engautan Konvenional Motor nduki Tiga Faa Rotor Sangkar Tupai Yunan Badruzzaman Juruan Teknik Elektro, oliteknik Negeri Semarang E-mail : yunan.badruzzaman@gmail.com Abtrak enggunaan motor induki tiga aa untuk aplikai di mein-mein indutri telah banyak digunakan pada dunia indutri karena mempunyai kontruki yang ederhana ehingga mudah dalam perawatannya. Kelemahan utama motor induki tiga aa adalah aru tarting yang cukup tinggi dan tori awal yang rendah. Untuk mengatainya kita perlu memilih metode pengautan yang tepat yang mampu menurunkan aru tarting dan menaikkan tori awal. enelitian ini bertujuan untuk mengetahui karakteritik item pengautan konvenional yang terdiri dari item direct online, bintang egitiga, tahanan primer dan pengautan dengan tranormator. Metode pengautan konvenional merupakan metode pengautan yang paling ering dipakai di dunia indutri karena kontrukinya ederhana, handal dan ekonomi. Metode pengautan konvenional dilakukan dengan mengatur dua buah variabel utama yaitu tegangan dan aru. Kata kunci : engautan konvenional, motor induki tiga aa Abtract The ue o three-phae induction motor or application in indutrial machinery ha been widely ued in indutry becaue o it imple contruction, o eay in maintenance. The main drawback i the three-phae induction motor tarting current i uiciently high and low tarting torque. To olve thi problem, we need to chooe the right method o tarting motor that can reduce the tarting current and tarting torque increae. Thi tudy aim to determine the characteritic o conventional Starting induction motor ytem coniting o direct online ytem, the tar delta, primary cutody and the Starting o the tranormer. Starting o the conventional method i a method o Starting o the mot commonly ued in indutry becaue o it contruction i imple, reliable and economical. Starting o the conventional method perormed by adjuting the two main variable, the voltage and current. Keyword: Conventional tarting, three phae induction motor. ENDAHULUAN enggunaan motor induki tiga aa untuk aplikai di mein-mein indutri telah banyak digunakan pada dunia ndutri. Motor induki tiga aa Mempunyai kontruki yang ederhana ehingga mudah dalam perawatannya, bahkan bia dikatakan tanpa perlu perawatan yang khuu. Untuk dapat menjalankan motor induki diperlukan uatu item pengautan diantaranya adalah metode konvenional dan metode otomati. Untuk dapat memilih metode pengautan yang tepat, diperlukan uatu penelitian yang dapat memberikan gambaran yang jela tentang karakteritik maing-maing item pengautan konvenional terebut.. KAJAN USTAKA. Motor nduki Tiga Faa Secara umum motor induki dibagi menjadi dua buah yaitu motor induki atu aa dan motor induki tiga aa. Secara prinip cara kerja kedua motor ini adalah ama yaitu karena adanya induki yaitu adanya medan putar pada belitan utama (tator) yang memotong batang-batang rotor ehingga akan timbul induki pada rotor. Bagian utama dari motor induki adalah :. Bagian yang diam (tator). Bagian yang bergerak (rotor). Celah udara rinip kerja motor induki tiga aa adalah ebagai berikut. 4
