BAB III. Motor Induksi 3-Fase

Transkripsi

1 BAB III. Motor Induki 3-Fae Umum. Motor-motor induki 3-ae banyak digunakan ecara lua di Indutri. Seungguhnya motor-motor terebut mempunyai kecepatan putar yang etabil baik berbeban maupun tanpa beban. Kecepatannya tergantung pada rekueni, ebagai akibatnya motor-motor terebut tidak mudah diatur kecepatannya. Biaanya kita lebih memilih motor-motor dc, karena variai kecepatannya lua. Mekipun demikian, motor induki 3- ae lebih mempunyai keunggulan, yaitu : imple (ederhana), rugged (kokoh), low-price (murah harganya), eay to maintain (mudah perawatannya), dan dapat diproduki dengan karakteritik yang euai dengan kebutuhan indutri 3. Motor induki 3-Fae. Seperti motor litrik yang lain, motor induki 3-phae juga mempunyai tator dan rotor. Stator memiliki ebuah belitan 3-phae (diebut belitan tator) edangkan rotor memiliki ebuah belitan yang terhubung ingkat (diebut belitan rotor). Hanya belitan tator yang dapat dihubungkan ke umber litrik 3-phae. Hal ini berlainan dengan motor dc yang kedua belitan tator (ield winding) dan belitan rotor (armature winding) dapat aling dihubungkan ke umber litrik. Belitan rotor memperoleh tegangan dan daya melalui induki elektromagnetik dari daya ekternal belitan tator. Motor induki dapat digambarkan ebagai mein ac tipe tranormator dengan bagian ekunder yang dapat berputar yang mengubah energi litrik menjadi energi mekanik. Kebaikannya :. Mempunyai kontruki yang ederhana (imple) dan kaar/ lugu/ kokoh (rugged).. Harganya relati murah. 3. Membutuhkan perawatan yang edikit. 4. Mempuyai eiieni yang tinggi dan aktor daya (power actor ) yang baik 5. Membangkitkan tori awal (tarting torque) endiri. Kejelekannya :. Mempunyai kecepatan yang kontan dan kecepatan tidak mudah diganti.. Tori awal lebih rendah dari pada motor dc hunt. 3. Kontruki. Motor induki mempunyai bagian utama yaitu tator ebagai bagian yang diam dan rotor ebagai bagian yang berputar. otor merupakan bagian yang terpiah dari tator dengan dipiahkan oleh celah udara (air-gap) yang kecil yang berkiar antara 0,4 mm ampai 4 mm, tergantung daya motor. 3.. Stator. Terdiri ata rangka baja yang mengelilingi ebuah lubang, ilinder inti dilapi dengan baja ilikon tipi untuk mengurangi rugi-rugi hyterii dan Eddy current. Dilengkapi ejumlah alur (lot) dengan jarak yang ama rata (eragam) pada bagian dalam lapian (lihat gambar 3..- ). Penghantar ber-iolai diletakkan pada alur tator dan dengan mudah diambung dalam Bahan Kuliah Mein Elektrik (Ainkron) (diterjemahkan oleh: Kunto. W -006)

2 bentuk rangkaian tar atau delta yang eimbang. Belitan tator 3-ae digulung untuk membatai jumlah kutub (pole) per kecepatan yang dibutuhkan. Makin bear jumlah kutub, makin kecil kecepatannya dan ebaliknya. Jika umber 3-ae dipaang pada belitan tator, maka timbul medan magnet yang berputar dengan magnitude yang kontan. Medan putar akan meng-induki aru ke rotor dengan cara induki elektromagnet Keterangan gambar : -. Cincin untuk mengait. -. Alur tator (lot). -3. Terminal box. -4. Belitan medan tator. -5. Dudukan / kaki motor. Gambar Bentuk tator 3.. otor. otor terambung pada ebuah batang poro (hat), inti yang dilapi dengan emacam lekukan mempunyai alur pada bagian luarnya. Belitan diletakkan pada lot (diebut belitan rotor) adalah alah atu dari type:. type quirrel cage (angkar tupai) dan. type belitan (wound) otor Sangkar Tupai (Squirrel Cage otor). Terdiri ata inti yang berlapi dan mempunyai alur yang ejajar pada permukaannya. Sebuah batang aluminium (aluminium bar) diletakkan pada maing-maing alur. Semua batang diambung ujungnya dengan cincin logam dan biaa diebut dengan end ring. (lihat gambar 3...-(a). Hal terebut dapat digambarkan ebagai bentuk belitan yang hubung ingkat ecara permanen yang tidak dapat diruak. Seluruh kontruki (batang dan end ring) menyerupai angkar tupai, maka dinamakan dengan angkar tupai. otor tidak dihubungkan ecara litrik dengan umber tegangan, tetapi mendapatkan induki aru akibat aki tranormai dari tator (eolah-olah tranormator). Motor induki yang bekerja dengan rotor angkar tupai diebut dengan motor induki angkar tupai (quirrel cage induction motor). Kebanyakan motor induki yang menggunakan angkar tupai mempunyai kontruki yang ederhana dan kokoh yang memungkinkan digunakan untuk kerja kaar. Mekipun demikian motor ini mempunyai tori awal yang rendah. Hal terebut dikarenakan batang rotor ecara permanen terhubung ingkat dan tidak akan mungkin ditambah dengan hambatan luar pada rangkaian rotornya untuk memperbear tori awal. (a) (b) Gambar (a) otor angkar tupai, (b) otor lilit Bahan Kuliah Mein Elektrik (Ainkron) (diterjemahkan oleh: Kunto. W -006)

3 3... otor Lilit (Wound otor). Berii inti ilinder yang berlapi dan memiliki belitan 3-ae eperti terlihat pada gambar 3...-(b). Belitan rotor terditribui dengan ama rata pada alur rotor dan biaanya terhubung tar. Ujung belitan rotor mencuat keluar dan diambung dengan 3 buah lip ring yang maingmaing teriolai dan terpaang pada batang poro (hat). Pada maing-maing lip-ring ini nantinya akan terhubung dengan ikat (bruh). Ketiga ikat maing-maing terhubung ecara bintang (tar) dengan rheotat 3-ae eperti terlihat pada gambar Pada aat autan (tart) reitan (hambatan) luar meliputi rangkaian rotor untuk mendapatkan tori awal yang bear. Hambatan ini ecara berangur-angur dikurangi ampai nol ehingga motor berjalan dengan cepat. Hambatan luar hanya digunakan elama periode autan (tart) aja. Setelah motor berputar normal, ketiga ikat akan dihubung ingkat, ehingga rotor lilit ini akan bekerja eperti rotor angkar tupai. Gambar Pengautan rotor lilit. 3.3 Medan Putar Magnetik oleh Aru 3-Fae. Belitan 3-ae jika diuplai daya dari umber 3-ae, maka akan menimbulkan medan putar magnetik. Medan yang demikian kutub-nya tidak berada pada poii yang tetap pada tator, tetapi elalu bergeer kedudukannya mengelilingi tator. Keadaan ini diebut medan putar. Hal terebut dapat dilihat bahwa magnitude medan putar tetap dan ama dengan,5 m dimana m adalah luk makimum untuk etiap ae. Untuk melihat bagaimana medan putar dihailkan, anggap belitan -kutub, 3-ae (ketiga belitan terpiah ecara litrik ebear 0) eperti pada gambar 3.3-(i), ketiga ae X, Y dan Z diberi daya dari umber 3-ae dan aru pada maing-maing ae ditandai oleh I x, I y dan I z [lihat gambar 3.3- (ii)]. Pembahaan Gambar 3.3- (ii) (luk dibangkitkan oleh aru dengan ae yang ama dengan aru yang membangkitkannya). Fluk dihailkan/ dibangkitkan oleh aru yang diberikan oleh : x m in t y m in ( t - 0) z m in ( t - 40) Bahan Kuliah Mein Elektrik (Ainkron) (diterjemahkan oleh: Kunto. W -006) 3 Gambar 3.3-

4 Diini m adalah luk makimum untuk etiap ae. Gambar 3.3- memperlihatkan diagram dari ketiga luk. Sekarang akan ditunjukkan bahwa uplai 3-ae menghailkan medan putar dengan magnitude kontan ama dengan,5 m. Gambar 3.3- Fluk yang dibangkitkan oleh aru. (i) Saat yang pertama [lihat gambar 3.3. (ii) dan (iii)], aru pada ae X adalah nol dan aru pada ae Y dan Z ama dan berlawanan. Pada konduktor bagian ata aru mengalir keluar dan mauk pada bagian konduktor bawah. Keadaan terebut menghailkan luk kearah kanan. Magnitude dari reultan luk kontan dan bearnya,5 m ditunjukkan eperti dibawah : Bahan kuliah Mein Elektrik (Ainkron) (diterjemahkan oleh: Kunto. W -006) 4

5 Pertama kali, t 0. Maka, ketiga luk diberikan oleh : x 0 ; y m in (-0) 3 m ; 3 z m in (-40) m Penjumlahan aor dari - y dan z adalah reultan luk r (lihat gambar 3.3-3). Terlihat jela bahwa : eultan luk, r,5 m. 3 m co 60 3 m 3 Gambar Faor reultan luk aat pertama. (ii) Saat yang ke, arunya makimum (negative) pada ae Y dan 0,5 makimum (poiti) pada ae X dan Z. Magnitude dari reultan luk adalah,5 m eperti ditunjukkan dibawah : Pada aat yang kedua, t 30, maka ketiga luk adalah : m x m in 30 ; y m in (-90) - m ; m z m in (-0) Penjumlahan aor dari x, - y dan z adalah r. m 0 m Penjumlahan aor x dan z, r co.. epanjang -y m Penjumlahan aor r dan - y, r + m,5 m.. epanjang - y, Sebagai catatan, reultan luk menyimpang 30 earah jarum jam dari poii. Bahan kuliah Mein Elektrik (Ainkron) (diterjemahkan oleh: Kunto. W -006) 5

6 Gambar Faor reultan luk aat ke. (iii) Pada aat ke 3, aru pada ae Z adalah nol dan aru pada ae X dan Y adalah ama bear dan berlawanan (aru pada ae X dan Y adalah 0,866 x nilai makimum). Magnitude dari reultan luk adalah,5 m eperti ditunjukkan dibawah: Pada aat yang ketiga, t 60, maka ketiga luk diberikan oleh; x m in 60 3 m 3 y m in (-60) m z m in (-80) 0 eultan x adalah penjumlahan aor x dan - y ( z 0) r m co,5 m Catatan bahwa reultan luk menyimpang 60 earah jarum jam dari poii pertama. Gambar Faor reultan luk pada aat ke 3. (iv) Pada aat yang ke empat, aru pada ae X makimum (poiti) dan aru pada ae Y dan Z ama dan negative (aru pada ae Y dan Z 0,5 nilai makimum). Membentuk ebuah reultan luk ke arah bawah ebagai berikut: Pada aat yang ke 4, t 90. Maka luk diberikan oleh: x m in 60 3 m Bahan kuliah Mein Elektrik (Ainkron) (diterjemahkan oleh: Kunto. W -006) 6

