Abstrak. Kata Kunci: Stator Terbuka, Torsi, Kecepatan. 1. Pendahuluan. 2. Motor induksi Tiga Fasa

Transkripsi

1 ANALSA PENGARUH SATU FASA STATOR TERBUKA TERHADAP TORS DAN KECEPATAN MOTOR NDUKS TGA FASA (Aplikai pada Laoratorium Konveri Energi Litrik FT-USU) Fauzi, A. Rachman Haiuan Konentrai Teknik Energi Litrik, Departemen Teknik Elektro Fakulta Teknik Univerita Sumatera Utara (USU) Jl. Almamater, Kampu USU Medan 055 NDONESA Atrak Pada motor induki tiga aa terkadang karena pengaruh kurang perawatan atau keadaan mein yang udah tua dapat menyeakan alah atu aa tatornya menjadi ruak dan tidak erungi, atau tegangan umer dari panel hilang atu aanya. Hal ini memerikan pengaruh terhadap tori dan putaran motor tereut. Tulian ini menganalia pengaruh atu aa tator teruka terhadap tori dan kecepatan motor induki tiga aa. Dari hail percoaan yang dilakukan, diperoleh hail yang menunjukan ahwa dengan keadaan atu aa tator teruka motor induki mengalami penurunan kinerja, ditandai dengan meningkatnya nilai tori dan menurunnya kecepatan motor induki. Hail yang diperoleh erupa tori motor induki, yaitu untuk ean tertinggi dalam percoaan diperoleh nilai tori eear 0,5 N.m untuk keadaan normal dan 0,9 N.m untuk keadaan atu aa tator teruka. Nilai kecepatan yang diperoleh adalah 400 Rpm untuk keadaan normal dan 50 Rpm untuk keadaan atu aa tator teruka. Kata Kunci: Stator Teruka, Tori, Kecepatan. Pendahuluan Motor induki tiga aa merupakan jeni motor yang paling anyak digunakan pada perindutrian, motor inilah yang akan digunakan untuk memutar ean yang ada diperindutrian. Motor induki tiga aa keluarannya adalah erupa tori untuk menggerakkan ean. Jika tori ean yang dipikul motor induki tiga aa leih ear, maka motor induki tiga aa tidak akan erputar. Jika tori ean yang dipikul motor induki tiga aa terlalu kecil, maka ini dianggap uatu hal yang erleihan. Karena euatu hal mialnya karena kurangnya perawatan dan uia mein yang udah tua, akan dapat menyeakan alah atu aa tator akan ruak atau tidak erungi, atau tegangan umer dari panel hilang atu aanya. Hal ini tentunya akan memerikan pengaruh terhadap kemampuan mein untuk dapat ekerja optimal. Oleh karena itu perlu dianalia pengaruh atu aa tator teruka terhadap tori dan kecepatan motor induki tiga aa.. Motor induki Tiga Faa Motor induki adalah motor ac yang paling anyak dipergunakan, karena kontrukinya yang kuat dan karakteritik kerjanya yang aik. Penamaannya eraal dari kenyataan ahwa aru rotor motor ini ukan diperoleh dari umer tertentu, tetapi merupakan aru yang terinduki eagai akiat adanya peredaan relati antara putaran rotor dengan medan putar (rotating magnetic ield) yang dihailkan aru tator []. Secara umum motor induki terdiri dari rotor dan tator. Rotor merupakan agian yang ergerak, edangkan tator agian yang diam. Diantara tator dengan rotor ada celah udara yang jaraknya angat kecil. Kontruki motor induki dapat diperlihatkan pada Gamar. (a) -6- DTE FT USU