SSN : 5-4908 ol. No. April 0 : 4 47. Apabila umber tegangan aa dipaang pada kumparan tator, timbullah kecepatan 0 medan putar (N ), N. (). erputaran medan putar pada tator terebut akan memotong batang-batang konduktor pada bagian rotor.. Akibatnya, pada bagian rotor akan timbul tegangan induki (ggl) ebear : E S 4,44 N (untuk atu aa), dimana E S adalah tegangan induki aat rotor berputar. 4. Karena pada rotor timbul tegangan induki, dan rotor merupakan rangkaian yang tertutup, ehingga pada rotor akan timbul aru (). 5. Adanya aru () didalam medan magnet, akan menimbulkan gaya (F) pada rotor. 6. Bila kopel mula yang dihailkan oleh gaya (F) pada rotor cukup bear untuk memikul kopel beban, maka rotor akan berputar earah dengan medan putar tator. 7. Agar tegangan terinduki diperlukan adanya perbedaan antara kecepatan medan putar tator (n) dengan kecepatan berputar rotor (nr). 8. erbedaan kecepatan antara nr dan n diebut lip (S) dinyatakan dengan : n nr S x00% () n 9. Apabila n r n tegangan tidak terinduki dan aru tidak mengalir pada kumparan jangkar rotor, dengan demikian tidak dihailkan kopel. Kopel motor akan ditimbulkan apabila n r lebih kecil dari n. Berubah-ubahnya kecepatan motor induki (nr) mengakibatkan berubahnya harga lip dari 00% pada aat tart ampai 0% pada aat diam (n r n ) Hubungan rekueni dengan lip dapat dilihat eperti pada peramaan (). ada rotor berlaku hubungan : p( n n r ) 0 Dimana rekueni aru rotor pn n nr x 0 n n nr pn Karena S dan n 0 Maka x n ada aat tart S 00% dan. Sitem engautan Maalah-maalah yang ering muncul pada item pengautan ecara umum adalah aru awal yang terlalu bear dan momen awal yang ering terlalu kecil. Untuk kebanyakan motor aru awal adalah empat ampai tujuh kali bearnya aru nominal []. Untuk motor-motor yang bear hal ini tidak dapat diijinkan karena akan mengganggu jaringan, lagipula hal ini akan meruak motor itu endiri. Selain itu konumi daya litrik juga akan angat tinggi dikarenakan aru tart yang terlalu bear tadi. Rumu aru awal adalah : E0 ( ) () R + X Dengan memperhatikan peramaan () dapat diimpulkan bahwa alah atu cara untuk menurunkan aru awal adalah dengan menurunkan E 0, hal ini dapat dilakukan dengan menurunkan tegangan apit. Dan cara yang kedua dalah dengan memperbear nilai tahanan R. hal ini dapat dilakukan pada jeni rotor belitan dengan menambahkan tahanan luar melalui cincin geernya... engautan DOL (direct on line) Jeni ini adalah jeni pengautan yang umum dipakai terutama untuk daya motor dibawah 5 KW. Ada beberapa hal yang haru diperhatikan dalam pengautan ecara langung (DOL) ini antara lain :. Aru meningkat 5 /d 7 kali aru beban penuh [].. Tori hanya,5 /d,5 kali tori beban penuh.. Terjadi drop tegangan pada aat tart awal 4. Untuk daya motor yang bear tidak diarankan untuk menggunakan pengautan jeni ini. Keterangan : 5 /d 7 kali n. r π.n. k. Dimana r adalah Daya input rotor. Dan rugi-rugi tembaga (cu) x rotor Jadi R. k dimana S (4) Jika Aru nominal beban penuh S Slip beban penuh Maka k.. (5) 4
engautan Konvenional Motor nduki Tiga Faa Rotor Sangkar Tupai... Yunan Badruzzaman tart t (6) Ketika pengautan DOL maka aru tarting adalah mirip aru hubung ingkat (h) tart h a h dimana a Gambar memperlihatkan rangkaian percobaan pengautan DOL. h adalah aru aat hubungan egitiga dengan tarting DOL () (0) tart t t () t h h h dan t adalah aru perphae Gambar adalah rangkaian percobaan pengautan bintang egitiga. F F ES KM KM ES Sb KM K4M K5M S Sa Sc F 7 8 S4 U W S KM S 5 KM F 7 S5 KM KT KM KM 8 0 9 M KM 4 H KM 6 H U W M U W KM KT K5M K4M K5M K4M H L L L E ENGASUTAN DOL DOL Forward DOL Backward Gambar Rangkaian daya dan rangkaian kontrol pengautan DOL... engautan Bintang Segitiga Cara yang ering digunakan untuk menurunkan tegangan apit adalah dengan menggunakan aklar