PENGARUH PERUBAHAN FREKUENSI DALAM SISTEM PENGENDALIAN KECEPATAN MOTOR INDUKSI 3-FASA TERHADAP EFISIENSI DAN ARUS KUMPARAN MOTOR

Transkripsi

1 PENGAUH PEUBAHAN FEKUENS DALAM SSTEM PENGENDALAN KECEPATAN MOTO NDUKS 3-FASA TEHADAP EFSENS DAN AUS KUMPAAN MOTO Oleh : Zuriman Anthony, ST., MT* *) Doen Juruan Teknik Elektro Fakulta Teknologi ndutri ntitut Teknologi Padang (TP) ABSTAK Salah atu cara dalam mengendalikan kecepatan motor induki 3-faa adalah dengan mengatur frekueni umber yang mauk ke Bila frekueni umber yang diberikan ke motor emakin bear, maka motor akan berputar emakin cepat. Tetapi bila frekueni umber yang diberikan ke motor emakin rendah, maka motor akan berputar emakin lambat. Penelitian ini dimakudkan untuk menganalia pengaruh pengaturan frekueni ini terhadap efiieni dan aru yang melewati kumparan motor agar dapat diketahui batabata frekueni yang maih dapat digunakan untuk mengatur kecepatan Abtrac Motor yang digunakan pada penelitian ini adalah motor induki 3-faa 50 Hp, 300 V, 60Hz, hubungan bintang. Dari hail penelitian menunjukkan bahwa terjadi penurunan efiieni motor aat terjadi kenaikan maupun penuruan frekueni umber. Terjadi juga penurunan aru kumparan motor aat terjadi kenaikan frekueni umber dan terjadi kenaikan aru kumparan motor aat terjadi penurunan frtekueni umber. Frekueni terendah yang memungkinkan motor dapat bekerja dengan baik tidak boleh lebih rendah dari 43,33% dari frekueni tandar motor, karena freueni yang lebih rendah dari ini akan dapat memperpendek umur Kata kunci : perubahan frekueni, perubahan impedani, perubahan aru ABSTACT A method can be ued to control the rpm of the induction motor i by controlling the frequency into the ncreaing and decreaing the frequency can increae or decreae the rpm of the Thi reearch i purpoed to analyze the effect of variable frequency into the motor epecially to efficiency and current of the The motor that ued in thi reearch i 3-phae induction motor of 50 Hp, 300 V, 60 Hz by Y connection. The reult of thi reearch howed that the increaing or decreaing of the frequency alway howed the decreaing characteritic efficiency of the But increaing the frequency howed the decreaing of the current of the motor and decreaing the frequency howed the high increaing of the current of the The minimum frequency can be given to control the rpm of the motor ha to be higher than 43.33% of the rate frequency of the motor if we want to control the rpm of the motor in ave operation. Keyword: variable frequency, variable impedance, variable current. Pendahuluan Motor induki 3-faa banyak digunakan di dalam berbagai aplikai di mayarakat, baik untuk keperluan umum maupun untuk keperluan pribadi. Dalam aplikai tertentu angat diperlukan pengaturan kecepatan Salah atu pengaturan kecepatan motor induki ini dapat dilakukan dengan cara mengatur frekueni yang mauk ke Dengan kemajua teknologi, maka cara ini udah angat mudah dilakukan... umuan maalah Pengaturan frekueni yang mauk ke motor induki diamping akan mempengaruhi kecepatan motor, juga akan mempengaruhi aru yang melewati kumparan motor, karena perubahan frekueni ini berbanding luru dengan perubahan reaktani induktif pada kumparan Jurnal Teknik Elektro TP, Volume, No. ; Januari 0 5

