PENGUJIAN MOTOR INDUKSI DENGAN BESAR TAHANAN ROTOR YANG BERBEDA

Transkripsi

1 BAB IV. PENGUJIAN MOTOR INDUKSI DENGAN BESAR TAHANAN ROTOR YANG BERBEDA Bab ini membaha tentang pengujian pengaruh bear tahanan rotor terhadap tori dan efiieni motor induki. Hail yang diinginkan adalah parameter motor induki tiga faa untuk mendpatkan tori dan putarannya. BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN Bab ini merupakan bagian penutup berupa keimpulan dan aran yang berkaitan dengan pembahaan mengenai pengaruh tahanan rotor yang tidak eimbang terhadap tori dan putaran motor induki. BAB MOTOR INDUKSI TIGA FASA.1 Umum Motor induki adalah motor litrik aru bolak-balik (ac) yang putaran rotornya tidak ama dengan putaran medan tator, dengan kata lain putaran rotor dengan putaran medan pada tator terdapat eliih putaran yang diebut lip. Motor induki, merupakan motor yang memiliki kontruki yang baik, harganya lebih murah dan mudah dalam pengaturan kecepatannya, tabil ketika

2 berbeban dan mempunyai efiieni tinggi. Mein induki adalah mein ac yang paling banyak digunakan dalam indutri dengan kala bear maupun kecil, dan dalam rumah tangga. Alaannya adalah bahwa karakteritiknya hampir euai dengan kebutuhan dunia indutri, pada umumnya dalam kaitannya dengan harga, keempurnaan, pemeliharaan, dan ketabilan kecepatan. Mein induki (ainkron) ini pada umumnya hanya memiliki atu uplai tenaga yang mengekitai belitan tator. Belitan rotornya tidak terhubung langung dengan umber tenaga litrik, melainkan belitan ini diekitai oleh induki dari perubahan medan magnetik yang diebabkan oleh aru pada belitan tator. Hampir emua motor ac yang digunakan adalah motor induki, terutama motor induki tiga faa yang paling banyak dipakai di perindutrian. Motor induki tiga faa angat banyak dipakai ebagai penggerak di perindutrian karena banyak memiliki keuntungan, tetapi ada juga kelemahannya. Keuntungan motor induki tiga faa: 1. motor induki tiga faa angat ederhana dan kuat.. bianya murah dan dapat diandalkan. 3. motor induki tiga faa memiliki efiieni yang tinggi pada kondii kerja normal. 4. perawatannya mudah. Kerugiannya: 1. kecepatannya tidak bia bervariai tanpa merubah efiieni.. kecepatannya tergantung beban. 3. pada tori tart memiliki kekurangan.. Kontruki Motor Induki Tiga Faa

3 Motor induki adalah motor ac yang paling banyak dipergunakan, karena kontrukinya yang kuat dan karakteritik kerjanya yang baik. Secara umum motor induki terdiri dari rotor dan tator. Rotor merupakan bagian yang bergerak, edangkan tator bagian yang diam. Diantara tator dengan rotor ada celah udara yang jaraknya angat kecil. Kontruki motor induki dapat diperlihatkan pada gambar.1. Gambar.1 Konturki umum motor induki Komponen tator adalah bagian terluar dari motor yang merupakan bagian yang diam dan mengalirkan aru phaa. Stator terdiri ata tumpukan laminai inti yang memiliki alur yang menjadi tempat kumparan dililitkan yang berbentuk ilindri. Alur pada tumpukan laminai inti diiolai dengan kerta (Gambar..(b)). Tiap elemen laminai inti dibentuk dari lembaran bei (Gambar. (a)). Tiap lembaran bei terebut memiliki beberapa alur dan beberapa lubang pengikat untuk menyatukan inti. Tiap kumparan terebar dalam alur yang diebut belitan phaa dimana untuk motor tiga phaa, belitan terebut terpiah ecara litrik ebear 10 o. Kawat kumparan yang digunakan terbuat dari tembaga yang dilapi dengan iolai tipi. Kemudian tumpukan inti dan belitan tator diletakkan dalam cangkang ilindri (Gambar..(c)). Berikut ini contoh lempengan laminai inti, lempengan inti yang telah diatukan, belitan tator yang telah dilekatkan pada cangkang luar untuk motor induki tiga phaa.

