ANALISIS SIMULASI STARTING MOTOR INDUKSI ROTOR SANGKAR DENGAN AUTOTRANSFORMATOR

Transkripsi

1 ANALSS SMULAS SARNG MOOR NDUKS ROOR SANGKAR DENGAN AUORANSFORMAOR Aprido Silalahi, Riwan Dinzi Konentrai eknik Energi Litrik, Departemen eknik Elektro Fakulta eknik Univerita Sumatera Utara (USU) Jl. Almamater Kampu USU Medan 2155 NDONESA Abtrak Starting motor induki dengan tegangan penuh akan menghailkan aru tart dan tori tart yang bear namun putaran rotor membutuhkan waktu yang relatif ingkat untuk mencapai putaran nominal. Dalam paper ini akan dibaha pengaruh perentae nilai yang terdapat pada autotranformator terhadap aru tart dan tori tart pada pengautan motor induki rotor angkar. Perentae nilai pada autotranformator yang akan dianalii adalah 45%, 55%, 7% dan 85%. Dari hail analii yang telah dilakukan, terlihat bahwa emakin kecil perentae nilai pada autotranformator maka nilai aru tart dan tori tart pada motor induki emakin rendah. Namun ada bata nilai yang digunakan untuk mengaut motor induki rotor angkar dimana dengan menggunakan 45% pada m = 1 N.m, motor tidak dapat diaut, hal ini terjadi karena tori tart yang dihailkan tidak dapat memikul tori beban. Kata Kunci: analii, tarting dengan autotranformator 1. Pendahuluan Motor induki dapat ditarting langung dengan menghubungkan langung dengan umber tegangan. Namun kadang-kadang hal ini tidak dilakukan dengan pertimbangan yang lebih baik. Sebagai contoh, aru tart yang dihailkan dapat menyebabkan uatu dip pada item tenaga karena aru tarting yang bear[1]. Ada beberapa metode tarting motor induki tiga faa eperti tarting langung, tarting dengan tahanan rotor, tarting wye-delta, tarting dengan tahanan tator dan tarting dengan autotranformator[2]. Secara umum motor induki dapat ditart ecara langung ke rangkaian ataupun dengan mengenakan tegangan yang telah dikurangi ke motor elama periode tarting. egangan yang dikurangi yang diberikan pada motor elama periode tart akan mengurangi aru tart dan pada aat yang ama juga mengurangi waktu percepatan karena tori tart berkurang. Paper ini bertujuan untuk menganalii imulai tarting motor induki rotor angkar dengan autotranformator pada program imulai dalam bentuk grafik eperti aru dan tori. Manfaat dari penulian paper ini adalah memberikan informai tentang penggunaan autotranformator pada tarting motor induki tiga faa rotor angkar dengan bataan maalah yaitu membaha karakteritik aru tart dan tori tart dimana parameter input untuk etiap parameter ditentukan oleh pengguna namun tidak membaha item proteki. 2. Motor nduki, Autotranformator dan Simulai Motor induki merupakan jeni motor yang paling banyak digunakan pada perindutrian maupun pedeaan. Harganya yang relatif murah, kontruki yang kuat, ederhana dan mudah pemeliharaannya erta mempunyai efiieni yang tinggi. Penamaannya beraal dari kenyataan bahwa motor ini bekerja berdaarkan induki medan magnet tator ke tatornya, dimana aru rotor motor ini bukan diperoleh dari umber tertentu, tei merupakan aru yang terinduki ebagai akibat adanya perbedaan relatif antar putaran rotor dengan medan putar (rotating magnetic field) yang dihailkan oleh aru tator. Jika dibandingkan dengan motor DC, motor induki maih memiliki kelemahan dalam pengaturan kecepatan. Pada motor induki pengaturan kecepatan ulit untuk dilakukan -37- DE F USU

