ii. tinjauan pustaka

II. TINJAUAN PUSTAKA
2.1. TRAKTOR
Traktor adalah suatu mesin traksi yang utamanya dirancang dan dinyatakan sebagai penyedia
tenaga bagi peralatan pertanian dan perlengkapan usaha tani (Sembiring N. dkk, 1998). Traktor didesain
secara spesifik untuk keperluan traksi tinggi pada kecepatan rendah, atau untuk menarik trailer atau
instrumen yang digunakan dalam pertanian atau konstruksi.
Menurut SNI 7416:2010, traktor roda empat adalah mesin berdaya gerak sendiri berupa motor
diesel, beroda empat (ban karet atau ditambah roda sangkar dari baja) mempunyai tiga titik gandeng,
berfungsi untuk menarik, menggerakkan, mengangkat, mendorong alat dan mesin pertanian dan juga
sebagai sumber daya penggerak. Berdasarkan besaran daya sumber penggerak motor diesel dan kategori
tiga titik-gandeng, traktor roda empat diklasifikasikan atas empat kelas, seperti tertera pada Tabel.1 di
bawah ini.
Tabel 1. Klasifikasi Traktor Roda Empat
Klasifikasi Traktor
Traktor Mini
Traktor Kecil
Traktor Sedang
Traktor Besar
Traktor Sangat
Klasifikasi Traktor
Dayamotor (kW)
Kategori 3-titik-gandeng
9-15
1
15 - 35
1
30 – 75
2
60 – 168
2 dan 3
135- 300
3 dan 4
Besar
Berdasarkan jumlah poros penggeraknya, traktor roda empat dapat diklasifikasikan ke dalam dua
jenis yaitu:
a) Traktor dengan poros penggerak tunggal (two wheel drive, 2WD); yaitu traktor yang
digerakkan oleh kedua roda belakang.
b) Traktor dengan poros penggerak ganda (four wheel drive, 4WD); yaitu traktor yang digerakkan
oleh keempat roda.
2.1.1. Konstruksi Utama Traktor
Konstruksi utama traktor roda empat yaitu:
-
Mesin sebagai sumber penggerak
-
Transmisi daya, biasanya berupa roda gigi, sabuk dan sproket, atau kombinasi keduanya
-
Alat penggerak, yaitu roda, roda rantai, dsb
-
Alat pengendali, yaitu berupa kemudi, kopling, kopling kemudi, rem, stir, dsb
-
Alat yang bekerja, yaitu implemen atau trailer yang ditarik
Menurut SNI 7416:2010, Konstruksi traktor pertanian ditunjukkan pada Gambar 1, Gambar 2, dan
Gambar 3 di bawah ini.
3
Gambar 1. Traktor Pertanian dengan Poros Penggerak Ganda-4WD (PAES118:2001)
Gambar 2. Konstruksi Utama Traktor Roda 4 (PAES 118:2001)
Gambar 3. Contoh panel Kontrol dari Traktor Roda Empat dengan 4-WD (PAES118:2001)
4
Dalam media E-learning TEP FATETA IPB, dijelaskan secara rinci tentang konstruksi dan fungsi
traktor roda empat. Traktor roda empat secara mendasar terdiri dari bagian-bagian utama sebagai berikut:
1. Enjin (engine)
2. Alat untuk penyaluran tenaga (power transmission device)
3. Alat untuk bergerak (running device)
4. Alat untuk kemudi (steering device)
5. Alat untuk bekerja (working device)
1.
Enjin
Kebanyakan dari traktor roda empat dilengkapi dengan enjin diesel, 4-tak, berpendingin air.
Banyak diantaranya memiliki 2 hingga 6 silinder. Enjin traktor nampak seperti enjin truk atau bus tetapi
dilengkapi dengan sistem governor yang efektif untuk keperluan dapat menjaga putaran konstan dengan
tanpa memandang beban yang diberikan.
Enjin dari sebuah traktor roda empat umumnya dilengkapi dengan:
a) Sistem bahan bakar. Enjin traktor biasanya memiliki sebuah pompa injeksi untuk setiap silinder.
