BAB II MOTOR INDUKSI TIGA FASA. biasanya adalah tipe tiga phasa. Motor induksi tiga phasa banyak digunakan di

Transkripsi

1 BAB II MOTOR INDUKSI TIGA FASA 2.1 Umum Motor listrik yang paling umum dipergunakan dalam perindustrian industri adalah motor induksi. Berdasarkan phasa sumber daya yang digunakan, motor induksi dapat diklasifikasikan menjadi motor satu phasa dan motor phasa banyak. Karena sistem distribusi umumnya adalah tiga phasa, maka motor phasa banyak biasanya adalah tipe tiga phasa. Motor induksi tiga phasa banyak digunakan di dalam berbagai bidang industri, sedangkan motor induksi satu phasa banyak digunakan pada peralatan rumah tangga karena motor induksi satu phasa mempunyai daya keluaran yang rendah. Adapun beberapa keuntungan motor induksi dibandingkan motor lain adalah konstruksinya yang sederhana tetapi padat dan kuat, ukurannya lebih kecil dan lebih ringan sehingga harganya lebih murah, perawatan yang mudah, dan memiliki efisiensi yang tinggi. Motor induksi adalah motor listrik arus bolak-balik (ac) dimana putaran rotor dengan putaran medan pada stator terdapat selisih putaran yang disebut slip. Mesin induksi (asinkron) ini pada umumnya hanya memiliki satu suplai tenaga yang mengeksitasi belitan stator. Belitan rotornya tidak terhubung langsung dengan sumber tenaga listrik, melainkan belitan ini dieksitasi oleh induksi dari perubahan medan magnetik yang disebabkan oleh arus pada belitan stator.

2 Hampir semua motor ac yang digunakan adalah motor induksi, terutama motor induksi tiga fasa yang paling banyak dipakai di perindustrian. Motor induksi tiga fasa sangat banyak dipakai sebagai penggerak di perindustrian karena banyak memiliki keuntungan, tetapi ada juga kelemahannya. Keuntungan motor induksi tiga fasa: 1. Konstruksinya sederhana dan kuat. 2. Harganya murah dibandingkan motor lain 3. Memiliki efisiensi yang tinggi pada kondisi kerja normal. 4. Perawatanya sederhana dan mudah Kerugianya: 1. Kecepatannya tergantung pada beban yang dipikul. 2. kecepatannya tidak bisa bervariasi tanpa merubah efisiensi. 3. pada torsi start memiliki kekurangan. 2.2 Konstruksi Motor Induksi Tiga Fasa Motor induksi adalah motor ac yang paling banyak dipergunakan, karena konstruksinya yang kuat dan karakteristik kerjanya yang baik. Secara umum motor induksi terdiri dari rotor dan stator. Rotor merupakan bagian yang bergerak, sedangkan stator bagian yang diam. Diantara stator dengan rotor ada celah udara yang jaraknya sangat kecil,seperti pada gambar di bawah.

3 Rotor Stator Gambar 2.1 Celah Udara Diantara stator dan Rotor Komponen stator adalah bagian terluar dari motor yang merupakan bagian yang diam dan mengalirkan arus phasa. Stator terdiri atas tumpukan laminasi inti yang memiliki alur yang menjadi tempat kumparan dililitkan yang berbentuk silindris. Alur pada tumpukan laminasi inti diisolasi dengan kertas (Gambar 2.2.(b)). tiap elemen laminasi inti dibentuk dari lembaran besi (Gambar 2.2 (a)). Tiap lembaran besi tersebut memiliki beberapa alur dan beberapa lubang pengikat untuk menyatukan inti. Tiap kumparan tersebar dalam alur yang disebut belitan phasa dimana untuk motor tiga phasa, belitan tersebut terpisah secara listrik sebesar 120 o. Kawat kumparan yang digunakan terbuat dari tembaga yang dilapis dengan isolasi tipis. Kemudian tumpukan inti dan belitan stator diletakkan dalam cangkang silindris (Gambar 2.2.(c)). Berikut ini contoh lempengan laminasi inti, lempengan inti yang telah disatukan, belitan stator yang telah dilekatkan pada cangkang luar untuk motor induksi tiga phasa.

