motor induksi

					Motor Induk M ksi.

or gubah energ listrik m gi menjadi ener rgi Moto listrik adalah alat yang meng mekanik ( gerak putar ) Secara um m g ). mum konstru uksi motor li istrik terdiri dari 2 bagi i ian utama yaitu stator dan r u rotor. Stator adalah bagi yang dia sedangka rotor adal ian am an lah bagian yang berputar. Tegangan yan digunakan motor listr adalah te b g ng n rik egangan sear rah dan d teganga bolak-bali Motor ya menggu an ik. ang unakan tegan ngan searah disebut mot tor DC D dan mo otor yang me enggunakan tegangan b n bolak-balik a adalah moto AC. Bagi or ian utama dari motor listrik : u m

Gambar 2.1 : Konstruksi Motor List G trik

II.1.1 Konst I truksi Stato or Bagi yang dia dari moto listrik ada ian am or alah stator, m mempunyai susunan ya ang sama dengan stator dar generator-generator (s s n ri sumber pem mbangkit listr rik). Stator itu dibuat dari pelat besi lun dan terpa d p nak asang kumparan/belitan di dalamnya a.

Gambar 2.2 : Kumpa aran Stator

II.1.2 Konst I truksi Rotor Bagi yang ber ian rputar pada motor listrik adalah rot dan roto dapat dibu k tor, or uat dalam berma d acam-macam konstruksi sebagai ber m i rikut di bawah ini : Rot belitan, d tor dan Rotor sangk R kar.

Gambar 2.3: Konstr r ruksi Rotor Moto Induksi 3 Fasa adal jenis m or lah motor pengge erak yang p paling bany yak digunakan di dalam proses indu d ustri karen mempuny na yai banyak keunggula k an. Khususnya jenis motor i K j induksi sang gkar bajing (squirrelcage diantarany : e) ya Harga le ebih murah d dibandingkan motor jenis lain dengan daya sama n s n a. Perawata lebih mud an dah. Konstruk ksinya kuat. Ukuran lebih kecil d l dibandingkan motor jenis lain. n s Ada beberapa pilihan untuk Sing Phase ata Polyphase n gle au e. aupun demik kian motor induksi me empunyai ke ekurangan y yaitu biasan nya Wala mempunyai karakteristik putaran ke dibawah 3000 rpm. m k ecil

II.2 I Prinsip Kerja Mot Induksi p tor Bila kumparan 3 fasa stator diberi tega r angan 3 fasa maka akan timbul flu a n uks yang besarn konstan. Fluks yang timbul ak memoton permuka rotor ya y nya . g kan ng aan ang semula diam sehingga timbul tega s m angan induk pada kum ksi mparan roto (ggl) dala or am rangkaian te r ertutup sehi ingga arus m mengalir da timbul ga an aya. Rotor akan berput tar searah deng medan m s gan magnet putar tetapi kece r epatan rotor tidak akan sama deng r n gan stator karen bila sama maka kece s na a epatan relati (nr) = 0 s if sehingga rot tidak ak tor kan

terinduksi tegangan dan tidak ada arus yang mengalir lagi pada rotor akibatnya torsi tidak akan timbul. Karena itu rotor selalu berputar pada nr < ns akibatnya selalu timbul “Slip”.

II.2.1 Slip Motor Induksi Slip adalah perbedaan antara kecepatan medan stator ( ns ) dengan kecepatan rotor atau sebenarnya ( nr ). Besarnya slip tergantung dari besar kecilnya beban motor. Semakin besar beban maka slip makin besar. Bila slip bertambah maka torsi yang dihasilkan juga bertambah.
Slip =
fr =

n s − nr x100% ..................................................................................... (2.1) ns

ns − nr xp ............................................................................................... (2.2) 120

fs =

p.n s ........................................................................................................ (2.3) 120

Dimana : ns = putaran kumparan medan stator dalam rpm nr = putaran kumparan rotor dalam rpm p = jumlah pasangan pole fs = frekuensi stator, Hz fr = frekuensi rotor, Hz

II.2.2 Konsep Medan Putar

Gambar 2.4 menunjukkan belitan stator tiga fasa untuk dua kutub dan diasumsikan dalam hubungan Y (menghubungkan A’, B’, dan C’). Tegangan yang didistribusikan ke stator sebagai fungsi waktu ditunjukkan pada Gambar 2.5. Medan magnet dalam stator ditunjukkan dalam empat kejadian waktu yang berbeda (t1, t2, t3, dan t4), yang sesuai dengan perbedaan tegangan yang ditunjukkan Gambar 2.5.

