut, didapatkan bahwa tegangan sumber(Vs) lebih besar dari pada tegangan tegangan motor DC (Vm) dan tegangan tegangan generator DC (Vg) dan sebaliknya. Sementara tegangan motor DC (Vm) lebih kecil dari pada generator DC(Vg) dan sebaliknya.
Dari pengolahan data, didapat nilai – nilai effisiensi dari data hasil percobaan tersebut. Dimana didapat bahwa effisiensi untuk sumber 5 volt lebih kecil dari sumber 15 volt.
Untuk effisiensi sumber 5 volt, urutan effisiensi terendah hingga tertinggi adalah ηgs(Vg terhadap Vs), ηgm(Vg terhadap Vm), ηms(Vm terhadap Vs) yaitu berturut-turut 78% , 74,359% , 58%.
Untuk effisiensi sumber 15 volt, urutan effisiensi terendah hingga tertinggi adalah ηgs(Vg terhadap Vs), ηms(Vm terhadap Vs), ηgm(Vg terhadap Vm) yaitu berturut-turut 89,474% , 88,667% , 79,33%.
Adapun perbandingan antara effisiensi sumber 5 V dan 15 V adalah ηgm 5V lebih kecil dari ηgm 15 V , ηgs 5V lebih kecil dari ηgs 15 V dan ηms 5V lebih kecil dari ηms 15 V.














KESIMPULAN
Semakin besar tegangan sumber yang diberikan, maka semakin besar pula tegangan motor DC dan generator DC
Tegangan motor DC lebih besar dari generator DC
Tegangan generator DC lebih kecil dari pada tegangan motor DC dan tegangan sumber
Semakin besar tegangan yang diberikan, maka effisiensinya akan semakin besar pula.
Effisiensi yang paling kecil adalah effisiensi tegangan generator DC terhadap tegangan sumber
















TUGAS DAN JAWABAN
Cara-cara Starting Motor.
Prinsip Kerja UPS
Cara mengubah putaran motor
Desain sistem kelistrikan dengan : generator, pembagi beban, relay proteksi, trafo, MCB, Motor, Pengatur drop Voltage, Sinkronisasi.

Jawaban:
1) Langsung (Direct On Line)
Rangkaian untuk pengasut langsung (DOL Direct On Line) akan memutus atau menghubungkan suplai utama ke motor secara langsung. Karena arus pengasutan motor dapat mencapai tujuh / delapan kali lebih besar dari arus kondisi normal, maka pengasut langsung ini hanya digunakan untuk motor-motor kecil dengan daya kurang dari 5 Kw.
 
Gambar 1. Direct On Line Starter
Rangkaian pengasut langsung ini ditunjukkan oleh gambar. Jika tombol mulai (Start) ditekan maka arus akan mengalir dari fasa merah (R) melalui rangkaian kendali dan kumparan kontaktor ke fasa biru. Arus ini akan mengkatifkan kumparan kontaktor sehingga kontaktor akan menutup untuk menghubungkan suplai 3 fasa ke motor. Jika tombol mulai dilepaskan rangkaian kendali akan tetap dipertahankan seperti semula melalui sebuah kontak penahan. Jika selanjutnya tombol berhenti (stop) ditekan atau jika kumparan-kumparan beban lebih bekerja maka rangkaian kendali akan terputus dan kontaktor akan membuka untuk memutuskan suplai listrik 3 fasa ke motor. Penghubungan kembali suplai ke motor hanya dapat dilakukan dengan menekan kembali tombol mulai, jadi rangkaian ini juga dapat memberi proteksi terhadap kehilangan tegangan suplai.
Untuk aplikasi-aplikasi industri dimana digunakan motor-motor dengan kapasitas daya yang besar, rangkaian pengasutan harus dirancang agar dapat mengurangi kelebihn arus asut. Salah satu metode yang digunakan ialah pengasutan bintang delta.

