PERANCANGAN MOTOR INDUKSI SATU FASA JENIS ROTOR SANGKAR (SQIRREL CAGE)

Transkripsi

1 Abtrak MAKALAH SEMINAR TUGAS AKHIR PERANCANGAN MOTOR INDUKSI SATU FASA JENIS ROTOR SANGKAR (SQIRREL CAGE) Anton Suila L2F Juruan Teknik Elektro Fakulta Teknik Univeita Diponegoro Sermarang 2004 Motor induki adalah jeni motor yang paling banyak digunakan baik di indutri maupun untuk dipergunakan pada rumah tangga. Salah atu jeni motor induki adalah motor induki atu faa. Jeni motor induki atu faa endiri angat banyak alah atunya adalah motor induki atu faa jeni rotor angkar tupai (quirel cage). Maka dari itu diperlukan perancangan dengan menggunakan program bantu komputer, agar hail rancangan yang baik. Perancangan motor induki akan menghailkan hail hail perhitungan Dimeni utama, deain tator, deain rotor, dan name plte I. PENDAHULUAN Latar Belakang Motor adalah uatu mein litrik yang berfungi merubah energi litrik menjadi energi gerak. Jeni jeni dari motor angat banyak, alah atunya adalah motor induki Salah atu jeni motor induki adalah motor induki atu faa. Penggunaan motor induki atu faa endiri angat banyak, antara lain pada pompa air, mein jahit, kipa angin, kompreor, air conditioning (AC), dan lain-lain. Motor induki atu faa banyak digunakan karena mempunyai beberapa keuntungan antara lain : Biaya invetai awal murah. Perawatan murah dan mudah Perancangan motor induki ebagai uaha untuk mendapatkan hail perancangan yang mempunyai unjuk kerja yang baik. Dalam indutri mein litrik, uatu produk tidak hanya mempunyai unjuk kerja yang baik, akan tetapi produk terebut haru euai dengan kebutuhan paar. Untuk mendapatkan uatu motor induki atu faa yang mempunyai effiieni tinggi diperlukan uatu perancangan. Proe perancangan dapat dilakukan ecara manual, yaitu dengan melakukan perhitungan tahap demi tahap. Perancangan dengan cara ini memungkinkan maih adanya kealahan perhitungan yang nantinya akan didapatkan 1 perancangan yang tidak euai dengan rencana. Agar didapatkan hail perhitungan yang diinginkan dan menekan kealahan maka diperlukan bantuan oftware untuk proe perhitungan. Tujuan 1. Dapat mengaplikaikan oftware untuk proe perancangan motor induki atu faa. 2. Pada akhir perancangan akan di hailkan uatu perancangan motor induki atu faa, dengan hail keluaran berupa nilai nilai dari deain tator, deain rotor, dan dimeni utama. Pembataan Maalah 1. Jeni motor yang dirancang adalah motor induki atu faa jeni rotor angkar. 2. Perancangan meliputi perancangan dimeni utama, perancangan tator dan perancangan rotor 3. Bearnya daya motor yang dapat dirancang, adalah 1, 3, 5, 10, 20, 50, dan 100 hp. II DASAR TEORI 2.1 Pendahuluan Secara umum motor induki dibagi menjadi dua buah, yaitu motor atu faa, dan motor tiga faa. Secara prinip cara kerja kedua

