PEMODELAN PERILAKU DINAMIK MOTOR INDUKSI TIGA FASA

Transkripsi

1 PEMOELAN PERILAKU INAMIK MOTOR INUKSI TIGA FASA (Ahyanuadi) *) ABSTRACT ynamic pefomance induction moto had been need to analyze behavio induction moto except teady-tate. The pape peent an invetigation of tanient pefomance of a thee-phae quiel-cage oto induction moto. The undelying model technique chooe the tato and oto d-q axi magnetic flux linkage a the tate pace vaiable. The imulation of tanient pefomance of the machine i examined fo the tating poce, and uddenly load. Typical eult of the tanient imulation ae peented to ugget guideline fo eally potection and contol deign poblem identification of a quiel-cage oto thee-phae induction moto. Key wod: dinamic pefomance, tanient pefomance, induction moto *) Juuan Teknik Elekto FT UNP, ahyanuadi@yahoo.com PENAHULUAN Moto induki tiga faa ecaa lua digunakan di induti ebagai penggeak beban pada kecepatan tetap. Moto induki tiga faa dicatu dai umbe tegangan bolak balik tiga faa pada kumpaan tato dan diindukikan pada oto. Moto induki tiga faa memiliki bebeapa keuntungan jika dibandingkan dengan moto inkon, antaa lain tidak memelukan umbe au eaah untuk penguatan, kontuki yang kokoh, oto angka tanpa ikat, biaya pemelihaaan yang endah, mudah dipeoleh, haga yang lebih muah bila dibandingkan dengan mein inkon dan mein au eaah. alam opeainya moto induki mengalami peubahan-peubahan peilaku yang diebabkan oleh peubahan umbe tegangan, beban atau mein itu endii, ehingga mein induki akan beopeai dalam kondii tanien (pealihan) ebelum mencapai keadaan mantap (teady tate). Poe pealihan yang eing dijumpai pada moto induki adalah aat moto mulai dijalankan (tating), pembebanan yang dilakukan ecaa mendadak, pemutuan beban dengan mendadak, hilangnya alah atu faa umbe tegangan atau tejadinya hubung ingkat. Peubahan peilaku teebut telihat dai nilai au dan toka pada moto teebut. Penelitian yang dilakukan oleh [,7] tentang kondii tanien moto induki pada aat mulai dijalankan dalam kondii tanpa beban, mendapatkan nilai au awal (tating) yang mengali pada moto teebut mencapai 6 ampai dengan kali dai nilai au beban penuhnya, eta nilai toka awal mempunyai nilai yang lebih bea dai nilai toka beban penuhnya. Selanjutnya penelitian yang dilakukan [4,8] tentang kondii tanien awal pada pengautan moto induki tiga faa juga mendapatkan nilai au dan toka yang hampi ama dengan penelitian yang dilakukan [,7]. ai kedua efeeni teebut, jela telihat bahwa maalah yang diteliti hanya mengenai au dan toka awal pada aat moto mulai dijalankan (tating) pada kondii tanpa beban. Sedangkan untuk peilaku dinamik moto induki aat dibebani dengan mendadak belum diteliti. Oleh ebab itu pelu dilakukan uatu penelitian untuk melihat peilaku dinamik moto induki tiga faa mulai dijalankan (tatup) kemudian dibei beban ecaa mendadak. Penelitian ini beguna untuk mengetahui beapa bea peubahan au, toka eta beapa lama kondii tanient teebut belangung ebelum moto mencapai keadaan mantap (teady tate), jika tejadi peubahan beban ecaa tiba-tiba (mendadak). engan diketahuinya bea au dan toka moto induki tiga faa elama kondii tanien, dapat diancang penggunaan alat-alat poteki ehingga moto dapat beopeai dengan aman dan tehinda dai keuakan. Secaa konvenional moto induki dianalii dengan angkaian ekivalen yang dikembangkan bedaakan model uatu tanfomato. Analii dai moto induki menggunakan angkaian ekivalen hanya dapat