2) Bintang Delta
Untuk 3 buah beban, misalnya belitan-belitan dari otor 3 fasa, dihubungkan dalam hubungan bintang, maka arus saluran akan bernilai sepertiga dari nilai yang dimiliki jika beban yang sama dihubungkan dalam hubungan delta, sebuah pengasut yang mula-mula dapat menghubungkan belitan-belitan motor dalam hubungan bintang & kemudian mengubahnya dalam hubungan delta akan dapat mengurangi arus lebih pengasutan. Susunan rangkaian untuk pengasutan bintang delta (star delta) ini diperlihatkan pada gambar. Untuk kondisi pengasutan, belitan-belitan motor dihubungkan dalam hubungan bintang pada titik a-b-c dari ujung-ujung belitan melalui sebuah kontaktor pembentuk hubungan bintang. Hal ini akan dapat mengurangi besarnya tegangan fasa sebesar 58 % dari tegangan kerja motor dalam kondisi berputar normal serta mengurangi arus & besarnya torsi motor. Jika motor telah berputar maka sebuah saklar ganda akan mengubah hubungan belitan motor dari hubungan bintang ke hubungan delta sehingga dapat diperoleh arus asut minimum dan torsi motor dalam kondisi berputar yang maksimum. Pengasut motor ini harus juga dengan perlatan proteksi beban lebih serta proteksi terhadap terjadinya kehilangan tegangan, walaupun pada gambar peralatan proteksi tidak ditunjukkan.


 Gambar 2. Pengasutan Bintang Delta
3) Pengasutan dengan Autotransformator
Sebuah pengasutan motor dengan Autotransformator merupakan salah satu metode lain yang dapat digunakan untuk mengurangi besarnya arus pengasutan motor dengan jalan mengurangi besarnya tegangan selama proses-proses awal pengasutan karena pengurangan tegangan akan berakibat pada berkurangnya torsi asut maka tegangan akan direduksi secukupnya saja untuk mengurangi arus pengasut, dengan cara memilih tingkat tegangan tertentu di kenal sebagai tapping tegangan. Rangkaian pengasutan dengan autotrafo ditunjukkan pada gambar dengan memposisikan saklar pada posisi mulai (Start) maka akan diperoleh hubungan seri antara belitan-belitan auto trafo, dengan belitan pengasut motor yang terhubung delta. Ketika kecepatan puataran motor telah cukup tinggi, maka saklar dipindahkan ke posisi jalan (Run) yang akan menghubungkan belitan-belitan motor secara langsung ke suplai tegangan 3 fasa. Keuntungan dari metode pengasutan ini ialah hanya memerlukan 3 buah kawat penghantar penghubung antara rangkaian pengasut motor dan rangkaian motor walaupun tidak terlihat di dalam gambar. Pengasut motor ini juga dilengkapi juga
dengan peralatan proteksi beban lebih serta proteksi terhadap terjadinya kehilangan tegangan.

Gambar 3. Pengasutan dengan Autotrafo
4) Pengasutan Dengan Tahanan Rotor
Untuk melakukan pengasutan motor dalam kondisi berbeban umumnya digunakan motor induksi dengan jenis rotor belitan karena memberi kemungkinan untuk melakukan penyambungan rangkaian rotor dengan tahanan luar melalui cincin slip dan sikat untuk meningkatkan torsi asut motor. Pada saat awal pengasutan motor, resistansi rotor luar adalah bernilai maksimum, kemudian seiring dengan meningkatnya putaran motor, resistansi rotor luar ini dikurangi secara bertahap hingga pada saat kecepatn penuh motor tercapai nilai resistansinya adalah nol dan motor bekerja normal sepertin halnya rotor motor sangkar. Rangkaian pengasut motor ini dilengkapi juga dengan peralatan proteksi beban lebih, proteksi terhadap terjadinya kehilangan tegangan serta system interlocking untuk mencegah terjadinya pengasutan motor dalam kondisi pengasutan motor dalam kondisi resistansi rotor tak terhubungkan. Rangkaian seperti pada gambar, tetapi rangkaian proteksinya tidak ditunjukkan.


