PERHITUNGAN PADA MOTOR INDUKSI
slip, frekuensi dan GGL dan reaktansi induktif pada motor Kecepatan slip = Ns – Nr maka slip (s):
Ns − Nr s= Ns GGL induksi pada motor:
E1 = 4,44. f1.N1.φm E2 S = 4,44. f1.N 2 .φm E2 S = 4,44.s. f 2 .N 2 .φm = s.E2 Reaktansi induktif pada motor:
X 1 = 2.π . f1 X 2 S = 2.π .s. f1 = s. X 2
Hubungan frekuensi sumber dan frekuensi rotor adalah:
f1 =
Ns. p 120
( Ns − Nr ) p f2 = 120
f 2 ( Ns − Nr ) = =s f1 Ns maka : f 2 = s. f 1
RANGKAIAN EKIVALEN MOTOR INDUKSI PERFASA
Arus pada rotor:
sE2 sE2 E2 i2 = = = 2 Z2 [r 2 +(sX)2 ⎡r2 ⎤ 2 2 2 ⎢⎣ s ⎥⎦ +(X2 )
RANGKAIAN EKIVALEN MOTOR INDUKSI PERFASA
Arus pada rotor dilihat dari stator: i'2 =
sE'2 sE'2 = = 2 2 Z'2 [r'2 +(sX'2 )
E'2 2
⎡r'2 ⎤ 2 + ( X ' ) 2 ⎢⎣ s ⎥⎦
Arus input I1 = V1 / Zt Ampere (A) dengan: Zt= impedansi total motor perfasa Faktor daya motor: Cos ϕ1 = (rt+Rt)/Zt Daya input riil : PI = V1 I1 Cos ϕ1 (Watt) Daya reaktif input : Q1 = V1 I1Sin ϕ1 (VAR)
Faktor daya rotor : Cos ϕ2 = r2/(r’2+jX’2) Rugi-rugi pada rotor: P2 = (I’2)2.r’2 Daya input rotor : Pg= E1 I2 Cos ϕ2 = (I’2)2. (r’2/s) Watt = daya melalui celah udara Daya mekanik Pm= Pg– P2= Pg– s.Pg= (1-s) Pg Daya output Pout= (1-s) Pg– Prot ==> Po= Prot = rugi-rugi rotasi Po = rugi angin + rugi gesek (sekitar 2 %) Untuk menghitung daya dan rugi-rugi daya motor dalam 3-fasa, maka semua daya input, mekanik, rugi-rugi daya dan daya output dikalikan dengan 3.
Ilustrasi Daya dan Efisiensi pada Motor
POUT efisiensi (η ) = x100% PIN
Efisiensi untuk disain motor yang berbeda
MENENTUKAN DAYA YANG DIPERLUKAN UNTUK BEBAN KONSTAN • Pengangkatan obyek : untuk pengangkatan beban diperlukan daya (P) P = 9,8 W v x 100/η ( W) = 9,8 W v x 10-3 x 100/η (kW)
atau :
Pm = (W .v)/(102.η)
( kW)
Contoh :
Pesawat angkat mengangkat beban 4,5 ton dengan kecepatan 12 m/min dengan wins koefisien 85 %. Berapa daya mekanik ? Jawab : dengan persamaan di atas : (4,5 x 1000 x 12/60 x100) 102 x 85 Motor ukuran 11 kW dapat digunakan
= 10,4 kW
• Menggerakan obyek secara horisontal (misal konveyor)
Pm =
(C1v l +C2 Q l) 102 η
(C1v +C2 Q ) l x100 = 102 η
x 100
kW Nilai C1 dan C2 tergantung keahlihan pembuatan C2 = 0,01 - 0,015 nilai C1 lihat tabel Lebar sabuk C1 (kgW/m
0,3 0,48
0,4 0,77
0,5 1,24
0,6 1,47
0,8 2,06
1.0 2,90
• Beban cairan (pompa cairan) daya listrik yang diperlukan : K x 1000 Q H 100 Pm =
x
102
η
(kW)
K = koefisien kesalahan dan perancangan ( 1.1 - 1.2) Efisiensi pompa standart Kuantitas pompaan Q (m3/min) Efisiensi η (%)
0.1
0.3
1.0
10
30
100
27
50
64
76
79
80
Contoh :
Berapa banyak daya (kW) kira-kira diperlukan untuk pompa motor menaikan air melawan ketinggian 4 m pada kecepatan 10 m3 per menit, efisiensi pompa 76 % Jawab ; Menggunakan rumus seperti di atas maka ukuran motor dapat dicari (1,2 x 1000 x 10/60 x 4 x 100)/(102 x 76) = 10,32 kW ukuran motor dipilih 11 kW
