BAB III PERENCANAAN DAN PEMBUATAN
3.1
Langkah-Langkah Dalam Merancang Motor Induksi 3 Phase Untuk melakukan perancangan motor induksi tiga phase mini, memerlukan langkah-langkah sebagai berikut : 1. Menggambar Bentangan Lilitan (Kumparan) Stator. 2. Menentukan Jumlah Belitan Stator . 3. Menghitung Jumlah Kawat Belitan dan Penampang Kawat dalam Alur Stator. 4. Menggulung Motor 3 Phase.
3.1.1 Menggambar Bentangan Lilitan (Kumparan) Stator Gambar bentangan dari lilitan stator merupakan pedoman bagi siapa saja yang akan melalukan pekerjaan menggulung lilitan stator, memasukkan kumparan-kumparan ke dalam lubang alur stator dan menyambung ujung kawat yang keluar dari setiap kumparan, dibawah ini tabel data motor
23
Tabel 3.1 Data Motor Jenis motor ( m ) : 3 phase
Diameter luar stator (D2) : 9 cm
Putaran nominal ( n ) : 1500 Rpm
Panjang stator (L) : 5,1 cm
Frekuensi ( f ) : 50 Hz
Tebal gandar stator (Dy) : 2,1 cm
Jumlah alur ( G ) : 24 alur
Lebar gigi terkecil (Wts1) : 0,4 cm
Diameter dalam stator (D1) : 4,8 cm Jenis gulungan : spiral / rata
Beberapa
hal
yang
harus
dilakukan
sebelum
melakukan
penggambaran kumparan stator adalah menghitung :
a. Jumlah Pasang Kutub (P): Untuk menetukan jumlah pasang kutub menggunakan persamaan (2.1), dimana f adalah frekwensi, di Indonesia 50Hz, dan n merupakan putaran nominal dimana, data pada motor sebesar 1500Rpm, sehingga :
60 xf P
=
P
=
P
= 2 pasang kutub
n 60x 50 1500
Jadi jumlah pasang kutub pada motor ini adalah 2 pasang kutub atau 4 buah kutub ( 2 kutub utara dan 2 kutub selatan).
24
b. Jumlah alur tiap phase (K): Untuk menetukan jumlah alur tiap phase menggunakan persamaan (2.4), dimana G adalah jumlah alur yang mana pada data motor sebanyak 24alur, dan m merupakan jenis motor, pada data motor merupakan motor 3 phase. Maka : K=
K
G m 24 8alur 3
c. Jumlah Alur Per Kutub - Per Phase ( g ): Untuk menetukan jumlah alur per kutub – per phase menggunakan persamaan (2.3), dimana (G) adalah jumlah alur, yaitu 24 alur, (p) jumlah pasang kutub, yang telah dihitung diatas, terdapat 2 pasang kutub dan (m) banyaknya phase pada motor, jadi : g
G 2 p.m
=
24 g
=
2 alur
2 x 2 x3
Jadi pada setiap phase terdapat dua alur kumparan.
d. Langkah Belitan ( Yg ) Untuk menetukan langkah belitan menggunakan persamaan (2.2), dimana dimana (G) adalah jumlah alur, (p) jumlah pasang kutub, sehingga : Yg =
G 2p
=
25
Yg
24
6alur
4
Jika awal kumparan diletakkan pada alur no1, maka akhir kumparan terletak pada alur ke 6 + 1 = 7 ( dari alur ke satu sampai alur ke tujuh ), seperti terlihat pada tabel berikut: Tabel 3.2 Langkah Belitan Motor Phase R
Phase S
Phase T
1–7
5 – 11
9 – 15
2–8
6 – 12
10 – 16
13 – 19
17 – 23
21 – 3
14 – 20
18 – 24
22 - 4
e. Pergeseran Tempat Antar Phase ( Yf ) : Untuk menetukan pergeseran tempat antar phase menggunakan persamaan (2.8), dimana (Yg) adalah langkah belitan yang sudah dihitung diatas, sehingga : Yf
=
2 xYg 3
Yf
=
2 x6 4 3