4 (a) (b) (c) Gambar 2.2 Komponen Stator motor induksi tiga phasa, (a) Lempengan Inti, (b) Tumpukan Inti dengan Kertas Isolasi pada Beberapa Alurnya, (c) Tumpukan Inti dan Kumparan Dalam Cangkang Stator 2.3 Jenis Motor Induksi Tiga Fasa Ada dua jenis motor induksi tiga fasa berdasarkan rotornya yaitu: 1. motor induksi tiga fasa sangkar tupai ( squirrel-cage motor) 2. motor induksi tiga fasa rotor belitan ( wound-rotor motor )

5 kedua motor ini bekerja pada prinsip yang sama dan mempunyai konstruksi stator yang sama tetapi berbeda dalam konstruksi rotor Motor Induksi Tiga Fasa Sangkar Tupai ( Squirrel-cage Motor) Penampang motor sangkar tupai memiliki konstruksi yang sederhana. Inti stator pada motor sangkar tupai tiga fasa terbuat dari lapisan lapisan pelat baja beralur yang didukung dalam rangka stator yang terbuat dari besi tuang atau pelat baja yang dipabrikasi. Lilitan lilitan kumparan stator diletakkan dalam alur stator yang terpisah 120 derajat listrik. Lilitan fasa ini dapat tersambung dalam hubungan delta ( Δ ) ataupun bintang ( Υ ). Rotor jenis rotor sangkar ditunjukkan pada Gambar 2.3 di bawah ini. Batang Poros (a) Cincin Aluminium Kipas Laminasi Inti Besi Aluminium Batang Poros Kipas (b) Gambar- 2.3 rotor sangkar (a) Tipikal Rotor Sangkar, (b) Bagian-bagian Rotor Sangkar

6 Batang rotor dan cincin ujung motor sangkar tupai yang lebih kecil adalah coran tembaga atau aluminium dalam satu lempeng pada inti rotor. Dalam motor yang lebih besar, batang rotor tidak dicor melainkan dibenamkan ke dalam alur rotor dan kemudian dilas dengan kuat ke cincin ujung. Batang rotor motor sangkar tupai tidak selalu ditempatkan paralel terhadap poros motor tetapi kerapkali dimiringkan. Hal ini akan menghasilkan torsi yang lebih seragam dan juga mengurangi derau dengung magnetik sewaktu motor sedang berputar. Pada ujung cincin penutup dilekatkan sirip yang berfungsi sebagai pendingin. Rotor jenis rotor sangkar standar tidak terisolasi, karena batangan membawa arus yang besar pada tegangan rendah. Motor induksi dengan rotor sangkar ditunjukkan pada Gambar 2.4. Gambar- 2.4 Konstruksi Motor Induksi Rotor Sangkar Motor Induksi Tiga Fasa Rotor Belitan ( wound-rotor motor ) Motor rotor belitan ( motor cincin slip ) berbeda dengan motor sangkar tupai dalam hal konstruksi rotornya. Seperti namanya, rotor dililit dengan lilitan terisolasi serupa dengan lilitan stator. Lilitan fasa rotor dihubungkan secara Υ. Masing masing fasa ujung terbuka yang dikeluarkan ke cincin slip yang terpasang pada poros rotor. Secara skematik dapat dilihat pada gambar-2.5. Dari

7 gambar ini dapat dilihat bahwa cincin slip dan sikat semata mata merupakan penghubung tahanan kendali variabel luar ke dalam rangkaian rotor. Gambar-2.5 Skematik Motor Rotor Belitan Pada motor ini, cincin slip yang terhubung ke sebuah tahanan variabel eksternal yang berfungsi membatasi arus pengasutan yang mengakibatkan pemanasan rotor. Selama pengasutan, penambahan tahanan eksternal pada rangkaian rotor belitan menghasilkan torsi pengasutan yang lebih besar dengan arus pengasutan yang lebih kecil dibanding dengan rotor sangkar. Konstruksi motor tiga fasa rotor belitan ditunjukkan pada gambar di bawah ini. (a)

8 (b) Gambar- 2.6 (a) Rotor Belitan, (b) Konstruksi Motor Induksi Tiga Phasa dengan 2.4 Slip Rotor Belitan Motor induksi tidak dapat berputar pada kecepatan sinkron. Seandainya hal ini terjadi, maka rotor akan tetap diam relatif terhadap fluksi yang berputar. Maka tidak akan ada ggl yang diinduksikan dalam rotor, tidak ada arus yang mengalir pada rotor, dan karenanya tidak akan menghasilkan kopel. Kecepatan rotor sekalipun tanpa beban, harus lebih kecil sedikit dari kecepatan sinkron agar adanya tegangan induksi pada rotor, dan akan menghasilkan arus di rotor, arus induksi ini akan berinteraksi dengan fluks listrik sehingga menghasilkan kopel. Selisih antara kecepatan rotor dengan kecepatan sinkron disebut slip (s). Slip dapat dinyatakan dalam putaran setiap menit, tetapi lebih umum dinyatakan sebagai persen dari kecepatan sinkron. ns nr Slip (S) = 1 00 % n....(2.1) dimana: n r = kecepatan rotor s