4 (a) (b) (c) Gambar. Menggambarkan komponen tator motor induki tiga phaa (a) Lempengan inti (b) Tumpukan inti dengan kerta iolai pada beberapa alurnya, (c) Tumpukan inti dan kumparan dalam cangkang tator Untuk rotor akan dibaha pada bagian berikutnya, yaitu jeni jeni motor induki tiga faa berdaarkan jeni rotornya..3 Jeni Motor Induki Tiga Faa Ada dua jeni motor induki tiga faa berdaarkan rotornya yaitu: 1. motor induki tiga faa angkar tupai ( quirrel-cage motor). motor induki tiga faa rotor belitan ( wound-rotor motor ) kedua motor ini bekerja pada prinip yang ama dan mempunyai kontruki tator yang ama tetapi berbeda dalam kontruki rotor..3.1 Motor Induki Tiga Faa Sangkar Tupai ( Squirrel-cage Motor) Penampang motor angkar tupai memiliki kontruki yang ederhana. Inti tator pada motor angkar tupai tiga faa terbuat dari lapian lapian pelat baja beralur yang didukung dalam rangka tator yang terbuat dari bei tuang atau pelat baja

5 yang dipabrikai. Lilitan lilitan kumparan tator diletakkan dalam alur tator yang terpiah 10 derajat litrik. Lilitan faa ini dapat terambung dalam hubungan delta ( Δ ) ataupun bintang ( Υ ). Rotor jeni rotor angkar ditunjukkan pada Gambar.3 di bawah ini. (a) Batang Poro Cincin Aluminium Kipa Laminai Inti Bei Aluminium Batang Poro Kipa (b) Gambar.3 Rotor angkar, (a) Tipikal rotor angkar, (b) Bagian-bagian rotor angkar Batang rotor dan cincin ujung motor angkar tupai yang lebih kecil adalah coran tembaga atau aluminium dalam atu lempeng pada inti rotor. Dalam motor yang lebih bear, batang rotor tidak dicor melainkan dibenamkan ke dalam alur rotor dan kemudian dila dengan kuat ke cincin ujung. Batang rotor motor angkar tupai tidak elalu ditempatkan paralel terhadap poro motor tetapi kerapkali dimiringkan. Hal ini akan menghailkan tori yang lebih eragam dan juga mengurangi derau dengung magnetik ewaktu motor edang berputar. Pada ujung cincin penutup dilekatkan irip yang berfungi ebagai pendingin. Rotor jeni rotor angkar tandar tidak teriolai, karena batangan membawa aru

6 yang bear pada tegangan rendah. Motor induki dengan rotor angkar ditunjukkan pada Gambar.3. (a) (b) Gambar.4 Kontruki Motor Induki (a) Rotor Sangkar Ukuran Kecil (b) Rotor Sangkar Ukuran Bear.3. Motor Induki Tiga Faa Rotor Belitan ( wound-rotor motor ) Motor rotor belitan ( motor cincin lip ) berbeda dengan motor angkar tupai dalam hal kontruki rotornya. Seperti namanya, rotor dililit dengan lilitan teriolai erupa dengan lilitan tator. Lilitan faa rotor dihubungkan ecara Υ dan maing

7 maing faa ujung terbuka yang dikeluarkan ke cincin lip yang terpaang pada poro rotor. Secara kematik dapat dilihat pada Gambar.5. Dari gambar ini dapat dilihat bahwa cincin lip dan ikat emata mata merupakan penghubung tahanan kendali variabel luar ke dalam rangkaian rotor. Gambar.5 Cincin lip ring Pada motor ini, cincin lip yang terhubung ke ebuah tahanan variabel ekternal yang berfungi membatai aru pengautan dan yang bertanggung jawab terhadap pemanaan rotor. Selama pengautan, penambahan tahanan ekternal pada rangkaian rotor belitan menghailkan tori pengautan yang lebih bear dengan aru pengautan yang lebih kecil dibanding dengan rotor angkar. Kontruki motor tiga faa rotor belitan ditunjukkan pada gambar di halaman elanjutnya.

8 (a) (b) Gambar.6 (a) Rotor Belitan (b) Kontruki Motor Induki Tiga Phaa dengan Rotor Belitan.4 Medan Putar Perputaran motor pada mein aru bolak balik ditimbulkan oleh adanya medan putar ( fluk yang berputar ) yang dihailkan dalam kumparan tatornya. Medan putar ini terjadi apabila kumparan tator dihubungkan dalam faa banyak, umumnya faa 3. Hubungan dapat berupa hubungan bintang atau delta. Mialkan kumparan a a; b b; c c dihubungkan 3 faa, dengan beda faa maing maing 10 0 ( Gambar.7 ) dan dialiri aru inuoid. Ditribui aru i a, i b, i c ebagai fungi waktu adalah eperti Gambar.7. Pada keadaan t 1, t, t 3, dan t 4, fluk reultan yang ditimbulkan oleh kumparan terebut maing maing adalah eperti Gambar.8. Pada t 1 fluk reultan mempunyai arah ama dengan arah fluk yang dihailkan oleh kumparan a a; edangkan pada t, fluk reultannya mempunyai arah ama dengan arah fluk yang dihailkan oleh kumparan c c; dan untuk t 3 fluk reultan