2 SNGUDA ENSKOM VOL. 8 NO. /Agutu 04 () (c) Gamar. Kontruki Motor nduki (a) Stator, () Rotor, (c) Motor nduki Ada dua jeni motor induki tiga aa erdaarkan rotornya yaitu:. Motor induki tiga aa angkar tupai (quirrel-cage motor). Motor induki tiga aa rotor elitan (wound-rotor motor) Secara umum prinip kerja motor induki dapat dijaarkan dalam langkah langkah erikut [], []:. Pada keadaan ean nol Ketiga aa tator yang dihuungkan dengan umer tiga aa yang etimang menghailkan aru pada tiap elitan aa.. Aru pada tiap aa menghailkan luki olak-alik yang eruah-uah.. Amplitudo luki yang dihailkan eruah ecara inuoidal dan arahnya tegak luru terhadap elitan aa. 4. Akiat luki yang erputar timul ggl pada tator motor yang earnya adalah d e = N atau E 4, 44 N () dt 5. Penjumlahan ketiga luki olak-alik tereut dieut medan putar yang erputar dengan kecepatan inkron n, earnya nilai n ditentukan oleh jumlah kutu p dan rekueni tator yang dirumukan dengan n 0 ( rpm ) () p 6. Fluki yang erputar tereut akan memotong atang konduktor pada rotor. Akiatnya pada kumparan rotor timul tegangan induki (ggl) eear E yang earnya E 4, 44 N m ( Volt ) () dimana: E = Tegangan induki pada rotor aat rotor dalam keadaan diam (Volt) = Jumlah lilitan kumparan rotor N Ф m = Fluki makimum(w) 7. Karena kumparan rotor merupakan rangkaian tertutup, maka ggl tereut akan menghailkan aru 8. Adanya aru di dalam medan magnet akan menimulkan gaya F pada rotor 9. Bila kopel mula yang dihailkan oleh gaya F cukup ear untuk memikul kopel ean, rotor akan erputar earah medan putar tator 0. Perputaran rotor akan emakin meningkat hingga mendekati kecepatan inkron. Peredaan kecepatan medan tator (n ) dan kecepatan rotor (n r ) dieut lip () dan dinyatakan dengan n nr 00% (4) n. Pada aat rotor dalam keadaan erputar, earnya tegangan yang terinduki pada kumparan rotor akan ervariai tergantung earnya lip. Tegangan induki ini dinyatakan dengan E yang earnya E 4, 44Nm ( Volt ) (5) dimana: E = tegangan induki pada rotor dalam keadaan erputar (Volt) =. = rekueni rotor (rekueni tegangan induki pada rotor dalam keadaan erputar). Bila n = n r, tegangan tidak akan terinduki dan aru tidak akan mengalir pada kumparan rotor, karenanya tidak dihailkan kopel. Kopel ditimulkan jika n r < n Untuk mempermudah analii motor induki, digunakan metode rangkaian ekivalen per aa. Motor induki dapat dianggap eagai tranormator dengan rangkaian ekunder erputar []. V R X Rc c 0 X m m E X Gamar. Rangkaian ekivalen motor induki tiga aa[]. Motor nduki Tiga Faa Dengan Keadaan Satu Faa Stator Teruka Bila pada tator motor induki di upply tegangan tiga aa, dimana atu aanya teruka maka akan mengakiatkan ketidakeimangan E R -6- DTE FT USU

3 SNGUDA ENSKOM VOL. 8 NO. /Agutu 04 eri (gangguan eri). Gangguan eri ini dapat dievaluai dengan menggunakan komponen imetri [5]. Motor induki tiga aa dengan keadaan atu aa tator teruka dapat dilihat pada Gamar. adapun lip pada keadaan ackward adalah N N r S S (0) N Rangkaian ekivalen motor induki tiga aa pada keadaan atu aa tator teruka dapat dilihat pada Gamar 4. R Gamar. Satu Faa Stator Teruka Pada Motor nduki Tiga Faa [4] Dari Gamar didapat peramaan eagai erikut: R ' R r a a a a a a a a a c 0 a a (6) a - a j a a ac 0 a a (7) a - a a a = Aru input keadaan orward / urutan poiti (Amper) a = Aru input keadaan ackward / urutan negati (Amper) Dari Gamar di ata maka di peroleh peramaan: VL (8) Z Z V L = Tegangan diterminal motor induki (Volt) ; V L = V - V c = Aru aa motor induki (Amper) Gamar 4. Rangkaian Ekivalen Motor nduki Tiga Faa Pada Keadaan Satu Faa Stator Teruka [5] Berdaarkan Gamar 4 diperoleh: V L = V V c = (a V a + av a + V a0 ) (av a + a V a + V a0 ) = - j (V a V a ) () Dari Gamar 4 kita dapat menemukan earnya Z (mpedani urutan poiti ) dan Z (mpedani urutan negati ). Z R r jxrl R lm jxlm R jxl Ω () R r R lm jx rl Xlm Rr jxrl Rlm jxlm - Z R jxl Ω () Rr Rlm jx rl Xlm - Z : mpedani keadaan orward (Ω) Z : mpedani keadaan ackward (Ω) R r : Reitani rotor (Ω) X rl : Reaktani rotor (Ω) R m : Tahanan celah udara (Ω) X m : Reaktani magnetik celah udara (Ω) R : Reitani tator (Ω) -64- DTE FT USU