Untuk mengalirkan bahan bakar, diperlukan pompa bahan bakar
b) Sistem pelumasan. Minyak pelumas dialirkan secara paksa oleh pompa minyak pelumas ke berbagai
bagian enjin.
c) Sistem pendingin. Radiator dan kipas pendingin selalu melengkapi enjin yang berpendingin air.
Pompa harus dilengkapi untuk memastikan terjadinya sirkulasi air.
d) Sistem listrik. Ada alat motor starter untuk memutar flywheel yang memanfaatkan aki sebagai
sumber tenaganya. Aki juga digunakan untuk menyalakan lampu, klakson dan aksesoris lainnya.
Aki dicharge oleh generator, yang selalu berputar bersama putaran enjin.
2.
Alat untuk penyaluran tenaga
Alat ini berfungsi menyalurkan tenaga dari enjin menuju roda, poros PTO, pompa oli untuk
menggerakkan tiga-titik gandeng (thre-point linkage/hitch), dan lain-lainnya, pada berbagai tingkat
kecepatan putaran. Penyaluran tenaga ke roda, mirip dengan yang ada pada mobil, yaitu memiliki urutan
dari enjin – kopling -- gigi kecepatan -- gigi diffrensial -- poros roda. Karena traktor bergerak dengan
kecepatan yang sangat bervariasi, mulai dari 0,3 hingga 10 km/jam di lahan, dan 15–24 km/jam di jalan
raya, jumlah gigi perubahan kecepatan umumnya bervariasi dari 6 hingga 12, atau lebih. Gigi differensial
dapat dikunci dengan diffrential lock, ini akan membuat kedua roda penggerak berputar bersamaan bila
salah satu roda mengalami slip. Blok enjin dan sistem transmisi biasanya menjadi satu sebagai badan
utama traktor, maka dia dibuat dengan konstruksi yang sangat kuat.
3.
Alat untuk bergerak
Bagian utama untuk bergerak adalah roda ban. Roda ban traktor ukurannya besar, untuk
memberikan ground clearance yang besar, juga untuk mempermudah gerak pada lahan tidak rata, dan
juga untuk meningkatkan kemampuan traksi. Namun demikian, untuk lebih meningkatkan kemampuan
traksinya, kembang roda ban dibuat lebih tinggi. Demikian juga sering dilengkapi dengan berat tambahan
berupa besi atau penambahan air ke dalam ban.
5
Gambar 4. Pemberat Tambahan Pada Traktor
Namun demikian, pada lahan sawah yang berlumpur, beban yang berat akan malah menghambar
gerak traktor. Oleh sebab itu, traktor untuk lahan sawah biasanya dilengkapi roda sangkar, untuk
mengurangi tekanan kontak.
Rem hanya disediakan pada roda belakang. Rem roda kiri dan kanan dapat dipergunakan sendirisendiri untuk memudahkan belok (Gambar 5). Traktor untuk lahan sawah biasanya dilengkapi dengan
rem yang memilik bearing dengan seal kedap air.
Beberapa traktor dengan berpenggerak empat roda memiliki empat buah roda yang sama besar,
dan ada yang memiliki roda depan yang lebih kecil. Traktor yang memiliki empat roda yang sama besar
umumnya memberikan traksi yang lebih besar, tapi lebih sulit untuk dikemudikan dibandingkan dengan
yang roda depannya lebih kecil.
Gambar 5. Konstruksi pedal rem traktor roda empat
6
4.
Alat untuk kemudi
Traktor roda empat umumnya dikemudikan dari ruang kemudi dengan mengendalikan roda depan
melalui roda kemudi (stir), sebagaimana umumnya mobil. Namun ada juga kemudi dilakukan dengan
mengatur roda belakang, seperti traktor buatan Thailand (Gambar 6). Gigi differential sangat penting
untuk poros roda penggerak, dan jangan gunakan differential lock saat berbelok. Sistem power steering
digunakan untuk traktor besar. Ini akan membantu memperingan pengemudian traktor. Saat berbelok,
diperlukan juga bantuan rem kiri bila berbelok tajam ke kiri atau sebaliknya.