Gambar 2.4 Medan Stator

VA-A’

VB-B’

VC-C’

t1

t2

t3

t4

Gambar 2.5 Tegangan 3 Fasa pada Stator, Urutan Fasa ABC

Pada saat t1, VA-A’ dan VC-C’ bernilai positif dan VB-B’ bernilai negatif (maksimum). Dan arah arus yang dihasilkan terlihat pada Gambar 2.4a, arah arus ini juga menunjukkan resultan dua kutub medan magnet.

Sesaat kemudian, pada t2, VA-A’ bernilai positif (maksimum) denga VB-B’ dan VC-C’ kedua-duanya bernilai negatif. Waktu ini sesuai dengan pergeseran 60 derajat listrik dari waktu t1 dari tegangan masuk. Arah arus bersama dengan resultan medan stator ditunjukkan pada Gambar 2.4b, dengan catatan bahwa medan resultan telah bergeser 60o searah jarum jam dari posisi saat t1. Pada t2, VA-A’ dan VB-B’ bernilai positif sedang VC-C’ sekarang bernilai negatif (maksimum). Arus dan resultan medan ditunjukkan pada Gambar 2.4c. dengan perputaran medan 60o lagi searah jarum jam.

Terakhir, pada t4, VB-B’ bernilai positif (maksimum) dengan VA-A’ dan VC-C’ kedua-duanya positif. Ini ditunjukkan pada Gambar 2.4d. Dari gambar dijelaskan bahwa medan yang dihasilkan dari arus yang mengalir dari ketiga lilitan stator bergeser mengelilingi permukaan stator, bergerak melalui jarak tertentu dalam setiap interval waktu tertentu. Prinsip medan magnetik berputar ini digunakan baik dalam motor induksi maupun motor sinkron.

II.2.3 Rangkaian Ekivalen Motor Induksi Untuk mempermudah penganalisaan dengan mengguankan rangkaian – rangkaian eqifalen, lebih dahulu ditinjau keadaan motor induksi dimana motor induksi sebagai suatu transformator, pentrasferan energi dari stator kerotor dari suatu motor induksi adalah besaran induksi elektromagnetik karenanya motor induksi

dapat dianggap sebagai transformator dengan stator merupakan primer dan rotor sebagai rangkaian sekunder seperti yang terlihat pada gambar di bawah ini :

Gambar 2.6 : Rangkaian motor induksi

Dalam diagram vector gambar V1 adalah tegangan fasa stator, R1 dan X1 adalah tahanan stator dan reaktasi bocor pada lilitan fasa stator. Tegangan ( V1 ) mengahasilkan fluks magnet damana primer ( Stator ) dan dalam sekunder ( Rotor ) timbul tegangan induksi Er ( S . E2 ) tegangan terminal sekunder E2 tidak ada sebab keseluruhannya tegangan indusi Er telah habis terpakai dalam rangkaian tertutup dari rotor dengan demikian : V1 = E1 + I1 ( R1 + X1 ) .................................................................................. (2.4) Besarnya Er tergantung pada factor trasformasi tegangan atara stator dan rotor, dan juga tergantung pada slip. Seakan – akan selurunya tegangan Er diserap dalam impedansi rotor. Er = I2 . Z2 atau Er = I2 . ( R2 + X2 ) ......................................................................................... (2.5) Dalam diagram vector, Io adalah arus primer tanpa beban. Arus ini mempunyai dua komponen yaitu komponen rugi besi ( Ic ), yang menghasilkan rugi motor, arus magnetisasi ( Im ) yang menghasilkan fluks magnet. Vektor diagram dapat dilihat dibawah ini : Dengan demikian : Io2 = ( Ic )2 + ( Im )2 ........................................................................................ (2.6)