2 Ahyanuadi dilakukan untuk kondii teady tate. Gamba. Rangkaian Ekivalen Moto Induki Sedangkan untuk menganalii moto dalam kondii tanient, pelu dibuat uatu pemodelan. Pinip pemodelan adalah mengganti paamete angkaian moto dengan angkaian ekivalen atau dengan caa mentanfomaikan paamete angkaian moto kedalam item ujukan tetentu. Pemodelan paamete angkaian moto betujuan untuk mengembangkan model matemati upaya peilaku moto dapat dianalii dan diimulaikan. Simulai dapat dilakukan dengan bantuan epeangkat kompute digital dan oft-wae tetentu. alam penelitian ini moto induki 3 faa dimodelkan menjadi uatu mein litik 3 faa yang mempunyai belitan imeti, 3 belitan imeti pada tato, 3 belitan imeti pada oto dan mempunyai uang vekto yang dapat digambakan epeti pada gamba. 3 L L L 3 Gamba. Model Belitan Mein Litik 3 Faa Simeti Aumi daa dalam penelitian ini adalah: - pemeabilita dianggap kontan - ditibui fluki inuoidal - letak belitan tetentu Untuk mendapatkan model matemati moto induki digunakan metoda Pak d-q. Metoda Pak pada intinya adalah mentanfomaikan item 3 faa menjadi item faa, elanjutnya item faa ditanfomaikan ke dalam umbu diect (d) dan umbu quadatue (q). Setelah ditanfomaikan kedalam umbu d-q akan dipeoleh peamaan dalam bentuk matik ebagai beikut : L M L L M Peamaan Tegangan : V q V V d q V d i q i i d q i d q d d q dt q d Peamaan Fluki : q L d q M d T e L M M L q d...() d i q M i i d...() q L i d Peamaan Toka Elektomagnetik 3 P q i d d i q... (3) Simulai dapat dilakukan dengan caa menyeleaikan peamaan-peamaan difeenial teebut etelah diobah menjadi Peamaan Keadaan dalam notai matikvekto. Peamaan keadaan dai Fluki dan Toka adalah L q d d dt. M q d. L. M. M. L V. M q q...(4) V d V d q q V d d. L P 3 T. Lm. id. iq Lm. iq. i...(5) d e edangkan peamaan keadaan untuk kecepatan udut oto adalah dω dt P Te TL...(6) J Untuk menganalii dan imulai peilaku dinamik moto induki tiga faa euai dengan tujuan penelitian ini, dipelukan uatu peamaan kendala, ehingga telihat peubahan kaakteitik-kaakteitik elama kondii tanien.

3 SAINSTEK Vol. XI, Nomo Septembe 8 3 Seuai dengan tujuan penelitian yang akan diamati adalah peilaku kondii tanien moto induki tiga faa elama pengautan dan aat pembebanan ecaa tiba-tiba (mendadak). Peamaan kendala untuk moto induki tiga-faa elama pengautan v v a v b ac t t p V Co V Co t t 3 p V Co 3... (7) imana tp adalah waktu aat pengautan dan v adalah tegangan m (Volt). Sedangkan peamaan kendala aat tejadinya pembebanan ecaa tiba-tiba (mendadak) adalah ebagai beikut : untuk t tb T L k untuk tb t t...(8) b untuk t tb dimana: k = toka beban (N.m) tb = waktu aat pembebanan (detik) tb = waktu aat pelepaan beban (detik) Setelah dipeoleh peamaan keadaan dan kendala dai moto induki tiga faa pada kondii dinamik, maka peubahan kaakteitik elama kondii tanien dapat diimulaikan dengan imulink-matlab. Skema angkaian imulai yang dilakukan adalah ebagai beikut: Gamba 3. Blok iagam Simulink Matlab METOE PENELITIAN Penelitian yang akan dilakukan ini beifat pengujian laboatoium dan imulai. Pengujian laboatoium dilakukan untuk menentukan paamete moto induki yang akan diimulaikan. Untuk menentukan paamete moto dilakukan pengujian beban nol dan pengujian oto ditahan. Setelah emua paamete moto induki 3 faa diketahui, dilakukan imulai dengan langkah ) tanfomaikan paamete angkaian moto induki ke dalam umbu othogonal d- q, untuk mendapatkan model matemati yang meupakan fungi waktu, ) beikan uatu peamaan kendala, ehingga peilaku dinamik moto induki tiga faa dapat diimulaikan. Simulaikan dilakukan dengan kompute digital menggunakan Simulink-Matlab. HASIL AN PEMBAHASAN Vaiabel yang diamati :. Au tato I ) ebagai fungi waktu, (. Au oto ( I ' ) ebagai fungi waktu, 3. Toka elektomagnetik (T ) ebagai fungi waktu, 4. Peubahan kecepatan oto ( n ) ebagai fungi waktu, 5. Peubahan toka elektomagentik tehadap kecepatan oto. Paamete moto aya moto : 3 HP Tegangan (V L ) : Volt Fekueni : 6 Hz Au (I L ) : 8,5 Ampe Putaan inkon :.8 pm Jumlah Kutub (P) : 4 R :,435 X L :,754 R :,86 X L :,754 X m : 6,3 J :,89 kg.m T L :,9 Nm T p :, detik T b :,8 detik :,5 detik T b Klaifikai waktu imulai (t, detik) t <. : Moto belum bekeja t = : Moto mulai diaut, <t <,6 : Waktu tanient pengautan,6 t <,8 : Moto dalam kondii teady tate tanpa beban t =,8 : Moto dibebani ecaa tiba-tiba (mendadak)