2 Perubahan aru pada motor ini juga akan berakibat terjadinya perubahan efiieni pada motor, karena aru ini berbanding luru dengan daya dan rugi-rugi daya pada Oleh karena itu perlu diketahui bataan frekueni yang memungkinkan untuk mengatur kecepatan motor agar motor maih dapat beroperai yang mana : dengan baik dengan efiieni yang tidak terlalu f rendah dan dengan aru yang tidak p membahayakan Untuk itu, maka diperlukan kajian lebih jauh tentang pengaruh pengaturan frekueni umber motor induki 3- faa untuk mengatur kecepatan motor terhadap aru dan efiieni.. Bataan maalah Penelitian ini hanya melihat dan menganalia pengaruh perubahan frekueni umber untuk mengatur kecepatan motor induki 3-faa terhadap efiieni dan aru yang melewati kumparan Untuk mempermudah analia maka digunakan program MATLAB dengan memaukan parameter-parameter motor induki 3-faa ke dalam rangkaian ekivalen.3. Tujuan penelitian Penelitian ini bertujuan untuk mendapatkan bataan pengaturan frekueni umber dalam mengatur kecepatan motor nduki 3-faa agar motor maih dapat bekerja dengan baik yang tidak membahayakan motor. Landaan Teori Motor induki 3-faa merupakan motor induki yang banyak digunakan untuk berbagai keperluan terutama di pabrik-pabrik yang menggunakan motor ebagai pengeraknya. Diantara emua jeni motor induki, motor induki 3-faa merupakan motor yang paling tabil dalam kondii normal bila diuplai dengan item 3-faa yang eimbang. Gambaran ederhana kontruki motor induki 3-faa ini diperlihatka pada gambar.. Celah udara Kumparan tator. '. ' otor x x Stator Kumparan rotor rangka kaki Gambar. Kontuki ederhana motor induki Kecepatan putaran medan magnet motor induki akan dipengaruhi oleh frekueni umber yang mauk ke motor dengan mengacu ke peramaan (.) berikut. N = 0. f / p (.) = frekueni umber AC (Hz) = jumlah kutup yang terbentuk pada motor N = kecepatan putaran medan magnet tator (putaran/menit, rpm) Putaran medan magnet tator ini akan diikuti oleh putaran rotor motor induki. Makin berat beban motor, maka kecepatan rotor juga akan turun ehingga terjadi lip (), eperti yang diperlihatkan pada peramaan (.). N Nr (.) N yang mana : = lip Nr = kecepatan putaran rotor pada motor Perubahan frekueni umber pada motor induki 3-faa akan mempengaruhi bearnya impedani kumparan motor karena kumparan motor induki mengandung reaktani induktif (X L ) eperti yang diperlihatkan pada gambar. di bawah ini. Jurnal Teknik Elektro TP, Volume, No. ; Januari 0 6 ' Gambar. angkaian ekivalen motor induki 3-faa perfaa yang mana: V = Tegangan umber perfaa pada kumparan tator = eitani kumparan tator X = eaktani nduktif kumparan tator ' = eitani kumparan rotor dilihat dari ii tator X ' = eaktani nduktir rotor dilihat dari ii tator X = eaktani magnet pada Motor m ' = eitani yang mewakili beban motor

3 = Aru kumparan tator mengatur kecepatan motor, maka digunakan program MATLAB agar dapat menghailkan ' = Aru pada kumparan rotor dilihat dari perhitungan dan grafik yang lebih akurat dan ii tator cepat. m = Aru Magnet Dari rangkaian ekivalen motor gambar. di 4. Hail Penelitian dan Pembahaan ata kemudian dapat dihitung aru dan efiieni Dari hail penelitian yang telah dilakukan motor dengan cara ebagai berikut. dengan menvariaikan frekueni umber yang ' mauk ke motor induki 3-faa dengan kondii jx ' (.3) tegangan umber kontan, maka diperloleh hail kinerja motor eperti yang diperlihatkan pada x. jxm Zp (.4) gambar 4. ampai dengan gambar 4.4. Khuu jxm untuk gambar 4.3 dan 4.4, maka bearnya aru yang terjadi telah dibagi dengan aru nominal Zt Z Zp (.5) motor agar mudah melihat berapa peren V kenaikan dan penurunan aru pada kumparan i L (.6) Zt motor eiring dengan terjadinya perubahan frekueni umber. V AB V i. x. Z (.7) VAB ( i ') (.8) Z ' ' Pm( 3 faa ) 3x( i ') x (.9) P OUT = Pm Prot (.0) Pin ( 3 faa) 3. xv. LL. x. L. x.co (.) POUT.x.00% PN (.) Motor induki akan bekerja dengan baik dan dapat berumur panjang jika aru yang melewati kumparan tidak melewati bata yang telah ditetapkan pabrik pembuatnya (aru nominal motor). Bila aru yang melewati kumparan motor ini telah melampaui aru nominal motor, maka motor akan berumur pendek, dimana makin bear aru motor, maka makin pendek umur Pemanfaatkan energi pada motor juga akan lebih optimal jika efiieni motor aat beroperai angat tinggi. 3. Metode Penelitian Motor induki yang yang menjadi objek penelitian adalah motor induki 3-faa 50 Hp, 300 V, terhubung bintang, 60Hz yang mempunyai data parameter ebagai berikut [4]. P = 4 kutub = 0,09 F = 60 Hz X = 0,6 V L = 300 V X m = 3,04 Nr = 786 rpm = 0,0 P out = 50 Hp X = 0,6 Untuk menganalia kondii motor aat diberikan perubahan frekueni umber untuk Gambar 4. Pengaruh perubahan frekueni terhadap kecepatan motor induki Gambar 4. Pengaruh perubahan frekueni terhadap efiieni motor induki Jurnal Teknik Elektro TP, Volume, No. ; Januari 0 7

