1. TUJUAN Tujuan percobaan ini adalah mahasiswa dapat mencari rangkaian ekivalen mesin asinkron dan mencari karakteristik-karakteristik yang digunakan untuk menggambar diagram lingkaran yang diperlukan untuk menganalisa sifat mesin asinkron. 2. DASAR TEORI Pengujian beban nol selain bermanfaat untuk menjelaskan kondisi kerja rangkaian magnet motor, juga untuk mendapatkan elemen-elemen penting untuk menggambarkan diagram lingkaran dan untuk perhitungan efesinsinya. Sebaiknya pengujian tanpa beban dilakukan berulang-ulang sehingga diperoleh harga yang memungkinkan untuk menggambar diagram. Gambar 1. Grafik Pengujian Tanpa Beban Dari gambar grafik diatas dapat diketahui arus beban nol (Io), daya masukan (Po), faktor daya (cos o) pada saat tegangan nominal.variabelvariabel tersebut dapat digunakan untuk menghitung Ro (tahanan akibat kerugian besi), Xo (reaktansi merupakan tahanan yang mengakibatkan fluksi). 1
Jika karakteristik Po fungsi dari Vo kwadrat maka akan diperoleh garis lurus seperti gambar 6.2 di bawah ini. Gambar 2. Karakteristik Po= f (Vo 2 ) Titik AD merupakan kerugian total pada saat beban nol yang terdiri dari: AB adalah kerugian tembaga Pt = Io 2.R DC adalah kerugian tetap berupa gesekan bantalan dan angin, diambil dari titik potong interpolasinya. BC adalah kerugian besi. Pengujian hubung singkat dilakukan pada saat rotor di kunci. Dalam keadaan ini, jika motor diberikan tegangan nominal maka akan terjadi arus yang sangat tinggi sehingga dapat merusak belitan. Oleh karena itu, pengujian hubung singkat biasanya dilakukan dengan memberikan tegangan yang kecil pada motor sehingga arus tidak melebihi harga nominalnya. Gambar 3. Rangkaian Ekivalen Mesin Asinkron dari Sisi motor 2
Gambar 4. Karakteristik Hubung Singkat Dari pengujian hubung singkat dapat diperoleh : Vhs,Phs, dan cos hs untuk arus nominal In. Impedansi/fasa ekivalen Ze = Vhs (fasa) / Ihs (fasa) Reaktansi/fasa ekivalen Xhs = Ze sin e Reaktansi/fasa ekivalen Re = Ze cos e Harga Ihs dan Phs didasarkan pada tegangan nominal (dengan mengingat bahwa uji hubung singkat dilakukan dengan tegangan yang diturunkan agar tidak merusak motor). Harga-harga itu diperoleh pada tegangan nominal sebagai berikut: Arus hubung singkat fasa pada tegangan nominal: Ihs (Vn) = Ihs. Vn/Vhs Faktor daya hubung singkat pada tegangan nominal: Cos hs (Vn) = cos hs pada tegangan yang diturunkan. Daya hubung singkat pada tegangan nominal: Phs (Vn) = 3. Vn. Ihs (Vn). cos hs 3
Model rangkaian ekivalen motor asinkron pada gambar 6.2 menunjukkan bahwa perubahan beban mempengaruhi harga slip, dengan demikian setiap perubahan beban memerlukan perubahan perhitungan. Cara ini kurang praktis. Diagram lingkaran digunakan untuk mempermudah analisis dan perhitungan motor asinkron. Untuk menggambar diagram lingkaran diperlukan pengukuran beban nol dan hubung singkat. Pada pengukuran beban nol diperoleh arus Io dan cos o (S = 0). Pengukuran hubung singkat (rotor ditahan) diperoleh Ihs dan cos hs ( S = 1) Dari kedua pengukuran tersebut dibuat diagram lingkaran dengan cara: 1. Buat skala arus. 2. Buat koordinat 2 garis tegak lurus. Perpotongan kedua garis tersebut di tandai dengan titik O. Garis tegak (vertikal) merupakan garis tegangan. 