Gambar 6. Alat Kemudi Traktor Roda Empat
2.1.2. Sistem Kendali Traktor Roda Empat
Menurut Sihotang (2010), Pengendali adalah indikator, saklar, tuas dan pedal yang digunakan
untuk mengendalikan jalannya traktor. Pengendali yang ada pada traktor roda empat dapat dibagi menjadi
dua kelompok, yaitu:
Gambar 7. Pengendali Traktor Roda Empat
7
1. Indikator dan saklar pada dashboard, antara lain:
a)
b)
c)
d)
e)
f)
Kunci kontak (saklar utama)
Saklar lampu depan
Saklar lampu sein
Tombol klakson
Indikator pemanas mesin
Indikator pengisian accu
g)
h)
i)
j)
k)
Indikator temperatur air
Indikator sirkulasi oli pelumas
Tuas dekompresi
Tachometer dan meter jam
Sikring
2. Tuas dan pedal pengatur, antara lain:
a)
Tuas pengatur gas
Kecepatan (gas) akan besar apabila tuas ditarik. Gas akan kecil apabila disorong ke depan.
Apabila gas didorong lebih lanjut, gas akan berhenti. Ada juga jenis traktor yang dilengkapi
dengan tuas khusus untuk mematikan motor penggerak. Tuas gas ini berfungsi untuk menjaga
kecepatan jalan traktor akan tetap pada saat dioperasikan.
b) Tuas hidrolik
Tuas hidrolik berfungsi untuk menggerakkan sistem hidrolik yang umumnya digunakan
untuk menggerakkan lengan pengangkat implemen. Bila tuas didorong ke depan, implemen akan
turun, bila ditarik ke belakang implemen akan naik (terangkat). Apabila tuas pada posisi netral,
implemen akan berhenti ada posisi tertentu.
c)
Tuas persneleng utama
Biasanya tuas perneleng terdiri dari 3 atau 4 kecepatan maju dan satu kecepatan mundur.
d) Tuas persneleng cepat/ lambat
Tuas persneleng cepat/lambat (Hi-Low) digunakan untuk membedakan kecepatan di lahan
(pada saat mengolah tanah) dan kecepatan di jalan. Dengan tuas persneleng cepat lambat,
kombinasi kecepatan menjadi 6 atau 8 maju dan 2 mundur.
e)
Tuas persneleng PTO
Berfungsi untuk mengubah kecepatan putar poros PTO yang diinginkan. Setiap jenis trator
berbeda beda jumlah kecepatannya. Ada yang hanya satu, dua atau tiga macam kecepatan.
f)
Tuas gardan depan
Khusus untuk traktor yang mempunyai dobel gadan, dilengkapi dengan tuas gardan depan.
Tuas ini berfungsi untuk menyambung gardan depan apabila diperlukan. Gardan depan digunakan
untuk memperbesar daya tarik traktor.
g)
Pedal kopling
Gunanya untuk menghubungkan dan melepaskan, hubungan antara motor penggerak
dengan transmisi. Apabila pedal kopling diinjak, hubungan motor dengan transmisi terputus.
h)
Pedal rem (kiri dan kanan)
Pedal rem roda kiri dan rem roda kanan terpisah satu sama lain. Dengan terpisahnya pedal
rem, dapat membantu berbeloknya traktor secara tajam. Pada saat traktor berjalan di jalan, pedal
rem harus dikunci (disatukan kembali). Menginjak satu rem saja pada saat traktor berjalan cepat
akan sangat berbahaya.