Gambar 4. Pengasutan dengan Tahanan Rotor
Sumber(http://ferryxseven.blogspot.co.id/2010/12/jenis-jenis-pengasutan-starting-pada.html#sthash.CgFAZ0kN.dpuf)
Frekuensi drive
Frequency Drive sering disebut juga dengan VSD (Variable Speed Drive), VFD (Variable frequency Drive) atau Inverter. VSD terdiri dari 2 bagian utama yaitu penyearah tegangan AC (50 atau 60 HZ) ke DC dan bagian kedua adalah membalikan dari DC ke tegangan AC dengan frequency yang diinginkan. VSD memanfaatkan sifat motor sesuai dengan rumus sbb :


Di mana RPM = kecepatan merupakan putaran dalam motor
f = frekuensi
p = jumlah kutub motor
Dengan demikian jika frekuensi motor ditingkatkan maka akan meningkatkan kecepatan motor, sebaliknya dengan memperkecil frekuensi akan memperlambat kecepatan motor.
Pengendalian frekuensi motor menggunakan rangkaian inverter, seperti pada gambar:

Prinsip kerja inverter yang sedehana adalah :
Tegangan yang masuk dari jala jala 50 Hz dialirkan ke board Rectifier/ penyearah DC, dan ditampung ke bank capacitor. Jadi dari AC di jadikan DC.
Tegangan DC kemudian diumpankan ke board inverter untuk dijadikan AC kembali dengan frekuensi sesuai kebutuhan. Jadi dari DC ke AC yang komponen utamanya adalah Semiconduktor aktif seperti IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor). Dengan menggunakan frekuensi carrier (bisa sampai 20 kHz), tegangan DC dicacah dan dimodulasi sehingga keluar tegangan dan frekuensi yang diinginkan.
Pengontrolan start, stop, jogging dll bisa dilakukan dengan dua cara yaitu via local dan remote. Local maksudnya adalah dengan menekan tombol pada keypad di inverternya. Sedangkan remote dengan menghubungkan terminal di board control dengan tombol external seperti push button atau switch. Masing masing option tersebut mempunyai kelemahan dan keunggulan sendiri sendiri.
Frekuensi dikontrol dengan berbagai macam cara yaitu : melalui keypad (local), dengan external potensiometer, Input 0 ~ 10 VDC , 4 ~ 20 mA atau dengan preset memori. Semua itu bisa dilakukan dengan mengisi parameter program yang sesuai.

Softstarter

Soft starter dipergunakan untuk mengatur/ memperhalus start dari elektrik motor. Prisip kerjanya adalah dengan mengatur tegangan yang masuk ke motor. Pertama-tama motor hanya diberikan tegangan yang rendah sehingga arus dan torsipun juga rendah. Pada level ini motor hanya sekedar bergerak perlahan dan tidak menimbulkan kejutan. Selanjutnya tegangan akan dinaikan secara bertahap sampai ke nominal tegangannya dan motor akan berputar dengan dengan kondisi RPM yang nominal.

Komponen utama softstarter adalah thyristor dan rangkaian yang mengatur trigger thyristor. Seperti diketahui, output thyristor dapat di atur via pin gate nya. Rangkaian tersebut akan mengontrol level tegangan yang akan dikeluarkan oleh thyristor. Thyristor yang terpasang bisa pada 2 phase atau 3 phase.

Selain untuk starting motor, Softstarter juga dilengkapi fitur soft stop. Jadi saat stop, tegangan juga dikurangi secara perlahan atau tidak dilepaskan begitu saja seperti pada starter yang menggunakan contactor.




1.UPS Offline
Prinsip kerjanya sbb: pada saat UPS mendapat supply dari sumber listrik utama output UPS langsung dari sumber listrik utama. Pada saat sumber listrik utama mati atau diluar range yang telah ditentukan UPS bekerja dari inverter (Pengubah listrik DC dari Battere menjadi Listrik AC 220). Perpindahan dari supply listrik ke supply batere tersebut terdapat waktu pindah (transfer time) +/- 2ms - 4ms yang dapat mengakibatkan komputer restart, hal ini jarang terjadi tetapi masih ada resiko komputer restart.



Ups jenis ini mempunyai kelemahan yaitu jika tegangan input naik turun maka tegangan output dari Ups ini akan naik turun juga. Untuk memperbaiki kelemahan ini maka di buatlah Ups Line Interkative, yaitu dengan menambahkan stabilizer (AVR- Automatic Voltage Regulator) pada saat UPS bekerja dari sumber listrik utama.