7 m y m in (-30) - m z m in (-50) - Penjumlahan aor dari x, - y dan - z adalah reultan luk r. m 0 m Penjumlahan aor dari - z dan - y, r co epanjang + x m Penjumlahan aor dari r dan x, r + m,5 m.. epanjang - x Catatan bahwa reultan luk mengarah ke bawah, menyimpang 90 earah jarum jam dari poii pertama. Gambar Faor reultan luk pada aat ke 4. Mengikuti pembahaan diata bahwa uplai 3-ae menghailkan ebuah medan putar dengan nilai kontan (,5 m dimana m adalah luk makimum untuk etiap ae Kecepatan Medan Putar Magnetik. Kecepatan pada aat medan putar magnetik berputar (revoluion) diebut dengan kecepatan inkron (ynchronou peed) N. Pembicaraan pada gambar 3.3-(ii), pada aat yang ke 4 menggambarkan penyeleaian dari eper empat iklu (cycle) aru rangga (bolak-balik) I x dari aat ke. Selama eper empat iklu medan berputar epanjang 90. Pada aat penggambaran titik 3 yaitu aat I z, I y dan I z menyeleaikan atu iklu penuh dari titik puat, maka medan juga menyeleaikan atu revolui. Sehingga, untuk ebuah belitan tator -pole, medan membuat atu revolui dalam atu iklu aru. Pada belitan tator 4-pole, dapat dilihat bahwa medan putar membuat atu revolui dalam dua iklu aru. Secara umum, untuk P pole, medan putar membuat atu revolui dalam P iklu aru. Siklu aru P revolui medan. atau Siklu aru per detik P revolui medan per detik. Ketika revolui medan per detik ama dengan revolui per menit (N) dibagi dengan 60 dan jumlah iklu per detik adalah rekueni. Bahan kuliah Mein Elektrik (Ainkron) (diterjemahkan oleh: Kunto. W -006) 7

8 Maka P N 60 N P 0 Atau N 0 P Kecepatan putar medan magnetik ama dengan kecepatan alternator yang menyuplai daya ke motor jika keduanya mempunyai jumlah pole yang ama. Maka luk magnetik terebut dikatakan berputar pada kecepatan inkron Arah Medan Putar Magnetik. Urutan ae dari tegangan tiga-ae yang digunakan untuk belitan tator pada gambar 3.3- (ii) adalah X-Y-Z. Jika urutan diubah menjadi X-Z-Y, maka arah putaran medan terbalik (jika arah ebelumnya berlawanan arah jarum jam, maka menjadi earah jarum jam). Mekipun jumlah pole dan kecepatan putar yang terjadi pada medan magnetik tidak berubah. Maka hal terebut hanya diperlukan untuk mengganti urutan ae dalam hal untuk mengubah putaran medan magnetik. Untuk uplai 3-ae, maka dapat dilakukan perubahan alah atu dari dua cara pada tiga jalur uplai (X-Z-Y atau Y-X-Z). Sebagaimana akan kita lihat, rotor pada motor induki 3-ae berputar dalam arah yang ama dengan putaran medan magnetik. Oleh karena itu, arah putaran dari motor induki 3-ae dapat dibalik dengan cara menukar dua dari tiga jalur uplai. 3.4 Analia Mathematik untuk Medan Magnetik. Sekarang akan menggunakan metoda yang lain untuk mendapatkan bearan (magnitude) dan kecepatan (peed) dari reultan luk akibat aru tiga-ae. Aru inuoidal tiga-ae menghailkan luk, dan 3 yang berubah ecara inuoidal. eultan luk pada etiap aat merupakan jumlahan vektor dari ketiga ae pada aat yang ama. Fluk digambarkan oleh tiga variabel magnitude vektor (lihat gambar 3.4-). Pada gambar 3.4-, arah luk individual adalah tetap, tetapi magnitude-nya berubah ecara inuoidal ebagaimana aru membangkitkannya. Untuk mendapatkan magnitude (bearan) dari reultan luk, tetapkan luk kedalam komponen horiontal dan vertikal dan kemudian dicari jumlahan vektornya. Gambar 3.4- Arah luk. h m co t - m co (t -0) co 60- m co (t -40) co 60 3 m co t. v 0 - m co (t -0) in 60 + m co (t -40) in 60-3 m in t. Bahan kuliah Mein Elektrik (Ainkron) (diterjemahkan oleh: Kunto. W -006) 8

9 ( m adalah luk makimum tiap ae. Catatan bahwa cara yang valid adalah m in t ). Diperoleh reultan luk : r 3 m / h v 3 co ωt ( inωt) m,5 m kontan Gambar 3.4- eultan luk. Maka reultan luk mempunyai magnitude yang kontan (.5 m ) dan tidak berubah terhadap waktu. Simpangan angguler (angular diplacement) dari r relati terhadap aki OX adalah: t g θ v h 3 m in ωt 3 m co ωt t tg ω t Maka reultan medan magnetik berputar ecara kontan pada kecepatan angular ( ) radian/ detik. Untuk ebuah mein P-pole, (kita akan mencari kecepatan putar/rotai luk dalam r.p.m) maka kecepatan rotai ( m ) adalah : m P rad/ dt atau N 60 N N dalam r.p.m P 0 P Sehingga reultan luk oleh aru 3-ae adalah nilai kontan (.5 m dimana m adalah luk makimum tiap ae) dan luk-nya berputar mengelilingi belitan tator pada kecepatan inkron 0 / P r.p.m. Sebagai contoh, untuk ebuah motor induki 3-ae, 6-pole, 50 Hz, maka : N r.p.m Bahan kuliah Mein Elektrik (Ainkron) (diterjemahkan oleh: Kunto. W -006) 9

10 3.5 Prinip Operai. Anggap ebuah bagian motor induki 3-ae eperti gambar Gambar 3.5- Gerakan medan putar. Operai motor dapat di terangkan ebagai berikut : (i) Jika belitan tator 3-ae diuplai daya dari umber 3-ae, ebuah medan putar mulai berputar mengelilingi tator pada kecepatan inkron N ( 0 / P ). (ii) Medan putar menembu celah udara (air gap) dan memotong penghantar pada rotor, dengan keadaan taioner. Dengan kecepatan relati antara putaran luk dan rotor taioner, e.m. diindukikan dalam penghantar rotor. Ketika rangkaian rotor dihubung ingkat, aru mulai mengalir dalam penghantar rotor. (iii) Aru bawaan penghantar rotor berada pada medan magnetik yang dihailkan oleh tator. Akibatnya, tenaga mekanik bertindak berdaarkan penghantar rotor. Penjumlahan tenaga mekanik pada emua penghantar rotor menghailkan tori yang memelihara gerakan rotor dalam arah yang ama ebagaimana medan putar. (iv) Kenyataan bahwa rotor didorong mengikuti medan tator (rotor bergerak dalam arah medan tator) dapat diterangkan dengan hukum Lenz. Menurut hukum terebut, arah aru rotor akan euai dengan yang mereka jaga untuk menentang penyebab produknya. Sekarang, penyebab timbulnya aru rotor adalah kecepatan relati antara medan putar dan penghantar rotor taioner. Oleh ebab itu untuk mengurangi kecepatan relati, rotor mulai bergerak dalam arah ama eperti medan tator dan mencoba untuk menahannya. 3.6 Slip. Kita dapat melihat diata bahwa rotor berputar ecara cepat dalam arah medan putar. Secara prakti, rotor tidak pernah dapat menjangkau kecepatan luk tator. Jika demikian, akan terjadi tanpa kecepatan relati antara medan tator dan penghantar rotor, tanpa induki aru rotor dan oleh karena itu tanpa tori untuk memutar rotor. Geekan (riction) dan belitan (windage) akan egera menjadikan/ menyebabkan rotor berkurang putarannya. Maka kecepatan rotor (N) elalu lebih kecil dari pada kecepatan medan tator (N ). Perbedaan kecepatan tergantung pada beban yang ada pada motor. Perbedaan antara kecepatan inkron N dari putaran medan tator dan kecepatan aktual rotor N dinamakan lip (itilah lip digunakan karena menggambarkan bagaimana pengamat naik Bahan kuliah Mein Elektrik (Ainkron) (diterjemahkan oleh: Kunto. W -006) 0

11 pada medan tator dan menghadap kearah rotor-akan tampak tergelincir kebelakang). Hal terebut biaanya digambarkan ebagai proentae (percentage) kecepatan inkron, yaitu : (i) Kuantita N N kadang-kadang diebut kecepatan lip. (ii) Jika rotor taioner (yaitu N 0), lip atau 00%. (iii) Pada motor induki, perubahan pada lip dari tanpa beban (no load) ampai beban penuh (ull load) biaanya hanya 0,% ampai 3%, karena pada daarnya motor terebut kecepatannya kontan. N % age lip, N 00 N 3.7 Frekueni Aru otor. Frekueni dari tegangan atau aru yang diindukikan untuk kecepatan relati antara belitan dan medan magnetik diberikan oleh rumu umum : NP Frekueni 0 Dengan : N Kecepatan relati antara medan magnetik dan belitan. P Jumlah pole. Untuk kecepatan rotor N, maka kecepatan relati antara luk putar dan rotor adalah N N. Sebagai akibatnya, rekueni aru rotor adalah: ( N ) P N 0 N P N N 0 N. NP /0 yaitu, rekueni aru rotor ractional lip x rekueni uplai (i) Jika rotor dalam keadaan berhenti atau taioner (yaitu, ), rekueni aru rotor ama eperti rekueni uplai (. ). (ii) Ketika rotor melaju, kecepatan relati antara luk putar dan rotor berkurang. Sebagai akibatnya, lip dan rekueni aru rotor berkurang. Catatan. Kecepatan relati antara medan putar dan belitan tator adalah N - 0 N. Maka rekueni aru induki dan belitan tator adalah : N P adalah rekueni uplai. 0 Contoh Sebuah motor induki 3-ae, 6-pole dihubungkan pada uplai 50 Hz. Jika berputar pada kecepatan 970 r.p.m, berapa lip-nya. Jawab : Kecepatan inkron, N 000 r.p.m P 6 N Slip, N % atau 0,03 N 000 Bahan kuliah Mein Elektrik (Ainkron) (diterjemahkan oleh: Kunto. W -006)

12 Contoh Sebuah alternator 6-pole berputar pada kecepatan 000 r.p.m, menyuplai ebuah motor induki 8-pole. Hitung kecepatan aktual dari motor jika lip-nya,5%. Jawab : Frekueni uplai 3-ae diberikan kepada motor induki ditentukan dari kecepatan alternator dan jumlah pole. Frekueni uplai, N P / / 0 50 Hz Kecepatan inkron, N 0 / P 0 50/ r.p.m N Slip, N 00 N 750 N, N 73,5 r.p.m 3.8 Pengaruh Slip pada angkaian otor. Ketika rotor dalam keadaan taioner,. Pada keadaan terebut, e.m. rotor per-ae E mempunyai rekueni ama dengan rekueni uplai. Pada etiap lip, kecepatan relati antara medan tator dan rotor berkurang. Sebagai akibatnya, e.m. rotor dan rekueni ter-reduki ecara proporional berturut-turut ke.e dan. Pada aat yang ama, reaktani rotor per-ae X, menjadi tergantung rekueni, berkurang ampai.x. Anggap ebuah motor induki 3-ae, 6-pole 50 Hz, mempunyai kecepatan inkron N 0. / P 050/6 000 r.p.m. Pada keadaan taioner, kecepatan relati antara luk tator dan rotor adalah 000 r.p.m dan e.m. rotor per-ae E. Jika kecepatan beban-penuh motor adalah 960 r.p.m, maka (i) , Kecepatan relative antara luk tator dan rotor ekarang hanya 40 r.p.m. Sebagai akibatnya, e.m. rotor / ae berkurang menjadi : E 40 0,04 E atau. E 000 [Jika kecepatan relative antara luk tator dan rotor adalah 000 r.p.m, e.m. rotor/ ae 40 E. Jika kecepatan relati 40 r.p.m, e.m. rotor/ ae adalah E 000 (ii) rekueni juga tereduki dengan perbandingan yang ama, menjadi : ,04 atau. 000 metode unitary] (iii) eaktani rotor per-ae X demikian juga tereduki menjadi : X 40 0,04 X atau. X 000 Maka pada etiap lip, e.m. rotor/ ae.e reaktani rotor/ ae.x rekueni rotor/ ae. Dimana E, X, dan nilainya aling berhubungan pada keadaan diam. Bahan kuliah Mein Elektrik (Ainkron) (diterjemahkan oleh: Kunto. W -006)

