BAB 1 MOTOR AU
PENGENALAN ► Perkataan
mesin menunjukkan kepada motor serta penjana. ► Motor digunakan sebagai penerangan kerana dalam aplikasi industri motor merupakan penggerak utama sesebuah mesin pembuatan. ► Penjana selalunya digunakan untuk menghasilkan tenaga elektrik semasa bekalan kuasa terputus.
APA MAKSUD MOTOR ? APA MAKSUD PENJANA ?
PENGENALAN ► DEFINASI
MOTOR – Bekalan diberikan oleh arus elektrik dan ini akan menghasilkan dayakilas untuk memutarkan pergerakan mekanikal jenis putaran.
► DEFINASI
PENJANA – Dipacu oleh mesin jenis mekanikal dan akan menjanakan voltan yang menghasilkan pengaliran arus di dalam litar elektrik.
PENGENALAN PENGELASAN MOTOR JENIS AU ►
MERUJUK KEPADA PRINSIP OPERASI
Motor Segerak – biasa, super
Motor Tak Segerak ► ►
Motor Aruhan - sangkar tupai - slip ring Motor Commutator - siri (universal) - compensated (konduktif / induktif) - pirau - repulsion (lurus)
PENGENALAN PENGELASAN MOTOR JENIS AU MERUJUK KEPADA KELAJUAN
►
Kelajuan tetap Kelajuan berubah-ubah Kelajuan boleh laras
MERUJUK KEPADA CIRI STRUKTUR BINAAN
►
Buka Tutup Separuh tutup Ventilated (mempunyai pengaliran udara) Pipe ventilated (pengaliran udara jenis paip) Riverted frame eye (bingkai mata jenis rivet)
PENGENALAN ►
KEGUNAAN 1. motor au 1 fasa – dalam perkakasan rumah. 2. motor au 3 fasa – dalam pam, kipas, pemampat dll.
►
KEGUNAAN UMUM - Motor au banyak digunakan di industri disebabkan mudah untuk mendapatkan kuasa au.
PENGENALAN ► PRINSIP
AM Penukaran tenaga elektrik kepada tenaga mekanikal berlaku dalam bahagian putaran motor. Di dalam motor at – t.e diperolehi terus (konduksi) kepada armature melalui berus dan penukartertib. Di dalam motor au – rotor tidak menerima t.e secara konduksi tetapi secara aruhan.
PENGENALAN ► Cara
aruhan ialah cara bagaimana pengubah dapat memperolehi tenaga pada bahagian sekundernya dari bahagian primer.
► Motor
aruhan pelbagai fasa merupakan motor terbanyak digunakan di dalam industri.
PENGENALAN ►
Kelebihan 1. Binaan mudah, tahan lasak serta kukuh (terutama motor sangkar tupai) 2. Harga murah dan keboleharapan tinggi 3. Kecekapan tinggi. Pada keadaan normal, tiada berus diperlukan dan akan kurangkan kehilangan geseran. 4. Faktor kuasa baik 5. Penyelenggaraan minimum 6. Dapat memulakan putaran dari keadaan pegun dan tidak memerlukan pemula motor tambahan.
PENGENALAN ►
Kelemahan 1. Kelajuannya tidak boleh diubah @ laras tanpa mengorbankan kecekapannya. 2. Sama seperti motor at jenis pirau. Kelajuannya menurun dengan beban yang menambah. 3. Dayakilas permulaannya adalah lebih rendah berbanding motor pirau motor at.
MOTOR AU KELAJUAN SEGERAK ►
Medan stator berputar pada kelajuan yang dinamakan kelajuan segerak.
►
Kelajuan segerak bergantung kepada faktor: 1. 2. 3. 4. 5.
Frekuensi arus bekalan Bilangan kutub Amplitud voltan bekalan Amplitud voltan stator Saiz beban dan kapasitor @ aruhan
MOTOR AU KELAJUAN SEGERAK ►
Pengiraan Ns = 120 f P di mana Ns = kelajuan medan stator atau kelajuan segerak (p.p.m / pusingan per minit) f = frekuensi (Hz / Hertz) P = bilangan kutub magnetik yang dihasilkan oleh belitan tiga fasa
MOTOR AU KELAJUAN SEGERAK ► Contoh
Kirakan kelajuan segerak bagi motor aruhan tiga fasa yang mempunyai 20 kutub per fasa apabila ianya disambungkan kepada 50 Hz daripada sumber bekalan. ► Penyelesaian
Ns
= =
120 f / P = 300 p.p.m
120 x (50 / 20)
MOTOR AU KEGELINCIRAN (SLIP) ► Perbezaan
antara kelajuan stator dengan kelajuan rotor dipanggil gelinciran.