Torsi pada Motor
Torsi elektromanetik atau internal torsi: Te = (I’2)2.(r’2/s)/ ω2 (Nm) Torsi output: Tout = {(1-s)Pg-Po}/2πnr (Nm) Dengan: nr = putaran rotor perdetik
Karakteristik torsi – kecepatan pada motor
Karakteristik torsi – slip pada motor
KARAKTERISTIK MOTOR INDUKSI • Motor induksi, rotor sangkar (squrrel cage) 3-fasa Penggunaan : serbaguna, beban berat (blower, bor-pres), cocok untuk daerah yang mudah ternbakar
• Motor induksi, rotor lilit n
Penggunaan : mesin diperlukan arus start, beban berat, beban berubah-ubah rendah
}
medium Tingi T
Tahanan
Membalik arah putaran motor induksi 3-fasa
R
R
M 3~
S T
M 3~
S T
arah putaran
arah putaran
MEMILIH MOTOR LISTRIK A.
Menegenai mesin beban, harus diperiksa : 1. Jenis mesin beban (dinamikanya) dari motor 2. Karakteristik perputaran kopel (torsi) 3. Jenis tugas: kontinyu, singkat, berubah- ubah, atrau siklus) 4. frekuensi pengasutan (jumlah start) 5. Sistem kendali pada beban 6. Momen inersia beban 7. Kecepatan per menit 8. Daya beban (kemampuan motor) 9. Cara pengasutan (otomatis atau tidak) 10. Cara pengereman apakah pemberhentian cepat atau tidak) 11. Apakah memerlukan pembalikan putaran atau tidak 12. Lokasi pemasangan mesin ( lembab atau panas) 13. Kondisi ambien dari lokasi (kondisi gas, korosif, kelembaban tinggi, debu, bising. 14. Cara kopling (rantai, gigi, langsung atau sabuk) 15. Cara instalasi
B. • • • • • • • • • • • • • •
Mengenai Motor Listrik Karakteristik perputaran kopel dari motor Kopel asut dan kopel pengunci Apakah kecepatan dapat dikendalikan ? Kemampuan nominal (kontinyu, waktu singkat, siklus) Kecepatan motor Jenis motor Keluaran nominal motor Kapasitas, frekuensi, tegangan, jumlah kutub dari sumber daya Kelas isolasi Kendali yang dipakai Bentuk pelindung dari RANGKA (stator) Ukuran poros Kedudukan mesin (horizontal, vertikal atau flens) Alat tambahan (jenis puli)
PENGHITUNGAN DAYA LISTRIK pada PEMBEBANAN • Beban geser ( misal konveyor, pengopak otomatis, pres cetak, mesingurinda, fris penghancur : • Daya P yang diperlukan untuk obyek bergerak dengan kecepatan v(m/s) melawan kakas geser sbb: P=Fv P=µWv
(W) (W)
bila obyek membuat gerak putar, kopel atau Torsi, T
T=µWr P=ωµWr
(Nm/rad) (W)
bila obyek membuat gerak putar, kopel T T=µWr (Nm/rad) P=ωµWr (W) dengan : r = jari-jari girasi bantalan (m/rad) W = tekanan vertikal pada bantalan (N) µ = koefisien geser dinamis (kg)/ton µs = koefisien geser statis Koefisien geser bantalan Macam bnatalan
µ
µs
Bantalan selonsong
0,001 – 0,006
0,05 – 0,20
Bantalan bola atau rol
0,001 – 0,007
0,002 – 0,006
• Beban
