9/10/2015. Motor Induksi

Transkripsi

1 9/10/015 Motor induksi disebut juga motor tak serempak Motor Induksi Merupakan motor AC yang paling banyak dipakai di industri baik 1 phasa maupun 3 phasa Lab. istem Tenaga Lab. istem Tenaga Keuntungan penggunaan motor induksi: 1.angat terutama (squirrel sederhana, motor (squirrel cage ) induksi konstruksinya dengan sangat kuat sangkar.harganya murah dan keandalannya tinggi 3.Effisiensi tinggi pada keadaan nominal tidak ada sikat sehingga rugi gesekan kecil dan pf nya relatif baik Keuntungan penggunaan motor induksi: 4. Praktis tanpa pemeliharaan 5. Dapat start dengan mudah sekalipun tak begitu baik Lab. istem Tenaga Lab. istem Tenaga Kerugian penggunaan motor induksi: 1. Pengaturan putaran sulit. Bila beban naik maka putaran turun 3. Torsi start kecil Konstruksi Motor Induksi Lab. istem Tenaga Lab. istem Tenaga 1

2 9/10/015 Terdiri dari dan stator 1. tator Bentuk stator motor induksi sama seperti mesin serempak. tator terbuat dari besi berlaminasi yang mempunyai alur alur untuk meletakkan kumparan stator Gambar tator Lab. istem Tenaga Lab. istem Tenaga. Rotor Ada macam yaitu sangkar (squirrel cage ) dan tergulung (wound ) ) 90% motor sangkar induksi menggunakan Rotor sangkar Bentuknya sederhana tapi kuat Dibuat dari besi berlaminasi dan mempunyai alur yang diisi dengan tembaga dan aluminium yang kedua ujungnya dihubung- singkat sehingga bentuknya mirip sangkar bajing Lab. istem Tenaga Lab. istem Tenaga Rotor sangkar Batang batang tembaga / aluminium dicor dalam Lab. istem Tenaga dibuka alur alur sehingga tidak dapat Alur biasanya dibuat sedikit bergeser dari sumbu axial supaya tidak terkunci secara magnetis dengan stator pada saat start dan untuk mengurangi noise waktu motor berputar Lab. istem Tenaga Gambar Rotor angkar

3 9/10/015 Rotor tergulung Rotor berupa kumparan tiga phasa, seperti pada stator Kumparan dihubung secara bintang dan ujung ujungnya dikeluarkan lewat slip ring supaya dapat dihubungkan dengan tahanan di luar pada waktu start. Rotor tergulung etelah jalan, sikat diangkat dan kumparan dihubungkan sangkar singkat sama seperti Lab. istem Tenaga Lab. istem Tenaga Gambar Rotor Tergulung Lab. istem Tenaga Lab. istem Tenaga Bagaimana dapatberputar? Lab. istem Tenaga Lab. istem Tenaga 3

4 9/10/015 Pada saat kumparan 3 phasa di stator diberi tegangan tiga phasa maka akan timbul fluks resultan (φ r ) yang konstan dan berputar dengan kecepatan n s. Fluks s ini melalui celah udara, memotong permukaan dan batang batang yang masih dalam keadaan diam sehingga terinduksi suatu emf. Karena rangkaian batang batang membuat rangkaian tertutup maka ada arus yang mengalir. Interaksi antara medan putar dan arus yang mengalir menimbulkan gaya gy hingga menyebabkan berputar dengan arah yang sama seperti medan putar pada stator, mengikuti medan putar tersebut. seolah olah mau Lab. istem Tenaga Lab. istem Tenaga Pada kenyataannya, tidak akan mengikuti kecepatan medan putar. Kalau dapat berputar sama dapat seperti kecepatan medan stator maka kecepatan relatif di antara Lab. istem Tenaga keduanya 0 sehingga emf yang diinduksikan 0 dan tidak ada arus yang mengalir di, tidak ada torsi yang dihasilkan. Karena kecepatan hal ini selalu berputar kecepatan yang lebih kecil dari pada stator. pada Perbedaan antara kecepatan sinkrun kecepatan atau motor disebut slip. dan lip dinyatakan dalam % dari kecepatan sinkrun Lab. istem Tenaga lip % 100 Kecepatan motor (1 s) dimana s adalah slip Pada saat masih dalam keadaan diam, frekwensi tegangan pada adalah sama seperti frekwensi tegangan input. aat mulai berputar, frekwensi tergantung dari perbedaan kecepatan stator (medan putar) dan kecepatan. Bila frekwensi arus di adalah f maka maka: ehingga: f ' sf 60 f ' p 60 f p f ' s f Lab. istem Tenaga Lab. istem Tenaga 4

