2015. Motor Induksi

9/10/2015

Motor induksi disebut juga motor tak serempak

Motor Induksi

Lab. Sistem Tenaga Listrik

Julius Sentosa S.

Mesin – Mesin Listrik

Merupakan motor AC yang paling banyak dipakai di industri baik 1 phasa maupun 3 phasa


Julius Sentosa S.


Keuntungan penggunaan motor induksi induksi::

Keuntungan penggunaan motor induksi induksi::

1.Sangat 1. Sangat sederhana, konstruksinya sangat kuat

4. Praktis tanpa pemeliharaan

terutama motor induksi dengan rotor sangkar

5. Dapat start dengan mudah sekalipun tak begitu

(squirrel cage rotor)

baik

2.Harganya 2. Harganya murah dan keandalannya tinggi 3.Effisiensi 3. Effisiensi tinggi pada keadaan nominal Æ tidak ada sikat sehingga rugi gesekan kecil dan pf nya relatif baik Lab. Sistem Tenaga Listrik

Julius Sentosa S.



Julius Sentosa S.


Kerugian penggunaan motor induksi induksi:: 1. Pengaturan putaran sulit 2. Bila beban naik maka putaran turun

Konstruksi Motor Induksi

3. Torsi start kecil


Julius Sentosa S.



Julius Sentosa S.


1

9/10/2015

Konstruksi motor induksi Terdiri dari rotor dan stator 1. Stator •

Bentuk stator motor induksi sama seperti mesin serempak. serempak p .

•

Stator terbuat dari besi berlaminasi yang mempunyai alur – alur untuk meletakkan kumparan stator Gambar Stator


Julius Sentosa S.



Julius Sentosa S.

Konstruksi motor induksi


2. Rotor •

•


•

Rotor sangkar

Ada 2 macam rotor yaitu rotor sangkar

Bentuknya sederhana tapi kuat

(squirrel cage rotor) dan rotor tergulung

Dibuat dari besi berlaminasi dan mempunyai

(wound rotor rotor))

alur

90% 90 % motor induksi menggunakan rotor

aluminium yang kedua ujungnya dihubung dihubung--

sangkar

singkat sehingga bentuknya mirip sangkar

yyangg

diisi

dengan g

tembaga g

dan

bajing


Julius Sentosa S.



Julius Sentosa S.


Konstruksi motor induksi •

Rotor sangkar Batang – batang tembaga / aluminium dicor dalam alur – alur sehingga tidak dapat dibuka Alur rotor biasanya dibuat sedikit bergeser dari sumbu axial supaya rotor tidak terkunci secara magnetis dengan stator pada saat start Gambar Rotor Sangkar

dan untuk mengurangi noise waktu motor berputar


Julius Sentosa S.



Julius Sentosa S.


2

9/10/2015

Konstruksi motor induksi •


Rotor tergulung

•

Rotor berupa kumparan tiga phasa phasa,, seperti pada stator

Rotor tergulung Setelah jalan jalan,, sikat diangkat dan kumparan dihubungkan singkat sama seperti rotor

Kumparan p dihubungg secara bintangg dan

sangkar g

ujung – ujungnya dikeluarkan lewat slip ring supaya dapat dihubungkan dengan tahanan di luar pada waktu start start..


Julius Sentosa S.



Julius Sentosa S.



Julius Sentosa S.



Julius Sentosa S.


Gambar Rotor Tergulung Lab. Sistem Tenaga Listrik

Julius Sentosa S.


Bagaimana rotor d t berputar dapat b t ?


Julius Sentosa S.


3

9/10/2015

• Pada saat kumparan 3 phasa di stator diberi

• Karena

tegangan tiga phasa maka akan timbul fluks

rangkaian tertutup maka ada arus yang mengalir. mengalir.

batang

–

batang

rotor

membuat

resultan (φr) yang konstan dan berputar dengan

• Interaksi antara medan putar dan arus yang

kecepatan p ns.

mengalir g menimbulkan ggaya y hingga gg menyebabkan y

• Fluks ini melalui celah udara udara,, memotong

rotor berputar dengan arah yang sama seperti

permukaan rotor dan batang – batang rotor yang

medan putar pada stator, seolah – olah mau

masih dalam keadaan diam sehingga terinduksi

mengikuti medan putar tersebut. tersebut.

suatu emf. emf. Lab. Sistem Tenaga Listrik

Julius Sentosa S.



Julius Sentosa S.


• Pada kenyataannya, rotor tidak akan dapat

• Perbedaan antara kecepatan sinkrun NS dan

mengikuti kecepatan medan putar putar..

kecepatan rotor atau motor N disebut slip slip..