2 SNGUDA ENSKOM VOL. 2 NO. 1/April 213 karena untuk mengatur kecepatannya, efiieni dari motor induki terebut akan berubah juga, edangkan pada motor DC hal ini tidak dijumpai. Secara umum kontruki motor induki tiga faa terdiri dari tator dan rotor. Stator merupakan bagian mein yang tidak berputar dan terletak di bagian luar, edangkan rotor merupakan bagian dari mein yang berputar dan terletak di bagian dalam. Motor induki tidak dapat berputar pada kecepatan inkron. Seandaianya itu terjadi maka rotor tidak akan berputar (diam) relatif terhadap uki yang berputar. Maka tidak akan ada ggl yang diindukikan dalam rotor, tidak ada aru yang mengalir pada rotor ehingga tidak akan menghailkan kopel[3]. Apabila rotor dari motor induki berputar dengan kecepatan n r dan kecepatan medan putar tator adalah n, maka lip () dapat ditentukan pada peramaan (1). n nr x1% (1) n Motor induki tiga faa rotor angkar pada imulai ini diaumikan memiliki peifikai parameter ebagai berikut: egangan nominal : 4 V Aru nominal : 14 A Daya keluaran : 1 Hp Frekueni : 5 Hz Kecepatan putaran : 1484 rpm Jumlah kutub : 4 Co φ :.87 Code letter : M Efiieni :.91 Deain kela : B Untuk code letter M dari tandar NEMA adalah 1, 11,19. Autotranformator adalah alah atu jeni dari tranformator yang memiliki atu belitan dan dapat diatur tegangan outputnya. Pada tranformator yang memiliki atu belitan didapat belitan primer dan ekunder tidak dilakukan iolai elektrik eperti pada tranformator biaa dengan dua belitan. Namun, ecara teori dan operai memiliki keamaan. Seperti pada Gambar 1, ebuah autotranformator yang terdiri dari belitan tunggal dimana L1 dan L2 membentuk belitan primer dan bagian % dan 2 membentuk belitan ekunder. L1 L2 Gambar 1 Belitan autotranformator[2] Starting dengan autotranformator mempunyai dua atau tiga autotranformator untuk mengurangi tegangan tart. Jika digunakan dua autotranformator, maka akan dilakukan hubungan open delta, edangkan jika digunakan tiga autotranformator akan dilakukan hubungan bintang (wye). Starting dengan metode ini dapat dijalankan dengan cara open-atau-cloce-tranition[4]. Aru tart pada tarting motor induki tanpa autotranformator dapat ditentukan dengan peramaan (2). L c S tart 3V (2) Dimana: S tart = (daya kuda nominal)(factor code letter) Dan untuk menentukan tori tart tanpa autotranformator dapat dinyatakan dengan peramaan (3). ' 2 3RrV ' 2 ' 2 R Rr X X r (3) Dimana: = ori tart V = egangan perfaa ' R r = ahanan Rotor R = ahanan Stator = Kecepatan angular tator Supply voltage X = Reaktani Stator ' X r = Reaktani Rotor %ap Hubungan antara aru dan tori pada tarting motor induki dengan autotranformator, apabila motor induki mendapat tegangan langung ebear V dari item maka tegangan yang melalui motor per V faa adalah dan aru tartnya t c [5]. 3 Pada metode tarting motor induki dengan autotranformator, jika raio dari pada autotranformator ebear K, maka tegangan per DE F USU

3 SNGUDA ENSKOM VOL. 2 NO. 1/April 213 faa yang melalui motor adalah KV 3 dan ditunjukkan pada peramaan (4). t c K. c (4) dimana : K = ping tranformator c = aru tart langung ori tart dengan autotranformator, tori beban penuh dan daya mauk dapat dinyatakan dengan peramaan (5), (6) dan (7). 2 t 2 c K S (5) Pin 2 N / 6 (6) P in 3xV.co (7) Dimana: t = ori tart = ori beban penuh P in = Daya mauk V = egangan nominal = Aru nominal S = Slip beban penuh N = Putaran nominal Dalam ebuah item perancangan khuunya analii item kerja motor induki, angat tidak layak jika dilakukan ecara langung terhadap model yang nyata karena rawan kecelakaan dalam percobaan baik bagi alat yang digunakan maupun motor induki itu endiri. Oleh karena itu diperlukan adanya imulai dalam perancangan terebut. Simulai akan lebih mempermudah kita dalam pengamatan dan juga lebih efiien dalam perancangan alat terebut. Dalam penulian paper ini akan digunakan program imulai untuk menampilkan grafik aru tart dan tori tart pada tarting motor induki rotor angkar dengan autotranformator. Penggunaan parameter lain hanyalah ebagai pembanding dan tidak akan dibaha ecara mendalam. Rangkaian motor induki merupakan ebuah rencana bagaimana mein terebut akan bekerja euai tandar. Pada Gambar 2, jika tegangan diuplai ke motor induki dari L1, L2 dan L3 maka Voltage Controller yang berada di autotranformator akan ecara otomati menyeuaikan tegangan terebut ke motor induki. Voltage Controller pada rangkaian ini merupakan rangkaian pengaut motor induki yang bekerja pada tarting hingga running untuk menyeuaikan tegangan yang dibutuhkan motor ecara otomati. Adapun rangkaian imulai tarting motor induki rotor angkar dengan autotranformator dapat dilihat pada Gambar 2. Dicrete, =.1. powergui.85 main L1 L2 L3 aklar L 1 L 2 L 3 main main L1 L2 L3 Autotranformator Gambar 2. Rangkaian imulai tarting motor induki rotor angkar dengan autotranformator Urutan kerja rangkaian diata adalah: 1. Maukan dari rangkaian diata adalah berupa blok parameter kontan ebagai nilai te yaitu tegangan input dan kecepatan udutnya. 2. Ketiga maukan terebut akan ditranfer ke autotranformator ebagai maukan inputnya. 3. egangan maukan pada autotranformator terebut akan di kontrol oleh voltage controller euai nilai yang dipilih pada autotranformator. 4. Kemudian tegangan maukan ditranfer ke motor induki, dan motor mulai bekerja. 5. Dari kinerja motor induki terebut dapat dilakukan pengukuran dari aru, tori dan kecepatannya. 6. Dalam pengamatan grafik imulai dapat dilihat dengan melakukan double klik pada cope. 3. Hail Simulai Load e (N.m) Aru Stator (A) Simulai tarting motor induki rotor angkar dengan autotranformator dengan berbagai perentae nilai dapat dilihat pada grafik pada Gambar 3, 4, 5 dan 6. m A B 1 m e ia,ib,ic C meauring 1 HP - 4 V 5 Hz rpm n e VS n Putaran (rpm) -39- DE F USU