13 Contoh Sebuah motor induki 3-ae, 6-pole dihubungkan ke uplai 60 Hz. Ketika dalam keadaan diam tegangan yang diindukikan pada rotor bar adalah 4 V. Hitung tegangan dan rekueni yang terinduki pada rotor bar pada 300 r.p.m. Jawab : Kecepatan inkron, N 0. / P 0 60/ 6 00 r.p.m N Slip, N /4 N 00 Hubungannya terhadap lip, Tegangan induki 4 4 ¾ 3 V Frekueni 60 ¾ 45 Hz Catatan. Subcript (mialnya, X, Z db.) digunakan untuk nilai tator, edangkan ubcript (mialnya, X, Z db.) digunakan untuk nilai rotor pada keadaan diam. Sedangkan upercript/ (dah) beramaan dengan ubcript (mialnya X, Z db.) digunakan untuk nilai rotor dalam keadaan berputar (running). Perhatikan bahwa menunjukkan rekueni tator dan ( ) menunjukkan rekueni rotor. 3.9 Aru otor. Gambar 3.9- memperlihatkan rangkaian motor induki 3-ae pada uatu lip. otor diaumikan ebagai uatu tipe belitan dengan hubungan tar. Catatan bahwa e.m. rotor/ ae dan reaktani rotor/ ae adalah.e dan.x. eitani rotor/ ae adalah dan tidak tergantung rekueni, maka tidak tergantung lip. Demikian juga, nilai belitan tator E dan X tidak tergantung lip. Gambar 3.9- Skema belitan 3-ae. Jika motor digambarkan ebagai ebuah beban eimbang 3-ae, diperlukan anggapan eolah-olah hanya atu ae aja; demikian juga untuk dua ae yang lain juga dianggap ama. Bahan kuliah Mein Elektrik (Ainkron) (diterjemahkan oleh: Kunto. W -006) 3

14 Pada keadaan diam. aat diam/ berhenti. Gambar 3.9- Skema rangkaian rotor. Gambar 3.9- (i) memperlihatkan ebuah ae dari rangkaian rotor pada Aru rotor/ ae, I Faktor daya (power actor) rotor, co E E Z X Z X Ketika berputar pada lip. Gambar 3.9-(ii) memperlihatkan atu ae dari rangkaian rotor ketika motor berputar pada lip.. E. E Aru rotor, I Z (. X ) Faktor daya (p.) motor, co Z (. X ) Contoh Sebuah motor 3-ae, 400 V dengan rotor tipe belitan (wound rotor motor), belitan tator diambung ecara delta dan belitan rotor diambung tar. Stator mempunyai 48 belitan/ ae edangkan rotornya mempunyai 4 belitan/ ae. Hitung tegangan yang lewat lip-ring pada keadaan diam/ berhenti (tandtill) dan keadaan rangkaian terbuka (open circuited). Gambar Keadaan belitan. Bahan kuliah Mein Elektrik (Ainkron) (diterjemahkan oleh: Kunto. W -006) 4

15 Jawab : e.m. tator/ ae, E 400 V belitan tator/ ae, N 48 belitan rotor/ ae, N 4 K N / N 4/48 / e.m. rotor/ ae K.E (/) V 3.0 Tori otor. tegangan antara lip ring tegangan jalur rotor V Tori T dihailkan oleh rotor ecara langung dan proporional terhadap : (i) aru rotor (ii) e.m. rotor (iii) aktor daya rangkaian rotor maka, T E I co T K E I co Dimana : I aru rotor aat berhent E e.m. rotor aat berhenti co aktor daya rotor aat berhenti Catatan bahwa nilai e.m. rotor, aru rotor dan aktor daya rotor digunakan untuk memberikan uatu keadaan. 3. Tori Awal/ Tori Pengautan (Starting torque) T. Jika E e.m. rotor per ae aat berhenti X reaktani rotor per ae aat berhenti reitani rotor per ae Impedanirotor/ ae, Z Aru rotor/ ae, I Faktor daya rotor, co E Z X E X Z X Tori awal, T K E I co E K E x KE X X X Secara umum, tegangan uplai tator V kontan ehingga luk per pole diatur (et up) oleh tator ehingga beriat tetap (ix). Makudnya bahwa dalam belitan terebut induki e.m. E didalam rotor akan menjadi tetap. Bahan kuliah Mein Elektrik (Ainkron) (diterjemahkan oleh: Kunto. W -006) 5

16 K K T dimana K adalah kontanta dari tator. X Z Hal terebut menjelakan bahwa magnitude tori awal akan tergantung pada nilai relati dari dan X, yaitu reitan rotor / ae dan reaktani rotor/ ae aat diam. Dapat dilihat bahwa K 3/ N. 3 E T N X, N dalam r.p. 3. Keadaan pada Tori Pengautan/Awal Makimum. Dapat dibuktikan bahwa tori pengautan/ awal akan menjadi makimum jika reitan rotor/ ae ama dengan reaktan rotor/ ae aat berhenti. Sekarang T K (i) X Mendeerenialkan peramaan (i) ke dan peramaan menghailkan nol, maka akan diperoleh, dt ( ) K 0 d ( X ) atau X atau X Maka tori awal akan makimum jika : eitan rotor/ ae eaktan rotor/ ae aat berhenti!!! Pada keadaan tori awal makimum, 45 dan aktor daya rotor 0,707 lagging [Lihat gambar 3.-(ii)]. Gambar 3.- Gambar 3.-(i) memperlihatkan variai tori awal dengan reitan rotor. Terlihat reitani rotor bertambah dari rendah ke makimum ketika X. Jika reitan rotor bertambah dan melewati nilai makimum, maka tori awal akan turun. Bahan kuliah Mein Elektrik (Ainkron) (diterjemahkan oleh: Kunto. W -006) 6

17 3.3 Pengaruh Perubahan Tegangan Suplai. K E T X Kalau E tegangan uplai V K E T X Dimana K adalah kontanta. T V Maka, tori awal angat eniti terhadap perubahan nilai tegangan uplai. Sebagai contoh, tegangan uplai jika turun (drop) 0% akan mengurangi tori awal ekitar 0%. Hal terebut ama dengan kegagalan motor untuk mulai mengaut jika tidak dapat menghailkan ebuah tori yang lebih bear dari pada tori beban ditambah tori geekan (riction). 3.4 Tori Awal Motor Induki 3-Fae. angkaian rotor motor induki mempunyai reitan rendah dan induktan tinggi (karena penghantar rotor eakan melekat pada bei). Pada aat autan, rekueni rotor ama dengan rekueni tator (yaitu 50 Hz) maka reaktan rotor adalah bear dibanding dengan reitan rotor. Maka aru rotor ketinggalan terhadap e.m. rotor dengan udut yang bear, aktor dayanya rendah dan ebagai akibatnya tori awal/ aut-nya kecil. Ketika reitan ditambahkan pada rangkain rotor, aktor daya rotor akan diperbaiki, ehingga meningkatkan tori aut. Hal terebut tentu aja dikarenakan dengan menambah impedan rotor akan menurunkan bearnya aru rotor ehingga pengaruh peningkatan aktor daya menonjol dan tori awal bertambah. (i) motor angkar tupai (quirrel-cage motor). Ketika batangan rotor (rotor bar) terhubung ingkat ecara permanen, hal terebut tidak memungkinkan untuk menambah reitan lain diluar rangkaian rotor pada aat pengautan. Sebagai akibatnya, tori aut untuk motor jeni ini rendah. Motor angkar tupai mempunyai tori aut,5 ampai kali nilai beban-penuh dengan aru pengautan 5 ampai 9 kali aru beban-penuh. (ii) motor rotor lilit (wound rotor motor). eitan rangkaian rotor motor jeni ini dapat ditambah melalui penambahan reitan luar (external reitance). Dengan menyiipkan reitan luar dengan nilai yang tepat (ehingga X ), tori aut makimum dapat dicapai. Sebagai percepatan motor (motor accelerate), reitan luar di turunkan nilainya ecara berangur-angur ampai rangkaian rotor hubung ingkat, ehingga rotor dapat berputar endiri. Gambar 3.4- angkaian rotor terhubung rheotat. Bahan kuliah Mein Elektrik (Ainkron) (diterjemahkan oleh: Kunto. W -006) 7

18 Contoh eitan rotor dan reaktan rotor aat diam motor induki 3-ae adalah 0, dan,0 per ae. Tegangan antara lip ring dengan rotor terkunci dan tegangan penuh pada tator adalah 0 V. (i) Carilah aru autan rotor/ ae jika lip ring terhubung ingkat untuk membuat keadaan putaran normal. (ii) Berapakah nilai reitan luar per ae yang haru diiipkan pada rangkaian rotor untuk memperoleh tori makimum pada autan? Carilah juga aru rotor/ ae pada keadaan terebut. Gambar 3.4- Jawab : (i) Gambar 3.4-(i) memperlihatkan keadaan kau. e.m. rotor/ ae aat berhenti, E 0/ Impedan rotor/ ae aat berhenti, Z Aru ae rotor aat berhenti, I 3 63,5 V X E 63,5 Z, 0 0,,0 6,3 A (ii) eitan luar yang perlu ditambahkan x / ae [lihat gambar 3.4-(ii)] untuk mendapatkan tori aut makimum. Tori aut akan menjadi makimum jika: eitan rotor/ ae eaktan rotor/ ae aat berhenti atau atau 0, + x x 0, 0, 0,8 / ae Impedan rotor/ ae ( 0,8 0,),44 Aru rotor/ ae 63,5/,44 44,7 A Bahan kuliah Mein Elektrik (Ainkron) (diterjemahkan oleh: Kunto. W -006) 8

19 Catatan, bahwa aru rotor/ ae berkurang ekitar 30%. Hal terebut lebih meningkatkan tori menjadi dua kali lipat dengan perbaikan aktor daya rangkaian rotor. Eiieni berkurang menjadi 3 I 3 6,3 0, 3 (44,7) 5994,3 W. Maka reitan ekternal haru diganti egera untuk menambah kecepatan. 3.5 Motor Berbeban. Sekarang akan dibaha perilaku motor induki 3-ae berbeban. (i) Ketika digunakan beban mekanik pada poro (hat ) motor, hal terebut akan mulai menurunkan putaran dan luk putar akan memotong konduktor rotor dengan tingkatan yang makin lama makin tinggi. Tegangan induki dan reultan aru pada penghantar rotor makin lama makin bertambah, membangkitkan tori makin lama makin bear. (ii) Motor dan beban mekanik akan egera mencapai keeimbangan ketika tori motor ecara pati ama dengan tori beban. Ketika keadaan terebut dicapai, kecepatan akan berhenti menurun lagi dan motor akan berputar pada kecepatan baru dengan laju yang kontan. (iii) Penurunan kecepatan motor induki pada beban yang ditambah adalah kecil. Hal terebut dikarenakan impedan rotor rendah [nilai reitan rotor bernilai kecil dan tetap. Frekueni rotor aat berputar angat kecil ( ) dan oleh karena itu reaktan rotor rendah. Hal terebut menghailkan impedan rotor yang rendah elama kondii berputar.] dan penurunan kecepatan yang dihailkan oleh aru rotor yang bear adalah edikit. Hal terebut membuktikan mengapa motor induki dipertimbangkan untuk tujuan mein dengan kecepatan kontan. Selain itu, karena dalam kenyataanya tidak pernah berputar pada kecepatan inkron, maka mein terebut biaa diebut dengan mein ainkron. Catatan, bahwa perubahan beban pada motor induki akan menyebabkan penyeuaian lip. Jika beban pada motor bertambah, lip akan bertambah edikit (karena kecepatan motor berkurang edikit). Hal terebut akan mengakibatkan kecepatan relati lebih bear antara luk putar dan penghantar rotor. Sebagai akibatnya, aru rotor bertambah dan membangkitkan tori yang lebih bear untuk memenuhi/ menyeuaikan pertambahan beban. Akan terjadi ebaliknya jika beban pada motor berkurang. Gambar 3.5- (iv) Dengan bertambahnya beban, aru beban I meningkat ejalan dengan berkurangnya luk tator (hukum Lenz), dengan demikian e.m. pada belitan tator juga berkurang. Pengurangan jumlah e.m. terebut, menyebabkan aru tator ( I ) meningkat, ehingga Bahan kuliah Mein Elektrik (Ainkron) (diterjemahkan oleh: Kunto. W -006) 9