8
i)
Pedal gas (pedal akselerasi)
Beberapa jenis traktor dilengkapi dengan pedal gas, selain tuas gas. Tekan pedal gas
apabila ingin mempercepat putaran motor penggerak. Lepaskan pedal gas apabila ingin
memperlambat.
j)
Tuas rem parkir
Tuas rem parkir berfungsi menahan rem tetap pada posisi mengerem. Bebapa jenis traktor
ada juga yang mengunakan tuas rem parkir tersendiri.
k) Pedal pengunci differensial (gardan)
Gardan berfungsi untuk memungkinkan roda kanan dan roda kiri belakang dapat berputar
dengan kecepatan berbeda, sehingga traktor dapat berbelok. Namun dengan adanya gardan
menyebabkan salah satu roda akan slip. Dengan menginjak pedal pengunci differensial, putaran
kedua roda belakang akan sama, sehinga slip bisa diatasi.
l)
Pengunci kap motor
Apabila kita ingin memeriksa motor traktor, kap motor harus dibuka terlebih dahulu. Untuk
membuka kap motor, pengunci harus dilepas terlebih dahulu.
m) Pengatur tempat duduk
Tempat duduk dapat diatur maju atau mundur sesuai dengan keinginan operator. Caranya
dengan memindah pen ke lubang lain yang diinginkan.
2.1.3. Langkah Pengoperasian Traktor Roda Empat
Sangat penting memahami langkah-langkah pengoperasian traktor roda empat sehingga operator
lebih mudah mengendalikannya. Hal paling dasar yang harus diketahui adalah cara menghidupkan dan
mematikan traktor. Sebagian besar, traktor roda empat menggunakan motor diesel sebagai tenaga
penggerak dan dihidupkan dengan motor stater. Sihotang (2010) menjelaskan, sebelum traktor
dihidupkan, harus diperiksa terlebih dahulu, sehingga traktor siap untuk dioperasikan. Kran bahan bakar
dalam posisi “OPEN”. Rem terkunci. Berikut ini akan dijelaskan lebih detail cara menghidupkan dan
mematikan traktor roda empat, beserta tujuannya.
a) Menghidupkan traktor roda empat:
-
-
Naik ke traktor dengan posisi maju, karena sekalian melihat bagian pengendali. Hati -hati tidak boleh
menyentuh bagian pengendali, baik tangan maupun kaki.
Duduklah yang baik di tempat duduk, karena seluruh anggota badan diperlukan untuk mengendalikan
traktor.
Semua saklar diposisikan “OFF”, untuk menghemat arus accu saat kunci kontak pada posisi “ON”
Semua tuas dan pedal netral. Sehingga pada saat traktor dihidupkan, seluruh peralatan traktor tidak
berjalan.
Masukkan kunci kontak dan putar ke kanan ke arah “ON”
Lihat, apakah lampu indikator pengisian accu dan indikator sirkulasi oli pelumas menyala.
Putar kunci kontak ke kanan ke arah “PREHEAT” selama kurang lebih 10 – 20 detik. Atau sampai
indikator pemanas mesin berpijar, sebagai tanda ruang pembakaran sudah cukup panas. Dengan
panasnya ruang pembakaran, akan mempermudah terjadinya proses pembakaran.
Injak penuh pedal kopling, untuk menjaga agar traktor tidak berjalan pada saat distater.
Geser tuas akselerasi pada posisi “START” atau akselerasi tinggi
9
-
Putar kunci kontak ke kanan penuh ke arah “START”, sehingga motor stater akan memutar motor
penggerak.
Setelah motor hidup, segera lepaskan kunci kontak, sehingga kunci kontak secara otomatis kembali ke
posisi “ON”. Untuk mematikan motor stater
Setelah motor hidup, lampu indikator pengisian accu dan indikator sirkulasi oli pelumas mati.
Kecilkan posisi gas ke idle
Lepaskan pedal kopling pelan-pelan
2.2. SISTEM KONTROL
2.2.1. Pengertian Sistem Kontrol
Menurut Ogata (1997) sistem adalah kombinasi dari beberapa komponen yang bekerja bersamasama dan melakukan sasaran tertentu sedangkan kontrol merupakan usaha pengaturan operasi-operasi
terhadap obyek atau proses agar sesuai dengan tujuan tertentu tersebut. Sehingga kontrol otomatik adalah
usaha pengaturan operasi-operasi terhadap obyek atau proses dengan kombinasi dari beberapa
komponen yang bekerja secara bersama-sama untuk mencapai sasaran atau tujuan tertentu
Komponen dasar dari sistem kontrol (Kuo, 1982), yaitu tujuan kontrol, komponen sistem kontrol
dan hasil atau keluaran. Dalam istilah yang lebih teknis tujuan dapat dihubungkan erat dengan masukan
atau sinyal dan hasilnya disebut keluaran atau variabel yang dikendalikan.