9 persamaan (2.1) di atas memberikan imformasi yaitu: 1. saat S = 1 dimana n r = 0, ini berati rotor masih dalam keadaan diam atau akan berputar. 2. S = 0 menyatakan bahwa n s = n r, ini berarti rotor berputar sampai kecepatan sinkron. Hal ini dapat terjadi jika ada arus dc yang diinjeksikan ke belitan rotor, atau rotor digerakkan secara mekanik < S < 1, ini berarti kecepatan rotor diantara keadaan diam dengan kecepatan sinkron. Kecepatan rotor dalam keadaan inilah dikatakan kecepatan tidak sinkron. Biasanya slip untuk mendapatkan efisiensi yang tinggi pada saat beban penuh adalah 0, Medan Putar Ketika belitan tiga phasa dari motor induksi maka medan magnet yang berputar akan dihasilkan. Medan magnet ini dibentuk oleh kutub-kutubnya yang berada pada posisi yang tidak tetap pada stator. Adapun magnitudo dari medan putar ini selalu tetap yaitu sebesar 1.5 Φm dimana Φm adalah fluks yang disebabkan suatu phasa. Untuk melihat bagaimana medan putar dibangkitkan, maka dapat diambil contoh pada motor induksi tiga phasa dengan jumlah kutub dua. Dimana ke-tiga phasanya R, S, T disuplai dengan sumber tegangan tiga phasa, dan arus pada phasa ini ditunjukkan sebagai I R, I S, dan I T, maka fluks yang dihasilkan oleh arusarus ini adalah :

10 Φ R =Φ m sin t.(2.2a) Φ S =Φ m sin( t )..(2.2b) Φ T =Φ m sin( t )..(2.2c) Gambar-2.7 Arus tiga phasa seimbang Gambar-2.8 Diagram phasor fluks tiga phasa seimbang

11 Gambar-2.9 Medan putar pada motor induksi tiga phasa (i) Pada keadaan 1 ( Gambar 2.8 ), ωt = 0 ; arus dalam phasa R bernilai nol sedangkan besarnya arus pada phasa S dan phasa T memiliki nilai yang sama dan arahnya berlawanan. Dalam keadaan seperti ini arus sedang mengalir ke luar dari konduktor sebelah atas dan memasuki konduktor sebelah bawah. Sementara resultan fluks yang dihasilkan memiliki besar yang konstan yaitu sebesar 1,5 Φm dan dibuktikan sebagai berikut : Φ R =0 Φ S = Φ m sin( )= Φ T = Φ m sin ( )= Φ m Φ m

12 Oleh karena itu resultan fluks, Φr adalah jumlah phasor dari ΦT dan ΦS Sehinngga resultan fluks, Φr = 2 Φm cos 30 0 = 1,5 Φm (ii) Pada keadaan 2, ωt = 30 0 arus bernilai maksimum negatif pada phasa S, sedangkan pada phasa R dan phasa T bernilai 0,5 maksimum, dan pada saat ini ωt = 30o, oleh karena itu fluks yang diberikan oleh masing-masing phasa : Φ R = Φ m sin ( 30 0 ) = 0,5 Φ m Φ S = Φ m sin ( ) = Φ m Φ T = Φ m sin ( ) = 0,5 Φ m Maka phasor Φ R dan Φ T adalah= Φr = 2 x 0,5 Φ m cos 60 = 0,5 Φ m. Sehingga resultan fluks Φr = 0,5 Φ m + Φ m = 1,5 Φ m Dari gambar diagram phasor tersebut dapat dilihat bahwa resultan fluks berpindah sejauh 30 0 dari posisi pertama. (iii) Pada keadaan ini ωt = 60 0, arus pada phasa R dan phasa S memiliki besar yang sama dan arahnya berlawanan ( 0,866 Φ m ), oleh karena itu fluks yang diberikan oleh masing-masing phasa Φ R = Φ m sin ( 60 0 ) = Φ m Φ S = Φ m sin ( ) = Φ m Φ T = Φ m sin ( ) = 0 Maka magnitudo dari fluks resultan : Φ r = 2 Φ m cos 30 0 = 1,5 Φ m Dari gambar diagram phasor tersebut dapat dilihat bahwa resultan fluks berpindah sejauh 60 0 dari posisi pertama.