Rangkaian penguat mengandung Rc =

E1 E dan Xm = 1 IC Im
V1 I1 X 1

I1R 1 E1

.
IC

I1 I2 '
1

Io

Im
2

E r = S .I 2 I2S X 2

I2

Gambar 2.7 : Diagram vektor tegangan

Umumnya pada transformator, Io adalah kecil. Hal ini disebabkan reaktansi pada transformator rendah, karena Im adalah kecil dan menghasilkan Io yang kecil tetapi pada motor induksi adanyanya celah udara ( celah udara adalah reluktansi tinggi ) memerlukan Im yang besar karenanya Io sangat besar. Dalam vector diagram, I2’ adalah arus beban ekifalen dalam primer dan sama dengan I2 / a, arus total primer adalah jumalah vektor Io dan I2’. Seperti halnya pada trasformator, harga sekunder dapat ditransfer ke primer dan sebaliknya. Peralihan impedansi atau resistansi dari sekunder ke primer, harus dikali dengan a2 sedangkan arus dibagi dengan a. rangkaian ekifalen motor induksi dimana semua harga stator ditransfer ke primer adalah seperti gambar dibawah ini :

Gambar 2.8 : Rangkaian Motor Induksi.

Sedangkan rangkaian ekivalen motor induksi dapat digambarkan sebagai berikut :

Gambar 2.9 : Rangkaian Ekivalen Motor Induksi

II.2.4 Kopel Motor Induksi. Dari rangkaian ekivalen Gambar. arus I’2 adalah :

I '2 =
dan cos φ =

E1
( a 2 R2 / s ) 2 + ( a 2 X 2 ) 2

........................................................................ (2.7)

tahanan = impedansi

a 2 R2 / S ( a 2 R2 / s ) 2 + ( a 2 X 2 ) 2

............................................... (2.8)

Daya input rotor adalah : P = Tω............................................................................................................. (2.9) Dimana :

P = Daya T = Kopel ω = Kecepatan sudut Dimana besarnya daya input rotor 3 fasa adalah : P = 3 E1 I’2 cos φ ............................................................................................ (2.10) Bila persamaan 2.6 disubsitusikan ke 2.7 persamaan maka didapat kopel motor induksi 3 fasa :

T=

P

ω

=

3

ω

E1 I ' 2 cos φ .................................................................................... (2.11)

Bila Z1 = R1 + jX1 dianggap kecil sehingga E1 dianggap sama dengan V1 dan persamaan 2.4 dan 2.5 di subtitusikan ke persamaan 2.8, maka : sa 2 R2 T= V .................................................................... (2.12) ω ( a 2 R2 ) 2 + s 2 ( a 2 X 2 ) 2 3
2 1

II.2.5 Daya Motor Induksi

Jika tegangan antara fasa – fasa adalah V1 dan aliran arus yang diambil oleh stator adalah I1 maka daya yang dimasukkan pada stator pada pergeseran fasa sebesar φ1 adalah : Pin = 3 . V1 . I1 . cos ϕ .................................................................................. (2.13) Dari gambar 2.5 dapat kita ambil persamaan daya masuk pada rotor ( P2 ) yaitu sebagai berikut :
1 P2 = 3 . I2’2 . [ R2’ + R2’ ( - 1 )] s Dimana : 1 R2’ / s = R2’ + R2’ ( - 1 ) s Maka persamaan menjadi :
' ' 3 .I 2 .R 2 P2 = 3 . I2’ . ( R2’ / s ) = s 2

2

Atau P2 =

Rugi − Rugi Tembaga Slip

Daya keluaran rotor ( Output Rotor ) : Pm = P2 – 3 . ( I2’ )2 . R2’ ................................................................................. (2.14) atau : 1 Pm = 3 . ( I2’ )2 . R2’. ( - 1 ) s Pm = ( 1 – s ) P2 Output rotor dapat dikonversikan menjadi energi mekanik dan menghasilkan torsi gross ( Tg ). Selain dari torsi gross sebahagian hilang berupa rugi – rugi angin dan rugi – rugi gesekan pada rotor dan sisanya adalah torsi poros ( Tsh ). Jika kecepatan rotor adalah nr ( rpm ) dan Tg ( n.m ) maka : Tg .2π .nr 60 atau : Tg =
Rotor Gross Output .............................................................................. (2.15) n 2π . r 60

= Rotor Gross Output ( Watt )

Jika misalnya tidak terdapat rugi – rugi Cu pada rotor maka : Output Rotor = Input Rotor Dalam hal ini motor akan dikatakan berputar dalam kecepatan sinkron, sehingga persamaan menjadi : Tg = InputRotor 2π .nr