2.UPS On Line
Prinsip kerjanya sbb: UPS akan bekerja selalu dari inverter baik UPS bekerja dari sumber listrik utama maupun sumber listrik utama mati (UPS bekerja dari battere). Jadi dikarenakan UPS selalu bekerja dari inverter maka tidak ada transfer time (waku pindah) pada saat perpindahan dari batere ke sumber listrik utama bagitu pula sebaliknya dan tegangan serta frekuensi output UPS juga akan sangat stabil. Pada system online ini pada umumnya terdapat converter AC to DC sebagai pengganti batere pada saat UPS bekerja dari sumber listrik utama. Jadi perpindahan itu terjadi dari converter ke batere atau sebaliknya. Inverternya tetap bekerja untuk mensupplay tegangan AC 220 pada output UPS. Sehingga tidak ada transfer time pada saat perpindahan dari sumber listik utama ke batere atau sebaliknya.



(Sumber : http://tips-memilih-ups.blogspot.co.id/2009/08/jenis-ups-berdasarkan-cara-kerjanya.html)
Cara mengubah putaran motor
Untuk mengubah putaran motor dapat dilakukan dengan beberapa cara tergantung dari jenis motor yang digunakan.

1. Mengatur putaran motor DC

a. Mengatur arah putaran motor DC
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.

b. Mengatur kecepatan putar motor DC
Kecepatan putar dari motor DC juga dapat diatur sesuai kebutuhan. Pada intinya untuk pengaturan kecepatan putaran motor DC dilakukan dengan mengatur tegangan yang masuk pada motor. Ada beberapa cara pengaturan tegangan yang dapat dilakukan yaitu:

1. Pengaturan tegangan motor dengan rangkaian pembagi tegangan
Untuk mengatur tegangan motor, dapat menambahkan potensio atau variabel resistor untuk membagi tegangan yang masuk ke dalam motor .Cara ini tidak efisien karena banyak energi yang hilang dan dibutuhkan VR dengan daya besar.

2. Mengatur tegangan motor dengan mengatur tegangan basis transistor
Cara ini merupakan pengembangan dari cara pertama dengan menambahkan transistor. Dengan menambahkan transistor, maka energi yang terbuang akan dapat dikurangi sehingga energi lebih hemat.

3. Pengaturan tegangan basis dengan PWM
Cara yang ketiga adalah dengan metode PWM (Pulse Width Modulation), dengan metode ini tegangan basis dapat diatur dengan mengatur lebar pulsa yang masuk, semakin banyak pulsa yang masuk maka semakin banyak arus yang mengalir ke motor.
(Sumber : http://mekatronika-smk.blogspot.co.id/2012/04/pengaturan-putaran-motor-listrik-1.html)
Mengatur putaran motor AC

a. Mengatur arah putar motor AC 1 phase

Pengaturan arah putaran pada motor listrik AC 1 phase pinsipnya sama dengan pada motor DC yaitu dengan mengubah arah medan putarnya. Untuk mengubah arah putaran motor AC 1 Phase dapat dengan mengubah posisi sambungan kumparan bantu motor 1 Phase.


(Sumber : http://dunia-listrik.blogspot.com/2009/04/motor-listrik-ac-satu-fasa.html)

Pada gambar diatas ada dua konfigurasi rangkaian yang pertama putar CW (clockwise) dan yang kedua CCW (counter clockwise).
Pada gambar diatas kumparan utama U1-U2 dan kumparan bantu Z1-Z2. Pada gambar pertama kumparan bantu Z1 terhubung dengan NOL dan ujung Z2 terhubung dengan kapasitor yang terhubung dengan phasa, sedang pada gambar kedua kumparan bantu Z1 terhubung dengan kapasitor yang terhubung pada phasa dan Z2 terhubung dengan NOL. Pergantian tersebut akan menimbulkan arah medan putar yang berbeda sehingga arah putaran motor dapat berubah.

b. Mengatur kecepatan putar motor AC 1 phase
Kecepatan putar motor AC dapat dihitung dengan rumus :