2 jeni ini adalah ama yaitu karena adanya induki, yaitu adanya medan putar pada belitan utama (tator), medan putar terebut akan memotong batang batang rotor, ehingga timbul induki pada rotor. 2.2 Motor induki 3 faa Prinip kerja motor induki tiga faa adalah ebagai berikut : 1. Apabila umber tegangan 3 faa dipaang pada kumparan tator, timbulah medan putar (n), dengan kecepatan = 120 f / p. 2. Perputaran medan putar pada tator terebut akan memotong batang batang konduktor pada bagian rotor. 3. Akibatnya, pada bagian rotor akan timbul tegangan induki (ggl) ebear : E 2 = 4,44 f 2 N 2 (untuk atu faa), dimana E 2 adalah tegangan induki aat rotor berputar. Gambar 2.1 Medan putar motor 3 faa 4. Karena pada rotor timbul tegangan induki, dan rotor merupakan rangkaian yang tertutup, ehingga pada rotor akan timbul aru (I). 5. Adanya aru (I) di dalam medan magnet, akan menimbulkan gaya (F) pada rotor. 6. Bila kopel mula yang dihailkan oleh gaya (F) pada rotor cukup bear unuk memikul kopel beban, maka rotor akan berputar earah dengan medan putar tator. 7. Seperti telah dijelakan pada nomor (3) tegangan induki timbul karena terpotongnya batang konduktor (rotor) oleh medan putar tator. Artinya agar tegangan terinduki, diperlukan adanya perbedaan antara kecepatan medan putar tator (n ) dengan kecepatan berputar rotor (n r ). 8. Perbedaan kecepatan antara n r dan n diebut lip (S) dinyatakan dengan : n - n r S x 100% Apabila n r = n, n tegangan tidak akan terinduki dan aru tidak mengalir pada kumparan jangkar rotor, dengan demikian tidak dihailkan kopel. 2.3 Motor induki atu faa Jeni motor faa tunggal dengan daya kuda lebih banyak dikenal. Berdaarkan kontruki dan cara tarting, motor atu faa di klaifikaikan menjadi: Motor Induki (Split, kapaitor ) Motor repule (repulion motor) Motor Seri AC. Motor inkron tanpa ekitai. Karakteritik yang dari motor atu faa ini, diterangkan dengan teori Double-field Theory, atau dengan dua medan atau teory gerakan dua medan. Teori ini menggunakan gagaan dimana uatu poro tungal yang berpindah yang dapat diaumikan ebagai perputaran vektor dari etengah magnitude. Gelombang inuoidal dapat dipreentaikan oleh dua putaran fluk, yang mempunyai putaran inkron ebear ( N 120 f / P) Di tunjukkan pada gambar 2.2 (a) dibawah ini fluk mempunyai nilai makimal. Komponen fluk A dan fluk B maing maing ama dengan m / 2 bergerak dengan arah berlawanan putaran jam dan earang putaran jam. 2

3 A m / B m m 2 / 2 θ in m teletak dibagian luar dari lot, edangkan belitan quirrel cage terletak dibagian dalam lot. Saat tart belitan komutator lebih banyak menuplai tori. Belitan quirrel cage pada prakteknya yang edang tidak aktif, karena mempunyai reaktani tinggi. Ketika rotor berakelerai, belitan quirrel cage mengambil peranan bear terhadap beban m / 2 m / 2 - m Gambar 2.2 Perputaran fluk pada medan Ketika vektor A dan vektor B dan keduanya pada poii udut + θ dan - θ, yang ditunjukkan pada gambar 2.2 (b), fluk reultan menjadi ebagai berikut : m 2θ 2 x in m in. 2 2 Setelah berputar ¼ putaran dari putaran fluk A dan fluk B mempunyai poii eperti ditunjukkan pada gambar 2.1 (c) dimana fluk reultan akan menjadi nol. Setelah etengah putaran, reultan dari fluk A dan fluk B akan menjadi m - 2 x -m. Setelah ¾ putaran reultan 2 akan kembali bernilai nol eperti terlihat pada gambar 2.2 (e) dan eterunya. 2.5 Motor induki Repuli (Repulion induction motor) Jeni ini angat popular karena karena mempunyai karakteritik yang bagu dapat dibandingkan dengan motor DC jeni compound. Motor induki ini merupakan kombinai dari motor repuli dengan motor induki.pada umumnya emua motor repuli mempunyai gulungan tator. Tetapi terdapat dua bagian belitan terendiri didalam rotor yaitu : Belitan angkar tupai (quirrel cage). Belitan komutator yang erupa dengan armatur DC. Keduanya ini melilit elama keeluruhan periode dari operai motor. Belitan komutator 2.6 Motor induki Satu faa Jeni rotor angkar Dari emua jeni motor aru bolak balik, jeni induki yang ering digunakan terutama di indutri. Namun jeni motor induki juga mempunyai kelebihan dan kerugian, antara lain : Keuntungan : Mempunyai kontruki yang ederhana (Khuunya jeni rotor angkar tupai) Biaya dan waktu perawatan yang rendah. Pengaturan tarting yang ederhana. Kerugian : Variai kecepatan dapat di variai, akan tetapi haru mengurangai effiieni. Seperti pada motor dc, Kecepatan akan menurun apabila ada kenaikan beban. Tori tarting yang lebih rendah dari pada motor dc hunt. Kontruki Kontruki dari motor induki jeni rotor angkar terdiri dari dua bagian utama, yaitu tator dan rotor. 1. Stator Stator adalah bagian utama dari motor yang diam. Stator merupakan uatu kerangka yang dilaminai terbuat dari bei tuang atau allumunium alloy tuang. Stator mempunyai bentuk alur yang tiru (tapered) dengan gigi yang ejajar (parallel ided). Alur pada tator adalah tempat kumparan utama dan kumparan bantu berada. Prinip dari tator motor induki ama dengan motor atau generator inkron. Dengan terdiri dari ejumlah lot yang nantinya untuk menempatkan belitan tator.slot lot terebut ditempatkan dalam uatu rangka bei. Rangka terebut mempunyai irip irip bei yang 3

