SIMULASI KARAKTERISTIK MOTOR INDUKSI TIGA FASA BERBASIS PROGRAM MATLAB

Transkripsi

1 36 SIULASI KAAKTEISTIK OTO INDUKSI TIGA FASA BEBASIS POGA ATLAB Yandri Juruan Teknik Elektro, Fakulta Teknik Univerita Tanjungpura yandri_4@yahoo.co.id Abtract otor uki angat lazim digunakan pada kalangan utri. Dalam aplikainya, pemilihan motor haru dieuaikan dengan kondii beban mekanik. Untuk beban yang berat, motor haru memiliki torka aut yang bear agar mampu mengaut beban. Dengan demikian, pengetahuan ata karakteritik tiap motor perlu untuk diketahui agar dapat ecara tepat peruntukkannya euai dengan beban yang akan dilayani. Tulian ini membaha tentang karakteritik motor uki tiga faa dengan mengacu pada hail imulai berbai program ATLAB. Karakteritik yang ditinjau menitikberatkan pada karakteritik torka-kecepatan, di amping juga melakukan perhitungan bearan-bearan motor uki yang mencakup torka aut, torka makimum, dan kecepatan dimana terjadinya torka makimum. Guna ebagai pembanding maka pada imulai yang dilakukan digunakan 3 (tiga ) peifikai motor dengan daya mekanik maing-maing ebear 5 hp, 5 hp, dan 00 hp. Dari hail imulai menunjukkan bahwa emakin bear daya mekanik motor maka torka aut dan torka makimum yang dihailkan akan emakin membear. Sebaliknya, emakin bear daya mekanik motor maka kecepatan terjadinya torka makimum akan emakin mengecil. Keyword motor uki, imulai, karakteritik, torka, kecepatan. Pendahuluan otor uki, juga dikenal ebagai motor ainkron, merupakan motor aru bolak-balik (ac) yang paling lua digunakan khuunya di kalangan utri. Penamaannya beraal dari kenyataan bahwa aru rotor motor ini bukan diperoleh dari umber tertentu, tetapi merupakan aru yang teruki ebagai akibat adanya perbedaan relatif antara putaran rotor dengan medan putar tator. Keuntungan dipergunakannya motor uki adalah karena kontrukinya yang ederhana, kuat, harganya relatif murah, dan mudah dalam perawatan. Dalam aplikai penggerak litrik ( electric drive), pemilihan motor litrik eyogyanya bereuaian dengan unjuk kerja beban yang diinginkan. Sebagai contoh, untuk aplikai kecepatan kontan, pemilihan motor inkron bia jadi merupakan pilihan yang terbaik. otor-motor lain eperti motor uki atau motor aru earah pada hakikatnya juga dapat digunakan untuk aplikai yang membutuhkan kecepatan kontan, aalkan pada item terdapat rangkaian umpan balik guna mengkompenai perubahan kecepatan apabila terjadi perubahan torka beban. Pada daarnya motor-motor litrik memiliki berbagai karakteritik torka-kecepatan. Dalam aplikainya, adalah merupakan tuga engineer untuk memilih motor dengan karakteritik yang cocok, euai dengan beban yang digerakkan.. Kecepatan Sinkron dan Slip Kecepatan inkron atau kecepatan medan putar tator dapat dinyatakan ebagai: 0 f e nync () P dimana : n = kecepatan inkron (rpm) f e P ync = frekueni jala-jala (hertz) = jumlah kutub pada mein Sedangkan lip dapat dinyatakan ebagai: nync nm 00 % () n dimana ync nm merupakan kecepatan mekanik poro/haft rotor (kecepatan rotor). Apabila lip dinyatakan dalam bentuk kecepatan udut (radian/detik) dirumukan ebagai berikut : ync m 00 % (3) ync Dari per.() dan (3) menghailkan peramaan untuk kecepatan rotor : m nync n (4) atau m ync (5) Peramaan-peramaan ini berguna untuk mendapatkan hubungan antara torka dan daya dari motor uki. 3. Peramaan Torka otor Induki angkaian ekivalen per faa dari motor uki dapat dilihat pada Gambar (a) dan untuk penyederhanaannya adalah eperti tampak pada Gambar (b). Jurnal ELKHA Vol., No., aret 00