20 daya maukan ke motor bertambah. Hal terebut ditandai dengan adanya aki motor induki dalam menyeuaikan (adjuting) tatornya (aru primer) dengan mengubah aru rotor (ekunder) menjadi angat bear eperti halnya perubahan keadaan yang dialami oleh ebuah tranormator ewaktu bebannya berubah. 3.6 Tori Dalam Keadaan Berputar. Umpamakan rotor dalam keadaan diam mempunyai e.m. induki per ae E, reaktan X dan reitan. Jika dalam keadaan berputar mempunyai lip, maka: e.m. rotor/ ae, E E reaktan rotor/ ae, X X impedan rotor/ ae, Z (X aru rotor/ ae, I aktor daya rotor, co ) E E Z (X ) (X ) Gambar 3.6- Tori aat berputar, T r E I co I co (E ) E.. (X ) (X ) E (X ) E K (X ) K E (X ) (E ) Jika tegangan uplai tator V kontan, maka luk tator kontan dan oleh karena itu E akan menjadi kontan. K T r untuk K adalah kontanta yang lain (X ) Bahan kuliah Mein Elektrik (Ainkron) (diterjemahkan oleh: Kunto. W -006) 0

21 Dapat dilihat bahwa tori berputarnya adalah : (i) Berbanding luru terhadap lip ehingga jika lip bertambah (berarti kecepatan motor berkurang), tori akan bertambah dan ebaliknya. (ii) berbanding luru dengan kuadrat tegangan uplai (E V). Dapat dilihat bahwa nilai dari K 3/ N, untuk N dalam r.p.. 3 E 3 E T r.. N ( X ) N ( Z ) Pada aat autan, maka tori autan adalah : 3 E T. ama eperti paragra 3. N X 3.7 Tori Makimum pada Kondii Berjalan. T r K (i) X Untuk menemukan nilai reitan rotor yang memberikan tenaga putaran/ tori makimum (maximum torque) pada kondii berjalan, turunkan ekprei (i) ke dalam dan amakan hailnya terhadap nol, maka dt r K[ ( X ) X ( )] 0 d ( X ) atau atau ( X ) X 0 atau X X Maka untuk tori makimum (T m ) kondii berjalan : eitan otor/ ae Fractional lip x eaktan otor/ ae aat diam Sekarang T r dari ekprei (i) diata X Untuk tori makimum, X. Ambil X dalam ekprei diata, maka tori makimum T m diberikan oleh : T m X Slip aling berhubungan dengan tori makimum, / X. Dengan demikian dapat ditampilkan bahwa : 3 E T m N-m π N X Dari peramaan diata teranglah bahwa : (i) Nilai hambatan rotor tidak mengubah nilai tori makimum tetapi hanya mengubah nilai lip pada aat kejadian. Bahan kuliah Mein Elektrik (Ainkron) (diterjemahkan oleh: Kunto. W -006)

22 (ii) Tori makimum bervariai ecara terbalik eperti reaktani aat diam. Dengan demikian hal terebut akan terjaga ekecil mungkin. (iii) Tori makimum bervariai ecara langung dengan kuadrat tegangan terpaang. (iv) Untuk memperoleh tori makimum pada aat autan ( ), hambatan rotor haru dibuat ama dengan rektani rotor aat diam. 3.8 Karakteritik Tori-Slip Seperti diperlihatkan dalam paragra 3.6, tori motor keadaan berjalan dinyatakan oleh : K T X Gambar 3.8- Karakteritik tori-lip Jika kurva digambar antara tori dan lip untuk ebuah nilai terendiri dari reitan rotor, graik yang dihailkan diebut karakteritik tori-lip. Gambar 3.8- memperlihatkan keluarga karakteritik tori-lip untuk rentang lip 0 ampai untuk nilai reitan rotor yang bervariai. Titik-titik yang mengikuti dapat ditandai ecara baik. : (i) Pada 0, T 0 dengan demikian liku tori-lip mulai dari titik puat. (ii) Pada kecepatan normal, lip kecil ehingga X diabaikan eperti diamakan dengan. T /... kontan Maka kurva tori-lip adalah gari langung dari lip nol ke lip yang euai dengan beban penuh. (iii) Slip yang bertambah teru ampai melewati lip beban-penuh, akan membuat tori bertambah dan etelah mencapai makimum akan menurun. Nilai terebut paling edikit dua kali nilai ketika motor beroperai pada tegangan dan rekueni kerjanya. (iv) Ketika lip bertambah melebihi tori makimum, aktor-aktor yang berhubungan dengan bertambah angat cepat ehingga X dengan X. T / / X dapat diabaikan ebagaimana dibanding Bahan kuliah Mein Elektrik (Ainkron) (diterjemahkan oleh: Kunto. W -006)

23 Maka ekarang tori terbalik ecara proporional terhadap lip. Dengan demikian kurva tori-lip berbentuk hiperbola egi panjang (rectangular hyperbola). (v) Tori makimum tetap ama dan tak tergantung pada nilai reitan rotor. Maka, penambahan nilai reitan pada rangkaan motor tidak mengubah nilai makimum tori tetapi hanya mengubah nilai lip pada aat terjadi tori makimum. 3.9 Tori Pengautan dan Tori Makimum, Beban-Penuh T ( X ) T X T m X Catatan bahwa berhubungan dengan lip beban-penuh. T (i) m ( X ) T X... lihat lihat lihat 3.7 Membagi pembilang (numerator) dan penyebut (denominator) pada.h.s dengan diperoleh : Tm ( / X ) a T ( / X a Dimana a (ii) T T m eitan rotor/ae X eaktan rotor/aeaat diam X X Membagi pembilang (numerator) dan penyebut (denominator) pada.h.s dengan diperoleh : Tm ( / X ) a T ( / X ) a Dimana a eitan rotor/ae X eaktan rotor/aeaat diam X, akan X, akan 3.0 Perbandingan Motor Induki dan Tranormator Motor induki bia dipertimbangkan ebagai tranormator dengan bagian ekundernya yang berputar karena dihubung-ingkat. Belitan tator etara dengan bagian primer tranormator dan belitan rotor etara dengan bagian ekunder tranormator. Berikut ini adalah perbedaan tanpa nilai antara keduanya : (i) Tidak eperti pada tranormator, rangkaian magnetik dari motor induki 3-ae mempunyai celah dara (air gap). Maka, aru magnetiai motor induki 3-ae lebih bear daripada yang terdapat pada tranormator. Sebagai contoh, pada ebuah motor induki Bahan kuliah Mein Elektrik (Ainkron) (diterjemahkan oleh: Kunto. W -006) 3

24 (ii) (iii) (iv) diperkirakan rating arunya mencapai 30-50% dibanding dengan tranormator yang hanya -5% aja. Pada motor induki, terdapat celah udara dan belitan rotor dan tator terebut terditribui epanjang bata luar celah udara tidak eperti yang terdapat pada tranormator yang terkonentrai pada intinya aja. Maka reaktani bocor dari belitan tator dan rotor benarbenar bear dibanding dengan tranormator. Pada motor induki, maukan pada tator dan rotor berupa litrik, tetapi keluaran dari rotor adalah mekanik. Sedangkan pada tranormator, maukan maupun keluarannya tetap berupa litrik. Perbedaan utama antara motor induki dan tranormator terletak pada aktor tegangan dan rekueninya yang keduanya proporional terhadap lip. Jika adalah rekueni tator, E adalah e.m. rotor per ae aat diam dan X adalah reaktan rotor/ ae aat diam, maka pada etiap lip, nilainya adalah : e.m. rotor/ ae, E E eaktan rotor/ ae, Frekueni rotor, X X 3. egulai Kecepatan Motor Induki Seperti etiap motor elektrik yang lain, regulai kecepatan motor induki dapat dinyatakan dengan : % age regulai kecepatan N 0 N N FL FL 00 Dimana N 0 kecepatan motor tanpa-beban (no-load) N FL kecepatan motor beban-penuh (ull-load) Jika kecepatan tanpa-beban motor adalah 800 r.p.m dan kecepatan beban-penuhnya 780 r.p.m, maka perubahan kecepatannya adalah r.p.m dan perentae regulai kecepatannya 0 00/ 780,56 %. Pada keadaan tanpa beban, hanya edikit tori diperlukan untuk mengatai edikit rugirugi mekanik, maka lip motor kecil, yaitu ekitar %. Ketika motor berbeban penuh, lip agak bertambah, tandanya yaitu kecepatan motor agak berkurang. Hal terebut dikarenakan impedani rotor rendah dan edikit pengurangan kecepatan mengakibatkan aru rotor membear. Pertambahan aru rotor menghailkan tori yang tinggi untuk memenuhi beban penuh pada motor. Sebagai alaan, perubahan kecepatan motor dari tanpa-beban ke beban-penuh adalah kecil, yaitu regulai kecepatan motor induki adalah rendah. egulai kecepatan motor induki adalah 3% ampai 5%. Walaupun kecepatan motor berkurang edikit dengan adanya pertambahan beban, regulai kecepatan cukup rendah, oleh karena itu motor induki adalah motor dengan klaiikai kecepatan-kontan. 3. Kendali Kecepatan Motor Induki 3-Fae N ( ) N 0 ( ) P... (i) Bahan kuliah Mein Elektrik (Ainkron) (diterjemahkan oleh: Kunto. W -006) 4