Sistem kontrol adalah suatu proses pengaturan atau pengendalian terhadap satu atau beberapa
besaran (variable, parameter) sehingga berada pada suatu harga atau pada suatu rangkaian harga (range)
tertentu. Komponen-komponen dari suatu sistem kontrol digambarkan dalam suatu blok diagram dibawah
ini.
Gambar 8. Diagram Blok Sistem Kontrol
Dari blok diagram di atas dapat dilihat komponen dari suatu sistem kontrol terdiri dari input set point
(R(t)), sinyal eror (e(t)), kontroler, sinyal kontrol (U(t)), actuator, plant/proses, output (c(t)), dan eror
detector dengan fungsi masing-masing sebagai berikut:
-
Input set point (R(t)) adalah nilai variable yang diinginkan oleh selama pengontrolan atau
pengendalian oleh system.
-
Signal eror (e(t)) adalah selisih antara nilai input set point (R(t)) dengan outpu (c(t)). Signal eror
ini merupakan input bagi kontroler dan nilainya harus sekecil mungkin, eror signal diolah atau
diproses oleh kontroler agar diperoleh niali output yang diinginkan.
-
Kontroler berfungsi untuk memproses signal eror yang dihasilkan sistem, hasilnya adalah berupa
proses yang harus dikerjakan oleh actuator.
10
-
Kontrol signal adalah signal yang dihasilkan oleh kontroler dan berfungsi untuk pengontrolan
proses yang diinginkan dan berfungsi untuk menyamakan input signal dengan output signal.
-
Actuator adalah komponen yang melakukan proses yang diperintahkan oleh kontroler.
-
Plant/proses adalah objek tertentu yang dikontrol oleh sistem. Biasanya berupa proses mekanis,
hidrolis, pneumatic, atau kombinasinya.
-
Output (c(t)) adalah harga atau nilai yang akan dipertahankan oleh kontroler dan merupakan nilai
yang ingin dicapai oleh sistem.
-
Eror detector adalah komponen yang membandingkan nilai input dengan output dan
menghasilkan signal eror.
Dalam sistem kontrol terdapat istilah-istilah yang sering dipakai dan memiliki arti tersendiri.
Untuk memudahkan pembahasan dalam sistem kontrol perlu didefinisikan sebuah terminologi dari
istilah-istilah tersebut yaitu:
Tabel 2. Istilah-istilah dalam Sistem Kontrol
Setpoint (Set Point):
Nilai yang diinginkan
(Desired Value):
Nilai Kontrol
(Kontrol Value):
Deviasi (Deviation):
Offset (Offset):
Sensor (Sensor):
Media Terkontrol
(Kontrolled Medium):
Kondisi Terkontrol
(Kontrolled Condition):
Kontroler (Kontroller):
Aktuator (Actuator):
Perangkat Terkontrol
(Kontrolled Device):
Nilai set dalam skala sistem kontrol dalam hal untuk
memperoleh kondisi yang diinginkan
Nilai yang diinginkan dan diperbolehkan berayun disekitar
kondisi ideal
Nilai dari kondisi kontrol pada kenyataannya dipelihara agar
menjadi kondisi matap
Perbedaan antara nilai setpoint dan nilai kontrol
Ayunan dari deviasi
Elemen yang merespon secara langsung
Media yang dikontrol oleh sistem. Media yang terkontrol
dalam contoh di atas adalah air dalam tangki
Kondisi fisik dari media terkontrol. Dalam contoh diatas
adalah level air dalam tangki
Perangkat yang menerima sinyal dari sensor dan
mengirimkan sinyal koreksi (atau pengontrolan) ke aktuator
Elemen yang menyetel perangkat terkontrol dalam hal
merespon sinyal dari kontroler
Elemen pengontrolan paling akhir didalam sebuah sistem
kontrol, sperti pengontrolan klep atau variabel kecepatan
pompa
2.2.2. Jenis-Jenis Sistem Kontrol
a)
Sistem kontrol manual (open loop kontrol)
Sistem kontrol manual adalah sistem pengontrolan yang masih menggunakan tenaga manusia
untuk melakukan proses pengontrolan. Pengontrlan secara manual biasanya digunakan pada proses yang
tidak banyak mengalami perubahan beban (load). Kelebihan sistem kontrol manual adalah lebih murah,
karena tidak memerlukan rangkaian elektronik seperti sensor, mikrokontroler, dan elemen elektronik yang
lain yang harganya cukup mahal. Sedangkan kekurangannya adalah output yang dihasilkan kurang akurat,
11
hal ini berkaitan dengan sifat manusia yang akan merasa lelah, letih, bosan jika bekerja dalam jangka
waktu yang lama.