9 mempunyai arah ama dengan fluk yang dihailkan oleh kumparan b b. Untuk t 4, fluk reultannya berlawanan arah dengan fluk reultan yang dihailkan pada aat t 1 keterangan ini akan lebih jela pada analia vektor. Gambar.7 Diagram Phaor Fluki Tiga Phaa dan Aru Tiga Phaa Gambar.8 (a) Diagram phaor fluki tiga phaa (b) Aru tiga phaa etimbang (c) Medan putar pada motor induki tiga phaa

10 Dari gambar diata terlihat fluk reultan ini akan berputar atu kali. Oleh karena itu untuk mein dengan jumlah kutub lebih dari dua, kecepatan inkron dapat diturunkan ebagai berikut : n = 10. f p ( rpm )...(.1) N = Kecepatan inkron (Rpm) f = frekueni ( Hz ) p = jumlah kutub.4.1 Analii Secara Vektor Analii ecara vektor didapatkan ata daar : 1. Arah fluk yang ditimbulkan oleh aru yang mengalir dalam uatu lingkar euai dengan perputaran ekrup (Gambar.9). Gambar.9 Arah fluk yang ditimbulkan oleh aru yang mengalir dalam uatu lingkar. Kebearan fluk yang ditimbulkan ini ebanding dengan aru yang mengalir. Notai yang dipakai untuk menyatakan poitif atau negatifnya aru yang mengalir pada kumparan a a, b b, dan c c pada Gambar.7 yaitu: harga poitif, apabila tanda ilang (x) terletak pada pangkal konduktor terebut ( titik a, b, c ),

11 edangkan negatif apabila tanda titik (. ) terletak pada pangkal konduktor terebut (Gambar.8 ). Maka diagram vektor untuk fluk total pada keadaan t 1, t, t 3, t 4, dapat dilihat pada Gambar.10. Gambar.10 Diagram vektor untuk fluk total pada keadaan t 1, t, t 3, t 4 Dari emua diagram vektor di ata dapat pula dilihat bahwa fluk reultan berjalan (berputar)..4. Bear Kuat Medan Putar Dengan adanya maukan tegangan tiga phaa akan menyebabkan adanya aru tiga phaa dan menghailkan fluk tiga phaa yang akan menimbulkan medan putar yang kuatnya dapat diketahui dengan memperhatikan gelombang fluk yang dihailkan oleh tegangan tiga phaa terebut. Perhatikan Gambar.11 di bawah.

12 Pada aat θ = 0 0, maka : Ф R = Ф m Sin ωt = 0 Gambar.11 Gelombang fluk tiga phaa Ф S = Ф m Sin (ωt 40 0 ) = Ф m - Ф T = Ф m Sin (ωt 10 0 ) = Ф m dibawah ini. Dari peramaan diata maka dapat digambar ebuah diagram faor eperti Gambar.1 Diagram Faor Fluk Reultan Ф r =( Ф m + Ф m ) co = x Ф m co 30 0 = 1,5 Ф m Maka kuat medan putar adalah 1,5 Ф m.5 Slip Motor induki tidak dapat berputar pada kecepatan inkron. Seandainya hal ini terjadi, maka rotor akan tetap diam relatif terhadap fluki yang berputar. Maka tidak

13 akan ada ggl yang diindukikan dalam rotor, tidak ada aru yang mengalir pada rotor, dan karenanya tidak akan menghailkan kopel. Kecepatan rotor ekalipun tanpa beban, haru lebih kecil edikit dari kecepatan inkron agar adanya tegangan induki pada rotor, dan akan menghailkan aru di rotor, aru induki ini akan berinteraki dengan fluk litrik ehingga menghailkan kopel. Seliih antara kecepatan rotor dengan kecepatan inkron diebut lip (). Slip dapat dinyatakan dalam putaran etiap menit, tetapi lebih umum dinyatakan ebagai peren dari kecepatan inkron. n nr Slip () = 100% n....(.) dimana: n r = kecepatan rotor (RPM) Peramaan (.) di ata memberikan informai yaitu : 1. aat = 1 dimana n r = 0, ini berati rotor maih dalam keadaan diam atau akan berputar.. = 0 menyatakan bahwa n = n r, ini berarti rotor berputar ampai kecepatan inkron. Hal ini dapat terjadi jika ada aru dc yang diinjekikan ke belitan rotor, atau rotor digerakkan ecara mekanik < < 1, ini berarti kecepatan rotor diantara keadaan diam dengan kecepatan inkron. Kecepatan rotor dalam keadaan inilah dikatakan kecepatan tidak inkron. Biaanya lip untuk mendapatkan efiieni yang tinggi pada aat beban penuh adalah 0,04..6 Prinip Kerja Motor Induki Tiga Faa

