BAB II MOTOR INDUKSI TIGA FASA. perbedaan relatif antara putaran rotor dengan medan putar (rotating magnetic

Transkripsi

1 BAB II MOTOR INDUKSI TIGA FASA. Umum Karena keederhanaanya,kontruki yang kuat dan karakteritik kerjanya yang baik,motor induki merupakan motor ac yang paling banyak digunakan.penamaannya beraal dari kenyataan bahwa aru rotor motor ini bukan diperoleh dari umber tertentu, tetapi merupakan aru yang terinduki ebagai akibat adanya perbedaan relatif antara putaran rotor dengan medan putar (rotating magnetic field) yang dihailkan aru tator. Motor ini memiliki kontruki yang kuat, ederhana, handal, erta berbiaya murah. Di amping itu motor ini juga memiliki effiieni yang tinggi aat berbeban penuh dan tidak membutuhkan perawatan yang banyak. Akan tetapi jika, motor induki maih memiliki kelemahan dalam hal pengaturan kecepatan. Dimana pada motor induki pengaturan kecepatan angat ukar untuk dilakukan.. Kontruki Motor Induki Motor induki terdiri dari tiga bagian penuun utama yaitu tator,rotor dan celah udara.pada inti tator terbuat dari lapian lapian baja beralur yang didukung dalam rangka tator yang terbuat dari bei tuang atau plat baja yang dipabrikai.belitan-belitan nya ma eperti generator inkron,diletakkan dalam alur 0 0 yang terambung wye maupun delta. Pada bagian rotor motor induki rotor angkar,kontruki inti berlapi dengan konduktor dipaangkan paralel atau kira-kira pararel dengan poro dan mengelilingi permukaan inti.konduktornya tidak teriolai dari inti,karena aru Univerita Sumatera Utara

2 rotor ecara alami akan mengalir melalui tahanan yang paling kecil yaitu konduktor rotor.pada etiap ujung rotor,konduktor rotor emuanya dihubungingkatkan dengan cincin ujung.konduktor rotor dan cincin ujung erupa dengan angkar tupi ehingga dinamakan demikian, Batang rotor dan cincin ujung rotor motor induki rotor angkar yang lebih kecil adalah coran tembaga dan alumunium dalam atu lempeng pada inti rotor.dalam motor yang lebih bear,batang rotortidak dicor melainkan dibenamkan ke dalam alur rotor dan kemudian dila dengan kuat ke cincin ujung.batang rotor tidak elalu ditempatkan paralel terhadap poro motor tetapi kerap kali dimiringkan.hal ini menghailkan tori yang lebih eragam dan juga mengurangi derau dengung magnetik ewaktu motor berjalan. Motor rotor belitan berbeda dengan angkar tupai dalam hal kontruki rotornya.seperti namanya,rotor dililit dengan lilitan teriolai erupa lilitan tator.lilitan faa rotor dihubungkan ecara wye dan maing-maing faa ujung terbuka dikeluarkan ke cincin lip yang terpaang pada poro rotor.lilitan rotor tidak dihubungkan ke pencatu.cincin lip dan ikat emat-mata merupakan penghubung tahanan kendali variabel luar ke dalam rangkain rotor... Prinip Medan Putar Ketika kita menghubungkan umber tiga faa ke terminal tiga faa motor induki, maka aru bolak-balik inuoidal I R, I S, I T akan mengalir pada belitan tator. Aru-aru terebut akan menimbulkan ggm (gaya gerak magnet) yang mana, pada kumparan, akan menimbulkan fluk magnetik yang berputar ehingga diebut juga dengan medan putar. Medan magnet yang demikian kutub-kutubnya Univerita Sumatera Utara

3 tidak diam pada poii tertentu, tetapi menerukan pergeeran poiinya diekitar tator. Untuk melihat bagaimana medan putar dibangkitkan, maka dapat diambil contoh pada motor induki tiga faa dengan jumlah kutub dua. Fluk yang dihailkan oleh aru-aru bolak-balik pada belitan tator adalah : Φ R Φ S Φ T = Φ m in ωt (.a) = Φ m in (ωt 0 o ). (.b) = Φ m in (ωt 40 o ). (.c) Gambar.. Medan Putar Pada Motor Induki Tiga Faa (Menggambarkan keadaan pada gambar.8) (a). Pada keadaan (gambar.6 dan.8), ωt = 0 ; aru dalam faa R bernilai nol edangkan bearnya aru pada faa S dan faa T memiliki nilai yang ama dan arahnya berlawanan. Dalam keadaan eperti ini aru edang Univerita Sumatera Utara