4 SNGUDA ENSKOM VOL. 2 NO. 1/April a. ap 45% Aru Stator Faa a, b dan c v Waktu 8 6 ori Elektromagnetik v Waktu Aru Stator Faa a, b dan c (A) ori Elektromagnetik (N.m) ori Elektromagnetik (N.m) W aktu (m) x Waktu (m) x 1 4 Gambar 3. Grafik aru dan tori tart dengan autotranformator pada 45% Dari Gambar 3 dapat dilihat bahwa: 1. Nilai aru tart mencapai 66 A edangkan nilai rata-rata tori elektromagnetiknya yaitu 12 N.m. 2. Motor induki tidak dapat diaut karena tegangan yang diuplai tidak cukup untuk menghailkan tori tart untuk memikul tori beban. Hal ini dapat dilihat pada nilai aru tator yang elalu kontan. Aru Stator Faa a, b dan c (A) b. ap 55% ori Elektromagnetik v Waktu Aru Stator Faa a, b dan c v Waktu Waktu (m) x 1 4 Aru Stator Faa a, b dan c (A) Waktu (m) x 1 4 Gambar 4. Grafik aru dan tori tart dengan autotranformator pada 55% Dari Gambar 4 dapat dilihat bahwa: 1. Nilai aru tart mencapai 795 A dan nilai rata-rata tori elektromagnetiknya yaitu 18 N.m. 2. Motor induki dapat diaut dan membutuhkan waktu 2 untuk mencapai putaran nominalnya c. ap 85% elama 2,5 kemudian diuplai dengan 45% Aru Stator Faa a, b, dan c v Waktu Waktu (m) x 1 4 ori Elektromagnetik (N-m) ori Elektromagnetik v Waktu Waktu (m) x 1 4 Gambar 5. Grafik aru dan tori tart dengan autotranformator pada 85% elama 2,5 ke 45% -4- DE F USU