• Kalau rotor dapat berputar sama seperti

• Slip dinyatakan dalam % dari kecepatan sinkrun

kecepatan medan stator maka kecepatan relatif di antara

keduanya

=

0

sehingga

emf

Slip % =

yang

NS − N ×100 NS

diinduksikan = 0 dan tidak ada arus yang mengalir

• Kecepatan motor N = NS (1 – s) dimana s adalah

di rotor, tidak ada torsi yang dihasilkan. dihasilkan.

slip

• Karena hal ini rotor selalu berputar pada kecepatan yang lebih kecil dari pada stator. stator. Lab. Sistem Tenaga Listrik

Julius Sentosa S.


• Pada saat rotor masih dalam keadaan diam,


Julius Sentosa S.


• Bila frekwensi arus di rotor adalah f’ maka maka::

frekwensi tegangan pada rotor adalah sama seperti

NS − N =

frekwensi tegangan input input.. • Saat rotor mulai berputar, frekwensi rotor

NS =

tergantung dari perbedaan kecepatan stator (medan

60 f ' p

60 f p

• Sehingga Sehingga::

putar) dan kecepatan rotor rotor..

f ' NS − N = =s f NS f ' = sf Lab. Sistem Tenaga Listrik

Julius Sentosa S.



Julius Sentosa S.


4

9/10/2015

Motor induksi 3 phasa, 4 kutub mempunyai tegangan supply dengan frekwensi 50 Hz Hitung:: Hitung (i) Kecepatan dari fluks magnit di stator (ii) Kecepatan dari rotor bila slip = 0, 04 (iii) Frekwensi dari arus rotor bila slip = 0,04 (iv) Frekwensi dari arus rotor bila rotor masih dalam keadaan diam

Jawab: Jawab: (i)Kecepatan (i) Kecepatan dari fluks magnit di stator

NS =

60 f 60 × 50 = = 1500 rpm p 2

(ii)Kecepatan (ii) Kecepatan dari rotor bila slip = 0, 04

N = N S (1 − s ) = 1500 × (1 − 0,04) = 1440 (iii)Frekwensi (iii) Frekwensi dari arus rotor bila slip = 0,04

f ' = sf = 0,04 × 50 = 2 Hz Lab. Sistem Tenaga Listrik

Julius Sentosa S.


Jawab: Jawab: (iv) Frekwensi dari arus rotor bila rotor masih dalam keadaan diam Æ pada slip = 1

f ' = sf = 1× 50 = 50 Hz


Julius Sentosa S.

Jawab: Jawab: (i)Slip (i) Slip Kecepatan sinkrun : N = 950 rpm s=


60 f 60 × 50 NS = = p 3 N S = 1000 rpm


Julius Sentosa S.


Motor induksi 50 Hz, 440 Volt, 500 PK (373 kW) mempunyai putaran 950 rpm pada beban penuh penuh.. Motor ini mempunyai 6 kutub kutub.. Hitung:: Hitung (i) Slip (ii) Dalam satu menit ada berapa kali tegangan rotor berubah


Julius Sentosa S.


Jawab: Jawab: (ii)Perubahan (ii) Perubahan tegangan pada rotor dalam satu menit:: menit 2,5 Hz × 60 detik = 150 rpm

N S − N 1000 − 950 = = 0,05 atau 5% 1000 NS

(ii)Dalam satu menit ada berapa kali tegangan rotor (ii)Dalam berubah Frekwensi dan emf rotor rotor::

f ' = sf = 0,05 × 50 = 2,5 Hz


Julius Sentosa S.



Julius Sentosa S.


5

9/10/2015

Sebuah mesin AC 3 phasa mempunyai 12 kutub dan diputar pada kecepatan 500 rpm rpm.. Tegangan yang dihasilkan digunakan untuk mensupply motor induksi 3 phasa phasa,, 8 kutub kutub.. Bila slip pada motor pada beban penuh adalah 3 %, hitung kecepatan motor pada beban penuh penuh..

Jawab: Jawab: Bila N adalah kecepatan motor, frekwensi tegangan 60 f supply adalah

N=

p 60 f = 10 f 500 = 6 f = 50 Hz Kecepatan sinkrun motor: = 60 f 60 × 50

NS =


Julius Sentosa S.


=

4

= 750 rpm

Julius Sentosa S.


Bila frekwensi dari emf pada rotor suatu motor induksi 8 kutub adalah 1,5 Hz dan pada stator 50 Hz. Berapa kecepatan motor dan berapa slipnya ?

Jawab: Jawab: Bila slip motor = 3% maka maka:: s=


p

NS − N NS

750 − N 750 N = 727,5

0,03 =

Jadi kecepatan motor pada beban penuh adalah 727,5 rpm = Lab. Sistem Tenaga Listrik

Julius Sentosa S.



Julius Sentosa S.