13 ( iv ) Pada keadaan ini ωt = 90 0, arus pada phasa R maksimum ( positif), dan arus pada phasa S dan phasa T = 0,5 Φ m, oleh karena itu fluks yang diberikan oleh masing-masing phasa: Φ R = Φ m sin ( 90 0 ) = Φ m Φ S = Φ m sin ( ) = - 0,5 Φ m Φ T = Φ m sin ( ) = - 0,5 Φ m Maka phasor Φ T dan Φ T adalah = Φ r = 2 x 0,5 Φm cos 60 = 0,5 Φ m Sehingga resultan fluks Φr = 0,5 Φ m + Φ m = 1,5 Φ m Dari gambar diagram phasor tersebut dapat dilihat bahwa resultan fluks berpindah sejauh 90 0 dari posisi pertama. 2.6 Prinsip Kerja Motor Induksi Tiga Phasa Prinsip kerja motor induksi tiga phasa dapat dijelaskan sebagai berikut : Jika pada belitan stator diberi tegangan tiga phasa, maka pada stator akan dihasilkan arus tiga phasa. Arus ini akan mengalir melalui belitan yang akan menimbulkan fluks dan karena adanya perbedaan sudut phasa sebesar antara ketiga phasanya, maka timbul medan putar dengan kecepatan sinkron ns. Dimana: n s = Kecepatan sinkron motor

14 ..(2.3) P= Jumlah pasang kutub p = Jumlah kutub f = Frekunsi stator Dalam stator sendiri akan timbul tegangan pada masing-masing phasa yang dinyatakan e 1 = 2 fn 1 Φ m cos t e 1 = 2 fn 1 Φ m sin( t 90 0 ) e 1maks = 2 fn 1 Φ m Maka tegangan induksi pada stator adalah E 1 = 4.44 fn 1 Φ m (2.4) Dimana: e 1 = ggl induksi (Volt) e 1maks = ggl maksimum(volt) N 1 = jumlah lilitan kumparan stator E 1 = Tegangan induksi pada stator( Volt) Φ m =Fluksi maksimum (Wb) f = Frekuensi (Hz) Dalam keadaan rotor masih diam, medan putar stator akan memotong batang konduktor pada rotor. Akibatnya pada kumparan rotor timbul tegangan induksi (ggl) sebesar E 2 : E 2 = 4.44 fn 2 Φ m.(2.5)

15 Dimana: E 2 = Tegangan induksi pada rotor saat rotor dalam keadaan diam (Volt) N 2 = Jumlah lilitan kumparan rotor Ф m = Fluks maksimum(wb) Karena kumparan rotor membentuk rangkaian tertutup, maka ggl tersebut akan menghasilkan arus I 2. Adanya arus I 2 di dalam kumparan rotor akan menghasilkan medan magnet rotor. Interaksi medan magnet rotor dengan medan putar stator akan menimbulkan gaya F pada rotor. Bila kopel mula yang dihasilkan oleh gaya F cukup besar untuk memikul kopel beban, rotor akan berputar searah medan putar stator. Perputaran rotor akan semakin meningkat hingga mendekati kecepatan sinkron. Perbedaan kecepatan sinkron medan putar stator (n s ) dan kecepatan rotor (n r ) disebut slip, dinyatakan dengan ns nr Slip (S) = 100%.(2.6) n s Pada saat rotor dalam keadan berputar, besarnya tagangan yang terinduksi pada kumparan rotor akan bervariasi tergantung besarnya slip, dan tegangan induksi ini dinyatakan dengan E 2s yang besarnya Dimana: E 2s = 4,44 sfn 2 Φ m ( Volt )... (2.7) E 2s = tegangan induksi pada rotor dalam keadaan berputar (Volt)