Jadi menempatkan kumparan (pergeseran tempat antar phase) adalah 4 alur. Jika pada phase R dimulai dari alur 1, maka phase S akan dimulai dari alur 5 = ( 1 + 4 ) dan phase T dimulai dari alur 9 = ( 5 + 4 ) f. Jarak alur satu dengan yang lain terdekat (α) : α=
360 15 24
26
Setelah menghitung data-data diatas didapatkan gambar bentangan seperti Gambar 3.1:
Gambar 3.1 Bentangan Belitan Motor
27
3.1.2 Menentukan Jumlah Belitan Stator : a. Rapat Fluksi pada Celah Udara Untuk menetukan Rapat fluksi pada celah udara menggunakan persamaan (2.25), dimana ( ) fluksi tiap kutub, (D1) adalah diameter dalam stator, (L) panjang stator dan Bg rapat fluksi yang telah ditetapkan , sehingga :
t
= x D1 x L x Bg = 3,14 x 4,8 x 5,1 x 3840 = 295170,048 garis-garis
b. Rapat Fluksi pada Gigi Stator menetukan rapat fluksi pada gigi stator menggunakan persamaan (2.27), dimana ( t) rapat fluksi pada celah udara, (Wts1) adalah lebar gigi terkecil, (L) panjang stator, (Ss) jumlah gigi stator dan (k) adalah faktor isolasi lembaran – lembaran, untuk penyesuaian yang nilainya antara 0.90.93, karena lembaran-lembaran baja listrik stator berlaminasi, maka panjang stator (L) tidak sepenuhnya berupa baja listrik, maka :
Bts1 =
=
t Wts1.L.k1.Ss
295170 , 048 295170 , 048 0 , 4 . 5 ,1 . 0 , 93 . 24 45 , 5328 = 6482,58065 garis-garis/cm2
28
c. Rapat Fluksi pada Gandar Stator Pada bab 2 didepan sudah dijelaskan cara mencari fd. Pada persamaan (2.21) Dari penjelasan di bab 2 tersebut dapat dihitung : fd
=
E1 dimana Ea = Eb = Ec Ea Eb Ec
Ea 2 Ea cos 15 3 Ea Ea (1 2 cos 15 ) 3 Ea 1 2 . 0 ,9659 2 ,932 0 ,977 3 3
oleh
karena
fluksi
menampung/terdistribusi
total fluksi
bentuk total,
sinus, maka
sedang untuk
gandar ketepatan
mendapatkan rapat fluksi pada gandar harus disisipkan faktor distribusi.
=
=
txfd 2 xP 295170
, 048 x 0 , 977 2x2
72116
, 23 garis-garis
Fluksi gandar menjadi garis-garis, sehingga rapat fluksi ditentukan : Bys =
DyxLxk1
72116,23 2,1x5,1x0,93 72116,23 9,9603 7240,36726
29
3.1.3 Menghitung Jumlah Kawat Belitan dan Penampang Kawat dalam Alur Stator. Untuk menentukan jumlah kawat belitan tiap alur phase, yang mana besarnya tegangan yang bekerja pada motor ditentukan, dapat dengan ketentuan tegangan pada persamaan (2.31) sebagai berikut : = 4,44 x z x x f x fd x10-8 volt/phase
E
= 4,44 x z x72116,23 x 50 x 0,977 x 10-8 380
= 16005153,1 x 10-8 x z
z
=
380.10 2374,23kawat 16005153,1
Jumlah kawat tiap alur dalam satu phasa
2374,23 296,77875 kawat, 8
dalam satu phase terdapat 8 alur, seperti pada persamaan (2.4) karena jumlah kawat dalam satu sanggul dibuat 297 kawat. Menentukan penampang kawat dengan menentukan dulu jenis kawat belitnnya dengan persamaan (2.3) dimana (A) luar alur sudah diberi isolasi dalam mm, (z) jumlah kawat belitan dalam satu phase, . Digunakan kawat email untuk belitannya, jadi : q=
0,75 xA z s
2 0,75.89,325 66,99375 0,22556818mm 297 297 Oleh karena di pasaran adanya kawat dengan luas penampang
0,25 mm2 maka perancangan ini menggunakan kawat dengan luas penampang 0,25 mm2.