b) Sistem kontrol otomatis (closed loop kontrol)
Sistem kontrol otomatis adalah sistem pengontrolan yang dilakukan dengan menggunakan alat
atau rangkaian elektronik. Pengontrolan otomatis sering digunakan untuk mengontrol atau mengendalikan
proses yang sering mengalami perubahan beban. Proses pengontrolan dapat dilakukan lebih cepat dan
akurat dibandingkan dengan pengontrolan manual.
(Sutiarso, at al. 2001). Sistem kontrol umpan balik diintroduksi untuk mengatasi keterbatanketerbatasan yang ada pada sistem kontrol jaringan terbuka. Sistem kontrol umpan balik telah digunakan
untuk mengontrol pengendalian pada kebanyakan mesin-mesin industri. Kendaraan dengan pemandu
otomatis dilengkapi perlengkapan kontrol umpan balik (Suzuki, at al. 1986).
Kontroler otomatis membandingkan nilai sebenamya dari keluaran sistem secara keseluruhan
(plant) dengan mengacu pada masukan (nilai yang dikehendaki), menentukan penyimpangan, dan
menghasilkan sinyal kontrol yang akan mengurangi penyimpangan menjadi nol atau nilai yang kecil.
Bagaimana kontroler otomatis tersebut menghasilkan sinyal kontrol dinamakan aksi/control.
Dalam suatu sistem kontrol terhadap hubungan timbal balik antara komponen-komponen yang
membentuk suatu konfigurasi sistem yang memberikan suatu hasil atau respon yang dikehendaki.
Hubungan antara masukan dan keluaran akan menggambarkan bagaimana proses yang terjadi pada sinyal
masukan untuk menghasilkan variable sinyal keluaran.
Gunterus di dalam Tamrin (1997) mengemukakan, sistem kontrol proses adalah kumpulan dan
kerja alat-alat kontrol proses otomatis. Semua komponen yang membentuk sistem kontrol disebut
instrumentasi kontrol proses. Pembahasan tentang sistem kontrol terfokus pada kerja dan komponen
sistem. Aplikasi instrumen pengukuran
dikelompokkan menjadi tiga, yaitu pemantauan proses dan
operasi, analisis teknik eksperimen, serta kontrol proses dan operasi (Doeblin di dalam Tamrin 1997).
Elemen pengukuran merupakan elernen yang penting dalam menentukan aksi dan respon sistem untuk
mengoreksi keadaan yang tidak dikehendaki.
Untuk menerjemahkan sinyal sistem pengukuran dari sensor menjadi sinyal yang dapat dimengerti
oleh kontrol dibutuhkan unit transduser. Pemilihan sinyal pengukuran ditentukan oleh jenis kontrol yang
akan dipakai. Sinyal dapat dianggap sebagai suatu fungsi waktu yang mewakili peubah fisik dalam suatu
sistem. Sistem pengukuran umumnya terdiri atas dua elemen, yaitu sensor dan tansduser, kedua unit ini
dapat berupa satu bagian yang utuh atau terpisah.