14 Motor induki adalah peralatan pengubah energi litrik ke bentuk energi mekanik. Pengubahan energi ini bergantung pada keberadaan phenomena alami magnetik, medan litrik, gaya mekani dan gerak. Dalam motor induki, tidak ada hubungan litrik ke rotor, aru rotor merupakan aru induki. Tetapi ada kondii yang ama eperti motor dc, dimana pada rotor mengalir aru. Aru ini berada dalam medan magnetik ehingga akan terjadi gaya (F) pada rotor yang akan menggerakkan rotor dalam arah tegak luru medan. Jika pada belitan tator diberi tegangan tiga faa, maka pada tator akan dihailkan aru tiga faa, aru ini menghailkan medan magnetik yang berputar dengan kecepatan inkron. Ketika medan melewati konduktor rotor, dalam konduktor ini diindukikan ggl yang ama eperti ggl yang diindukikan dalam lilitan ekunder tranformator oleh fluki aru primer. Rangkaian rotor merupakan rangkaian tertutup, baik melalui cincin ujung atau tahanan luar, ggl induki menyebabkan aru mengalir dalam konduktor rotor. Jadi aru yang mengalir pada konduktor rotor dalam medan magnet yang dihailkan tator akan menghailkan gaya (F) yang bekerja pada rotor. Gambar.11 di bawah ini menggambarkan penampang tator dan rotor motor induki, dengan medan magnet diumpamakan berputar earah jarum jam dan dengan tatornya diam eperti pada aat tart.

15 Gambar.13 Arah medan magnet pada rotor dan tator Untuk arah fluki dan gerak yang ditunjukkan gambar di ata, penggunaan aturan tangan kanan fleming bahwa arah aru induki dalam konduktor rotor menuju pembaca. Pada kondii eperti itu, dengan konduktor yang mengalirkan aru berada dalam medan magnet eperti yang ditunjukkan, gaya pada konduktor mengarah ke ata karena medan magnet di bawah konduktor lebih kuat dari pada medan di atanya. Agar ederhana, hanya atu konduktor rotor yang diperlihatkan. Tetapi, konduktor konduktor rotor yang berdekatan lainnya dalam medan tator juga mengalirkan aru dalam arah eperti pada konduktor yang ditunjukkan, dan juga mempunyai uatu gaya ke arah ata yang dikerahkan pada mereka. Pada etengah iklu berikutnya, arah medan tator akan dibalik, tetapi aru rotor juga akan dibalik, ehingga gaya pada rotor tetap ke ata. Demikian pula konduktor rotor di bawah kutup kutup medan tator lain akan mempunyai gaya yang emuanya cenderung memutarkan rotor earah jarum jam. Jika kopel yang dihailkan cukup bear untuk mengatai kopel beban yang menahan, motor akan melakukan percepatan earah jarum jam atau dalam arah yang ama dengan perputaran medan magnet tator.

16 Untuk memperjela prinip kerja motor induki tiga faa, maka dapat dijabarkan dalam langkah langkah berikut: 1. Pada keadaan beban nol Ketiga phaa tator yang dihubungkan dengan umber tegangan tiga phaa yang etimbang menghailkan aru pada tiap belitan phaa.. Aru pada tiap phaa menghailkan fluki bolak-balik yang berubah-ubah 3. Amplitudo fluki yang dihailkan berubah ecara inuoidal dan arahnya tegak luru terhadap belitan phaa 4. Akibat fluki yang berputar timbul ggl pada tator motor yang bearnya adalah e 1 = d N Φ 1 ( Volt ) dt...(.3) atau E = Φ 1 4, 44 fn1 ( Volt )...(.4) 5. Penjumlahan ketiga fluki bolak-balik terebut diebut medan putar yang berputar dengan kecepatan inkron n, bearnya nilai n ditentukan oleh jumlah kutub p dan frekueni tator f yang dirumukan dengan f n = 10 ( rpm ) p 6. Fluki yang berputar terebut akan memotong batang konduktor pada rotor. Akibatnya pada kumparan rotor timbul tegangan induki (ggl) ebear E yang bearnya E = 4, 44 fn Φ m ( Volt )...(.5) dimana : E 1 E = Ggl pada tator (Volt) = Tegangan induki pada rotor aat rotor dalam keadaan diam (Volt)