4 umber. Hal ini Gambar 4.3 Pengaruh perubahan frekueni terhadap aru kumparan tator motor induki tentu akan menguntungkan karena akan memperkecil rugi-rugi daya pada Jika diperhatikan pengaruh penurunan frekueni umber terhadap kinerja motor juga terlihat bahwa penurunan frekueni umber ini akan mengakibatkan terjadinya penurunan efiieni yang tajam pada motor yang diertai kenaikan aru pada kumparan motor, baik aru pada ii tator maupun aru pada ii rotor. Jika diperhatikan gambar 4.4 terlihat bahwa kenaikan aru rotor tidak begitu jauh dan maih di bawah,5% walaupun frekueni yang diberikan ampai pada angka 0 Hz. Tetapi jika diperhatikan aru yang terjadi pada kumparan tator (pada gambar 4.3) ternyata terjadi peningkatan aru yang begitu tajam yang dapat meruak kumparan ator. Bila gambar 4.3 diperbear pada daerah aru yang naik aja, maka kondii ini diperlihatkan pada gambar 4.5. Gambar 4.4 Pengaruh perubahan frekueni terhadap kumparan rotor motor induki Dari hail yang telah diperlihatkan pada gambar 4. ampai dengan gambar 4.4 di ata terlihat bahwa dengan dilakukannya perubahan frekueni umber untuk mengatur kecepatan motor induki 3-faa, maka motor akan bergerak emakin cepat eiring dengan kenaikan frekueni, Begitu pula ebaliknya bila frekueni diturunkan maka kecepatan motor induki juga akan turun. Seiring dengan kenaikan frekueni umber pada motor, terlihat bahwa terjadi penurunan efiieni dan aru pada kumparan motor baik pada ii tator maupun pada ii rotor. Penurunan efieni motor ini tidak begitu bear ehingga tidak begitu merugikan pemakaian energi pada motor dibandingkan dengan tujuan untuk memperbear kecepatan Begitu juga terhadap aru yang terjadi pada kumparan Gambar 4.5 Pengaruh perubahan frekueni dari gambar 4.3 yang telah diperbear pada frekueni antara 7 Hz dan 33 Hz. Dengan memperhatikan gambar 4.5 terlihat bahwa terjadi kenaikan aru yang tajam pada frekueni yang rendah. ni terjadi karena eiring dengan penurunan frekueni maka terjadi juga penurunan impedani pada kumparan motor karena adanya reatani induktif (X L ) pada kumparan Bila diberikan bataan kelebihan aru yang melewati kumparan motor ekitar 0% di ata beban nominal motor (agar motor tidak berumur pendek), maka ebaiknya motor hanya boleh dioperaikan pada frekueni paling rendah 6 Hz (perhatikan gambar 4.5), karena pada kondii ini aru kumparan motor telah mencapai 0% dari aru nominal motor, terlihat bahwa aru yang terjadi emakin kecil eiring dengan peningkatan frekueni Jika mengacu ke frekueni tandar motor yang Jurnal Teknik Elektro TP, Volume, No. ; Januari 0 8

5 digunakan dalam penelitian ini ebear 60 Hz, maka frekueni terendah yang dapat diberikan ke motor adalah pada bata (6/60) x 00% = 43,33% dari frekueni tandarnya. ni menunjukkan bahwa agar motor induki 3-faa dapat dioperaikan dengan baik dengan berbagai kecepatan dengan cara mengatur frekueni umber yang diberikan ke motor, maka frekueni terendah yang boleh diberikan adalah pada bataan 43,33% dari frekueni tandar motor induki yang digunakan. 5. Keimpulan dan Saran Berdaarkan hail penelitian yang telah dilakukan dapat diambil keimpulan ebagai berikut.. Memperbear frekueni umber dalam menaikkan kecepatan motor induki 3-faa akan memperkecil aru kumparan motor dan efiieni. Memperkecil frekueni umber dalam menurunkan kecepatan motor induki 3-faa juga akan akan memperkecil efiieni motor, tetapi akan memperbear aru kumparan 3. Frekueni terendah yang dapat diberikan ke motor induki 3-faa dalam mengatur kecepatan motor adalah ebear 43,33% dari frekueni tandar yang telah ditetapkan pada Jangan memberikan frekueni yang lebih rendah dari ini karena akan dapat memperpendek umur [4] Kumar. Srecrama, amanujam and Jenkin L. HP Khincha, 998, nduction motor modelling and interfacing technique for fat tranient tability imulation, EEE Tran. on Energy Converion, ( /98), pp [5] ichardon, D. V. and Caie, A. J. Jr., 997, otating Electric Machinery and Tranfomer Technology, Prentice- Hall, nc., New Jerey. [6] Sawhney, A.K., 990, A Cour in Electrical Machine Deign, Dhanpat ai & Son, Delhi-Jullundur, ndia. Daftar Putaka [] Ayaun Saffet, and Nwankpa Chika O, 005, nduction Motor Tet Uing MATLAB/Simulink and Their ntegration nto Undergraduate Electric Machinery Coure, EEE Tran. on Education, Vol. 48, No., February 005, pp [] Cowern, Ed, 000, Keep Up to Speed with Motor Term, EC&M, January, pp [3] Ghai, N. K., 999 EC and NEMA Standard for Large Squarrel-cage nduction Motor-A comparion, EEE Tran. on Energy Converion, 4 (3), pp Jurnal Teknik Elektro TP, Volume, No. ; Januari 0 9