3. Gambarkan vektor diagram arus beban nol (Io) dengan garis tegak sebagai referensi. Ujung vektor Io ditandai dengan titik A. 4. Buat garis sejajar dengan sumbu horizontal mulai dari titik A. Garis tersebut disebut garis AB. 5. Gambarkan vektor diagram arus hubung singkat (Ihs) mulai dari titik O, di peroleh garis OC. 6. Hubungkan titik A dan C. Garis ini adalah garis daya output. 7. Buat garis tegak lurus AC dari titik tengah AC sampai memotong AB. Titik potong garis tersebut dengan AB merupakan pusat lingkaran (D). 8. Tarik garis sejajar dengan sumbu tegak dari C ke garis AB, diperoleh titik E. CE merupakan total rugi tembaga (I 2 R). Garis CD = Phs (daya hubung singkat). Skala daya = Phs/CD [Watt/cm] 4
Perbandingan panjang CF dan EF adalah : CF -------- = ---------------------- EF 3. Ihs 2. Rs Phs - 3. Ihs 2. Rs Hubungkan titik A dan F. Garis AF merupakan garis torsi. AC adalah garis daya output. Pm = daya output maksimum. Tm = torsi maksimum. 9. Jika P adalah daya beban penuh dan I1 adalah arus beban penuh maka : GJ = torsi beban penuh GK = daya output beban penuh daya output GK =... =... x 100% daya input GH rugi tembaga rotor (Pr) KJ Slip beban penuh =... =... daya output + Pr GJ 5
Gambar 5. Diagram Lingkaran 3. DAFTAR PERLATAN No Nama Jumlah 1 Motor asinkron (induksi) rotor sangkar. 1 Buah 2 Trafo regulator 3. 1 Buah 3 Generator DC (sebagai beban). 1 Buah 4 Beban (berupa tahanan resistif). 1 Buah 5 Voltmeter 2 buah. 6 Amperemeter 3 buah 7 Wattmeter 1 buah. 8 Trafo arus 1 buah. 9 Multimeter 1 buah. 10 Kabel penghubung. Secukupnya 6
RANGKAIAN PERCOBAAN Gambar 6. Gambar Rangkaian Percobaan Mesin Asinkron. 4. LANGKAH KERJA Percobaan beban nol : 1. Buat rangkaian seperti gambar 6. 2. Putar motor asinkron dengan menggunakan trafo 3 fasa secara bertahap sampai tegangannya mencapai 120 % dari tegangan nominal. 3. Catat hasil pengukuran dalam tabel 1. Percobaan hubung singkat : 1. Buat rangkaian seperti gambar 6. 2. Tahan/kunci poros motor sehingga poros tidak dapat berputar. 3. Atur tegangan input dengan trafo 3 fasa secara bertahap sampai arus jangkarnya mencapai 120 % nominal. 4. Catat hasil pengukuran pada tabel 2. 7
Percobaan mencari karakteristik efisiensi secara langsung : 1. Buat rangkaian seperti gambar 6 2. Putar motor asinkron sampaiputaran nominal. 3. Berikan arus penguatan pada generator DC. Atur bebannya secara bertahap sampai arus jangkar mesin asinkron mencapai 110 % arus nominal. 4. Catat hasil pengukuran pada tabel 3. dan hitung slipnya. 5. DATA HASIL PERCOBAAN Tabel 1. Percobaan Beban Nol Tegangan Arus Daya Cos Keterangan Vo (Volt) (A) (W) Vo = 10% Vn Vo = 20% Vn Vo = 30% Vn Vo = 40% Vn Vo = 60% Vn Vo = 80% Vn Vo = 100% Vn Vo = 120% Vn 8
Tegangan Vo (Volt) Tabel 2. Percobaan Hubung Singkat Arus Daya Cos (A) (W) Keterangan Ihs = 10 % In Ihs = 20 % In Ihs = 30 % In Ihs = 40 % In Ihs = 60 % In Ihs = 80 % In Ihs = 110 % In Ihs = 120 % In Tabel 3. Efisiensi Tegangan Arus Daya Cos Keterangan Vo (Volt) (A) (W) Vo = 10% Vn Vo = 20% Vn Vo = 30% Vn Vo = 40% Vn Vo = 60% Vn Vo = 80% Vn Vo = 100% Vn Vo = 110% Vn 9
5. TUGAS Gambarkan diagram lingkaran dari data pengukuran. Tentukan daya input maksimum, daya keluaran maksimum, torsi maksimum, rugi daya pada rotor, stator, besi + gesekan. 10