17 N 1 N Ф m = Jumlah lilitan kumparan rotor = Jumlah lilitan kumparan rotor = Fluki makimum(wb) 7. Karena kumparan rotor merupakan rangkaian tertutup, maka ggl terebut akan menghailkan aru I, dimana aru I adalah aru pada rotor dalam atuan Ampere 8. Adanya aru I di dalam medan magnet akan menimbulkan gaya F pada rotor 9. Bila kopel mula yang dihailkan oleh gaya F cukup bear untuk memikul kopel beban, rotor akan berputar earah medan putar tator 10. Perputaran rotor akan emakin meningkat hingga mendekati kecepatan inkron. Perbedaan kecepatan medan tator (n ) dan kecepatan rotor (n r ) diebut lip () dan dinyatakan dengan = n n n r 100% 11. Pada aat rotor dalam keadaan berputar, bearnya tegangan yang terinduki pada kumparan rotor akan bervariai tergantung bearnya lip. Tegangan induki ini dinyatakan dengan E yang bearnya E = 4, fn Φ ( Volt ) 44 m...(.7) dimana E = tegangan induki pada rotor dalam keadaan berputar (Volt) f =.f = frekueni rotor (frekueni tegangan induki pada rotor dalam keadaan berputar) 1. Bila n = n r, tegangan tidak akan terinduki dan aru tidak akan mengalir pada kumparan rotor, karenanya tidak dihailkan kopel. Kopel ditimbulkan jika n r < n.7 Frekueni Rotor

18 Ketika rotor maih dalam keadaan diam, dimana frekueni aru pada rotor ama eperti frekueni maukan ( umber ). Tetapi ketika rotor akan berputar, maka frekueni rotor akan bergantung kepada kecepatan relatif atau bergantung terhadap bearnya lip. Untuk bear lip tertentu, maka frekueni rotor ebear f yaitu, 10 f n n r = P...(.8) diketahui bahwa n = 10 f p Dengan membagikan n dengan alah atu dari peramaan.8, maka didapatkan f f = n nr n =...(.9) Maka f = f ( Hz )...(.10) Telah diketahui bahwa aru rotor bergantung terhadap frekueni rotor f = f dan ketika aru ini mengalir pada maing maing phaa di belitan rotor, akan memberikan reaki medan magnet. Biaanya medan magnet pada rotor akan menghailkan medan magnet yang berputar yang bearnya bergantung atau relatif terhadap putaran rotor ebear n. Pada keadaan tertentu, aru rotor dan aru tator menghailkan ditribui medan magnet yang inuoidal dimana medan magnet ini memiliki magnetudo yang kontan dan kecepatan medan putar n yang kontan. Kedua Hal ini merupakan medan magnetik yang berputar ecara inkron. kenyataannya tidak eperti ini karena pada tator akan ada aru magnetiai pada kumparannya.

19 .8 Rangkaian Ekivalen Motor Induki Untuk mempermudah analii motor induki, digunakan metoda rangkaian ekivalen per faa. Motor induki dapat dianggap ebagai tranformator dengan rangkaian ekunder berputar. Rangkaian ekivalen tatornya dapat digambarkan ebagai berikut : R 1 X 1 I I 1 I 0 V 1 Rc Ic X m I m E 1 Gambar.14 Rangkaian ekivalen tator motor induki dimana : I 0 = aru ekitai (Ampere) V 1 = tegangan terminal tator ( Volt ) E 1 = ggl lawan yang dihailkan oleh fluk celah udara reultan ( Volt ) I 1 = aru tator ( Ampere ) R 1 = tahanan efektif tator ( Ohm ) X 1 = reaktani bocor tator ( Ohm ) Arah poitif dapat dilihat pada rangkaian Gambar.14. Aru tator terbagi ata komponen, yaitu komponen aru beban dan komponen aru penguat I 0. Komponen aru penguat I 0 merupakan aru tator tambahan yang diperlukan untuk menghailkan fluki celah udara reultan, dan merupakan fungi ggm E 1.

20 Komponen aru penguat I 0 terbagi ata komponen rugi rugi inti I C yang efaa dengan E 1 dan komponen magnetiai I M yang tertinggal 90 0 dari E 1. Hubungan antara tegangan yang diindukikan pada rotor ebenarnya ( E rotor ) dan tegangan yang dndukikan pada rotor ekivalen ( E S ) adalah : E S N = 1 rotor N E = a...(.11 ) atau E S = a E rotor... (.1 ) dimana a adalah jumlah lilitan efektif tiap faa pada lilitan tator yang banyaknya a kali jumlah lilitan rotor. Bila rotor rotor diganti ecara magnetik, lilitan ampere maing maing haru ama, dan hubungan antara aru rotor ebenarnya I rotor dan aru I S pada rotor ekivalen adalah: I S = I rotor a.... (.13 ) ehingga hubungan antara impedani bocor frekueni lip Z S dari rotor ekivalen dan impedani bocor frekueni lip Z rotor dari rotor ebenarnya adalah : E S Z S = = I a Erotor = S I rotor... (.14 ) a Z rotor Nilai tegangan, aru dan impedani terebut diata didefiniikan ebagai nilai yang refereninya ke tator. Selanjutnya peramaan (.14 ) dapat ditulikan :