► Ns
merupakan kelajuan segerak bagi medan berputar bukannya kelajuan rotor. Rotor sentiasa berputar pada kelajuan yang kurang sedikit dari kelajuan segerak sebanyak 2% hingga 5% dan bergantung kepada beban mekanik yang tersambung pada motor.
MOTOR AU KEGELINCIRAN (SLIP) ► Pengiraan
S = Ns - Nr Ns di mana S = gelinciran Ns = kelajuan segerak (p.p.m) Nr = kelajuan rotor (p.p.m) S=0 pada keadaan tanpa beban (rotor berputar pada kelajuan segerak S=1 pada keadaan rotor pegun / diam / terkunci
MOTOR AU KEGELINCIRAN (SLIP) ►
Contoh Motor aruhan 6 kutub diuja oleh sumber bekalan tiga fasa, 60 Hz. Jika kelajuan beban penuh adalah 1140 p.p.m, kirakan kegelinciran (slip).
►
Penyelesaian Kelajuan segerak motor :
Ns
= = =
120 f / P 120 x (60 / 6) 1200 p.p.m
Perbezaan kelajuan kegelinciran
:
Ns - Nr
Maka, kegelinciran (slip)
S = (Ns – Nr) / Ns = 60 / 1200 = 0.05 atau 5%
:
= 1200 – 1140 = 60 p.p.m
MOTOR AU FREKUENSI KEGELINCIRAN ►
Semasa motor dihidupkan, arus mengalir dalam belitan stator dan menghasilkan medan magnet yang berputar pada kelajuan yang sama dengan kelajuan segerak.
►
Ketika rotor masih berada dalam keadaan pegun, medan magnet berputar pada kelajuan merentasi pengalir rotor dan menghasilkan daya gerak elektrik (d.g.e) serta arus yang tinggi dalam pengalir rotor.
►
Frekuensi arus dan d.g.e rotor semasa rotor berkeadaan pegun adalah sama dengan frekuensi bekalan. Tetapi apabila motor mula berputar dan semakin laju, nilai arus dan d.g.e menjadi semakin rendah kerana arus dan d.g.e rotor mempunyai magnitud dan frekuensi yang berkadar dengan kelajuan relatif antara fluks magnet dan rotor.
MOTOR AU FREKUENSI KEGELINCIRAN ►
Apabila rotor berputar pada kelajuan Nr (p.p.m), fluks stator akan berputar mengelilingi pengalir rotor pada kelajuan (Ns – Nr) dan akan mengaruh d.g.e dalam rotor. Oleh itu frekuensi rotor dan arus rotor pada sebarang nilai kelajuan gelincir (Ns – Nr) adalah : Ns – Nr
=
fr
=
Oleh itu, P
120 fr ------- (1) P P x (Ns – Nr) ------- (2) 120
=
120fs Ns
------- (3)
fr
=
Oleh itu,
fr
=
(Ns – Nr) x 120 fs 120 Ns Sfs ------- (4)
Ketika s = 1 ,
fr
=
fs
Ganti (3) ke dalam (2), maka
MOTOR AU FREKUENSI KEGELINCIRAN ►
Faktor gelinciran boleh digunakan untuk mendapatkan beberapa maklumat penting. Di antaranya ialah : 1. 2. 3. 4.
Frekuensi arus yang teraruh dalam rotor berubah dengan berubahnya kelajuan rotor. Lebih tinggi kelajuan rotor, semakin sedikit garisan daya yang dipotong oleh pengalir rotor per unit masa. Frekuensi arus rotor berkurang apabila kelajuan rotor bertambah. Frekuensi arus rotor boleh dikira dengan mendarab frekuensi stator bekalan dengan gelinciran.
MOTOR AU FREKUENSI KEGELINCIRAN ►Pengiraan
fr = S fs di mana fr - ialah frekuensi arus rotor S - ialah gelinciran fs - ialah frekuensi stator bekalan (biasanya 50 Hz)
MOTOR AU KAEDAH KAWALAN MOTOR AU ►
Contoh 1 Motor aruhan 6 kutub diuja oleh sumber bekalan tiga fasa, 60 Hz. Jika kelajuan beban penuh adalah 1140 p.p.m, kirakan frekuensi kegelinciran.