II.3. Prinsip Motor Induksi Satu-Fasa

Jika tegangan satu-fasa dikenakan pada lilitan stator motor induksi satu-fasa, arus bolak-balik akan mengalir dalam lilitan tersebut. Arus stator ini membangkitkan medan yang serupa dengan yang ditunjukkan Gambar 2.10. Selama setengah siklus di mana arus stator sedang mengalir seperti arah yang ditunjukkan, kutub selatan

terbentuk pada permukaan stator di A dan kutub utara C. Selama setengah siklus berikutnya, kutub stator dibalik. Walaupun kuat medan stator berubah dan polaritasnya dibalik secara periodik, aksinya selalu di sepanjang garis AC. Jadi medan ini tidak berputar tetapi merupakan medan stasioner yang berdenyut.

Gambar 2.10 Medan Stator Berdenyut Sepanjang Garis AC

Seperti halnya dalam transformator, tegangan diinduksikan dalam rangkaian sekunder yang dalam hal ini rotor. Karena rotor motor induksi satu-fasa adalah tipe sangkar tupai yang serupa dengan motor fasa-banyak, arus rotornya mengalir seperti yang ditunjukkan dalam Gambar 2.10. Arus rotor ini membentuk kutub pada permukaan rotor, tetapi karena kutub ini selalu dalam garis lurus (sepanjang garis AC) dengan kutub stator, tidak ada kopel yang dibangkitkan dalam kedua arah tersebut. Oleh sebab itu, motor induksi satu-fasa tidak start sendiri (self-starting) tetapi memerlukan beberapa penstart-an khusus. Salah satu cara adalah dengan menambah kumparan bantu yang dipasang pada motor satu-fasa. Bila motor sudah berputar pada kecepatan sebenarnya, kumparan bantu tidak berfungsi lagi.

II.4 Pengaturan Putaran Motor Induksi.

Motor pada umumnya berputar dengan kecepatan konstan, mendekati kecepatan sinkronnya. Meskipun demikian pada penggunaan tertentu dikehendaki juga adanya pengaturan putaran. Pengaturan motor induksi memerlukan biaya yang agak tinggi. Pengaturan kecepatan putaran motor induksi tiga fasa dapat dilakukan dengan beberapa cara : a. Pengaturan dengan mengubah jumlah kutub motor. Karena ns = 120 f , maka perubahan jumlah kutub (p) atau frekwensi (f ) p

akan mempengaruhi putaran. Jumlah kutub dapat diubah dengan merencanakan kumparan stator sedemikian rupa sehingga dapat menerima tegangan masuk pada posisi kumparan yang berbeda-beda. Biasanya diperoleh kecepatan sinkron dengan mengubah jumlah kutub dari 2 menjadi 4. b. Mengubah frekwensi jala-jala. Pengaturan putaran motor dapat dilakukan dengan mengubah-ngubah harga frekwensi jala. Hanya saja untuk menjaga kesimbangan kerapatan fluks, pengubahan tegangan harus dilakukan bersamaan dengan pengubahan frekwensi. c. Mengatur tegangan jala-jala.
T= 3

ω

(V1 ) 2

sa sa 2 2 (a R2 ) + s 2 (a 2 X 2 ) 2

2

2

Dari persamaan kopel motor induksi di atas diketahui bahwa kopel sebanding dengan pangkat dua tegangan yang diberikan. Untuk karakteristik beban seperti terlihat pada Gambar di bawah ini, kecepatan akan berubah dari n1 ke n2 untuk tegangan masuk setengah tegangan semula. Cara ini hanya menghasilkan pengaturan putaran yang terbatas (daerah pengaturan sempit).

Gambar 2.11 : Karakteristik Beban

d. Pengaturan Tahanan Luar. Tahanan luar motor rotor belitan dapat diatur, dengan demikian dihasilkan karakteristik kopel kecepatan yang berbeda-beda. Putaran akan berubah dari n1 ke n2 ke n3 dengan bertambahnya tahanan luar yang dihubungkan ke rotor.

Gambar 2.12 : Karakteristik Kopel Kecepatan yang Berbeda


				
DOCUMENT INFO
Shared By:
Tags:
Stats:
views:15441
posted:8/5/2009
language:Indonesian
pages:13