Sensor adalah alat yang mengubah variabel keluaran menjadi vaiabel yang sesuai, seperti
perpindahan, perubahann posisi, atau tegangan yang dapat digunakan untuk membandingkan keluaran
dengan sinyal masukan acuan. Elemen ini berada dalam jalur umpan balik dari sistem loop tertutup. Titik
"set" dari kontroler harus diubah ke masukan acuan dengan unit yang sama dengan sinyal umpan balik
dari sensor (Ogata, 1997).
Aktuator adalah alat daya yang menghasilkan masukan ke "plant" sesuai dengan sinyal kontrol
sedemikian sehingga sinyal umpan balik akan berkaitan dengan sinyal masukan acuan. Keluaran dari
12
kontroler otomatis dirnasukkan ke aktuator, seperti misalnya motor atau katup pneumatik, motorhidrolik,
atau motor listrik.
2.3. MOTOR LISTRIK
Motor listrik merupakan sebuah perangkat elektromagnetis yang mengubah energi listrik menjadi
energi mekanik. Energi mekanik ini digunakan untuk, misalnya, memutar impeller pompa, fan atau
blower, menggerakan kompresor, mengangkat bahan, dan lain-lain. 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 ke dalam
tiga kelompok (BEE India, 2004):
 Beban torque konstan 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.
 Beban dengan variabel torque adalah beban dengan torque yang bervariasi dengan kecepatan
operasi. Contoh beban dengan variabel torque adalah pompa sentrifugal dan fan (torque
bervariasi sebagai kwadrat kecepatan).
 Beban dengan energi konstan adalah beban dengan permintaan torque yang berubah dan
berbanding terbalik dengan kecepatan. Contoh untuk beban dengan daya konstan adalah
peralatan-peralatan mesin.
Gambar 9. Diagram Jenis-jenis Motor Listrik
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. Sebuah
motor DC yang memiliki tiga komponen utama, yaitu:
 Kutub medan. 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.
13
 Dinamo. 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.
 Commutator. 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.
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, 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 ditunjukkan dalam persamaan berikut:
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
Menurut Cooper (1992), motor listrik sering digunakan sebagai tenaga penggerak dibandingkan
dengan jenis tenaga-tenaga yang lain karena :
1. Dapat disesuaikan : motor dapat digunakan di hampir setiap lokasi termasuk di dalam air.
2. Otomatis : motor dengan mudah dikontrol dengan alat otomatis.
3. Rapi : sebuah unit kecil memperkembangkan sejumlah kekuatan besar secara bersama-sama.
4. Dapat dipercaya : motor listrik secara khusus untuk pekerjaan jarang mengalami gangguan.
6. Efisien : motor listrik memiliki efisiensi hingga 95 %.
7. Perawatan mudah
8. Tenang : motor secara umum lebih tenang dari pada mesin yang di jalankan.
9. Aman : apabila dipasang dengan tepat, dipelihara, dan digunakan
10. Mudah dioperasikan : tidak membutuhkan banyak pelatihan untuk mengoperasikan motor
14
2.4. PERANCANGAN (DESAIN)
Menurut Gieecke et al (2000) perancangan adalah cara untuk menghayati dan menciptakan
gagasan baru yang kemudian mengkomunikasikannya kepada orang lain dengan cara yang lebih mudah.
Sedangkan Harsokoesoemo (1999) mendefinisikan perancangan sebagai kegiatan awal dari usaha
merealisasikan suatu produk yang keberadaannya dibutuhkan oleh masyarakat untuk meringankan
hidupnya. Perancangan itu sendiri terdiri dari serangkaian kegiatan yang berurutan. Kegiatan-kegiatan
dalam proses perancangan dinamakan fase perancangan. Berikut diagram alir perancangan secara umum:
Identifikasi kebutuhan
Analisa masalah, spesifikasi produk dan
perancangan proyek
Perancangan konsep produk
Perancangan produk
Evalusai produk hasil rancangan
Dokumen untuk pembuatan produk
Gambar 10. Diagram Alir Proses Perancangan (Harsokoesoemo, 1999)
15