25 Memerika peramaan (i) menyatakan bahwa kecepatan N dari motor induki dapat divariai dengan mengubah (i) rekueni uplai (ii) jumlah kutub P pada tator dan (iii) lip. Mengubah rekueni jala-jala biaanya tidak mungkin dilakukan karena uplai komerial memiliki rekueni kontan, kecuali membuat endiri uplai dengan rekueni dapat diubah-ubah. Maka metode prakti pengendali kecepatan umumnya dilakukan dengan mengganti jumlah kutub tator atau lip motor.. Motor angkar tupai. Kecepatan motor angkar tupai diubah dengan mengganti jumlah kutub tator (lip motor induki dapat diubah dengan mengubah karakteritik rangkaian rotor. Jika batang-batang/ jeruji rotor angkar tupai ecara permanen terhubung-ingkat, lip motor tidak dapat diubah). Hanya dua atau empat kecepatan yang memungkinkan jika menggunakan metode eperti ini. Motor dua-kecepatan memiliki atu belitan tator yang memungkinkan ditukar (witched) melalui perlengkapan pengendali yang euai untuk menyediakan dua kecepatan, alah atunya merupakan etengah bagian yang lain. Mialnya, mungkin belitan untuk 4 atau 8 kutub, untuk memperoleh kecepatan inkron 500 dan 750 r.p.m. Motor empat-kecepatan dilengkapi dengan dua belitan tator terpiah maing-maing menyediakan dua kecepatan. Kerugian metoda eperti ini adalah : (i) Tidak mungkin mendapatkan kendali kecepatan kontinyu ecara gradual (berangurangur). (ii) Karena komplikai diain dan pertukaran interkoneki dari belitan tator, metoda ini dapat menyediakan makimum dari empat perbedaan kecepatan inkron untuk etiap motor.. Motor rotor lilit. Kecepatan motor rotor lilit diubah dengan mengganti lip motor (kendali kecepatan dengan mengubah-kutub umumnya tidak dipraktekkan pada motor rotor lilit). Hal terebut dapat dicapai dengan : (i) memvariai tegangan jala-jala tator (ii) memvariai reitan rangkaian rotor (iii) menyiipan dan memvariai tegangan lain pada rangkaian rotor 3.3 Faktor Daya Motor Induki Layaknya mein a.c yang lain, aktor daya motor induki diberikan oleh : Komponen akti aru( I co ) Faktor daya, co Total aru( I) Kehadiran celah udara antara tator dan rotor motor induki menambah ecara bear reluktan rangkaian maknetik. Sebagai akibatnya motor induki mengurangi aru magnetiai ( I m ) dalam jumlah bear untuk membangkitkan luk yang diperlukan pada celah udara. (i) Pada keadaan tanpa beban, motor induki menurunkan aru magnetiai dalam jumlah bear dan edikit komponen akti untuk menutupi rugi-rugi tanpa-beban. Maka motor induki mengakibatkan aru tanpa-beban tinggi mengikut (lagging) pada tegangan dengan udut bear (ebanding dengan aru tranormator tanpa-beban). Maka aktor daya motor induki pada keadaan tanpa beban adalah rendah, yaitu ekitar 0, lagging. (ii) Ketika motor induki dibebani, komponen akti aru bertambah edangkan magnetiai komponen lainnya kira-kira ama. Sebagai akibatnya, aktor daya motor bertambah. Mekipun demikian, karena nilai bear aru magnetiai yang ada kurang mendukung beban, aktor daya motor induki tetap pada beban penuh dan jarang melebihi 0,9 lagging. Bahan kuliah Mein Elektrik (Ainkron) (diterjemahkan oleh: Kunto. W -006) 5

26 3.4 Tingkatan Daya pada Motor Induki Maukan daya elektrik ke tator motor dikonveri ke dalam daya mekanik pada batang poro (hat) motor. Variai rugi-rugi elama konveri energi adalah :. ugi-rugi tetap (ixed loe), meliputi : (i) rugi-rugi bei tator (ii) rugi-rugi geekan (riction) dan belitan (windage) ugi-rugi bei rotor dapat diabaikan karena rekueni aru rotor dibawah kondii putaran normal adalah kecil.. ugi-rugi variabel, meliputi : (i) rugi-rugi tembaga tator (ii) rugi-rugi tembaga rotor Gambar 3.4- memperlihatkan bagaimana daya elektrik mengumpan tator ebuah motor induki mengalami rugi-rugi dan akhirnya dikonveri ke daya mekanik. Gambar 3.4- Dari gambar diagram diata dapat ditandai : (i) Maukan tator, P i Keluaran tator + rugi-rugi tator keluaran tator + rugi-rugi bei tator + rugi-rugi Cu tator (ii) Maukan tator, P r Keluaran tator Hal terebut karena keluaran tator epenuhnya ditraner ke rotor melalui celah udara (air-gap) dengan cara induki elektromagnetik. (iii) Penyedia daya mekanik, P m P r - rugi-rugi Cu rotor Penyedia daya mekanik ini adalah keluaran kotor rotor (gro rotor output) dan akan menghailkan tori kotor (gro torque), T g. (iv) Daya mekanik pada batang poro, P out P m - rugi-rugi geekan dan belitan Penyedia daya mekanik pada batang poro menghailkan tori batang poro (hat torque) T h. Secara jela, P m - P out rugi-rugi geekan dan belitan Bahan kuliah Mein Elektrik (Ainkron) (diterjemahkan oleh: Kunto. W -006) 6

27 3.5 Tori Motor Induki Daya mekanik P teredia dari etiap motor elektrik yang dapat di ekpreikan ebagai : N T P Watt 60 Dimana N kecepatan motor dalam r.p.m T tori yang berkembang dalam N-m 60 P P T 9,55 N-m N N Jika keluaran kotor dari rotor motor induki adalah P m dan kecepatannya N r.pm, maka tori kotor (total tori) Tg yang berkembanhg adalah : P T g 9,55 m N N-m Sama halnya, T h 9,55 P out N N-m Catatan, jika rugi-rugi belitan dan geekan kecil, T g T h. Hal terebut dengan aumi hampir tidak terjadi beberapa eror yang igniikan. 3.6 Keluaran otor (otor Output) Jika T g Newton-meter adalah tori gro yang dibangkitkan dan N r.p.m adalah laju (kecepatan) rotor, maka N Tg Gro rotor output Watt 60 Catatan : gro bia diartikan total, Gro rotor output otor input otor Cu loe otor gro output adalah konveri ke dalam energi mekanik dan menyebabkan bangkitnya gro torque. Diluar gro trque terebut, beberapa rugi-rugi eperti rugirugi belitan dan geekan pada rotor dan ianya kelihatan ebagai dayaguna (ueul) atau tori batang poro (hat torque) T h. Jika tidak ada tembaga pada rotor, keluaran akan ama eperti maukan rotor dan rotor akan berputar pada kecepatan inkron N. N Tg Maukan rotor Watt 60 ugi-rugi tembaga rotor Maukan rotor Keluaran rotor Tg ( N N) 60 otor Cu lo N N (i) otor input N ugi-rugi tembaga rotor Maukan rotor Bahan kuliah Mein Elektrik (Ainkron) (diterjemahkan oleh: Kunto. W -006) 7

28 (ii) Gro rotor output, P m otor input otor Cu lo otor input - otor input P m otor input ( ) Gro rotor output N (iii) otor input N (iv) otor Cu lo Gro rotor output Jelalah bahwa, jika daya maukan ke rotor adalah P r, maka P r adalah rotor Cu lo (rugi-rugi tembaga rotor) dan menetapkan ( ) P r adalah konveri ke dalam daya mekanik. Sebagai akibatnya, motor induki yang beroperai pada lip tinggi akan mempunyai eiieni rendah. Catatan : Gro rotor output otor input Jika rugi-rugi tator eperti rugi-rugi geekan dan belitan dapat diabaikan, maka : Grorotor output Ueul output otor input tator input Ueul output eiieni Stator input Maka perkiraan eiieni motor induki adalah. Sehingga jika lip dari motor induki adalah 0,5, maka eiieninya kira-kira 0,5 0,875 atau 87,5 %. 3.7 Peramaan Tori Motor Induki Tori kotor Tg yang dibangkitkan oleh ebuah motor induki diajikan ebagai : T g Sekarang otor input otor input N 60 otor input N otor Cu lo 3( I ) N dalam r.p.m N dalam r.p.m (i) Seperti diperlihatkan dalam paragra 3.6, kondii edang berputar, I E ( X ) K E ( X Dimana K Perbandingan tranormai ) otor turn/ae Stator turn/ae Bahan kuliah Mein Elektrik (Ainkron) (diterjemahkan oleh: Kunto. W -006) 8

29 E 3 E otor input 3 ( X ) ( X ) (mengambil nilai K E 3 K E Selain itu otor input 3 ( X ) ( X ) T g otor input N 3 N (mengambil nilai E ( X ). I dalam peramaan (i)). I dalam peramaan (i)) berkaitan dengan E 3 3 K E berkaitan dengan E N ( X ) Catatan bahwa dalam ekprei T g diata, nilai E, E, dan X menggambarkan nilai ae. 3.8 Kurva Unjuk-Kerja Motor Sangkar-Tupai Liku (kurva) unjuk kerja motor induki 3-ae menunjukkan variai kecepatan, aktor daya, eiieni aru tator dan tori untuk nilai beban yang berbeda. Sebelum menunjukkan kurva unjuk kerja pada graik, diharapkan membaha variai tori dan aru tator terhadap lip. (i) Variai tori dan aru tator terhadap lip. Gambar 3.8- memperlihatkan variai tori dan aru tator terhadap lip untuk motor angkar-tupai tandard. Pada umumnya, reitan rotornya rendah, ehingga terjadi aru beban-penuh yang rendah pada lip rendah. Oleh karena itu keadaan pada beban-penuh, ( ) dan X ( L ) kemudian juga rendah. Antara nol dan beban-penuh, aktor daya rotor ( co ) dan impedani rotor ( Z ) ecara prakti tetap kontan (Pada motor angkar-tupai tandard, perubahan lip angat kecil ebagai pertambahan beban dari nol ke beban-penuh. Oleh karena itu perubahan impedani rotor dari tanpa-beban ampai bebanpenuh dapat diabaikan), oleh karena aru rotor I ( E / ecara langung bertambah terhadap lip. Sekarang aru tator I menambah propori Z ) dan oleh karena tori ( T r ) I. Hal I ditunjukkan oleh gari terebut diperlihatkan pada gambar 3.8- dimana T r dan langung (traight-line) dari tanpa-beban (no-load) ampai beban-penuh (ull-load). Sebagaimana beban dan lip bertambah melebihi beban-penuh, pertambahan terebut dalam reaktan rotor menjadi cukup bear. Pertambahan nilai impedani rotor tidak hanya mengurangi aktor daya rotor co ( / Z ) tetapi juga menurunkan laju (rate) pertambahan aru rotor. Sebagai akibatnya, tori T r dan aru tator I tidak bertambah ecara langung terhadap lip eperti ditunjukkan dalam gambar Bahan kuliah Mein Elektrik (Ainkron) (diterjemahkan oleh: Kunto. W -006) 9

30 Gambar 3.8- Dengan adanya penurunan aktor daya dan penurunan laju pertambahan aru rotor, aru tator I dan tori T r bertambah pada laju yang lebih rendah (lower rate). Akhirnya tori T r mencapai nilai makimum kira-kira pada 5 % lip dalam motor angkar-tupai tandard. Nilai makimum tori terebut dinamakan pull-out torque atau breackdown torque. Jika beban bertambah melebihi nilai titik dadal (breakdown point), maka penurunan aktor daya lebih bear daripada pertambahan aru rotor ehingga mengakibatkan pengurangan tori. Akibatnya motor terebut dengan egera melambat dan bahkan ampai berhenti. Pada gambar 3.8-, nilai tori aat autan (yaitu 00 %) adalah,5 kali tori beban-penuh. Aru autan kira-kira lima kali aru beban-penuh. Motor terebut pada daarnya adalah ebuah mein kecepatan-kontan yang memiliki karakteritik mirip motor d.c hunt. (ii) Kurva unjuk kerja. Gambar 3.8- memperlihatkan kurva unjuk kerja motor induki angkar-tupai 3- ae. Pada poin berikut mungkin dapat dicatat, bahwa : (a) Pada keadaan tanpa-beban, luk rotor mengikut (lag) terhadap tator hanya dalam jumlah kecil, ketika tori yang dibutuhkan hanya untuk mengatai rugi-rugi tanpa-beban. Sebagaimana beban mekanik ditambahkan, kecepatan rotor berkurang. Pengurangan kecepatan rotor memberikan medan putar kecepatan-kontan untuk menyapu epanjang (weep acro) konduktor rotor pada laju yang lebih cepat, dengan cara demikian dapat menginduki aru rotor yang bear. Hal terebut mengakibatkan, keluaran tori lebih bear untuk edikit pengurangan kecepatan. Keterangan terebut untuk kurva kecepatanbeban (peed-load) dalam gambar Bahan kuliah Mein Elektrik (Ainkron) (diterjemahkan oleh: Kunto. W -006) 30