16 f 2 = s. f = frekuensi rotor (frekuensi tegangan induksi pada rotor dalam keadaan berputar) Bila n s = n r, tegangan tidak akan terinduksi dan arus tidak akan mengalir pada kumparan rotor, karenanya tidak dihasilkan kopel. Kopel ditimbulkan jika n r < n s. 2.7 Frekuensi Arus Rotor Ketika rotor masih dalam keadaan diam, dimana frekuensi arus pada rotor sama seperti frekuensi masukan ( sumber ). Tetapi ketika rotor akan berputar, maka frekuensi rotor akan bergantung kepada kecepatan relatif atau bergantung terhadap besarnya slip. Untuk besar slip tertentu, maka frekuensi rotor sebesar f ' yaitu, ns n r = 120 f ' P, diketahui bahwa n s = 120 f p Dengan membagikan dengan salah satu, maka didapatkan f f ' = n s n n s r = s Maka ' f = sf ( Hz )...(2.8) Telah diketahui bahwa arus rotor bergantung terhadap frekuensi rotor ' f = sf dan ketika arus ini mengalir pada masing masing phasa di belitan rotor, akan memberikan reaksi medan magnet. Biasanya medan magnet pada rotor akan menghasilkan medan magnet yang berputar yang besarnya bergantung atau relatif terhadap putaran rotor sebesar sn s.

17 Pada keadaan tertentu, arus rotor dan arus stator menghasilkan distribusi medan magnet yang sinusoidal dimana medan magnet ini memiliki magnetudo yang konstan dan kecepatan medan putar n s yang konstan. Kedua Hal ini merupakan medan magnetik yang berputar secara sinkron. kenyataannya tidak seperti ini karena pada stator akan ada arus magnetisasi pada kumparannya. 2.8 Rangkaian Ekivalen Kerja motor induksi seperti juga kerja transformator adalah berdasarkan prinsip induksi-elektromagnetik. Oleh karena itu, motor induksi dapat dianggap sebagai transformator dengan rangkaian sekunder yang berputar. Rangakian pengganti motor induksi dapat dilihat pada gambar 2.8. Gambar 2.10 Rangkaian Pengganti Motor Induksi Untuk menentukan rangkaian ekivalen dari motor induksi tiga phasa, pertama- tama perhatikan keadaan pada stator. Gelombang fluks pada celah udara yang berputar sinkron membangkitkan ggl lawan tiga phasa yang seimbang di dalam phasa-phasa stator. Besarnya tegangan terminal stator berbeda dengan ggl lawan sebesar jatuh tegangan pada impedansi bocor stator, sehingga dapat dinyatakan dengan persamaan V 1 = E 1 + I 1 ( R 1 + jx1 ) Volt...(2.9)

18 Di mana: V 1 = tegangan terminal stator (Volt) E 1 = ggl lawan yang dihasilkan oleh fluks celah udara resultan(volt) I 1 = arus stator (Ampere) R 1 = resistansi efektif stator (Ohm) X 1= reaktansi bocor stator (Ohm) Seperti halnya transformator, arus stator dapat dipecah menjadi dua komponen, komponen beban dan komponen peneralan. Komponen beban I 2 menghasilkan suatu fluks yang akan melawan fluks yang diakibatkan arus rotor. Komponen peneralan I Φ, merupakan arus stator tambahan yang diperlukan untuk menghasilkan fluks celah udara resultan. Arus peneralan dapat dipecah menjadi komponen rugi rugi inti I c yang sefasa dengan E 1 dan komponen magnetisasi I m yang tertinggal dari E 1 sebesar 90 Gambar 2.11 Rangkaian Ekivalen Stator Pada rotor belitan, jika belilitan yang dililit sama banyaknya dengan jumlah kutub dan fasa stator. Jumlah lilitan efektif tiap fasa pada lilitan stator banyaknya a kali jumlah lilitan rotor.

19 Gambar-2.12 Rangkaian Ekivalen pada Rotor Bandingkan efek magnetis rotor ini dengan yang terdapat pada rotor ekivalen magnetik yang mempunyai jumlah lilitan yang sama seperti stator. Untuk kecepatan dan fluks yang sama, hubungan antara tegangan diimbaskan pada rotor yang sebenarnya dan tegangan rotor ekivalen adalah E rotor yang E 2 s yang diimbaskan pada E 2 s = a E rotor...(2.10) Bila rotor rotor akan diganti secara magnetis, lilitan ampere masing masing harus sama, dan hubungan antara arus rotor sebenarnya I rotor dan arus I 2 s pada rotor ekivalen haruslah I 2 s = I rotor...(2.11) a Akibatnya hubungan antara impedansi bocor frekuensi slip Z 2 S dari rotor ekivalen dan impedansi bocor frekuensi slip Z rotor dari rotor yang sebenarnya haruslah sebagai berikut E 2S Z 2 S = = I 2S a 2 E I rotor rotor = a 2 Z rotor ( Ohm ).(2.12)