21 E I S S = Z S = R + jx...(.15 ) dimana : E S = Tegangan induki rotor ekivalen (Volt ) I S = Aru rotor ekivalen ( Amper ) Z S = Impedani bocor rotor frekueni lip tiap faa dengan refereni ke tator ( Ohm) R = Tahanan efektif refereni ( Ohm ) X = reaktani bocor refereni pada frekueni lip X didefiniikan ebagai harga reaktani bocor rotor dengan refereni frekueni tator ( Ohm ). Reaktani yang didapat pada peramaan (.15) dinyatakan dalam cara yang demikian karena ebanding dengan frekueni rotor dan lip. Jadi X didefiniikan ebagai harga yang akan dimiliki oleh reaktani bocor pada rotor dengan patokan pada frekueni tator. Pada tator ada gelombang fluk yang berputar pada kecepatan inkron. Gelombang fluk ini akan mengimbakan tegangan pada rotor dengan frekueni lip ebear E dan ggl lawan tator E 1. Bila bukan karena efek kecepatan, tegangan rotor akan ama dengan tegangan tator, karena lilitan rotor identik dengan lilitan tator. Karena kecepatan relatif gelombang fluk terhadap rotor adalah kali kecepatan terhadap tator, hubungan antara ggl efektif pada tator dan rotor adalah: E = E (.16)

22 Gelombang fluk magnetik pada rotor dilawan oleh fluk magnetik yang dihailkan komponen beban I dari aru tator, dan karenanya, untuk harga efektif I = I...(.17) Dengan membagi peramaan (.16) dengan peramaan (.17) didapatkan: E I S S = E I 1...(.18) Didapat hubungan antara peramaan (.17) dengan peramaan (.18), yaitu E I S S = E 1 = I R + jx......(.19) Dengan membagi peramaan (.19) dengan, maka didapat E 1 = I R + jx (.0) Dari peramaan (.0) dapat dibuat rangkaian ekivalen untuk rotor. Dari peramaan (.15), (.16) dan (.0) maka dapat digambarkan rangkaian ekivalen pada rotor ebagai berikut : R X R X I E X E 1 I R E 1 I 1 R ( 1) Gambar.15 Rangkaian ekivalen pada rotor motor induki. R R = + R - R

23 R 1 = R + R ( 1)...(.1) Dari penjelaan mengenai rangkaian ekivalen pada tator dan rotor di ata, maka dapat dibuat rangkaian ekivalen motor induki tiga faa pada maing maing faanya. Perhatikan Gambar di bawah ini. R 1 X 1 I X I 1 I Φ I V 1 Rc Ic X m I m E 1 E R Gambar.16 Rangkaian ekivalen motor induki tiga phaa Untuk mempermudah perhitungan maka rangkaian ekivalen pada Gambar.16 diata dapat dilihat dari ii tator, rangkaian ekivalen motor induki tiga faa akan dapat digambarkan ebagai berikut. R1 X 1 I X I 0 V 1 I 1 X m R c E 1 R I m I c Gambar.17 Rangkaian ekivalen dilihat dari ii tator motor induki Dimana: X = a X

24 R = a R Dalam teori tranformator-tatika, analii rangkaian ekivalen ering diederhanakan dengan mengabaikan eluruh cabang penalaran atau melakukan pendekatan dengan memindahkan langung ke terminal primer. Pendekatan demikian tidak dibenarkan dalam motor induki yang bekerja dalam keadaan normal, karena adanya celah udara yang menjadikan perlunya uatu aru penetralan yang angat bear (30% ampai 40% dari aru beban penuh) dan karena reaktani bocor juga perlu lebih tinggi. Untuk itu dalam rangkaian ekivalen R c dapat dihilangkan (diabaikan). Rangkaian ekivalen menjadi Gambar.18 berikut. R1 X 1 I X R I 0 V 1 I 1 X m E 1 R 1 ( 1) Gambar.18 Rangkaian ekivalen lain dari motor induki.9 Diain Motor Induki Tiga Faa Motor ainkron yang ering kita temukan ehari-hari mialnya adalah kipa angin, mein pendingin, kereta api litrik gantung, dan lain ebagainya. Untuk itu perlu diketahui kela-kela dari motor terebut untuk mengetahui unjuk kerja dari motor terebut. Adapun kela-kela terebut adalah ebagai berikut : 1. Kela A : Tori tart normal, aru tart normal dan lip kecil Tipe ini umumnya memiliki tahanan rotor angkar yang rendah. Slip pada beban penuh kecil atau rendah namun efiieninya tinggi. Tori makimum