31 Gambar 3.8- (b) Pada tanpa-beban (no-load), aru yang ditarik oleh motor induki ebagian bear adalah aru magnetiai; aru tanpa-beban mengikut (lagging) tegangan terpaang dengan udut bear. Maka aktor-daya motor induki dengan beban yang ringan angat rendah. Hal terebut dikarenakan pada celah udara (air gap) reluktan rangkaian magnetiknya tinggi yang menghailkan aru tanpa-beban dengan nilai tinggi pula, ebanding dengan yang terjadi pada tranormator. Sebagai beban yang ditambahkan, komponen akti atau daya dari aru bertambah, menghailkan aktor daya yang lebih tinggi. Akan tetapi, karena nilai bear aru magnetiai yang hadir tanpa memperhatikan adanya beban, aktor daya motor induki tetap pada beban-penuh jarang melebihi 90%. Gambar 3.8- memperlihatkan variai aktor daya terhadap beban motor induki angkar-tupai tipikal. Output (c) Eiieni Output Loe ugi-rugi yang terjadi pada motor induki 3-ae adalah rugi-rugi tembaga (Cu) dalam belitan tator dan rotor, rugi-rugi bei dalam inti tator dan rotor dan rugi-rugi geekan dan belitan. ugi-rugi bei dan rugi-rugi geekan dan belitan hampir *)independen dalam beban. Ketika I menjadi kontan, eiieni motor akan bertambah terhadap beban, tetapi rugi-rugi I tergantung pada beban. Oleh karena itu, eiieni motor bertambah terhadap beban tetapi kurvanya menurun pada beban tinggi. *) ugi-rugi dalam tator tergantung pada luk tator dan rekueni uplai. Ketika kedua aktor terebut kontan, rugi-rugi-bei tator kontan pada emua beban. Ketika rekueni rotor kecil, rugi-rugi bei dalam rotor kecil dan bia diabaikan. Sebagaimana kecepatan motor tidak angat bear terhadap beban, rugi-rugi geekan dan belitan bia diaumikan kontan. Bahan kuliah Mein Elektrik (Ainkron) (diterjemahkan oleh: Kunto. W -006) 3

32 (d) Ketika tanpa-beban, kebutuhan tori hanya diperlukan untuk mengatai rugi-rugi tanpabeban. Oleh karena itu tator mengambil edikit aru dari uplai. Ketika beban mekanik ditambahkan, kecepatan rotor berkurang. Pengurangan kecepatan rotor terebut memberikan medan putar dengan kecepatan kontan untuk menyapu melewati konduktor rotor pada laju yang lebih cepat, dengan cara demikian menginduki aru rotor lebih bear. Dengan bertambahnya beban, pertambahan aru rotor dalam arah eperti pada pengurangan luk tator, dengan cara demikian ecara temporer mengurangi hitungan e.m. dalam belitan tator. Berkurangnya hitungan e.m. terebut membuat aliran aru tator emakin banyak. (e) Output Tori Kecepatan Ketika kecepatan motor berubah tidak terlalu bear terhadap beban, maka tori bertambah dengan bertambahnya beban. 3.9 angkaian Ekuivalen Motor Induki 3-Fae Berbagai Slip Pada motor induki 3-ae, belitan tator terhubung ke uplai 3-ae dan belitan rotor terhubung-ingkat. Energi ditraner ecara magnetik dari belitan tator ke belitan rotor yang terhubung-ingkat. Maka motor induki bia dipertimbangkan menjadi tranormator dengan bagian ekunder berputar (hubung-ingkat). Belitan tator dapat diamakan dengan bagian primer tranormator dan belitan rotor diamakan dengan bagian ekunder tranormator. Dalam pandangan yang ama luk dan tegangan juga eperti kondii pada tranormator, ehingga merupakan uatu hal yang dapat diharapkan bahwa rangkaian ekuivalen motor induki akan ama dengan tranormator. Gambar 3.9- memperlihatkan rangkaian ekuivalen (lebih dulu tidak hanya atu) per ae untuk motor induki. Sekarang kita akan membaha rangkaian tator dan rotor ecara terpiah. Gambar 3.9- angkaian lengkap keetaraan motor induki 3.9. angkaian Stator Pada tator, keadaan angat peri dengan bagian primer tranormator. Tegangan per ae yang digunakan pada tator adalah V, edangkan dan X berturut-turut adalah reitan tator dan reaktan bocor per ae. Tegangan V digunakan untuk membangkitkan luk magnetik yang membuat terjalinnya hubungan antara belitan tator (ebagai bagian primer) dengan belitan rotor (ebagai bagian ekunder). Sebagai hailnya, induki diri (el-induced) e.m. E menginduki belitan tator dan terjalin induki imbal balik (mutually induced) e.m. E ( E Bahan kuliah Mein Elektrik (Ainkron) (diterjemahkan oleh: Kunto. W -006) 3

33 K E dimana K adalah perbandingan tranormai) yang menginduki belitan rotor. Aliran aru tator I menyebabkan drop tegangan pada dan X. V - E + I ( + j X )... penjumlahan aor Ketika motor tanpa-beban, belitan tator menarik aru I 0 yang memiliki dua komponen, yaitu : (i) I w yang menyuplai rugi-rugi motor tanpa-beban (ii) komponen magnetiai I m yang mengatur luk magnetik dalam inti dan celah udara. Kombinai paralel dari c dan X m, berturut-turut menggambarkan rugi-rugi motor tanpa-beban dan pembangkitan luk magnetik. I 0 I w + I m 3.9. angkaian otor Diini dan X berturut-turut menggambarkan reitan rotor dan reaktan rotor aat diam per ae. Pada etiap lip, reaktan rotor akan menjadi X. Tegangan terinduki/ ae dalam rotor adalah e.m. E E K E. Ketika belitan rotor terhubung-ingkat, keeluruhan E digunakan dalam irkulai aru rotor Aru rotor I tereleki ebagai E I. I ( + j X ) I ( K I ) dalam tator. Penjumlahan aor I dan I 0 memberikan aru tator I. Hal yang penting untuk dicatat, bahwa maukan ke primer dan keluaran dari ekunder ebuah tranormator berujud elektrik. Oleh karena itu, di dalam motor induki, maukan ke tator dan rotor adalah elektrik, tetapi keluaran dari rotor adalah mekanik. Untuk m itai perhitungan, diharapkan dan diperlukan untuk mengganti beban mekanik dengan beban elektrik yang etara, ehingga kita dapat mempunyai rangkaian ekuivalen tranormator dari motor induki. Perlu dicatat juga, bahwa mekipun rekueni tator dan rotor berbeda, keberadaan medan magnetik maih dalam putaran pada kecepatan inkron N. Aru tator menghailkan luk magnetik yang berputar pada kecepatan N. Pada lip, kecepatan putaran medan rotor relati terhadap permukaan rotor dalam arah rotai rotor, yaitu 0 0 N P P Tetapi rotor berputar pada kecepatan N yang relati terhadap inti tator. Maka, kecepatan medan rotor relati terhadap inti tator N + N ( N - N) + N N Maka tanpa adanya nilai lip, maing-maing medan magnetik tator dan rotor adalah inkron jika dilihat oleh pengamat yang tetap dalam uatu tempat (pace). Sebagai akibatnya, motor induki 3-ae dapat dipandang ebagai ekuivalen uatu tranormator yang memiliki ebuah celah udara yang memiahkan bagian bei bawaan rangkaian magnetik belitan primer dan ekunder. Gambar memperlihatkan diagram aor motor induki. Bahan kuliah Mein Elektrik (Ainkron) (diterjemahkan oleh: Kunto. W -006) 33

34 Gambar Diagram aor motor induki angkaian Ekuivalen otor Sekarang kita akan melihat bagaimana beban mekanik motor diganti dengan beban mekanik ekuivalen. Gambar (i) memperlihatkan rangkaian ekuivalen per ae dari rotor pada lip. Aru ae rotor dinyatakan dengan : I E ( X Secara matematik, nilai terebut tidak berubah dengan menulinya ebagai : E I ( / ) ( X ) Seperti terlihat pada gambar (ii), kita ekarang mempunyai reaktan X tetap yang terhubung ecara eri dengan reitan / dan uplai dengan tegangan kontan E. Catatan bahwa gambar (ii) mentraner variabel terebut ke reitan tanpa merubah kondii daya atau aktor daya. ) Bahan kuliah Mein Elektrik (Ainkron) (diterjemahkan oleh: Kunto. W -006) 34

35 Gambar Kuantita / lebih bear daripada maka adalah raki. Maka / dapat dibagi kedalam bagian yang tetap (ixed part) dan bagian variabel ( / - ) adalah : + (i) Bagian pertama adalah reitan rotor/ ae dan menggambarkan rugi-rugi tembaga rotor. (ii) Bagian ke dua adalah beban reitan-variabel. Daya yang dikirim ke beban menggambarkan daya mekanik total yang berkembang di dalam rotor. Maka beban mekanik pada motor induki dapat diganti dengan beban reitan-variabel dari nilai. Hal terebut diketahui ebagai reitan beban L. 3.3 angkaian Ekuivalen Tranormator dari Motor Induki Gambar 3.3- memperlihatkan rangkaian ekuivalen 3-ae motor induki. Catatan bahwa beban mekanik pada motor telah diganti dengan reitan elektrik ekuivalen L yang dinyatakan ebagai : L... (i) Gambar 3.3- Bahan kuliah Mein Elektrik (Ainkron) (diterjemahkan oleh: Kunto. W -006) 35

36 Catatan bahwa rangkaian dalam gambar 3.3- ama dengan rangkaian ekuivalen tranormator dengan beban ekunder ama dengan L yang diberikan oleh peramaan (i). E.m. rotor dalam rangkaian ekuivalen ekarang hanya tergantung pada perbandingan tranormai K ( E / E ). Dengan demikian, motor induki dapat digambarkan/ diwujutkan ebagai trao ekuivalen yang diambung ke reitan-variabel yang diberikan oleh peramaan (i). Daya dikirimkan ke L L menggambarkan daya mekanik total yang dibangkitkan dalam rotor. Maka rangkaian ekuivalen dari gambar 3.3- adalah tranormator dengan nilai ekunder (yaitu rotor) yang dapat ditraner ke primer (yaitu tator) melalui penggunaan perbandingan tranormai K yang tepat/ cocok. Ingat bahwa menggeer reitan/ reaktan dari ekunder ke primer, hal terebut perlu dibagi dengan K mengingat aru akan di kalikan dengan K. angkaian ekuivalen motor induki berkenaan dengan bagian primer diperlihatkan dalam gambar Gambar 3.3- Catatan bahwa elemen (yaitu L ) yang dibatai oleh egi empat bergari putu-putu adalah reitan elektrik ekuivalen berhubungan dengan beban mekanik pada motor. Berikut adalah catatan dari rangkaian ekuivalen motor induki : (i) Pada tanpa-beban, lip ecara prakti nol dan beban L tak berhingga. Kondii ini mirip pada tranormator yang belitan ekundernya terbuka (open-circuited). (ii) Pada aat berhenti, lip adalah atu (unity) dan beban L nol. Keadaan eperti ini mirip dengan tranormator yang belitan ekundernya hubung-ingkat. (iii) Ketika motor berputar dengan beban, nilai L akan tergantung pada nilai lip. Kondii ini mirip tranormator yang ekundernya diuplai variabel dan emata-mata berbeban reiti. (iv) eitan elektrik ekuivalen L berkurang dan aru rotor bertambah dan motor akan lebih menghailkan daya mekanik. Hal terebut yang diharapkan karena lip motor bertambah dengan bertambahnya beban pada batang poro motor. 3.3 Hubungan Daya angkaian ekuivalen tranormator dari motor induki ungguh berguna dalam menganalia hubungan variai daya dalam motor. Gambar 3.3- memperlihatkan rangkaian ekuivalen per-ae motor induki yang eluruh nilainya berkenaan/ berhubungan terhadap bagian primer (tator). Bahan kuliah Mein Elektrik (Ainkron) (diterjemahkan oleh: Kunto. W -006) 36