20 Karena rotor terhubung singkat, hubungan fasor antara ggl frekuensi slip E 2 s yang dibangkitkan pada fasa patokan dari rotor patokan dan arus I 2 s pada fasa tersebut adalah E I 2S 2S = Z 2 S = R 2 + jsx 2...(2.13) Dimana Z 2 S = impedansi bocor rotor frekuensi slip tiap fasa (Ohm) R 2 = tahanan rotor (Ohm) sx 2 = reaktansi bocor patokan pada frekuensi slip (Ohm) Reaktansi yang didapat pada persamaan (2.13) dinyatakan dalam cara yang demikian karena sebanding dengan frekuensi rotor dan slip. Jadi X 2 didefinisikan sebagai harga yang akan dimiliki oleh reaktansi bocor pada rotor dengan patokan pada frekuensi stator. Pada stator ada gelombang fluks yang berputar pada kecepatan sinkron. Gelombang fluks ini akan mengimbaskan tegangan pada rotor dengan frekuensi slip sebesar E 2 s dan ggl lawan stator E 1. Bila bukan karena efek kecepatan, tegangan rotor akan sama dengan tegangan stator, karena lilitan rotor identik dengan lilitan stator. Karena kecepatan relatif gelombang fluks terhadap rotor adalah s kali kecepatan terhadap stator, hubungan antara ggl efektif pada stator dan rotor adalah E 2 s = s E1...(2.14)

21 Gelombang fluks magnetik pada rotor dilawan oleh fluks magnetik yang dihasilkan komponen beban I 2 dari arus stator, dan karenanya, untuk harga efektif I 2 s = I 2...(2.15) Dengan membagi persamaan (2.14) dengan persamaan (2.15) didapatkan E I 2S 2S = se I (2.16) Didapat hubungan antara persamaan (2.15) dengan persamaan (2.16), yaitu E I 2S 2S = se I 2 1 = R 2 + jsx 2...(2.17) Dengan membagi persamaan (2.16) dengan s, maka didapat E 1 = s I 2 R 2 + jx 2...(2.18) Dari penjelasan mengenai rangkaian ekivalen pada stator dan rotor di atas, maka dapat dibuat rangkaian ekivalen motor induksi tiga fasa pada masing masing fasanya dan untuk mempernudah perhitungan maka rangkaian ekivalen pada gambar 2.13 diatas dapat dilihat dari sisi stator, rangkaian ekivalen motor induksi tiga fasa akan dapat digambarkan sebagai berikut.

22 Atau seperti gambar berikut. Dimana: Gambar-2.13 Rangkaian Ekivalen Motor Induksi Sisi Stator ' X 2 = a 2 X 2 ' R 2 = a 2 R2 2.9 Aliran Daya Pada Motor Induksi Pada motor induksi, tidak ada sumber listrik yang langsung terhubung ke rotor, sehingga daya yang melewati celah udara sama dengan daya yang diinputkan ke rotor. Gambar 2.14 Rangkaian ekivalen per-phasa motor induksi tiga phasa

23 Dimana P FW = Rugi-rugi gesek dan angin motor P S = Daya penggerak poros T S = Torsi penggerak poros Daya total yang dimasukkan pada kumparan stator (P in ) dirumuskan dengan P in= 3V 1I1 c oθs( Watt )...(2.19) Dimana : V 1 = tegangan sumber (Volt) I 1 = arus masukan(ampere) θ = perbedaan sudut phasa antara arus masukan dengan tegangan sumber. Sebelum daya ditransfer melalui celah udara, motor induksi mengalami rugi-rugi berupa rugi-rugi tembaga stator (P SCL ) dan rugi-rugi inti stator (P C ). Daya yang ditransfer melalui celah udara (P AG ) sama dengan penjumlahan rugirugi tembaga rotor (P RCL ) dan daya yang dikonversi (P conv ). Daya yang melalui celah udara ini sering juga disebut sebagai daya input rotor. P A G= PR C+ Lc P o (Watt)...(2.20) ' ' 2 R2 ' 2 ' ' = 3( I ) = ( I ) R + ( I ) 2 3 s ' ( 1 s) 2 R...(2.21) s 3 2