4 4 Ahyanuadi,8 < t <,5 : Waktu tanient pembebanan t =,5 : Beban moto dilepa,5 <t <,85 : Waktu tanient pelepaan beban,85 t : Moto dalam kondii teady tate tanpa beban Hail Simulai. Au tato ( I ) maing-maing faa ebagai fungi waktu 3. Kecepatan oto ( n ) ebagai fungi waktu 4. Toka elektomagnetik (T ) ebagai fungi waktu. Au oto ( I ' ) maing-maing faa ebagai fungi waktu 5. Peubahan toka elektomagentik ) (T tehadap kecepatan oto

5 SAINSTEK Vol. XI, Nomo Septembe 8 5 Pembahaan ai hail imulai dapat dilihat peubahan kaakteitik moto induki tiga faa elama pengautan dan pembebanan mendadak. Pada aat moto mulai dijalankan (tating), au tato, au oto dan toka awal lebih bea bila dibandingkan dengan au tato, au oto eta toka pada keadaan mantap (teady-tate). Bedaakan gamba angkaian ekivalen moto induki, dapat dihitung : Au tato ( I ) Au oto ( I Toka ( T) Slip n ' ) a / X a X / V / X E... (9)...() 3 a...() V n a a X n ( )...() n n n...(3) Pada aat moto mulai dijalankan (tating) pada kondii tanpa beban ampai moto beopeai ecaa nomal, kecepatan putaan oto akan beubah dai nol ampai mendekati kecepatan inkonnya. Peubahan kecepatan putaan oto teebut, akan menyebabkan tejadinya peubahan nilai lip () dai atu menjadi lebih kecil dai atu. Peubahan nilai lip () ini akan mengakibatkan peubahan au tato, au oto, toka dan kecepatan putaan oto. Nilai lip () aat moto mulai dijalankan ama dengan atu, edangkan pada kondii teady tate haga lip () lebih kecil dai atu. Peubahan nilai lip () ini akan mengakibatkan au tato, au oto dan toka ai kedua kondii teebut dipeoleh nilai denominato pada peamaan (9), () dan () aat moto mulai dijalankan akan lebih kecil dai kondii teady tate, ehingga au dan toka pada kondii aat mulai dijalankan (tating) akan lebih bea bila dibandingkan dengan kondii teady tate. ai hail imulai yang dilakukan aat < tp<, detik moto maih dalam keadaan diam, tak betegangan dan dalam kondii tanpa beban. Saat, t <,6 detik moto dibei tegangan, ehingga mengalami peubahan kaakteitik yang angat bea ekali dimana au tato dan au oto aat itu mendekati 9 A dan toka elektomagnetik mendekati nilai 3 N-m. Pada aat t >,6 detik moto akan begeak menuju keadaan teady tate (mantap) dan moto beopeai dalam kondii teady tate (mantap) dengan nilai au pada tato ebea 5 A. Setelah moto beopeai dalam keadaan teady tate kemudian dibei beban ecaa mendadak, maka akan tejadi kenaikan au, penuunan kecepatan oto dan kenaikan toka. Kenaikan au dan toka eta penuunan kecepatan moto pada aat dibei beban ecaa mendadak ini tidak ebea peubahan yang tejadi aat moto mulai dijalankan (tating). Hal ini diebabkan kaena pada aat dibei beban ecaa tiba-tiba, kecepatan putaan oto akan menuun yang mengakibatkan peubahan nilai lip () menjadi lebih bea dai kondii etelah beopeai ecaa nomal. Seuai dengan peamaan (9), () dan (), maka au tato, au oto dan toka mengalami kenaikan dai kondii ebelumnya. Namun peubahan nilai au dan toka yang tejadi tidak ebea pada aat moto mulai dijalankan. ai hail imulai yang dilakukan, pada aat tb =,8 detik moto dibei beban ecaa mendadak ehingga tejadi poe pealihan ampai t =,5 detik, etelah itu moto yang bebeban ini bekeja dalam kondii mantap. Pada kondii pealihan au yang mengali pada tato lebih kuang 4 A, toka elektomagnetik lebih kuang N-m eta kecepatan oto 73 pm. Setelah moto mencapai kondii taedy tate (mantap), au yang mengali pada tato kembali ebea 8 A. Pada waktu tb =,5 detik beban moto dihilangkan dan tejadi lagi poe pealihan ampai t =,85 detik. Pada aat ini au pada tato tuun menjadi 5 A dan au pada oto dan toka menjadi nol. Pada kondii ini kecepatan putaan oto mendekati kecepatan inkon ebea 8 pm. SIMPULAN ai hail imulai moto induki tiga faa elama pengautan dan pembeian beban ecaa mendadak dan memutukan beban dengan menggunakan imulink matlab maka dapat ditaik bebeapa keimpulan:. Saat moto induki tiga faa mulai dijalankan dalam kondii tanpa beban, maka au dan toka akan mempunyai nilai yang angat bea untuk bebeapa aat ebelum menuju keadaan mantapnya.. Setelah moto beopeai ecaa nomal,