4 berguna ebagai pendingin motor. Kecepatan medan putar (N ) pada tator adalah ebagai berikut : 120 f N P Fluk yang berputar pada tator akan menginduki ke rotor, ehingga rotor juga akan berputar mengikuti medan putar tator. Diantara putaran rotor (N r ) dan putaran tator (N ) tidak ama. Perbedaan antara putaran tator dan putaran rotor diebut lip (S). untuk digunakan pada aat tarting. Pada motor motor berdaya kecil, digunakan metode lain pada kontrukinya. Terdiri dari batang batang rotor dengan cincin akhir (end ring) dalam atu tempat. Bahan yang digunakan adalah alumunium atau campuran alumunium dengan logam. 2.4 Flowchart (Diagram Alir) 2. Rotor Rotor adalah bagian dari motor yang bergerak. Rotor terdiri dari ebuah inti rotor dngan alur yang dilapii laminai pada bagian utamanya. Jeni rotor yang banyak digunakan pada motor induki atu faa adalah rotor jeni angkar tupai (querrel cage rotor). Pada prinipnya rotor jeni angkar tupai duuun dari batang btang konduktor yang kedua ujungnya diatukan oleh cincin hubung ingkat (end ring). Kontruki dari rotor angkar tupai terlihat pada gambar 2.7 berikut ini : Gambar 2.17 Rotor angkar tupai (Squirrel cage rotor) Lebih dari 90 peren motor induki adalah merupakan jeni angkar tupai, karena jeni rotor angkar tupai mempunyai kontruki yang ederhana. Kontruki dari rotor jeni ini Pada prinipnya rotor jeni angkar tupai diuun dari batang batang konduktor yang kedua ujungnya diatukan oleh cincin hubung ingkat (end ring) Bahan yang digunakan ebagai batang batang konduktor beraal dari tembaga, alumunium, atau dari campuran logam. Satu batang ditempatkan pada tiap lot, Lebih baik batang dimaukkan dari belakang. Batang rotor adalah terhubung ecara permanen, oleh karena itu tidaklah dapat menambah uatu reitan dari luar ecara eri dengan rotor, yang bertujuan Pengujian Program Pengujian program dilakukan dengan cara memaukkan data pada data maukan. Data yang di ambil ebagai contoh adalah ebagai berkut : Daya = 1 hp Putaran = 1750 Tegangan = 220 volt Setelah program dijalankan, maka akan didapatkan hail ebagai berikut 1. Dimeni Utama Untuk hail perhitungan pada Dimeni Utama terdiri dari 6 hail perhitungan, yang meliputi ebagai berikut : Jumlah Kutub = 4 Koefiien output = 9,24 D 2 L = Diamater Lubang = 8.7 Panjang Bei = 6.8 Kiar Kutub = Panjang berih = 5.81 Daya emu (Q) = 1.38 hp 4

5 2. Deain Stator Untuk hail perhitungan pada Deain Stator terdiri dari 12 hail perhitungan, yang meliputi ebagai berikut : Fluk per Kutub = maxwel Jumlah Alur = 36 Kiar Alur = 2.73 Faktor Kumparan = 0.75 Aru tator = 6.28 Ampere Jumlah belitan tator = 559 Panjang penghantar = Hambatan tator (R ) = 1.47 Bahan Iolai = Kapa atau kerta Kela iolai = Kela Y Suhu makimal = 90 0 celciu Rugi bei = watt 3. Deain Rotor Untuk hail perhitungan pada Deain Rotor terdiri dari 6 hail perhitungan, yang meliputi ebagai berikut : Celah udara = 0.30 Diameter Rotor = 5.30 Jumlah alur = 54 Lua alur = 1080 Lua cincin akhir = Diameter cincin = 3.30 Pengoperaian Program Pembuatan perangkat lunak menggunakan bahaa program Borlan Delphi. Borland Delphi digunakan ebagai tampilan dan juga ebagai proe perhitungan. Terdapat 6 buah form, yaitu terdiri dari : Form cover Form data maukan Form dimeni utama. Form deain tator Form deain rotor Form hail akhir Bentuk program adalah bentuk aplikai, ehingga dalam menjalankan program tidak diperlukan oftware. Cara menjalankan program adalah ebagai berikut : Jalankan nama file Perancangan Motor.exe Setelah program dijalankan akan mauk pada form cover eperti pada gambar 6.1 berikut ini Gambar 6.1 Form cover. Klik menu File lalu Run Program, etelah itu akan mauk pada form data maukan eperti pada gambar 6.2 berikut ini Gambar 6.2 Form data maukan Untuk mengii data maukan, klik tombol ii data (Alt + I). Memaukan data yang berupa, tegangan, kecepatan, dan daya, etelah itu klik lanjut (Alt + L). Setelah mauk pada form dimeni utama, eperti pada gambar 6.3 berikut ini. 5