24 bawah ini. Diagram aliran daya motor induksi dapat dilihat pada Gambar 2.17 di PAG Pconv Daya celah udara P out = τ l oadϖr P in = 3. VLIL cosθ P F&W P RCL P C P SCL Gambar Aliran Daya Motor Induksi. P SLL Dimana : - P SCL = rugi rugi tembaga pada kumparan stator (Watt) - P C = rugi rugi inti pada stator (Watt) - P AG = daya yang ditranfer melalui celah udara (Watt) - P RCL - P F + W = rugi rugi tembaga pada kumparan rotor (Watt) = rugi rugi gesek + angin (Watt) - P SLL = stray losses (Watt) - P CONV = daya mekanis keluaran (output) (Watt) Hubungan antara rugi-rugi tembaga rotor dan daya mekanis dengan daya masukan rotor dinyatakan dengan persamaan sebagai berikut : R C L 2 ' 2 ' ( I ) R2 A P = 3 = s P ( Watt )...(2.22) ' 2 ( 1 s) ' ( I 2 ) R2 = ( s A P c o= 3 n v 1 ) s P( Watt )...(2.23) s

25 Dari gambar 2.17 dapat dilihat bahwa motor induksi juga mengalami rugirugi gesek + angin (P F&W ), sehingga daya mekanis keluaran sama dengan daya yang dikonversi (P conv ) dikurangi rugi-rugi gesek + angin. P out = P conv P F&W Secara umum, perbandingan komponen daya pada motor induksi dapat dijabarkan dalam bentuk slip yaitu : P AG : P RCL : P conv = 1 : s : 1 s 2.10 Efisiensi Efisiensi motor induksi adalah ukuran keefektifan motor induksi untuk mengubah energi listrik menjadi energi mekanis yang dinyatakan sebagai perbandingan antara masukan dan keluaran atau dalam bentuk energi listrik berupa perbandingan watt keluaran dan watt masukan. Defenisi NEMA terhadap efisiensi energi adalah bahwa efisiensi merupakan perbandingan atau rasio dari daya keluaran yang berguna terhadap daya input total dan biasanya dinyatakan dalam persen juga sering dinyatakan dengan perbandingan antara keluaran dengan keluaran ditambah rugi-rugi, yang dirumuskan dalam persamaan (2.2.4) Po u Pi t n Pl o s Ps o u η = = = 100% P P P + P...(2.24) i n i n o u L t Dari persamaan terlihat bahwa efisiensi motor bergantung pada besar rugiruginya. Rugi-rugi pada persamaan tersebut adalah penjumlahan keseluruhan komponen rugi-rugi yang dibahas pada sub bab sebelumnya.

26 Pada motor induksi pengukuran efisiensi motor induksi ini sering dilakukan dengan beberapa cara seperti: - Mengukur langsung daya elektris masukan dan daya mekanis keluaran - Mengukur langsung seluruh rugi-rugi dan daya masukan - Mengukur setiap komponen rugi-rugi dan daya masukan, dimana pengukuran daya masukan tetap dibutuhkan pada ketiga cara di atas. Umumnya, daya elektris dapat diukur dengan sangat tepat, keberadaan daya mekanis yang lebih sulit untuk diukur. Saat ini sudah dimungkinkan untuk mengukur torsi dan kecepatan dengan cukup akurat yang bertujuan untuk mengetahui harga efisiensi yang tepat. Pengukuran pada keseluruhan rugi-rugi ada yang berdasarkan teknik kalorimetri. Walaupun pengukuran dengan metode ini relatif sulit dilakukan, keakuratan yang dihasilkan dapat dibandingkan dengan hasil yang didapat dengan pengukuran langsung pada daya keluarannya. Kebanyakan pabrikan lebih memilih melakukan pengukuran komponen rugi-rugi secara individual, karena dalam teorinya metode ini tidak memerlukan pembebanan pada motor, dan ini adalah suatu keuntungan bagi pabrikan. Keuntungan lainnya yang sering disebut-sebut adalah bahwa memang benar error pada komponen rugi-rugi secara individual tidak begitu mempengaruhi keseluruhan efisiensi. Keuntungannya terutama adalah fakta bahwa ada kemungkinan koreksi untuk temperatur lingkungan yang berbeda. Biasanya data efisiensi yang disediakan oleh pembuat diukur atau dihitung berdasarkan standar tertentu.