25 biaanya ekitar 1% dari tori beban penuh dan lipnya kurang dari 1%. Motor kela ini berkiar hingga 0 Hp.. Kela B : Tori tart normal, aru tart kecil dan lip rendah Tori tart kela ini hampir ama dengan kela A tetapi aru tartnya berkiar 75%I fl. Slip dan efiieni pada beban penuh juga baik. Kela ini umumnya berkiar antara 7,5 Hp ampai dengan 00 Hp. Penggunaan motor ini antara lain : kipa angin, boiler, pompa dan lainnya. 3. Kela C : Tori tart tinggi dan aru tart kecil Kela ini memiliki reitani rotor angkar yang ganda yang lebih bear dibandingkan dengan kela B. Oleh ebab itu dihailkan tori tart yang lebih tinggi pada aru tart yang rendah, namun bekerja pada efiieni dan lip yang rendah dibandingkan kela A dan B. 4. Kela D : Toi tart tinggi, lip tinggi Kela ini biaanya memiliki reitani rotor angkar tunggal yang tinggi ehingga dihailkan tori tart yang tinggi pada aru tart yang rendah Gambar.19 Karakteritik tori dan kecepatan motor induki pada berbagai diain.10 Parameter Motor Induki Tiga Faa

26 Parameter rangkaian ekivalen dapat dicari dengan melakukan pengukuran pada percobaan tahanan DC, percobaan beban nol, dan percobaan rotor tertahan (block- rotor). Dengan penyelidikan pada etiap rangkaian ekivalen, percobaan beban nol motor induki dapat diimulaikan dengan memakimalkan tahanan rotor R. Hal ini bia terjadi pada keadaan normal jika lip dalam nilai yang minimum. Slip yang mendekati nol terjadi ketika tidak ada beban mekani, dan mein dikatakan dalam keadaan berbeban ringan. Pengukuran rotor tertahan dilakukan dengan menahan rotor tetap diam. Pada kondii ini lip bernilai atu yang merupakan nilai lip tertinggi untuk kondii motor, jadi nilai R bernilai minimum. Untuk menentukan bentuk rangkaian ekivalen, pola fluki dianggap inuoidal, demikian juga rugi-rugi yang diukur proporional terhadap fluki utama, dan kejenuhan diabaikan Percobaan DC Untuk memperoleh harga R 1 dilakukan dengan pengukuran DC yaitu dengan menghubungkan umber tegangan DC (V DC ) pada dua terminal input dan aru DC-nya (I DC ) lalu diukur. Di ini tidak mengalir aru rotor karena tidak ada tegangan yang terinduki Kumparan hubungan Wye (Y) Gambar rangkaian ketika kumparan motor induki tiga phaa terhubung Y, dan diberi uplai DC dapat dilihat pada Gambar.0 di bawah ini.

27 a I DC R DC b + - V DC R DC c R DC Gambar.0 Rangkaian phaa tator aat pengukuran DC hubungan Y Harga R 1 DC dapat dihitung, untuk kumparan dengan hubungan Y, adalah ebagai berikut : 1 VDC R 1DC = ( Ohm I DC )...(.) Kumparan Hubungan Delta ( ) Gambar rangkaian ketika kumparan motor induki tiga phaa terhubung delta dan diberi uplai DC, dapat dilihat pada Gambar.1 di bawah ini. IDC + - V DC RA RB RC Gambar.1 Rangkaian phaa tator aat pengukuran DC hubungan Delta

28 Diketahui bahwa tahanan pada kumparan pada maing maing phaa adalah ama, maka R = R = R R. Jadi gambar diata dapat diederhanakan menjadi gambar A B C = berikut. I DC V DC RA RP I A Gambar. Rangkaian penyederhanaan phaa tator aat pengukuran DC hubungan Delta Dimana R P = R B + RC VDC Jadi R A = I A RP Dimana I A = I DC RA + RP I A = I DC, maka 3 VDC 3 V R ADC = = I I 3 DC DC DC Harga R 1 ini dinaikkan dengan faktor pengali 1,1-1,5 untuk operai aru bolak-balik, karena pada operai aru bolak-balik reitani konduktor meningkat karena ditribui aru yang tidak merata akibat efek kulit dan medan magnet yang melintai alur. R1 ac k R1 DC = ( Ohm )...(.3) Dimana k = faktor pengali, bearnya 1,1 1,5 Karena bear tahanan konduktor tator dipengaruhi oleh uhu, dan biaanya bila rugirugi motor ditentukan dengan pengukuran langung pada motor, maka untuk mengetahui nilai tahanan yang paling mendekati, biaanya dilakukan dengan beberapa