37 Gambar 3.3- (i) Total beban elektrik + Daya maukan tator 3 V I co Ada rugi-rugi inti tator dan rugi-rugi tembaga tator. Daya tetap akan ditraner daya menyeberangi celah-udara, yaitu input ke rotor. 3( I ) (ii) Maukan rotor ugi-rugi tembaga rotor 3( I ) Daya mekanik total yang ditimbulkan oleh rotor adalah P m otor input otor Cu lo 3( I ) - 3( I ) 3( I ) Hal terebut angat jela dari rangkaian ekuivalen yang terlihat pada gambar (iii) Jika Tg adalah gro tori yang dikembangkan oleh rotor, maka Atau 3 (I ) Atau 3 (I ) Atau 3 (I Atau ) P m N T g N T g 60 N T g 60 N ( ) T g 60 3( I ) / T g N-m 60 3( I ) / T g 9,55 N-m N N N ( ) Bahan kuliah Mein Elektrik (Ainkron) (diterjemahkan oleh: Kunto. W -006) 37

38 Catatan bahwa tori batang poro (hat) terebut T h akan lebih kecil daripada T g dengan tori yang dibutuhkan untuk menyeuaikan rugi-rugi belitan dan geekan angkaian Ekuivalen Pendekatan dari Motor Induki Seperti pada kau tranormator, rangkaian ekuivalen pendekatan motor induki diperoleh dengan menggeer cabang hunt ( c - X m ) ke terminal maukan pada gambar Langkah ini diambil pada aumi bahwa drop tegangan pada dan X kecil dan tegangan terminal V tidak cukup bear bedanya dari tegangan induki E. Gambar memperlihatkan rangkaian ekuivalen pendekatan per ae dari ebuah motor induki yang emua nilainya beraal dari bagian primer (tator). Gambar angkaian pendekatan motor induki diata tidak dengan mudah/cepat memberi kebenaran eperti pada tranormator. Berikut ini adalah alaannya : (i) Tidak eperti tranormator daya, rangkaian magnetik motor induki memiliki bagian yang merupakan celah/ pai udara (air gap). Maka aru ekitai motor induki (30 ampai 40% aru beban-penuh) lebih tinggi daripada pada tranormator daya. Sebagai akibatnya, rangkaian ekuivalen ekak haru digunakan untuk hail yang akurat. (ii) Nilai relati dari X dan X pada motor induki lebih bear daripada uatu penyeuai yang diperoleh dari tranormator. Karena kenyataan ini, maka tidak dibenarkan menggunakan rangkaian ekuivalen pendekatan. (iii) Dalam tranormator, belitan/ kumparan-nya terkonentrai edangkan dalam motor induki belitannya terditribui. Hal terebut mempengaruhi perbandingan tranormai. Contoh Motor induki terkoneki-tar, 3-ae, 4-pole, 400 V, 50 Hz mempunyai impedan per ae Z (0,07 + j 0,3) dan impedan rotor per ae diambil dari ii tator Z (0,08 + j 0,3). eaktan magnetiai per ae adalah 0 dan reitan yang menunjukkan rugi-rugi inti 50. Slip 4%. Dengan menggunakan rangkaian ekuivalen pendekatan, hitunglah (i)aru tator dan aktor daya tator (ii)tori yang dibangkitkan (iii)eiieni gro. Jawab : 0,07 ; X 0,3 ; 0,08 ; X 0,3 eitan elektrik ekuivalen berkenaan dengan tator adalah Bahan kuliah Mein Elektrik (Ainkron) (diterjemahkan oleh: Kunto. W -006) 38

39 L 0,08,9 0,04 Gambar memperlihatkan rangkaian ekuivalen pendekatan per ae dengan nilai komponennya. Diini V 400/ 3 Volt. Gambar (i) Mengacu pada gambar 3.33-, kita memiliki, V I ( ) j( X L X 0 (400 / 3) , A (,07 j0,6) V Aru tanpa-beban, I 0 I w + I m V + c jx m 0 0 (400 / 3 0 (400 / 3 0 (400 / + 50 j (4,6 j 3) A 3,4 79 A 0 Aru tator, I I + I , + 3,4 Magnitute aru tator 9,7 A Faktor daya co (-6,3 0 ) 0,89 lagging ) 0 (400 / 3) 0 (0,07 0,08,9) j(0,3 0,3) 3) ,7 (ii) Kecepatan inkron, N 0 / P 0 50/ r.p.m Kecepatan rotor, N N ( - ) 500 ( 0,04) 440 r.p.m Gro rotor output, P m 3 (I ) L 3 (07), W Jika T g adalah tori gro dalam N-m, maka P T g 9,55 m ,55 437,35 N-m N 440 (400 / - j 0 3) 0 6,3 A (iii) Maukan ke tator, P i 3 V I co ,7 0, W 3 Bahan kuliah Mein Elektrik (Ainkron) (diterjemahkan oleh: Kunto. W -006) 39

40 Eiieni gro P m ,4 % P i Pengautan Motor Induki 3-ae Motor induki pada daarnya adalah tranormator dengan bagian tatornya adalah primer dan bagian rotornya merupakan bagian ekunder yang dihubung-ingkat. Pada aat autan, tegangan menginduki rotor motor ecara makimum (. ). Maka impedani rotornya menjadi mrendah, aru rotor banyaknya berkelebihan. Aru rotor yang bear membalik ke tator karena aki tranormai. Sebagai akibatnya pada autan dengan aru bear (4 ampai 0 kali) aru beban penuh) dalam tator dengan aktor daya rendah * ) mengakibatkan nilai tori autannya rendah. Karena durai/ lamanya hubung-ingkat pendek, maka nilai aru bear tidak meruak motor jika motor berputar ecara normal. Mekipun demikian, aru autan yang bear terebut akan membuat aluran tegangan/ jala-jala menjadi drop. Hal terebut bereek merugikan operai peralatan elektrik lain yang berada pada jala-jala yang ama. Oleh karena itu, diharapkan dan diperlukan untuk mengurangi magnitude aru tator aat autan dan beberapa metode yang cocok dapat digunakan untuk keadaan ini. * ) Saat autan ( ), reaktan rotor tinggi dibanding reitannya mengakibatkan p. autan rendah Metoda Pengautan Motor Induki 3-ae Metode yang duterapkan dalam pengautan motor induki tergantung pada ukuran motor dan jeni motor. Metode berikut digunakan untuk mengaut motor induki : (i) Direct-on-line tarting (iv) Star-delta tarting (ii) Stator reitance tarting (v) otor reitance tarting (iii) Autotranormer tarting Metode (i) ampai (iv) digunakan untuk kedua jeni motor quirrel-cage dan lip-ring. Walaupun metode ke (v) penggunaannya hanya untuk motor lip-ring, tetapi dalam prakteknya alah atu dari empat metode digunakan untuk mengaut motor angkar-tupai (quirrel-cage), tergantung pada ukuran motor. Tetapi motor lip-ring elalu diaut dengan rotor reitance tarting Metoda Pengautan Motor Sangkar-Tupai Kecuali direct-on-line tarting, emua metode yang lain dalam pengautan motor angkar-tupai menerapkan pengurangan tegangan melalui terminal motor pada aat autan. (i) Direct-on-line tarting. Metode pengautan ini hanya menyatakan ecara tidak langung motor di aut dengan menyambung langung ke uplai 3-ae. Impedan motor aat berhenti relati rendah dan ketika diambung ecara langung ke item uplai, aru autannya akan menjadi tinggi (4 ampai 0 kali aru beban-penuh) dan aktor dayanya rendah. Sebagai akibatnya, metode pengautan ini cocok untuk mein yang relati kecil (ampai 7,5 kw). Hubungan antara pengautan dan tori beban-penuh (F.L). otor input N T k T... N dalam r.p. (lihat bagian 3.7) Tetapi otor Cu lo otor input Bahan kuliah Mein Elektrik (Ainkron) (diterjemahkan oleh: Kunto. W -006) 40

41 3 ( I ) k T Atau T ( I ) / Atau Jika I t Jika... untuk yang ma T I / ( I I ) adalah aru autan, maka tori autan T t adalah T t I adalah aru beban-penuh dan T I t ( aat autan ) adalah lip beban-penuh, maka I / T t I t T I Ketika motor diaut ecara direct-on-line, aru autannya adalah aru hort-circuit (blocked-rotor) I c. T t I c T I Marilah kita ilitraikan hubungan diata dengan contoh numerik. Andaikata I c 5 I dan lip beban-penuh 0,04, maka T t I 5 I c T I 0,04 (5) 0,04 I T t T Catatan bahwa aru autan bearnya lima kali aru beban penuh tetapi tori autannya hanya ebear tori beban penuh aja. (ii) Stator reitance tarting. Dalam metoda ini, reitan ekternal diambung ecara eri dengan etiap ae belitan tator elama pengautan. Hal terebut menyebabkan drop tegangan melalui reitan, ehingga tegangan yang menuju terminal tereduki dan elanjutnya aru autnya juga. eitan aut ecara gradual/ bertahap dikurangi (cut out in tep) dengan cara menutup MC (Magnetik Contactor) penghubung-ingkat reitan terebut dari rangkaian tator etelah motor memperoleh putaranya. Ketika motor mencapai kecepatan rated-nya, emua reitan cut-out dan ecara penuh motor menggunakan tegangan jala-jala. Bahan kuliah Mein Elektrik (Ainkron) (diterjemahkan oleh: Kunto. W -006) 4

42 Gambar Metoda ini memiliki dua kekurangan :. Pengurangan tegangan kerja ke motor elama periode pengautan * ) mengurangi tori aut dan menambah waktu akelerai. * ) Seperti terlihat pada bagian 3.3, T. Banyak daya terbuang dalam reitan aut. V dimana V adalah tegangan uplai. Hubungan antara pengautan dan tori beban-penuh (F.L). Apabila V ebagai tegangan rated/ ae. Jika tegangan terreduki oleh raki x dengan cara menyiipkan reitan pada jala-jala, maka tegangan terpaang pada motor per ae akan menjadi x V. I t x I c Sekarang T T t I I t T t Atau x I c T I Maka mekipun aru autan berkurang oleh raki x dari rated-voltage aru aut ( I c ), tori aut tereduki oleh raki x dari yang diperoleh dengan penyaklaran langung (direct witching). Pengurangan tegangan terpakai ke motor elama periode autan menurunkan aru autan tetapi kadang-kadang menambah waktu akelerai karena nilai pereduki dari tori autan terebut. Oleh karena itu, metoda ini hanya digunakan untuk pengautan motor kecil aja. (iii) Autotranormer tarting. Metoda ini juga dimakudkan untuk mereduki uplai pada ambungan (terminal) motor induki pada aat autan dan kemudian menghubungkannya ecara langung ke jala-jala etelah motor cukup memperoleh kecepatannya. Gambar memperlihatkan penataan rangkaian untuk pengautan dengan tranormator. Tap penyadap (tapping) pada autotranormer diatur Bahan kuliah Mein Elektrik (Ainkron) (diterjemahkan oleh: Kunto. W -006) 4