4 mengalir ke luar dari konduktor ebelah ata dan memauki konduktor ebelah bawah. Sementara reultan fluk yang dihailkan memiliki bear yang kontan yaitu ebear,5 Φ m dan dibuktikan ebagai berikut : Φ R = 0 ; Φ S = Φ m in ( -0 o ) = Φ m ; Φ T = Φ m in ( -40 o ) = Φm Oleh karena itu reultan fluk, Φ r adalah jumlah faor dari Φ T dan Φ S Sehinngga reultan fluk, Φ r = x Φm co 0 o =,5 Φ m (b). Pada keadaan, aru bernilai makimum negatif pada faa S, edangkan pada R dan faa T bernilai 0,5 makimum pada faa R dan faa T, dan pada aat ini ωt = 0 o, oleh karena itu fluk yang diberikan oleh maing-maing faa : Φ R = Φ m in ( -0 o ) = 0,5 Φ m Φ S = Φ m in ( -90 o ) = - Φ m Φ T = Φ m in (-0 o ) = 0,5 Φ m Maka jumlah faor Φ R dan Φ T adalah = Φ r = x 0,5 Φ m co 60 = 0,5 Φ m. Sehingga reultan fluk Φ r = -Φ S + Φ r = 0,5 Φ m + Φ m =,5 Φ m. Dari gambar diagram faor terebut dapat dilihat bahwa reultan fluk berpindah ejauh 0 o dari poii pertama. (c). Pada keadaan ini ωt = 60 o, aru pada faa R dan faa T memiliki bear yang ama dan arahnya berlawanan ( 0,866 Φ m ), oleh karena itu fluk yang diberikan oleh maing maing faa : Univerita Sumatera Utara

5 Φ R = Φ m in ( 60 o ) = Φm Φ S = Φ m in ( -60 o ) = Φ T = Φ m in ( -80 o ) = 0 Φ m Maka magnitud dari fluk reultan : Φ r = x Φm co 0 o =,5 Φ m Dari gambar diagram faor terebut dapat dilihat bahwa reultan fluk berpindah ejauh 60 o dari poii pertama. (d). Pada keadaan ini ωt = 90 o, aru pada faa R makimum ( poitif), dan aru pada faa S dan faa T = 0,5 Φ m, oleh karena itu fluk yang diberikan oleh maing maing faa Φ R = Φ m in ( 90 o ) = Φ m Φ S = Φ m in ( -0 o ) = - 0,5 Φ m Φ T = Φ m in (-50 o ) = - 0,5 Φ m Maka jumlah faor - Φ T dan Φ S adalah = Φ r = x 0,5 Φ m co 60 = 0,5 Φ m. Sehingga reultan fluk Φ r = Φ r + Φ T = 0,5 Φ m + Φ m =,5 Φ m. Dari gambar diagram faor terebut dapat dilihat bahwa reultan fluk berpindah ejauh 90 o dari poii pertama. Univerita Sumatera Utara

6 .4 Prinip Kerja Adapun prinip kerja motor induki mengikuti langkah-langkah ebagai berikut;. Ketika tgangan AC dihubungkan pada kumparan tator,mka akan timbul medan putar dengan kecepatan: N S =...(.). Medan putar tator terebut akan memotong batang konduktor pada rotor.. Sehingga pada kumparan rotor akan akan menimbulkan tegangan induki ebear: E r = 4,44f N φm...(.) 4. Karena rangkaian rotor tertutup maka ggl induki terebut akan menghailkan aru 5. Adanya aru di dalam medan magnet akan menimbulkan gaya pada rotor. 6. Bila tori mula yang dihailkan oleh gaya terebut pada rotor cukup bear untuk memikul kopel beban,rotor akan berputar earah dengan medan putar tator. 7. Dari pernyataan dan terlihat bahwa yarat terbentuknya tegangan induki harulah ada perbedaan kecepatan relatif (lip) antara kecepatan medan putar tator(n) dan keceptan putar rotor(nr) yang dapat ditulikan ebagai berikut; = n n n r 00%...(.4) Univerita Sumatera Utara

7 8. 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.5 Frekueni Rotor Sewaktu rotor belum berputar, maka frekueni aru pada rotor akan ama eperti frekueni maukan ( umber ). Namun,ewaktu rotor akan berputar, maka frekueni rotor akan bergantung kepada kecepatan relatif atau bergantung terhadap bearnya lip. Untuk nilai lip tertentu, maka frekueni rotor ebear f yaitu, 0 f n n r = P, diketahui bahwa n = 0 f p Dengan membagikan frekueni rotor etelah berputar dengan frekueni ebelum berputar, maka akan didapatkan nilai ebagai berikut f f = n n n r = Sehingga f = f ( Hz ).(.5) Telah diketahui bahwa aru rotor bergantung terhadap frekueni rotor f = f dan ketika aru ini mengalir pada maing maing faa di belitan rotor, akan Univerita Sumatera Utara