6 Gambar 6.3 Form dimeni utama Pada form ini terdapat hail hitungan untuk dimeni utama. Klik lanjut (Alt + L), akan tampil form deain tator, eperti pada gambar 6.4. Menentukan uhu makimal mein Gambar 6.4 Form deain tator Klik Lanjut (Alt + L). Akan muncul hail perhutungan form deain rotor, eperti ditunjukkan pada gambar 6.5 berikut ini : Pada form hail akhir terdapat ub menu printer, yang berfungi untuk mencetak hail rancangan. Perintah cetak dapat juga dengan (Ctrl + P) atau (Alt + C) Keimpulan 1. Pada percobaan dengan perubahan daya, mulai dari 1 ampai dengan 100 hp, aru tator mengalami kenaikan dimana mulai dari 6.28 A ampai dengan ampere. Sehingga bia diimpulkan bahwa daya berbanding luru dengan aru. 2. Pada nilai diameter lubang tator (D) juga mengalami kenaikan pada aat dilakukan dengan percobaan kenaikan daya motor. Sehingga diameter berbanding luru dengan kenaikan daya. 3. Nilai dari hambatan tator, adalah emakin kecil dengan kenaikan daya, yaitu mulai dari 1.47 ohm, ampai dengan 0. ohm. Hambatan berbanding terbalik dengan daya. 4. Celah udara berbanding luru dengan daya, emakin bear daya, celah udara juga emakin bear. Gambar 6.5 Form deain rotor Klik Lanjut (Alt + L). Akan muncul form hail akhir, eperti pada gambar 6.6 berikut ini : Gambar 6.6 Form Hail Akhir Saran Karena keterbatan refereni, maka program ini hanya dapat dipakai pada perancangan motor induki atu faa ampai dengan daya 100 hp, untuk elanjutnya dapat dikembangkan agar dapat digunakan untuk merancang uatu motor induki atu faa untuk daya yang lebih bear. DAFTAR PUSTAKA 1. Abdul Kadir, Prof. Ir, Mein Tak Serempak, PT Djambatan Jakarta, Abdul Kadir, Daar Pemrograman Delphi 5, Andi Ofet Yogyakarta, Alferd till, Charle S. Sikind, Element Of Electrical Machine Deign, 3 rd Edition, Mc Graw-Hill Book Company, Inc 4. Antony Pranata, Pemrograman Borland Delphi Edii 3, Andi Yogyakarta,

7 5. Fitzgerald, AE, Electric Machinery, 4 th Edition, Mc Graw Hill, Mulimin M. Ir, Teori Soal dan Penyeleaian Teknik Tenaga Litrik (TTL), Armico, Bandung 7. Parker Smith, Electrical Engineering Deign Manual, 2 nd Edition Revied, Chapman And Hall Ltd, London, Shanmugaundaram. A, Gangadaran. G, Palani. R, Electrical Machine Data Book, Wiley Eatern Limited, New Delhi 9. Shanmugaundaram. A, Gangadaran. G, Palani. R, Electrical Machine Data Book, Wiley Eatern Limited, New Delhi 10. Singh, Balbir, Electrical Machine Deign, 4 th Edition, Vika Publihing Houe PVT, Bombay 11. Sumanto. MA, Dr. MA, Motor Litrik Aru Bolak Balik, Andi Offet, Yogyakarta, Theodore Wildi, Electrical Machine, Drive, And Power Sytem, 3 rd Edition, Prentice-Hall International, Inc 13. Theraja. BL, Electrical Technology, India 14. Zuhal, Daar Tenaga Litrik, Bandung, ITB, , Borland Delphi 5, LPK BUDIMAN, 2000 Anton Suila, lahir di Sukoharjo, lulu dari SDN Ponowaren III tahun 1989, melanjutkan di SMP I Karangdowo lulu tahun Kemudian pada tahun 1995 lulu dari SMA N Tawangari. Tahun 1995 Melanjutkan kuliah di Politeknik Univerita Diponegoro, Semarang, dan lulu tahun Saat ini edang menyeleaikan pendidikan trata 1 Juruan Teknik Elektro Univerita Diponegoro Semarang. Mengetahui / menyetujui Pembimbing I Ir Joko Windarto, MT Pembimbing II Karnoto, ST