43 edemikian ehingga rangkaian berada pada 65% ampai 80% tegangan jala-jala yang digunakan pada motor. Gambar Permulaan pengautan, aklar tukar (change-over witch) diatur pada poii tart. Hal terebut untuk meletakkan autotranormer pada rangkaian dan akan mereduki tegangan kerja pada rangkaian. Sebagai akibatnya, aru autan dibatai pada nilai yang aman. Ketika motor kira-kira mencapai 80% kecepatan normal, aklar tukar dipindah ke poii run. Hal terebut untuk melepakan (take-out) autotranormer dari rangkaian dan motor ecara penuh mengambil tegangan jala-jala. Pengautan autotranormer memiliki beberapa keuntungan, yaitu :. rugi-rugi daya kecil. aru autan rendah 3. radiai pana rendah Untuk mein bear (diata 5 H.P), metoda pengautan ini ering digunakan. Metoda ini juga bia digunakan untuk motor terhubung tar dan delta. Hubungan antara pengautan dan tori beban-penuh (F.L). Anggaplah motor induki angkar tupai terhubung-tar. Jika V adalah tegangan jala-jala, maka tegangan melalui ae motor pada ambungan langung adalah V / 3 dan aru autan adalah I t I c. Dalam kau autotranormer, jika perbandingan tap adap tranormator K (ebuah raki) digunakan, maka tegangan ae melalui motor adalah KV / Sekarang T T T T t t I I t K I I c K I I c K I I c 3 dan I t K I c Bahan kuliah Mein Elektrik (Ainkron) (diterjemahkan oleh: Kunto. W -006) 43

44 Gambar Aru yang diambil dari uplai atau dengan autotranormer adalah I K I Catatan bahwa aru motor adalah K kali, aru jala-jala uplai adalah K kali nilai yang akan terjadi pada direct-on-line tarting. K I c. K kali dan tori aut juga (iv) Pengautan Star-Delta Belitan tator dari motor dirancang untuk operai delta dan dihubungkan tar elama periode pengautan. Ketika mein mencapi kecepatannya, ambungannya diganti menjadi delta. Suunan rangkaian pengautan tar-delta diperlihatkan dalam gambar Gambar Enam ujung ambungan (lead) belitan tator diambungkan ke aklar tukar (change-over witch) eperti diperlihatkan gambar. Pada aat autan, aklar tukar diatur pada poii tart yang membuat belitan tator membentuk hubungan tar. Maka, etiap ae tator akan memperoleh V / 3 Volt dari tegangan jala-jala. Keadaan ini dapat mengurangi bearnya aru autan. Ketika motor menghailkan kecepatan, aklar-tukar diganti ke poii un yang Bahan kuliah Mein Elektrik (Ainkron) (diterjemahkan oleh: Kunto. W -006) 44

45 membuat belitan tator terhubung delta. Sekarang etiap ae tator memperoleh tegangan jalajala ecara penuh, yaitu V. Kerugian metoda ini adalah : a. Dengan ambungan-tar elama autan, tegangan ae tator menjadi I / 3 kali tegangan jalajala. Sebagai akibatnya, tori autan adalah (/ 3 ) atau /3 kali nilai ketika membentuk hubungan delta. Hal terebut mereduki cukup bear tori autan. b. Pengurangan tegangan adalah tetap. Metoda pengautan ini digunakan untuk mein ukuran menengah (ampai ekitar 5 H.P). Hubungan antara pengautan dan tori beban-penuh (F.L). Aru autan / ae, I c V / Z c dimana V adalah tegangan jala-jala Aru jala-jala autan 3 I c Pada pengautan tar, diperoleh : Aru autan/ ae, I t Sekarang Atau Dimana T T t V / 3 Z c I I t 3 I c I c 3 I Tt I c T 3 I I aru ae autan (delta) c I aru ae F.L (delta) Gambar 8.40 Catatan bahwa pengautan tar-delta, aru jala-jala autan berkurang ampai * ) epertiga dibandingkan pengautan ecara delta. Lebih jauh, tori autan tereduki ampai epertiganya perolehan tori ketika menggunakan pengautan ecara delta ecara langung. Metoda ini murah, Bahan kuliah Mein Elektrik (Ainkron) (diterjemahkan oleh: Kunto. W -006) 45

46 tetapi terbata penggunaannya, yaitu digunakan untuk keadaan yang tidak membutuhkan tori autan tinggi eperti piranti mein (machine tool), pompa dan ebagainya. * ) aru jala jala pada tar aru jala jala pada delta I c 3 3 I c I c 3 3 I c 3 Contoh Motor induki angkar-tupai 3-ae membutuhkan aru pengautan 6 kali aru bebanpenuh. Carilah tori autan ebagai proentae tori beban-penuh jika motor diaut (i) direct-online (ii) menggunakan tarter tar-delta. Slip beban-penuh motor adalah 0,04. Jawab : I c 6 I atau I c / I 6 ; 0,04 (i) Direct-on-line tarting : T t I c T I (6) 0,04,44 44 % Maka, tori autannya adalah 44 % dari tori beban-penuh. (ii) Star-delta tarting : Tt I c T 3 I (6) 0,04 0,48 48 % 3 Maka, tori autannya adalah 48 % dari tori beban-penuh. Contoh Tentukan ecara pendekatan tori autan motor induki dalam keadaan beban-penuh ketika diaut dengan menggunakan (i) tar-delta witch (ii) autotranormer dengan adapan (tapping) 50 %. Aru hubung-ingkat motor pada tegangan normal lima kali aru beban penuh dan lip beban-penuh adalah 5 %. Abaikan aru magnetiainya. Jawab : I c 5 I atau I c / I 5 ; 0,05 (i) tar-delta tarting : Tt I c T 3 I (5) 0,05 0,4 4 % 3 Maka, tori autan 4 % dari tori beban-penuh (ii) Autotranormer tarting : T t K I c T I (0,5) (5) 0,05 0,3 3 % Maka, tori autan 3 % dari tori beban-penuh Bahan kuliah Mein Elektrik (Ainkron) (diterjemahkan oleh: Kunto. W -006) 46

47 3.37 Pengautan Motor Slip-ing Motor lip-ring elalu diaut menggunakan rotor reitance tarting. Pada metoda ini, ebuah rheotat terhubung-variable tar dihubungkan pada rangkaian rotor melalui lip-ring dan tegangan penuh diambungkan pada belitan tator eperti terlihat pada gambar Gambar (i) Saat autan, pemutar (handle) rheotat diatur pada poii OFF ehingga reitan makimum berada pada etiap ae rangkaian tator. Hal terebut untuk mereduki aru autan dan pada aat yang ama tori aut bertambah. (ii) Setelah motor mendapatkan kecepatannya, pemutar rheotat ecara berangur-angur diputar earah jarum jam dan keluar dari reitan ekternal untuk etiap ae rangkaian rotor. Ketika motor mencapai kecepatan normal. Change-over witch berada pada poii ON dan eluruh reitan ekternal keluar dari rangkaian rotor Motor Slip-ing veru Motor Sangkar-Tupai Motor induki lip-ring mempunyai kelebihan dibanding motor angkar-tupai antara lain ebagaiberikut : (i) Tori aut tinggi dengan aru aut rendah. (ii) Percepatan yang mulu (mooth) pada kondii beban ringan. (iii) Tanpa pana abnormal elama autan. (iv) Karakteritik putaran bagu etelah keluar dari reitan rotor ekternal. (v) Kecepatan dapat diatur. Sedangkan kekurangan motor lip-ring adalah : (i) Biaya iniial dan perawatan lebih tinggi daripada motor angkar-tupai. (ii) egulai kecepatannya jelek ketika berputar dengan reitan pada rangkaian rotor ating Motor Induki Papan nama (nameplate) dari motor induki 3-ae menyediakan inormai ebagai berikut : (i) Horepower (ii) Line voltage (iii) Line current (iv) Speed (v) Frequency (vi) Temperature rie Bahan kuliah Mein Elektrik (Ainkron) (diterjemahkan oleh: Kunto. W -006) 47

48 Horepower rating adalah output mekanik dari motor ketika dioperaikan pada rated line voltage (tegangan jala-jala tertuli pada nameplate), rated reqency dan rated peed. Dalam kondii terebut, aru jala-jala euai ketentuan pada nameplate dan temperature rie tidak keluar dari peiikainya. Kecepatan yang diberikan pada nameplate adalah kecepatan aktual dari motor induki bia mencapai 70 r.p.m. Hal terebut adalah rated kecepatan beban-penuh Motor Sangkar-Tupai Ganda (Double Squirrel-Cage Motor) Salah atu keuntungan motor lip-ring adalah reitan dapat diiipkan dalam rangkaian rotor untuk mendapatkan tori aut yang tinggi (pada aru autan yang rendah) dan kemudian mematikan rangkaian aut (cut out) untuk memperoleh keadaan putaran yang optimum. Mekipun demikian, keadaan emacam itu tidak dapat diadopikan pada motor angkar tupai karena angkarnya terhubung ingkat ecara permanan. Dalam hal untuk memperoleh tori aut yang tinggi pada aru aut rendah, kontruki double quirrel cage diterapkan. (i) Gambar (ii) Kontruki. Seuai namanya, rotor dari motor mempunyai dua belitan angkar-tupai yang maing-maing diletakkan di bagian ata eperti terlihat pada gambar (i) Belitan luar (outer winding), terdiri dari batang-batang melintang dengan penampang lebih kecil ukurannya dan terhubung-ingkat oleh end-ring. Sehingga reitan pada belitan terebut tinggi, maka belitan luar memiliki lot yang relati terbuka dan lintaan luknya yang lebih edikit (kecil) berada diekeliling batang. Lihat gambar 3.40 (ii), bagian ini memiliki induktan yang rendah. eitan belitan angkar-tupai bagian luar adalah tinggi dan induktaninya rendah. (ii) Belitan dalam (inner winding), terdiri dari batang-batang melintang dengan penampang lebih bear yang terhubung ingkat oleh end-ring, ehingga reitan belitan ini rendah. Karena batang-batang pada belitan bagian dalam epenuhnya terpendam dalam bei, maka memiliki induktan yang tinggi (lihat gambar 3.40 (ii). Sehingga reitan belitan dalam angkar-tupai rendah dan induktaninya tinggi. Cara kerja. Ketika medan putar magnetik menyapu melintai dua belitan, maing-maing terinduki e.m. yang ama. (i) Saat autan, rekueni rotor ama dengan jala-jala (yaitu 50Hz), membuat reaktan pada belitan bagian bawah jauh lebih tinggi daripada yang terdapat pada belitan ata. Karena pada belitan bawah reaktannya tinggi, maka hampir emua aru rotor mengalir dalam reitan tinggi belitan angkar bagian luar. Hal ini memberikan karakteritik autan yang Bahan kuliah Mein Elektrik (Ainkron) (diterjemahkan oleh: Kunto. W -006) 48