2 37 V V I j I (SCL) (core loe) I C + _ (a) j j E I j I + j E _ (b) (CL) j Gambar. angkaian Ekivalen otor Induki Keterangan gambar : tahanan tator reaktani bocor tator tahanan rotor mengacu ke tator reaktani bocor rotor mengacu ke tator c tahanan inti bei reaktani magnetiai I aru tator I aru rotor mengacu ke tator V tegangan jala-jala E tegangan uki tator (P conv ) Torka uki didefiniikan ebagai torka yang dibangkitkan melalui konveri daya dari litrik ke mekanik. Torka uki ( ) dapat dinyatakan melalui peramaan berikut : Pconv (6) m atau, P (7) dimana ync Pconv litrik ke mekanik) dan merupakan daya yang dikonverikan (dari P merupakan daya celah udara. Per.(7) angat bermanfaat karena menyatakan ecara langung torka uki dalam bentuk daya celah udara dan kecepatan inkron yang nilainya kontan. Dengan diketahuinya P maka ecara langung dapat diperoleh. Dengan merujuk pada rangkaian ekivalen gbr. (b) maka bearnya daya celah udara per faa yang diuplai ke motor adalah : P, I dengan demikian total daya celah udara adalah : 3 I (8) P Terlihat bahwa jika I diketahui maka daya celah udara dan torka uki juga akan dapat diketahui. Terdapat beberapa cara untuk mendapatkan aru I dengan mengacu pada rangkaian ekivalen gbr. (b), akan tetapi alah atu cara yang termudah adalah dengan menentukan ekivalen Thevenin dari bagian rangkaian yang terletak diebelah kiri tanda. Teorema Thevenin menyatakan bahwa uatu rangkaian linier dapat dipiahkan oleh dua terminal dan bagian rangkaian yang dipiah dapat digantikan dengan umber tegangan tunggal yang dihubungkan eri dengan impedani ekivalennya. Jika ini kita lakukan pada rangkaian ekivalen motor uki maka rangkaian yang dihailkan akan merupakan kombinai ederhana elemen-elemen yang terhubung eri eperti tampak pada gbr. (c). Untuk menerapkan metode Thevenin pada ii maukan ( input) dari rangkaian ekivalen motor uki maka langkah awal yang dilakukan adalah dengan membuat open circuit (rangkaian terbuka) terminalterminal yang diberi tanda dan tentukan bearnya tegangan rangkaian terbuka antara kedua terminal terebut. Selanjutnya untuk menentukan impedani Thevenin, hubung ingkatkan tegangan faanya. Penentuan dapat dilakukan dengan melihat ke arah eq dalam terminal. Untuk jelanya dapat dilihat pada gbr.. V j j j j (a) V j j V V j j V V j j j j V Jurnal ELKHA Vol., No., aret 00 E

3 j j j j 38 V j E (b) (c) j Gambar. (a) Tegangan ekivalen Thevenin (b) Impedani ekivalen Thevenin (c) Penyederhanaan rangkaian ekivalen motor uki Gbr. (a) menunjukkan terminal-terminal yang dibuka untuk menentukan tegangan Thevenin. Dengan menggunakan aturan pembagi tegangan ( voltage divider), diperoleh : j V V V j j m Bearnya tegangan Thevenin adalah : V V (9a) Karena reaktani magnetiai dan, maka bearnya tegangan Thevenin ecara pendekatan adalah : V V (9b) Gbr. (b) menunjukkan rangkaian dengan umber tegangan mauknya dihubung ingkat. Dua impedani terhubung paralel dan impedani Thevenin-nya adalah : (0) Impedani ini dapat diubah dalam bentuk lain menjadi : dimana : j j j j () (a) (3a) Karena dan, bearnya tahanan dan reaktani Thevenin ecara pendekatan adalah : (b) (3b) angkaian ekivalen yang diperoleh ditunjukkan pada gbr. (c). Dari rangkaian ini, aru I adalah : V I (4) V (5) j j Bearnya aru ini adalah : I V (6) Dengan demikian daya celah udara ( P ) adalah : P 3 I 3 V (7) dan bearnya torka yang diukikan/torka uki adalah : P ync ync 3V 4. Torka Aut otor Induki (8) Torka aut dapat ditentukan dengan menet = per.(8). 3V tart (9) ω ync 5. Torka akimum otor Induki Karena torka uki ama dengan P, maka torka makimum akan terjadi apabila daya celah udara bernilai makimum. Karena daya celah udara ama dengan daya yang dikonumikan pada tahanan (atau dierap oleh tahanan ), maka torka makimum akan terjadi apabila daya yang dierap oleh tahanan bernilai makimum. Kapan daya yang diuplai ke berada pada nilai makimumnya? Lihat kembali gbr. (c). Pada ituai dimana udut impedani beban bernilai tetap, teorema tranfer daya makimum menyatakan bahwa tranfer daya makimum ke tahanan beban akan terjadi apabila bear impedani terebut ama dengan bearnya impedani umber ( ). Impedani ekivalen umber ource adalah : ource j j (0) jadi tranfer daya makimum terjadi apabila : () dari per.() dapat kita impulkan bahwa lip dimana terjadinya torka makimum ( max ) adalah : ync Jurnal ELKHA Vol., No., aret 00