5 9/10/015 Motor induksi 3 phasa, 4 kutub mempunyai tegangan supply dengan frekwensi 50 Hz Hitung: (i) Kecepatan dari fluks magnit di stator (ii) Kecepatan dari bila slip 0, 04 (iii) Frekwensi dari arus bila slip 0, 04 (iv) Frekwensi dari arus bila masih dalam keadaan diam (i)kecepatan dari fluks magnit di stator 60 f p rpm (ii)kecepatan dari bila slip 0, 04 ( 1 s) 1500 (1 0,04) 1440 (iii)frekwensi dari arus bila slip 0,0404 f ' sf 0,04 50 Hz Lab. istem Tenaga Lab. istem Tenaga (iv) Frekwensi dari arus bila masih dalam keadaan diam pada slip 1 f ' sf Hz Motor induksi 50 Hz, 440 Volt, 500 PK (373 kw) mempunyai putaran 950 rpm pada beban penuh. Motor ini mempunyai 6 kutub. Hitung: (i) lip (ii) Dalam satu menit ada berapa kali tegangan berubah Lab. istem Tenaga Lab. istem Tenaga (i)lip Kecepatan sinkrun : 950 rpm 60 f p rpm s 0,05 atau 5% 1000 (ii)perubahan tegangan pada dalam menit:,5 Hz 60 detik 150 rpm satu (ii)dalam satu menit ada berapa kali tegangan berubah Frekwensi dan emf : f ' sf 0,05 50,5 Hz Lab. istem Tenaga Lab. istem Tenaga 5

6 9/10/015 ebuah mesin AC 3 phasa mempunyai 1 kutub dan diputar pada kecepatan 500 rpm. Tegangan yang dihasilkan digunakan untuk mensupply motor induksi 3 phasa, 8kutub. Bila slip pada motor pada beban penuh adalah 3%, hitung kecepatan motor pada beban penuh. Bila adalah kecepatan motor, frekwensi tegangan supply adalah 60 f p 60 f f 6 f 50 Hz Kecepatan sinkrun motor: 60 f rpm p 4 Lab. istem Tenaga Lab. istem Tenaga Bila slip motor 3% maka: s 750 0, ,5 Bila frekwensi dari emf pada suatu motor induksi 8 kutub adalah 1,5 Hz dan pada stator 50 Hz. Berapa kecepatan motor dan berapa slipnya? Jadi kecepatan motor pada beban penuh adalah 77,5 rpm Lab. istem Tenaga Lab. istem Tenaga lip motor: f ' sf 1,5 s 50 s % 60 f p rpm 4 Hubungan antara torsi dan p.f. Kecepatan motor : 750 s 0,03 77,5 rpm 750 Lab. istem Tenaga Lab. istem Tenaga 6

7 9/10/015 Pada motor induksi: T E I cos Ø atau Tk E I cos Ø Dimana: I arus pada keadaan diam Ø sudut tegangan emf dan arus k konstanta Gambar Pengaruh pf pada torsi Dari rumus torsi terlihat bahwa pada saat Ø naik (cos Ø turun) maka torsi akan turun demikian dengan keadaan sebaliknya Lab. istem Tenaga Lab. istem Tenaga Untuk non induktif (Ø 0) Arus I akan sephasa dengan emf E dan kurva torsi ini selalu positif. Untuk induktif Arus I tertinggal di belakang emf E dengan sudut sebesar Ø 1 X tan R di mana:r tahanan per phasa. X reaktans /phasa dalam keadaan diam Ada bagian dimana torsi negatif Bila Ø 90º maka torsi total nol Torsi tart Lab. istem Tenaga Lab. istem Tenaga Torsi start adalah torsi yang timbul pada saat motor start. k1 E R T s R + X Tahanan (R ) besarnya tetap dan saat start relatif kecil dibanding X. ehingga saat start, T kecil sekali. X merupakan fungsi frekwensi sehingga saat start, frekwensi frekwensi stator (relatif besar) Karena itu waktu start I besar sekali tetapi tertinggal dengan sudut yang besar terhadap tegangan E, akibatnya torsi start kecil saja Arus saat start besar sekali sekitar 5 s/d 7 I nom edangkan torsi nominal sekitar 1,5 torsi start Karena itu motor induksi tidak baik untuk start dengan beban yang besar. Lab. istem Tenaga Lab. istem Tenaga 7

8 9/10/015 Torsi start dapat dinaikkan dengan memperbaiki power factor yaitu dengan memberi tambahan tahanan di (khusus untuk wound ) kalau sudah jalan, tahanan ini perlahan-lahan diturunkan (dihubung-singkat) singkat). tart dengan Torsi maksimum ki Lab. istem Tenaga Lab. istem Tenaga Torsi start akan maksimum bila tahanan sama dengan reaktans sekarang 1 R k E R T s + X diperoleh T dt maksimum, bila 0 dr yaitu bila R + X R tart dengan Tegangan yang diubah atau bila X R Lab. istem Tenaga Lab. istem Tenaga Pada saat start I biasanya besar sekali sehingga untuk mengurangi arus tersebut tegangan saat start diturunkan k1 E R T s E sebanding dengan V R + X k1 V R Ts T sebanding dengan V R + X Dari rumus di atas terlihat bahwa bila V diturunkan maka torsi akan turun secara kwadratis Hubungan Torsi dan lip Lab. istem Tenaga Lab. istem Tenaga 8