Jawab: Jawab: Slip motor: motor: f ' = sf

1,5 = s × 50 s = 0.03 = 3%

NS =

60 f 60 × 50 = = 750 rpm 4 p

Hubungan antara t i dan torsi d p.f. f rotor t

Kecepatan motor : = N −N 750 − N s= S ⇒ 0,03 = ⇒ N = 727,5 rpm NS 750 Lab. Sistem Tenaga Listrik

Julius Sentosa S.



Julius Sentosa S.


6

9/10/2015

Pada motor induksi induksi:: T ≈ E2⋅I2⋅cos Ø2 atau T = k⋅ E2 ⋅I2⋅cos Ø2 Dimana:: I2 = arus rotor pada keadaan diam Dimana Ø2 = sudut tegangan emf dan arus rotor k = konstanta Gambar Pengaruh pf rotor pada torsi

Dari rumus torsi terlihat bahwa pada saat Ø2 naik (cos Ø2 turun) maka torsi akan turun demikian dengan keadaan sebaliknya Lab. Sistem Tenaga Listrik

Julius Sentosa S.



Julius Sentosa S.


• Untuk rotor non induktif (Ø2 = 0) Arus rotor I2 akan sephasa dengan emf E2 dan kurva torsi ini selalu positif positif..

Torsi Start

• Untuk rotor induktif Arus rotor I2 tertinggal di belakang emf E2 dengan sudut sebesar Ø2 = tan −1 X 2 R2

phasa. di mana: mana: R2 = tahanan rotor per phasa. X2 = reaktans rotor/ rotor/phasa phasa dalam keadaan diam Ada bagian dimana torsi negatif Bila Ø2 = 90 90ºº maka torsi total = nol Lab. Sistem Tenaga Listrik

Julius Sentosa S.


Torsi start adalah torsi yang timbul pada saat motor start.

k1 × E2 × R2 2 2 R2 + X 2 2

Ts =

Tahanan rotor (R2) besarnya tetap dan saat start relatif kecil dibanding X2. Sehingga saat start, TS kecil sekali. X2 merupakan fungsi frekwensi sehingga saat start, frekwensi rotor = frekwensi stator (relatif besar)


Julius Sentosa S.



Julius Sentosa S.


Karena itu waktu start I2 besar sekali tetapi tertinggal dengan sudut yang besar terhadap tegangan E2, akibatnya torsi start kecil saja Arus saat start besar sekali sekitar 5 s/d 7 Inom Sedangkan torsi nominal sekitar 1,5 torsi start Karena itu motor induksi tidak baik untuk start dengan beban yang besar. besar.


Julius Sentosa S.


7

9/10/2015

Torsi start dapat dinaikkan dengan memperbaiki power factor rotor yaitu dengan memberi tambahan tahanan di rotor (khusus untuk wound rotor) Æ kalau sudah jalan, tahanan ini perlahanperlahan-lahan diturunkan (dihubung (dihubung--singkat) singkat)..


Julius Sentosa S.


Start dengan T i maksimum Torsi ki


Julius Sentosa S.


Torsi start akan maksimum bila tahanan rotor sama dengan reaktans rotor sekarang

k1 × E2 × R2 2 2 R2 + X 2 Æ diperoleh TS maksimum, bila dTS = 0 dR2 2 2 2 yaitu bila R2 + X 2 = 2R2 2

Ts =

Start dengan T Tegangan yang diubah di b h

atau bila X2 = R2


Julius Sentosa S.



Julius Sentosa S.


Pada saat start I2 biasanya besar sekali sehingga untuk mengurangi arus tersebut tegangan saat start diturunkan

Ts =

k1 × E2 × R2 2 2 R2 + X 2

E2 sebanding dengan V

Ts =

k1 × V 2 × R2 2 2 R2 + X 2

TS sebanding dengan V 2

2

Hubungan Torsi dan Slip

Dari rumus di atas terlihat bahwa bila V diturunkan maka torsi akan turun secara kwadratis Lab. Sistem Tenaga Listrik

Julius Sentosa S.



Julius Sentosa S.


8

9/10/2015

Beberapa kurva torsi/slip ditunjukkan pada gambar berikut untuk slip = 0 sampai slip = 1 dengan R2 sebagai parameter

T=

k × φ × s × E2 × R2 2 R2 + ( sX 2 ) 2

Dari grafik terlihat bahwa pada saat s= s=00 maka T= T=0 0 Æ titik 0 di sebelah kanan kanan.. Pada kecepatan nominal sX2 kecil dibanding R2. s Jadi T ≈ Æ untuk slip kecil, kurva torsi R2 merupakan p ggaris lurus Dengan naiknya slip (naiknya torsi beban) torsi motor juga naik dan mencapai maksimum pada s = R2 / X 2


Julius Sentosa S.