6 6 Ahyanuadi kemudian dibei beban ecaa mendadak, maka akan tejadi kenaikan au dan toka dai kondii ebelumnya, namun kenaikan ini tidak ebea pada aat moto mulai dijalankan. 3. Setelah moto dibei beban dan beopeai dalam kondii teady tate (mantap), kemudian beban dilepakan, maka tejadi lagi poe pealihan yang menyebabkan peubahan nilai au dan toka epeti moto telah beopeai ecaa noma pada kondii tanpa beban. 4. engan menggunakan imulai dapat dipekiakan bea au mula dan toka mula dai moto induki ebelum diopeaikan. 5. Pogam imulai dapat digunakan langung untuk menghitung beapa bea au oto dan peubahan kaakteitiknya, hal ini ulit dilakukan dalam pecobaan laboatoium, ebab poii oto yang elalu beputa. AFTAR RUJUKAN Haoen, Yanuayah., (989), Analia Tanien Moto Tak Seempak Tiga Faa engan Metode Pak Komplek, Poceeding ITB Vol No. //3. Hayono., (), Tanien Awal pada Pengautan Moto Induki, Juuan Teknik Elekto UGM; Yokyakata. Kemit Sigmon, Timothy A. avi, (), Matlab Pime, Six Edition, CRC Academic Pe, New Yok, Wahington C. Kimadinata, (), Simulai Moto Induki Tiga-faa elama Pengautan dengan Menggunakan Simulink Matlab, Juuan Teknik Elekto Univeita Andala; Padang. Nataajan, Ramaamy, (988), Stating Tanient Cuent of Induction Moto Without and with Teminal Capacito, IEEE Tanaction on Enegy Conveion Nudin, Muhammad, (989), Pemodelan Mein Elektik dengan Bantuan Kompute untuk Kepeluan Analii dan eain, Juuan Teknik Elekto ITB, Bandung. Peda, J., (6), Etimation of Typical Squiel-cage Induction Moto Paamete fo ynamic Pefomance Simulation, Geneation Tanmiion and itibution, IEE Poceeding, volume 53, 6 Maet 6, hal Piomthum, P.; Kunakon, A., (3), Study of Stating Cuent ue to a Goup of Induction Moto Uing an Aggegation Model, Powe Electonic an ive Sytem, PES 3. The Fifth Intenational Confeence on, Volume, 7- Nov 3, halaman Soebagio, (), Simulai Moto Induki Tiga-faa dalam Sumbu d-q, ITS, Suabaya., Simulink, ynamic Sytem Simulation Softwae, The Math Wok Inc. Wai-Kai Chen, (4), The Electical Engineeing Handbook, Elevie Academic Pe, Singapoe.