4 SNGUDA ENSKOM VOL. 8 NO. /Agutu 04 X R r X rl : Reaktani tator (Ω) : Reitani rotor keadaan ackward (Ω) : Reaktani tator keadaan ackward (Ω) Peramaan awal dari tori adalah: Pg Te (4) ω dimana ω = π n, n = 0 p ω = π 0, dimana p adalah jumlah kutu, p ila diganti menjadi P adalah jumlah paang kutu. Maka peramaan menjadi: Pada keadaan lip atu (S=), maka Z = Z yang mengakiatkan r = r, konekueninya adalah dalam keadaan motor induki dengan keadaan atu aa tator teruka tidak akan eroperai pada keadaan tart, dikarenakan dua komponen tori yaitu komponen tori orward dan ackward aling meniadakan atu ama lain yang ditunjukan oleh Peramaan (0) [5]. Dari Peramaan (0), maka diperoleh kurva T e v n pada aat atu aa tator teruka pada Gamar 5. P P (5) Maka peramaan tori akan menjadi: P Pg Te (6) ω dimana: R Pg (7) maka peramaan tori menjadi: R P T e (8) ω : Aru pada rotor (Ampere) Dalam keadaan mein induki eroperai dengan atu aa tator teruka, maka akan muncul komponen imetri didalamnya. Untuk agian rotor, aru pada agian rotor ( ) akan terdapat dua unur aru didalamnya yaitu r dan r. r : Aru rotor keadaan orward (A) : Aru rotor keadaan ackward (A) r Sehingga tori adalah R r r P R r r P Te Nm (0) S ω S ω Gamar 5. Kurva T e v n Ketika Satu Faa Stator Teruka[5] 4. Metode Penelitian Penelitian ini dilakukan di Laoratorium Konveri Energi Litrik Departemen Teknik Elektro Fakulta Teknik Univerita Sumatera Utara Pada tanggal 6 Deemer 0 pukul 4.00.d 8.00 WB. Seelum melakukan percoaan pada motor induki tiga aa dengan atu aa tator teruka, diutuhkan eerapa parameter dari motor induki yang akan digunakan. Parameter parameter tereut dapat di hitung dari data percoaan tahananan DC, percoaan rotor tertahan dan percoaan ean nol. Pada percoaan motor induki tiga aa dengan atu aa tator teruka, percoaan dilakukan dalam keaadan motor erean. Maka dilakukan pengujian erean motor induki tiga aa dalam keadaan normal dan aat atu aa tator teruka Berdaarkan tujuan dari penelitian ini maka dilakukan langkah - langkah eagai erikut : a. Pengumpulan data yaitu dengan metode dokumentai dan oervai.. Memperiapkan alat dan ahan untuk penelitian DTE FT USU

5 SNGUDA ENSKOM VOL. 8 NO. /Agutu 04 c. Mengkondiikan ojek penelitian ini dengan mematikan ahwa motor induki tiga aa dapat eroperai dengan aik. d. Mengkondiikan alat ukur agar memiliki validita yang aik yang haru dietting dengan enar. e. Tahap pengamilan data yang meliputi aru, putaran dan tegangan. Tahap analii data dengan menggunakan analii matemati untuk memecahkan maalah dan memperoleh keimpulan dalam penelitian. Analii ini adalah mengadakan perhitungan-perhitungan erdaarkan peramaan yang erlaku pada motor induki tiga aa ketika atu aa tator teruka. Motor yang digunakan adalah motor induki tiga aa tipe rotor elitan dengan peiikai eagai erikut: - AEG Type C AM MU 4R - /Y 0/80 V 0,7 / 6, A -, Kw, coφ 0,67-40 rpm, 50 Hz - olai B Adapun rangkaian percoaan erean motor induki tiga aa dalam keadaan normal dan rangkaian percoaan erean motor induki tiga aa dengan atu aa tator teruka dapat dilihat pada Gamar 6 dan Gamar 7. Gamar 6. Rangkaian percoaan erean motor induki tiga aa dalam keadaan normal. Gamar 7. Rangkaian percoaan erean motor induki tiga aa dengan atu aa tator teruka 5. Percoaan dan Hail Percoaan Percoaan yang dilakukan adalah percoaan pada motor induki tiga aa dalam kedaan erean, yaitu percoaan erean motor induki tiga aa dalam keadaan normal dan percoaan erean motor induki tiga aa dengan atu aa tator teruka. Dari percoaan erean motor induki tiga aa dalam keadaan normal diperoleh data hail percoaan eperti pada Tael. Tael. Tael Hail Pengujian Motor nduki Tiga Faa Dalam Keadaan Normal R (Ω) (Amper) Slip n (rpm) 60 0,6 0, ,7 0, ,85 0, 50 Dari percoaan erean motor induki tiga aa dengan atu aa tator teruka diperoleh data hail percoaan eperti pada Tael. Tael. Data Hail Pengujian Motor nduki Dengan Satu Faa Stator Teruka R (Ω) V a (V) V (V) V c (V) Slip n (rpm) , , , 00 Dari data hail pengujian erean motor induki tiga aa dalam keadaan normal dan pengujian erean motor induki tiga aa dengan atu aa teruka diperoleh hail analia pengaruh atu aa tator teruka terhadap tori dan kecepatan pada motor induki tiga aa eperti pada Tael dan Tael 4. Tael. Tael Hail Analia Data Tori Motor nduki Dengan Keadaan Normal dan Satu aa Stator Teruka Bean Generator DC (Ω) Tori (N.m) Normal Satu Faa Stator Teruka 60 0,5 0,9 00 0,8 0, , 0,4 Keterangan: Bean generator DC mengecil erarti Bean motor naik -66- DTE FT USU