MOTOR AU KAEDAH KAWALAN MOTOR AU ►
Penyelesaian Kelajuan segerak motor :
Ns
Perbezaan kelajuan kegelinciran Kegelinciran (slip)
:
= = =
120 f / P 120 x (60 / 6) 1200 p.p.m
:
Ns - Nr
S = (Ns – Nr) / Ns = 60 / 1200 = 0.05 atau 5%
Maka frekuensi kegelinciran : fr = = =
S fs 0.05 x 60 Hz 3 Hz
= 1200 – 1140 = 60 p.p.m
MOTOR AU KAEDAH KAWALAN MOTOR AU ► Contoh
2 Sebuah motor aruhan 3 fasa, 350kw, 415V, 50Hz mempunyai kelajuan beban penuh 950 p.p.m . Jika motor berkenaan mempunyai 6 kutub, kirakan frekuensi arus rotor pada keadaan beban penuh.
MOTOR AU KAEDAH KAWALAN MOTOR AU ► Penyelesaian
Ns
= =
S
Fr
=
120f = 120 (50) p 6 1000 p.p.m
=
Ns – Nr Ns 0.05
= = =
S x Fs 0.05 x 50 2.5 Hz
=
1000 – 950 1000
KAEDAH KAWALAN MOTOR AU 1.
KAEDAH KAWALAN MOTOR AU DENGAN MENGUBAH VOLTAN
►
Apabila sumber voltan diubah, frekuensi adalah tetap iaitu 50 Hz. Kelajuan boleh diubah dengan menukar voltan yang dikenakan pada stator. Oleh kerana dayakilas berkadar terus dengan dua voltan bekalan ( T motor V bekalan2 ), maka cara ini akan mengakibatkan motor tidak berupaya memacu beban pada kelajuan rendah (dayakilas terlalu rendah).
►
Walaubagaimanapun cara mengawal kelajuan menggunakan voltan bolehubah ini digunakan untuk mengawal motor “shaded pole”, “permanent-split capasitor-wound motor” dan motor AU universal.
KAEDAH KAWALAN MOTOR AU 2. KAEDAH KAWALAN MOTOR AU DENGAN MENGUBAH FREKUENSI ►
►
Apabila frekuensi diubah, voltan stator adalah tetap. Daya kilas maksima yang dihasilkan oleh motor tidak akan berkurang dengan kelajuan. Mengubah frekuensi voltan stator akan menghasilkan kawalan kelajuan motor aruhan polifasa yang terbaik. Asas kawalan kelajuan frekuensi bolehubah terdapat dalam tiga (3) bahagian iaitu : a) motor tiga fasa. b) unit penukar kuasa (power conversion unit) c) stesen kawalan operator (operator’s control station)
KAEDAH KAWALAN MOTOR AU 3.KAEDAH KAWALAN MOTOR AU DGN MENGUBAH BILANGAN KUTUB ► Kelajuan
bagi fluk berputar boleh dikurangkan dengan menambah bilangan kutub. Kelajuan bagi medan berputar bergantung kepada frekuensi bekalan dan bilangan kutub pada stator. ► Berdasarkan persamaan kelajuan segerak, kelajuan segerak akan bertambah jika frekuensi bertambah dan akan berkurangan jika bilangan kutub bertambah.
LATIHAN KENDIRI 1. a) Kirakan kelajuan segerak bagi motor aruhan tiga (3) fasa, dua belas (12) kutub yang diuja oleh 60Hz. b) Kirakan kelajuan nominal (kelajuan rotor) jika kegelinciran pada beban penuh adalah 6%. 2.
Sebuah motor aruhan 3-fasa, 50 Hz, 8 kutub, 415 V berkendali pada gelincir 5 %.Tentukan : a) kelajuan medan stator b) kelajuan rotor c) frekuensi rotor
KUIZ 1 1. Berikan 3 perbandingan di antara motor au dan motor at. (6 m) 2. Sebuah motor aruhan 3 fasa, 50 Hz, 8 kutub dan 440 V berkendali pada gelincir 5%, kirakan: a) kelajuan medan stator b) kelajuan nominal c) frekuensi rotor (6 m) 3. Nyatakan 3 kaedah kawalan motor au. (3 m)