Kalau slip membesar lagi (dengan naiknya beban) maka R2 akan kecil bila dibandingkan dengan s 1 s⋅X2 maka : T ≈ α hyperbola ( sX 2 ) 2 s Setelah melalui torsi maksimum, bila beban terus bertambah maka torsi akan turun dengan g cepat p akibatnya motor dapat berhenti berputar berputar.. Kalau motor ini mempunyai pengaman maka pengaman akan bekerja dan memutus supply ke motor.. motor Lab. Sistem Tenaga Listrik

Julius Sentosa S.



Julius Sentosa S.

Daerah operasi atau kerja motor induksi adalah antara s = 0 dan di mana torsi maksimum ada, daerah ini adalah daerah yang bergarisbergaris-garis garis.. Torsi maksimum tidak dipengaruhi oleh harga R2 tetapi p p posisi Tmax dipengaruhi p g semakin besar R2 semakin besar slip di mana torsi maksimum berada.. berada R2 juga mempengaruhi torsi start


Julius Sentosa S.

T=

Pengaruh Perubahan T Tegangan S l Supply


Julius Sentosa S.




k × φ × s × E2 × R2 2 R2 + ( sX 2 ) 2

Bila E2 ≈ Ø ≈ V di mana V adalah tegangan supply maka perubahan tegangan supply bukan saja mempengaruhi torsi start tetapi juga torsi kerja. kerja. Bila V turun, T juga akan turun, akibatnya untuk menjaga agar T tetap slip akan naik atau motor akan turun kecepatannya


Julius Sentosa S.


9

9/10/2015

Motor input in stator,P1

Stator Cu and iron losses

Tingkat Daya pada d Motor M t Induksi I d ki

Rotor input P2 ( via air gap)

Rotor Cu loss

Windage and friction loss


Julius Sentosa S.



Julius Sentosa S.

mechanical power developed, Pm or gross torque Tg

rotor output or motor output Pout


Pada prinsipnya motor induksi mempunyai putaran yang konstan. konstan.

Pengaturan Kecepatan M t Induksi Motor I d ki


Julius Sentosa S.


Pengaturan kecepatan motor induksi relatif lebih sulit.. sulit Beberapa cara untuk mengatur putaran pada motor induksi : g g pada p stator 1. merubah tegangan 2. merubah frekuensi supply 3. merubah jumlah pasang kutub 4. dengan menggunakan tahanan pada rotor


Julius Sentosa S.


Pengaturan kecepatan dari motor induksi biasanya lebih kecil daripada 5% kecepatan beban penuh penuh..


Julius Sentosa S.


1. Merubah tegangan pada stator Methoda ini adalah yang paling sederhana dan paling murah tetapi jarang digunakan karena : i.

perubahan tegangan yang cukup besar diperlukan untuk pengaturan putaran yang sangat terbatas

ii. perubahan tegangan yang besar ini mengakibatkan berubahnya rapat fluks di stator sehingga mengganggu keadaan motor Lab. Sistem Tenaga Listrik

Julius Sentosa S.


10

9/10/2015

2. Merubah frekuensi supply

3. Merubah jumlah pasang kutub

Cara ini banyak digunakan sehubungan dengan berkembangnya peralatan power electronics 60f/p) f/p) Kecepatan sinkrun diberikan sebagai NS = (60 sehingga gg dengan g merubah frekuensi frekuensi,, kecepatan p dapat diatur tetapi perubahan frekuensi akan mengakibatkan fluks juga terganggu dan juga rugi--rugi dari motor ini semua harus rugi diperhatikan.. diperhatikan Methoda ini secara praktis dapat dilakukan hanya saat ini masih mahal Lab. Sistem Tenaga Listrik

Julius Sentosa S.


Methoda ini mudah untuk dilaksanakan dilaksanakan,, mengacu pada rumus kecepatan sinkrun sinkrun,, bila jumlah pasang kutub diubah maka diperoleh kecepatan p sinkrun yyangg berbeda berbeda.. Hal ini dapat dilakukan dengan hubungan lilitan pada stator. stator.

merubah

Metoda ini banyak dipakai terutama untuk motormotormotor yang kecil. kecil. Lab. Sistem Tenaga Listrik

Julius Sentosa S.



Julius Sentosa S.


4. Dengan menggunakan tahanan pada rotor Methoda ini hanya dapat dipakai pada motor induksi dengan rotor tergulung (slip ring motor) Kekurangan methoda ini adalah rugi panas pada tahanan yang merupakan panas terbuang sehingga effisiensi dari motor turun turun.. Karena problem effisiensi maka methoda ini jarang ditemukan dalam prakteknya. prakteknya. Lab. Sistem Tenaga Listrik

Julius Sentosa S.


11

2015. Motor Induksi

Recommend Documents