5 SNGUDA ENSKOM VOL. 2 NO. 1/April 213 Dari Gambar 5 dapat dilihat bahwa: 1. Nilai aru tart mencapai 125 A dan nilai rata-rata tori elektromagnetiknya yaitu 42 N.m. 2. Motor induki diaut elama 2,5 pada 85%, eaat etelah 2,5 diubah menjadi 45% dan motor induki dapat diaut karena tori tart yang dihailkan mampu untuk memikul tori beban. Aru Stator Faa a, b dan c (A) d. ap 55% ke 7% ke 85% lalu ke 1% ori Elektromagnetik Waktu (m) v Waktu x 1 4 ori Elektromagnetik (N.m) Gambar 6. Grafik aru dan tori tart dengan autotranformator dari 55% ke 7% ke 85% ke 1% Dari Gambar 6 dapat dilihat bahwa: 1. Nilai aru tart mencapai 795 A dan nilai rata-rata tori elektromagnetiknya yaitu 18 N.m. 2. Motor induki diaut pada 55% elama 2,5 kemudian diubah menjadi 7% elama 2,5 kemudian perentae dinaikkan menjadi 85% elama 1 dan dinaikkan menjadi 1%. Dapat dilihat bahwa motor induki membutuhkan waktu 7,5 untuk mencapai putaran nominalnya. 4. Hail Perhitungan Aru Stator Faa a, b dan c v Waktu Waktu (m) x 1 4 Dari peramaan (1) dan (6) didapat bahwa nilai lip dan adalah,1 dan 543,27 N.m juga dari peramaan (7) didapat nilai P in adalah 84,39 kw. Nilai aru tart dan toi tart tanpa autotranformator dan dengan autotranformator untuk berbagai didapat dari peramaan (4), (3) dan (5) dan hailnya pada abel 1. abel 1. Hail perhitungan nilai aru tart dan tori tart pada tarting motor induki ap t (A) (N.m) anpa ap 1443,38 448,7 85% 1226,87 417,21 7% 111,37 282,96 55% 793,86 174,68 45% 649,52 116,94 Berdaarkan abel 1 dapat dilihat bahwa emakin kecil nilai perentae pada autotranformator maka nilai aru tart dan tori tart emakin kecil juga dan waktu yang dibutuhkan motor induki untuk mencapai putaran nominalnya emakin lama. 5. Keimpulan Dari hail imulai yang dilakukan, diperoleh keimpulan ebagai berikut: 1. Jika tegangan umber penuh maka dihailkan aru tart yang bear, torinya normal dan proe tarting normal. Jika tegangan umber direduki maka aru tart turun, torinya juga turun ignifikan dan proe tarting lama, kemudian jika tegangan umber direduki terlalau rendah maka aru tart rendah, tori tidak mampu mengaut motor dan proe tarting terlalu lama. 2. Pada kondii 45% dengan m=1n.m, motor induki tidak dapat diaut. Hal ini diebabkan karena tori tart yang dihailkan tidak mampu untuk memikul tori beban. Akan tei dengan melakukan kick tart pada motor induki yaitu mula-mula motor induki diuplai tegangan ebear 85% dari tegangan penuhnya elama 2,5 kemudian diupplai dengan tegangan 45% dari tegangan penuhnya, maka elang waktu 2 kemudian motor dapat beroperai mencapai putaran nominalnya. Maka dalam hal ini, emakin lama motor induki diuplai dengan tegangan 85% dari tegangan penuhnya maka -41- DE F USU

6 SNGUDA ENSKOM VOL. 2 NO. 1/April 213 emakin cepat motor dapat beroperai mencapai putaran nominalnya. 3. Pada kondii 55%, motor induki membutuhkan waktu lebih dari 2 untuk mencapai putaran nominalnya, namun jika perentae nilai dinaikkan bertahap dari 55% ke 7% ke 85% lalu ke 1%, didapat motor induki membutuhkan waktu ekitar 1 untuk mencapai putaran nominal, hal ini terjadi karena bear tegangan yang bervariai yang diuplai ke motor induki mempengaruhi bear aru dan tori. 4. Perbandingan (raio) nilai hail imulai tidak jauh berbeda terhadap analii berdaarkan rumu-rumu yang ada. 6. Ucapan erima Kaih Penuli mengucapkan terima kaih kepada Goridin Silalahi dan Lentaria br Purba elaku orang tua penuli yang udah membiayai penuli, r. Riwan Dinzi, M elaku doen pembimbing, juga r. Panuur SM.L obing, r. Zulkarnaen Pane dan r. Eddy Warman elaku doen penguji penuli yang udah membantu penuli dalam menyeleaikan paper ini, erta teman-teman penuli yang udah memberikan dukungan elama pembuatan paper ini. 7. Daftar Putaka [1]. Chapman, Stephen J. 25. Electric Machinery Fundamental, Fourth Edition. McGraw-Hill: New-York. [2]. Mehta, V.K, Rohit Mehta. 22. Principle of Electrical Machine, Firt Edition. Ram Nagar: New Delhi. [3]. heraja, B.L A ext-book of Electrical echnology. Publication Diviion of Nurja Contruction & Development: New Delhi. [4]. Moberg, Gerald A AC and DC Motor Control. Nepean: Canada. [5]. Rahid, Muhammad H. 24. Power Electronic Circuit, Device, And Aplication. hird Edition. Pearon Education, nc. New Jerey DE F USU