4 39 max () Dari per.() ini tampak bahwa hanya tahanan yang terletak di bagian pembilang, jadi lip terjadinya torka makimum berbanding luru dengan. Nilai torka makimum dapat ditentukan dengan menubtituikan per.() ke per.(8). Diperoleh : max ync 3V (3) Torka ini berbanding luru dengan tegangan uplai dan juga berbanding terbalik dengan impedani tator dan reaktani rotor. Semakin kecil reaktani mein maka emakin bear torka makimum yang dapat dihailkan. 6. Hail Simulai Data motor yang dijadikan ampel imulai adalah ebagai berikut : a) otor uki 3 faa, 08 V, 5 hp, 60 Hz, 4 kutub, hubungan Y (bintang). Parameter rangkaian ekivalen adalah bb : 0,0 0,37 0,44 0,44 3, b) otor uki 3 faa, 460 V, 5 hp, 60 Hz, 4 kutub, hubungan Y (bintang). Parameter rangkaian ekivalen adalah bb : 0,64 0,33,06 0,464 6, 3 c) otor uki 3 faa, 440 V, 00 hp, 50 Hz, 6 kutub, hubungan Y (bintang). Parameter rangkaian ekivalen adalah bb : 0,084 0,066 0,00 0,65 6, 9 Berikut adalah hail ekekui -file dari program ATLAB yang dibuat. otor 5 hp Tabel. Torka dan kecepatan motor uki 5 hp Bearan motor Torka aut Torka makimum Kecepatan terjadinya torka makimum Nilai N.m N.m rpm otor 5 hp Gambar 3. Karakteritik torka-kecepatan motor uki 5 hp Tabel. Torka dan kecepatan motor uki 5 hp Bearan motor Torka aut Torka makimum Kecepatan terjadinya torka makimum Nilai N.m N.m rpm otor 00 hp Gambar 4. Karakteritik torka-kecepatan motor uki 5 hp Tabel 3. Torka dan kecepatan motor uki 00 hp Bearan motor Nilai Torka aut Torka makimum Kecepatan terjadinya torka makimum N.m N.m rpm Jurnal ELKHA Vol., No., aret 00

5 40 Gambar 5. Karakteritik torka-kecepatan motor uki 00 hp Dari hail imulai terlihat jela bahwa motor 00 hp memiliki torka aut dan torka makimum yang lebih bear dibandingkan dengan motor 5 hp dan 5 hp. Demikian juga, motor 5 hp memiliki torka aut dan torka makimum yang lebih bear dibandingkan motor 5 hp. Sebaliknya, motor 00 hp akan menghailkan kecepatan yang lebih rendah dibandingkan dengan motor 5 hp dan 5 hp. Demikian juga halnya dengan motor 5 hp dimana akan menghailkan kecepatan yang lebih rendah dibandingkan motor 5 hp. 7. Keimpulan Semakin bear daya mekanik motor maka torka aut dan torka makimum yang dihailkan juga akan emakin bear. Sebaliknya, emakin bear daya mekanik motor maka kecepatan terjadinya torka makimum malah emakin mengecil. otor dengan daya mekanik yang bear angat dibutuhkan guna menjalankan beban yang berat. Hal ini dikarenakan torka aut yang dihailkan lebih bear dibandingkan dengan motor dengan daya mekanik yang kecil. Untuk daya yang ama, motor berkecepatan rendah biaanya berukuran lebih bear, lebih berat, dan lebih mahal dibandingkan dengan motor berkecepatan tinggi. efereni [] Chapman, S.J., Electric achinery Fundamental, Second Edition, cgraw-hill, USA, 99. [] Dehpande,.V., Electric otor Application and Control, A.H. Wheeler & Co.Ltd, Allahabad, 990. [3] El-Sharkawi,., Fundamental of Electric Drive, Brook/Cole Publihing Company, USA, 000. [4] Hanelman, D., B. Littlefield, Alih Bahaa: Jozep Edyanto, ATLAB-Bahaa Komputai Tekni, Penerbit ANDI, Yogyakarta, 000. [5] Nagrath, I.J., D.P. Kothari, Electric achine, cgraw- Hill, New Delhi, 999. [6] Petruzella, Indutrial Electronic, cgraw - Hill, USA, 996. [7] Wildi, T., Electrical achine, Drive, and Power Sytem, Sixth Edition, Prentice Hall, 006. [8] uhal, Daar Teknik Tenaga Litrik dan Elektronika Daya, Penerbit Gramedia, Jakarta, 988. Biografi Yandri, lahir di Singkawang pada tanggal 9 aret 969. Gelar S diperoleh dari Univerita Tanjungpura (UNTAN), Pontianak, pada tahun 994. Sedangkan Gelar S diperoleh dari Intitut Teknologi Bandung (ITB) pada tahun 005. Sejak tahun 999 hingga ekarang menjadi taf pengajar pada Juruan Teknik Elektro, Fakulta Teknik, UNTAN, Pontianak. Bidang riet yang diminati mencakup ein-ein Litrik dan Pembangkit Litrik Non Konvenional. Jurnal ELKHA Vol., No., aret 00

6 Jurnal ELKHA Vol., No., aret 00 4