29 kali pengukuran dan mengambil bear rata-rata dari emua pengukuran yang dilakukan..10. Percobaan Beban Nol Motor induki dalam keadaan beban nol dibuat dalam keadaan berputar tanpa memikul beban pada rating tegangan dan frekueninya. Bear tegangan yang digunakan ke belitan tator perphaanya adalah V 1 ( tegangan nominal), aru maukan ebear I 0 dan dayanya P 0. Nilai ini emua didapat dengan melihat alat ukur pada aat percobaan beban nol. Dalam percobaan beban nol, kecepatan motor induki mendekati kecepatan inkronnya. Dimana bear 0, ehingga R ~ ehingga bear impedani total bernilai tak berhingga yang menyebabkan aru I pada Gambar.3 bernilai nol ehingga rangkaian ekivalen motor induki pada pengukuran beban nol ditunjukkan pada Gambar.3. Namun karena pada umumnya nilai kecepatan motor pada pengukuran ini n r0 yang diperoleh tidak ama dengan n maka lip tidak ama dengan nol ehingga ada aru I yang angat kecil mengalir pada rangkaian rotor, aru I tidak diabaikan tetapi digunakan untuk menghitung rugi rugi geek + angin dan rugi rugi inti pada percobaan beban nol. Pada pengukuran ini didapat data-data antara lain : aru input (I 1 = I 0 ), tegangan input (V 1 = V 0 ), daya input perphaa (P 0 ) dan kecepatan poro motor ( n r0 ). Frekueni yang digunakan untuk ekitai adalah frekueni umber f.

30 I 1 = I φ Gambar.3 Rangkaian pada Saat Beban Nol R 1 jx 1 I φ X R I c I m V 1 R c Z m X m Gambar.4 Rangkaian ekivalen pada aat beban nol Dengan tidak adanya beban mekani yang terhubung ke rotor dan tegangan normal diberikan ke terminal, dari Gambar.4 didapat bear udut phaa antara aru antara I 0 dan V 0 adalah : θ 0 = Co 1 P0 V0I 0...(.4) Dimana: P = daya aat beban nol perphaa P 0 = nl V 0 = V 1 = tegangan maukan aat beban nol I 0 = I nl = aru beban nol dengan P 0 adalah daya input perphaa. Sehingga bear E 1 dapat dinyatakan dengan

31 (Volt)...(.5) o E1 = V1 0 ( I θ0 )( R1 + jx1) ϕ n ro adalah kecepatan rotor pada aat beban nol. Daya yang didiipaikan oleh R c dinyatakan dengan : P c = P I R ( Watt )...(.6) R 1 didapat pada aat percobaan dengan tegangan DC. Harga R c dapat ditentukan dengan R = c E P 1 0 (Ohm)...(.7) Dalam keadaan yang ebenarnya R 1 lebih kecil jika dibandingkan dengan X m dan juga R c jauh lebih bear dari X m, ehingga impedani yang didapat dari percobaan beban nol dianggap jx 1 dan jx m yang dierikan. Z nl = I nl V 1 3 j X + X ) ( Ohm ( 1 m )...(.8) Sehingga didapat X m 1 = X 1 ( ohm I V nl 3 )...(.9).10.3 Percobaan Rotor Tertahan Pada pengukuran ini rotor dipaka tidak berputar ( n r = 0, ehingga = 1) dan kumparan tator dihubungkan dengan tegangan eimbang. Karena lip = 1, maka

32 pada Gambar.3, harga R = R. Karena R + jx << Rc jx m maka aru yang melewati R jx dapat diabaikan. Sehingga rangkaian ekivalen motor induki c m dalam keadaan rotor tertahan atau hubung ingkat eperti ditunjukkan pada Gambar.4. I 1 R 1 + R jx 1 +jx V 1 Gambar.5 Rangkaian ekivalen pada aat rotor tertahan (S = 1) Impedani perphaa pada aat rotor tertahan ( Z BR ) dapat dirumukan ebagai berikut: Z = ( = R + jx ( Ohm BR R1 + R + j X 1 + X ) )...(.30) BR BR Pengukuran ini dilakukan pada aru mendekati aru rating motor. Data hail pengukuran ini meliputi : aru input (I 1 = I BR ), tegangan input (V 1 = V BR ) dan daya input perphaa ( P BR = P in ). Karena adanya ditribui aru yang tidak merata pada batang rotor akibat efek kulit, harga R menjadi tergantung frekueni. Maka umumnya dalam praktek, pengukuran rotor tertahan dilakukan dengan mengurangi frekueni ekitai menjadi f BR untuk mendapatkan harga R yang euai dengan frekueni rotor pada aat lip rating. Dari data-data terebut, harga dan X BR dapat dihitung : R BR

33 V BR Z BR = (Ohm I BR )...(.31) X BR = Z R (Ohm BR BR )...(.3) Untuk menentukan harga X 1 dan X digunakan metode empiri berdaarkan IEEE tandar 11. hubungan X 1 dan X terhadap Xbr dapat dilihat pada Tabel.1 Tabel.1 Ditribui empiri dari Xbr Diain Kela Motor X 1 X A 0,5 Xbr 0,5 Xbr B 0,4 Xbr 0,6 Xbr C 0,3 Xbr 0,7 Xbr D 0,5 Xbr 0,5 Xbr Rotor Belitan 0,5 Xbr 0,5 Xbr Di ini bear X BR haru dieuaikan dahulu dengan frekueni rating f. X BR f = X BR (Ohm f BR )...(.33) X BR = X 1 X (Ohm )...(.34)