30
3.1.4 Cara Menggulung Motor 3 Phase a. Membuat mal kumparan sesuai dengan gambar kerja. b. Menggulung kumparan
pada mal yang telah dibuat sebanyak jumlah
kumparan yang telah dihitung. c. Membuat prespan plastik. Selain berfungsi sebagai penyekat, prespan plastik juga berfungsi sebagai pelindung kumparan terhadap gesekan mekanik pada saat pemasangan kumparan pada stator motor. 1) Menentukan ukuran prespan` a) Memerikasa ukuran alur kumparan. b) Memeriksa ketebalan inti. c) Prespan plastik sebaiknya dilebihkan 15mm dari lubang alur. d) Sebaiknya membuat contoh satu dulu dan dicoba dimasukkan ke dalam alur. 2) Memotong prespan a) Memotong banyaknya lembaran-lembaran prespan sesuai dengan kebutuhan dan ukurannya. 3) Memasang prespan plastik yang telah dibuat ke dalam alur stator
31
Gambar 3.2 Bentuk Prespan Plastik yang Digunakan
Gambar 3.3 Cara Memasang Prespan Plastik yang telah Dibuat ke dalam Alur Stator d. Memasukkan hasil gulungan ke dalam alur stator sesuai dengan langkah kumparan dan ditutup dengan prespan plastik. 1) Memasang atau menyisipkan kumparan ke dalam lubang alur sehinnga panjang kabel yang dilebihkan sebagai cadangan berada pada sisi kiri 2) Menekan bundel kumparan hingga pipih sehingga cukup untuk dimasukkan kedalam alur dan masuk kedalam celah bidang alur.
Gambar 3.4 Cara Memasukkan Hasil Gulungan ke dalam Alur Stator
32
e. Membuat koneksi 1) Hubungan semua kutub dan semua phase dalam hubungan seri untuk semua kumparan, 2) Menghubungkan ujung kutub. Hubungan semua kabel ini dilakukan sesuai dengan arah gulungan kumparan, pemasangan hubungan delta dan posisi kelebihan panjang kabel kedalam yang telah di tentukan, memeriksa hubungan dan isolasi penyekat 3) Menyambung dan menyolder kelompok kumparan. 4) Memasang isolasi penyekat koneksi. Menempatkan lengan kabel dan sarung bervernis diseluruh, setiap koneksi. 5) Hubungan ujung (kepala) kabel a) Panjang isolasi penyekat terpasang sebelum ujung awal kabel yang dilebihkan panjangnya, menghubungkan kabel-kabel ini ke ujung kabel dan menyolder koneksi yang bersangkutan. b) Membungkus koneksi ini dengan sarung bervernis. f. Memastikan koneksi 1) Mengukur hasil penyambungan dan mengukur tahanan isolasi motor antara kumparan dan body dengan menggunakan avometer. 2) Menghitung nilai induktansinya, dengan cara manual, yaitu
Satu buah sanggul gulungan digunakan untuk pengukuran. Lilitan tersebut dihubungkan dengan Resistor 100 Ohm 5 Watt
33
dan transformator CT 12 Volt. Induktansi lilitan adalah seri dengan resistansi lilitan
Untuk mendapatkan nilai V1 dan V2 diukur dengan menggunakan Volt Meter, kemudian, menghitung Arus yang mengalir pada satu sanggul dengan rumus :
V1 V 2
I
Rtambahan
.................................................................(3.1)
Setelah didapatkan nilai I , dapat digunakan untuk menghitung nilai induktasi dengan rumus : Ls = 1
I
V
2
2 2 R I 2 2
..........................................................(3.2)
3) Mengukur tahanan gulungan antara U-V, V-W, dan W-U dengan menggunakan avometer, kemudian memeriksa apakah semua dalam keadaan setimbang atau tidak. g. Mengikat dan merapikan hasil kumparan h. Memasukkan rotor dan menutup tutup stator. i.
Pemeriksaan. 1) Mencoba putaran motor dengan tangan tanpa menghubungkan dengan power supply. 2) Mengukur kembali tahanan isolasi antara kumparan dan body dengan menggunakan avometer. 3) Mengukur kembali tahanan gulungan antara U-V, V-W, dan W-U dengan menggunakan avometer, kemudian memeriksa apakah semua dalam keadaan setimbang atau tidak. 4) Menghubungkan hasil gulungan dengan power supply. 34
5) Mengukur besarnya arus motor dalam keadaan beban kosong. 6) Apabila sudah selesai, dibuka kembali dengan cara membuka tutup muka dan belakang motor dengan traker dan mengeluarkan rotor dari rumah motor. j.
Memberi serlak pada kumparan dengan cara mencelupkan seluruh stator ke dalam larutan serlak.
k. Mengeringkan hasil penyerlakan dengan menjemur pada sinar matahari. setelah kering dipasang kembali dengan cara memasukkan rotor dan menutup stator kembali. l.
Menghitung Daya dengan menggunakan data yang telah ada, dengan menggunakan rumus :
P 3xVxIxcos
......................................................................(3.3)
Dimana P = Daya V = 220V I = Arus yang di dapat dari hasil percobaan R
cos =
R
2
JL
.......................................................................(3.4) 2
Sementara, JωL = 2 xxfxL ......................................................................................(3.5) L = Induktansi f = Frekwensi
= 3,14
35
