PENGANTAR Motor Induksi

Transkripsi

1 PENGANTAR Motor Induksi Oleh Gigih Prabowo 04/04/009 1

2 Mesin Listrik Transformator Mesin Arus Bolak-balik Mesin Arus Searah 04/04/009

3 Mesin Arus Bolak-balik Mesin Sinkron Motor Sinkron Generator Sinkron Mesin Asinkron Motor Asinkron Generator Asinkron 04/04/009 3

4 Jumlah fasa Mesin tiga fasa Motor Induksi Motor kondensor sinkron Generator Sinkron Mesinsatufasa Motor Split-phase Motor Capasitor Motor Shaded-pole Motor Universal Motor reluctance Motor Hysterisis 04/04/009 4

5 Mesin Listrik yang lain Mesin DC Motor DC Penguat terpisah Penguat sendiri Serie Shunt Compound (long, short, differentiative, commulative) Generator DC Spesial Motor Stepper motor Linier stepper motor Servo Motor AC dan DC 04/04/009 5

6 Jenis Konstruksi Rotor dan Kutub Jenis Rotor Sangkar (squerellcage rotor) Jenis Rotor Lilit ( wound rotor) Jenis kutub rata (salient pole) Jenis kutub menonjol ( non salient pole) 04/04/009 6

7 Keuntungan Motor AC Konstruksi kuat Effisiensi tinggi Biaya pemeliharaan murah Starting mudah Effisiensi tinggi pada kondisi normal 04/04/009 7

8 Kerugian Motor AC Kontrol Putaran Susah Torsi start kecil Putaran akan turun bila beban bertambah 04/04/009 8

9 Konstruksi Mesin AC Bagian Stator : Inti dan Lilitan stator Bagian Rotor : Inti dan Lilitan rotor Rotor sangkar (sqeurell-cage rotor) Rotor Lilit (wound rotor) 04/04/009 9

10 Konstruksi MI Blowers may be added to motors to allow operation at low speed including 0 RPM with 100% Torque continuous Some motor frames are sized so that just the surface area is suitable to dissipate motor heat w/o the need of a fan or blower 04/04/009 10

11 Types of AC Motors Match Motor type to meet your needs! T-Frame Construction Motors allow commonality in footprint & shaft height. Definite purpose laminated frame designs provide higher power densities & improved torque to inertia performance. 04/04/009 11

12 Bagian motor Induksi Motor Frame Assembly Stator Winding Assembly Rotor & Shaft Assembly 04/04/009 1

13 Penggunaan 04/04/009 13

14 Persamaan yang digunakan Hukum Ampere H.dl= NI Hukum Farady e = Nd φ dt Hukum Kirchoff I = 0 IZ=V 04/04/009 14

15 Medan Putar Medan putar terjadi pada sumber tiga fasa yang diberikan pada lilitan stator tiga fasa 04/04/009 15

16 Belitan Stator 04/04/009 16

17 04/04/009 17

18 Prinsip Kerja motor induksi 3fasa Kumparan stator diberi tegangan 3 fasa akan timbul medan putar dengan kecepatan : N s = 10f / p Medan putar akan memotong konduktor pada rotor, sehingga akan menimbulkan tegangan induksi pada lilitan rotor sebesar E s = 4,44 f n Φ 04/04/009 18

19 Karena lilitan rotor merupakan lilitan yang tertutup, maka akan ada arus yang mengalir pada rotor Adanya arus dalam medan magnet, akan timbul gaya F pada rotor Gaya dikalikan dengan jari-jari koduktor rotor akan menghasilkan kopel (torsi) Jika torsi yang dihasilkan lebih besar dibandingkan dengan torsi beban, maka rotor akan berputar sesuai dengan arah medan putar Agar tagangan E s tetap ada, maka diperlukan perbedaan relatif antara putaran medan (n s ) dengan putaran rotor (n r ) 04/04/009 19

20 Perbedaan antara ns dengan nr dinyatakan dengan persamaan slip (s) S = {(n s n r )/n s } 100% Kemungkinan s = 0 s = 1 Kondisi motor diam kondisi motor start 04/04/009 0

21 04/04/009 1

22 04/04/009 ( ) ( ) ( ) ( ) SX R SE X R E I s s + = + = ( ) ( ) / X S R E I + = Atau

23 Karena R 1 S / S = R + R S Maka S R 1 S 04/04/009 3

24 X R 1 1 R 1 X 1 I s I 0 I 1 I s I m I s V G R B m E E X m X m 04/04/009 4

25 R 1 X 1 R X V1 I s > I m v I > R JX m S R 1 ' S 04/04/009 5

26 04/04/ ) ( ) / ( ' X a S R a E I + = ) ( ) / ( / cos X a S R a S R a impedansi tahanan + = = ϕ ϕ ω ω cos 3 ' E 1 I P T = = ( ) ( ) ( ) 1 3 X a S R a R Sa V T + = ω R X S ± = 1 ) ( 3 X a V T maks ω = ±