8 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.6 Rangkaian Ekivalen Lengkap Pada prinipnya induki yang terjadi pada motor induki hampir ama dengan tranformator yang berbeban reiitif ehingga penggambaran rangkaian ekivalen motor induki berdaarkan rangkaian ekivalen tranformator diman tator identik dengan ii primer traformator dan rotor identik dengan ii ekunder tranformator.perbedaannya yang mendar antara keduanya adalah tranformator merupakan mein litrik tati edangkan motor litik merupkan mein dinami + I V I R c c I m - R jx I 0 jx m I E a = N /N E jx I R Gambar.. Rangkaian Ekivalen Per-Faa Motor Induki Model Tranformator Univerita Sumatera Utara

9 Untuk menghailkan rangkaian ekivalen per-faa akhir dari motor induki, penting untuk menyatakan bagian rotor dari model rangkaian ekivalen gambar. di ata terhadap ii tator. Pada tranformator yang umum, tegangan, aru, dan impedani pada ii ekunder dapat dinyatakan terhadap ii tator dengan menggunakan raio perbandingan belitan dari tranformator terebut. Dengan mengaumikan jeni rotor yang digunakan adalah jeni rotor belitan dan terhubung bintang ( Y ), yang mana motor dengan rotor jeni ini angat mirip dengan tranformator, maka kita dapat melakukan hal terebut pada motor induki tiga faa juga. Jika raio perbandingan efektif dari ebuah motor induki adalah a (= N /N ), maka pentranformaian tegangan rotor terhadap ii tator menjadi: untuk aru rotor :. (.6). (.7) dan untuk impedani rotor : = = =.. (.8) R = + jx dengan penguraian lebih lanjut : = a R... (.9) = a X... (.0) Univerita Sumatera Utara

10 Dari peramaan di ata maka dapat kita gambarkan rangkaian ekivalen per-faa motor induki ebagai kelanjutan dari gambar., dimana diini bagian rangkaian rotor telah dinyatakan terhadap bagian tator. Rangkaian ekivalen terebut dapat dilihat pada gambar.(a), edangkan pada gambar.(b) merupakan modifikai dari gambar.(a) dimana adanya R reitani variabel ebagai analog litrik dari beban mekanik variabel. menyatakan + R jx I I 0 V R I c c I m E jx m jx I R - (a) + R I jx V I c c I m E R I 0 jx m R I jx R ( ) - (b) Gambar.. Rangkaian Ekivalen per-faa Motor Induki dengan Bagian Rangkaian Rotor Dinyatakan Terhadap Sii Stator R (a) dengan tahanan variabel (b) dengan tahanan variabel R ( ) ebagai bentuk analog litrik dari beban mekanik Univerita Sumatera Utara

11 Pada tranformator, analii rangkaian ekivalen dilakukan dengan mengabaikan cabang pararel yang terdiri dari R c dan X m, atau dengan memindahkan cabang pararel ke terminal primer. Bagaimanapun, penyederhanaan ini tidak diperbolehkan pada rangkaian ekivalen motor induki. Ini diebabkan kenyataan bahwa aru penguatan pada tranformator bervariai dari % ampai 6% dari aru beban penuh dan per unit reaktani bocor primer kecil. Tetapi pada maalah motor induki, aru penguatan bervariai dari 0% ampai 50% dari aru beban penuh dan per unit reaktani bocor tator adalah lebih tinggi. Dengan demikian kealahan yang bear akan terjadi dalam penentuan daya dan tori, dalam hal cabang pararel diabaikan, atau dihubungkan pada terminal tator. Dibawah kondii kerja normal pada tegangan dan frekueni kontan, rugi inti pada motor induki biaanya juga kontan. Dalam pandangan pada kenyataan ini, tahanan rugi inti R c yang mewakili rugi inti motor, dapat dihilangkan dari rangkaian ekivalen motor induki pada gambar.(b). Akan tetapi, untuk menentukan daya poro atau tori poro, rugi inti yang kontan haru diikutertakan dalam pertimbangan, berama dengan geekan, rugi-rugi beban buta (tray-load loe) dan angin. Dengan penyederhanaan ini, maka dapat digambar rangkaian ekivalen baru (gambar.6.) dengan akurai rugi yang dapat diabaikan. + R I jx jx m I 0 V E R I jx R ( ) - Gambar.4. Rangkaian Ekivalen per-faa Motor Induki dengan Mengabaikan Rugi Inti Univerita Sumatera Utara