akselerasi (percepatan) diperlukan kopel akselerasi untuk mengakselerasikan obyek,maka energi kinetik harus ditambahkan Daya untuk akselerasi (P) = F v = m.a.v (W) untuk gerak putar kopel (T) = J α (Nm/rad) Daya (P) = T ω = J α ω (W) dengan : J : momen kelembaman (kgm2/rad2) ω : kecepatan sudut (rad/s) α : akselerasi sudut (rad/s2)
• Beban Gravitasi Obyek diangkat melawan gravitasi Kakas F diperlukan untuk mengangkat obyek dengan masa m (kg) pada kecepatan (m/s) adalah : F=mg (N) P=mgv (W)
• Menentukan daya dengan beban yang berubah-ubah daya motor sulit ditentukan cara : 1. kuadrat rata-rata
Pa =
P12 t1 + P22 t 2 + P42 t 4 + P52 t 5 T
T = α t1 + t 2 + β t 3 + α t 4 + t 5 + β t 6 α = Koefiensi akselerasi dan deselerasi β = koefisien ketika berhenti Besarnya tergantung dari cara pendinginan motor besarnya lihat tabel ;
Tabel
Macam
α
β
Motor tak serempak (macam terbuka)
0,6
0,3
Motor tak serempak (macam ventilasi tertutup seluruhnya
0,7
0,4
Motor arus searah
0,7
0,5
Kurva beban berulan : P1
P4
P2
P5
P3 t1
t2
T
t3
P6 t4 t5
t6
MOTOR LINEAR • Motor linear Æ pengembangan motor konvensional (motor induksi) • Prinsip kerja = seperti motor induksi • Keluaran mekanik bekerja secara translasi (bukan gerak rotasi) • Prinsip kerja : primer A’
sekunder A
ferromanegnik a. Stator Motor induksi
b. Primer pendek
Lilitan tiga fasa
sekunder c. Sekunder pendek
d. dobel primer
Gambar b digunaka untuk jarak yang panjang c jarak pendek d. dilengkapi dengan daya tarik magnetik Perubahaqn kecepatan : Untuk motor rotasi -Æ
ns = 2 fs/p perusahaan detik
ns = putaran pe detik ; fs = frekuensi
Hz ; p pasang kutub
• Kecepatan motor linear vs = 2 π fs m Atau vs = (1 – s) vs m
per detik per detik
Gaya geser
meter/detik
Hubungan kecepatan dengan langkah kutub
.
0,2
.
0,4
.
0,6 0,8
.
a. Karakteristik v dengan langkah alur
Dengan konduktor plat
Kecepatan Vr
b. gaya geser kecepatan vs
Pe = 2
Penurunan
Plat ferromagnetik
Gaya geser
Gaya geser
Penurunan frekuensi
Tegangan
Kecepatan
Kecepatan
C efek perubahan tegangan sumber
Daya elektromagnetik :
Gaya geser :
Pe = F =η
d. efek variasi kecepatan
Z ab vs I1 )Φ r cos ϕi 2 π (3kb k p 2 2π
π 2 2
−
−
B av ac LmW cos φ1
Newton
Watt
Dengan :
pϕ r Bav = LmW −
Lm = p π = L m
Kerapatan fluk
Sistem kemagnitan motor linear Lm W
Field system
A’ b
A
rotor
a
Edge effect
End effect
Direction Of motion
APLIKASI MOTOR LINEAR a
Linear motor
Sabuk berjalan (Conveyer)
b Traversing crame
R-B-Y supply conection Y B
R Filed system
Penggunaan a Sistem medan tetap dan konduktor travel dari plat - pintu dorong otomatis dan kereta listrik - conveyer (sabuk berjalan) - alat peralatan mekanik - pesawat dorong B Sistem medan bergerak - motor linear kecepatan medium dan tinggi - motor linear kecepatan tinggi (motor kerek)
TERIMA KASIH