Dari persamaan di atas maka untuk mengubah-ubah nilai Ns dapat dilakukan dengan mengubah nilai frekuensi (f) atau mengubah jumlah kutub motor (p), selain itu juga dapat dengan cara mengatur tegangan yang masuk ke motor akan tetapi cara ini jarang dilakukan karena jika tegangan berkurang maka torsinya juga berkurang jika dalam kondisi berbeban.
Cara yang paling banyak digunakan adalah dengan mengubah-ubah nilai frekuensi arus AC yang masuk, hal ini semakin mudah dilakukan dengan bantuan alat inferter yang mampu memanipulasi frekuensi dan tersedia untuk beragam daya motor.

c. Mengatur Arah Putar Motor AC 3 Phase
Pengaturan arah putaran pada motor AC 3 Phase dilakukan dengan menukar urutan dua dari tiga phase yang masuk ke motor. Maksudnya adalah, misalnya urutan phase yang masuk adalah R-S-T, untuk merubah arah putarannya phase masukan diubah menjadi T-S-R atau S-R-T atau R-T-S.


(Sumber : http://aank123.files.wordpress.com)

Pada gambar di atas, jika MC1 yang bekerja maka phase yang masuk ke motor adalah R-S-T maka motor akan berputar searah jarum jam (Clockwise) akan tetapi jika MC2 yang bekerja maka urutan phase yang masuk ke motor adalah R-T-S perubahan urutan phase ini akan menyebabkan perubahan arah putaran motor dari Clockwise menjadi Counter Clockwise (Berlawanan arah jarum jam). Jadi dengan merubah urutan phase yang masuk ke motor maka arah putaran motor dapat diubah.

d. Mengatur Kecepatan Putar Motor AC 3 Phase
Pengaturan kecepatan motor 3 phase dapat dilakukan dengan menggunakan motor Dahlander, pada prinsipnya sama dengan menambah jumlah kutub motor listrik. Pada motor dahlander tiap kumparan memiliki dua ujung, atau masing-masing kumparan memiliki center tap. Jadi dengan mengubah sambungan pada center tap atau ujung kumparan maka jumlah kutubnya akan berubah sehingga kecepatan dapat diubah karena faktor pembaginya berubah. Sambungan kumparan-kumparan pada motor dahlander dapat dilihat pada gambar berikut:

Konfigurasi diatas adalah untuk sambungan motor kecepatan rendah dimana antar jala-jala terdapat 2 kumparan sehingga tahanannya lebih besar sehingga arus yang masuk menjadi berkurang sehingga kecepatan motor berkurang. Untuk kecepatan tinggi konfigurasi sambungan dapat dibentuk menjadi:

Pada gambar di atas tempat masuknya sumber L1-L2-dan L3 diubah kemudian ujung-ujung kumparan lain dihubung-singkatkan. Jika dicermati dan ditarik maka akan menjadi rangkaian bintang yang diparalel sebagai berikut:

Gambar sambungan dahlander Y-Y
Sambungan di atas akan membuat arus yang masuk menjadi besar karena hambatan kumparan yang diparalel semakin kecil sehingga kecepatan motor menjadi lebih tinggi dari sambungan segitiga.

(sumber: http://mekatronika-smk.blogspot.co.id/2012/05/pengaturan-putaran-motor-listrik-2.html)



















DAFTAR PUSTAKA
Korps Asisten Fenomena Medan Elektromagnetik. 2015. Modul Praktikum Fenomena Medan Elektromagnetik. Indralaya : Laboratorium Fenomena Medan Elektromagnetik Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Sriwijaya.
Putra, Ardinatha Sanjaya 2013. Generator, http://blogs.itb.ac.id/el2244k0112211029 ardinathasanjayaputra/(diakses pada tanggal 10 Oktober 2015)
______.2008.Generator DC, http://dunia-listrik.blogspot.co.id/2009/01/generator-dc.html(diakses pada tanggal 10 Oktober 2015)
______.GENERATOR ARUS SEARAH, Universitas Sumatera Utara http://repository usu.ac.id/bitstream/123456789/19982/3/Chapter%20II.pdf, (diakses pada tanggal 10 Oktober 2015)










LAMPIRAN
Lampiran Grafik

Vm 15 Volt Vg 15 Volt








Vm 5 Volt Vg 5 Volt













LAMPIRAN ALAT

Unit Power Supply 0-15V Electromagnetism Trainer 12-100





Osiloskop 2 channel Multimeter







Jumper