27 Diagram daya Daya input P in = 3 VI Cos φ Daya output stator (daya input rotor) Daya output rotor (daya mekanis) P = R 3I ' s ' Daya output (daya yang digunakan) 1 P m = 3 I ' R ' s s P out dalam N m 04/04/009 7

28 Diagram alir Daya 04/04/009 8

29 Input power P sup Air gap power P ag Air gap Developed power P dv = 3 I rot R rot (1-s)/s Output power P out Stator Copper loss 3 I sta R sta Stator Iron loss 3 V sta / R c Rotor Copper loss 3 I rot R rot Ventilation and friction losses 04/04/009 9

30 04/04/009 30

31 Karakteristik Torsi-Slip T 3V = ω R ' sr + s ' X ' Gambar 4 04/04/009 31

32 04/04/009 3

33 Starting Torque Pull-up Torque Break down Torque Normal Operation 04/04/009 33

34 04/04/009 34

35 04/04/009 35

36 Pengaruh Tahanan Rotor 04/04/009 36

37 04/04/009 37

38 Pengaturan Putaran Motor Induksi Tegangan Input Frekuensi input Tahanan Rotor Jumlah kutub Arus medan motor 04/04/009 38

39 Pada rotor belit : METODA STARTING digunakan tahanan mula yang besarnya dipilih sedemikian sehingga torsi start = torsimax. Setelah motor berputar, dalam keadaan nominal rotor dihubung singkat. Pada rotor sangkar : a. Untuk daya kecil dapat distart langsung b. Start dengan auto trafo c. Start dengan saklar Y Δ 04/04/009 39

40 Utility interface Renewable energy Non-linear control Real-time control DSP application PFC Speed sensorless Power electronic converters Machine design Speed sensorless Machine Theory 04/04/009 40

41 Tahanan rotor 04/04/009 41

42 VVVF control 04/04/009 4

43 Klasifikasi Motor Induksi berdasar temperatur Motor Induksi Klas A () Motor Induksi Klas B (80 o C) Motor Induksi Klas C () Motor Induksi Klas D () Motor Induksi Klas E (40 o C) Motor Induksi Klas F (75 o C) 04/04/009 43

44 Berdasar operasi Drip-proof motor Splash-proof motor Totally enclose. Non-ventilated Totally enclose, fan-cooled motor Explosion-proof motor 04/04/009 44

45 04/04/009 45

46 Klasifikasi NEMA 04/04/009 46

47 04/04/009 47

48 Name plate motor Jenis Motor dan jumlah fasa Tegangan nominal Arus nominal Frekuensi kerja Power factor Jenis isolasi Temperatur operasi 04/04/009 48

49 Pengaman Motor Induksi Thermal Overload Over current/ over load Under/over voltage Under frequency Pole slip Out of excitation Over flux Negative sequence De-rating Factor Earth Foult 04/04/009 49

50 Pemilihan dan Penggunaan Motor Induksi Standar dan klasifikasi motor Klasifikasi pendinginan Drip-proof, splash-proof, totally enclose, totally enclose fan-cooled, Explosion-proof, Klasifikasi sesuai dengan sifat listrik dan mekanis ; Standart, Torsi start tinggi, slip tinggi. Ukuran motor dalam HP Pemilihan putaran, pengereman, Beban Motor 04/04/009 50

51 INTRODUCTION TO ELECTRIC DRIVES - MODULE 1 Torque and speed profile speed (rad/s) 100 Speed profile t (ms) The system is described by: T e T load = J(dω/dt) + Bω J = 0.01 kg-m, B = 0.01 Nm/rads-1 and T load = 5 Nm. What is the torque profile (torque needed to be produced)? 04/04/009 51

52 INTRODUCTION TO ELECTRIC DRIVES - MODULE 1 Torque and speed profile speed (rad/s) t (ms) dω T = J + Bω + dt e T l 0 < t <10 ms Te = 0.01(0) (0) + 5 Nm = 5 Nm 10ms < t <5 ms Te = 0.01(100/0.015) +0.01( t) + 5 = ( t) Nm 5ms < t< 45ms Te = 0.01(0) (100) + 5 = 6 Nm 45ms < t < 60ms Te = 0.01(-100/0.015) ( t) + 5 = t 04/04/009 5

53 INTRODUCTION TO ELECTRIC DRIVES - MODULE 1 Torque and speed profile speed (rad/s) 100 Speed profile Torque (Nm) t (ms) torque profile t (ms) /04/009 53

54 INTRODUCTION TO ELECTRIC DRIVES - MODULE 1 Torque and speed profile Torque (Nm) 70 J = kg-m, B = 0.1 Nm/rads-1 and T load = 5 Nm t (ms) -65 For the same system and with the motor torque profile given above, what would be the speed profile? 04/04/009 54

55 Example 1.3. gear - box drive torque / time curve Let us consider an electric drive for an elevator with the data shown in figure Figure Elevator electric drive with multiple mechanical transmissions and counterweight Electric Drives 55

56 04/04/009 56