6 SNGUDA ENSKOM VOL. 8 NO. /Agutu 04 Tael 4. Tael Hail Data Kecepatan Motor nduki Dengan Keadaan Normal dan Satu aa Stator Teruka Bean Generator DC (Ω) Normal Kecepatan (Rpm) Satu Faa Stator Teruka Keterangan: Bean generator DC mengecil erarti Bean motor naik Dari Tael diperoleh kurva ean v tori eperti pada Gamar 8 emakin menurun ehingga penjumlahannya menyeakan tori yang emakin ear.. Dari hail analia data diperoleh dengan eroperai dalam keadaan atu aa tator teruka dengan ean yang ama dalam keadaan normal kecepatan motor induki leih rendah dari pada keadaan normal, hal ini dieakan tori yang dihailkan Dari hail analia data percoaan dapat di ketahuai ahwa emakin dengan memikul ean yang ama ear maka tori pada motor induki yang eroperai dalam keadaan atu aa oleh motor induki dengan atu aa tator teruka leih ear dari pada keadaan normal yang menyeakan mein erputar leih rendah eolah olah motor induki memikul ean yang leih erat.. Dari percoaan perandingan keadaan normal dan atu aa tator teruka terhadap tori dan kecepatan motor induki, terlihat ahwa motor induki mengalami penurunan kemampuan dalam memikul ean dari egi tori dan kecepatan yang dihailkan. Ucapan Terimakaih Gamar 8. Kurva Bean v Tori Dari Tael 4 diperoleh kurva ean v kecepatan eperti pada Gamar 9 Ucapan terima kaih kepada r. A. Rachman Haiuan, MT, r. Riwan Dinzi, MT, r. Maykur Sj, dan r. Surya Tarmizi Kaim, M, Si yang udah memantu dalam menyeleaikan tulian ini, erta teman-teman yang udah memerikan dukungan elama pemuatan tulian ini. Reereni Gamar 9. Kurva Bean v Kecepatan Keimpulan. Stator teruka menghailkan tori yang leih ear, hal ini dieakan karena dengan eroperai dalam keadaan atu aa tator teruka, motor induki menimulkan aru pada agian rotor yang leih ear ehingga motor ekerja leih erat dari pada keadaan normal, aru r (komponen orward) emakin tinggi dan r (komponen ackward) []. Zuhal, Daar Teknik Tenaga Litrik dan Elektronika Daya, Edii ke-5, Penerit Gramedia, Jakarta, 995. []. Wijaya, Mochtar, Daar-Daar Mein Litrik, Penerit Djamatan, Jakarta, 00. []. Fitzgerald, A.E., Kingley, C.Jr., Uman, S.D., Electric Machinery, Sixth Edition, Mc Graw Hill, Singapore, 00. [4] Boldea,., and Naar, S.A., nduction Machine Handook, CRC Pre LLC, Boca Raton, Florida, 00. [5] Anderon, Paul M., Analyi o Faulted Power Sytem, EEE Pre Power Sytem Engineering Serie, DTE FT USU