9 9/10/015 Beberapa kurva torsi/slip ditunjukkan pada gambar berikut untuk slip 0 sampai slip 1 dengan R sebagai parameter k φ s E R T R + (sx ) Dari grafik terlihat bahwa pada saat s0 maka T0 titik 0di sebelah kanan. Pada kecepatan nominal sx kecil dibanding R. s Jadi T untuk slip kecil, kurva torsi R merupakan garis lurus Dengan naiknya slip (naiknya torsi beban) torsi motor juga naik dan mencapai maksimum pada sr /X Lab. istem Tenaga Lab. istem Tenaga Kalau slip membesar lagi (dengan naiknya beban) maka R akan kecil bila dibandingkan dengan s 1 s X maka : T ( hyperbola sx ) α s etelah melalui torsi maksimum, bila beban terus bertambah maka torsi akan turun dengan cepat akibatnya motor dapat berhenti berputar. Kalau motor ini mempunyai pengaman maka pengaman akan bekerja dan memutus supply ke motor. Daerah operasi atau kerja motor induksi adalah antara s0dan di mana torsi maksimum ada, daerah ini adalah daerah yang bergaris-garis garis. Torsi maksimum tidak dipengaruhi oleh harga R tetapi posisi T max dipengaruhi semakin besar R semakin besar slip di mana torsi maksimum berada. R juga mempengaruhi torsi start Lab. istem Tenaga Lab. istem Tenaga Pengaruh Perubahan Tegangan upply k φ s E R T R + (sx ) Bila E Ø Vdi mana Vadalah tegangan supply maka perubahan tegangan supply bukan saja mempengaruhi torsi start tetapi juga torsi kerja. Bila V turun, T juga akan turun, akibatnya untuk menjaga agar Ttetap slip akan naik atau motor akan turun kecepatannya Lab. istem Tenaga Lab. istem Tenaga 9

10 9/10/015 Motor input in stator,p1 Tingkat Daya pada Mt Motor Induksi tator Cu and iron losses Rotor Cu loss Rotor input P ( via air gap) mechanical power developed, Pm or gross torque Tg Windage and friction loss output or motor output Pout Lab. istem Tenaga Lab. istem Tenaga Pengaturan Kecepatan Mt Motor Induksi Pada prinsipnya motor induksi mempunyai putaran yang konstan. Pengaturan kecepatan dari motor induksi biasanya lebih kecil daripada 5% kecepatan beban penuh. Lab. istem Tenaga Lab. istem Tenaga Pengaturan kecepatan motor induksi sulit. relatif lebih Beberapa cara untuk mengatur putaran pada motor induksi : 1. merubah tegangan g pada stator. merubah frekuensi supply 3. merubah jumlah pasang kutub 4. dengan menggunakan tahanan pada 1. Merubah tegangan pada stator Methoda ini adalah yang paling sederhana dan paling murah tetapi jarang digunakan karena : i. perubahan tegangan yang cukup besar diperlukan untuk pengaturan putaran yang sangat terbatas ii. perubahan tegangan yang besar ini mengakibatkan berubahnya rapat fluks di stator sehingga mengganggu keadaan motor Lab. istem Tenaga Lab. istem Tenaga 10

11 9/10/015. Merubah frekuensi supply Cara ini banyak digunakan sehubungan dengan berkembangnya peralatan power electronics Kecepatan sinkrun diberikan sebagai (60f/p) sehingga dengan merubah frekuensi, kecepatan dapat diatur tetapi perubahan frekuensi akan mengakibatkan fluks juga terganggu dan juga rugi-rugi dari motor ini semua harus diperhatikan. Methoda ini secara praktis dapat dilakukan hanya saat ini masih mahal Lab. istem Tenaga 3. Merubah jumlah pasang kutub Methoda ini mudah untuk dilaksanakan, mengacu pada rumus kecepatan sinkrun, bila jumlah pasang kutub diubah maka diperoleh kecepatan sinkrun yang berbeda. Hal ini dapat dilakukan dengan merubah hubungan lilitan pada stator. Metoda ini banyak dipakai terutama untuk motor- motor yang kecil. Lab. istem Tenaga 4. Dengan menggunakan tahanan pada Methoda ini hanya dapat dipakai pada motor induksi dengan tergulung (slip ring motor) Kekurangan methoda ini adalah rugi panas pada tahanan yang merupakan panas terbuang sehingga effisiensi dari motor turun. Karena problem effisiensi maka methoda ini jarang ditemukan dalam prakteknya. Lab. istem Tenaga Lab. istem Tenaga 11