bintang egitiga. Hubungan bintang digunakan untuk menurunkan tegangan yang mauk ke kumparan tator, edangkan pada aat motor berjalan normal, kumparan tator dihubung delta. Metode ini cocok digunakan untuk motor-motor diata 5,5 KW ampai 5 KW. ada aat hubungan Bintang tegangan line ke netral dapat diormulaikan ebagai berikut: (7) (8). z Sedangkan pada hubungan egitiga tegangan line ke netral dapat diormulaikan ebagai berikut: (9) Z Formulai hubungan tori tarting dan tori beban penuh t perphae / h per phae L L L E ENGASUTAN BNTANG SEGTGA Hub. Bintang Hub. Segitiga Gambar Rangkaian daya dan rangkaian kontrol pengautan bintang egitiga... engautan dengan Tahanan rimer Di ini tegangan yang diturunkan diperoleh dengan menggunakan tahanan yang dihubungkan eri dengan etiap belitan tator elam periode tart. enurunan tegangan dalam tahanan dapat dilakukan ecara bertahap euai dengan kebutuhan. Semakin banyak tingkatannya emakin halu pula percepatan yang dihailkan ehingga gangguan tegangan pada aluran lebih kecil. Setelah periode tart dengan tahanan eleai maka motor akan dihubungingkatkan ehingga motor akan bekerja dengan tegangan penuh. erpindahan ini dilakukan dengan kontrol otomati dengan menggunakan timer. Keuntungan dari pengautan ini adalah pana yang ditimbulkan relati edikit yaitu 5%-0% dari pana yang akan timbul. Gambar memperlihatkan rangkaian percobaan pengautan dengan tahanan primer. 4
SSN : 5-4908 ol. No. April 0 : 4 47 K5M Rd U0 0 W0 M K6M F ES S6 4 S7 44 K7T 45 K5M K7T K5M K7T 46 K5M 47 K6M K6M H9 k dimana maka k (4) Tori aat DOL Tori tranormator Hubungan tori tarting dan tori beban penuh k aat tegangan k/ ; h ENGASUTAN TAHANAN ADA STATOR engautan Tahanan Stator Gambar Rangkaian daya dan rangkaian kontrol pengautan dengan tahanan primer..4. engautan dengan tranormator engautan dengan tranormator ini dapat dilakukan dengan beberapa tingkatan, emakin banyak tingkatan yang digunakan maka akan emakin baik pula perubahan aru tart yang terjadi ehingga kenaikan aru tart dapat diminimalkan. Keuntungan yang dapat kita raakan dengan penggunaan tingkatan yang lebih banyak adalah akan mengurangi kerugiankerugian pana yang timbul jika kita bandingkan dengan mempergunakan uatu hambatan R. Namun kekurangan yang utama adalah tranormator tegangan mempunyai harga yang lebih tinggi daripada ebuah hambatan. Tujuan dari pengautan ini adalah untuk mengurangi tegangan awal yang diindukikan pada tator ehingga rangkaian ini biaa dikenal dengan nama pemampa awal kerja atau tarting compenator. Rangkaian ini dapat dioperaikan ecara manual ataupun otomati dengan menggunakan rele yang dapat memberikan tegangan penuh etelah motor menjadi cepat. ada aat pengautan tegangan terminal dari motor dikurangi 50% ampai 80% dari tegangan penuh trao, hal ini dimakudkan untuk membuat aru aut kecil. Setelah percepatan tranormator tegangan diputukan. Jika tranormator bertapping dengan ratio tranormai k maka : k Tegangan aa k Sehingga k Z Z k. h k.. () Aru dari catu daya k. k. k () h t k. h Karena t~t untuk lip Maka t t t t k (5) Gambar 4 memperlihatkan rangkaian percobaan pengautan dengan tranormator. Gambar 4 Rangkaian daya dan rangkaian kontrol pengautan dengan tranormator. EMBAHASAN Data motor yang digunakan : 745 W Type Rotor angkar F 50 Hertz Nr 45 Y/ 80/0 Co θ 0.5 ole 4 kutup.. engautan Direct On Line Dari hail percobaan gambar rangkaian yang dilakukan pada rangkaian DOL Forward didapatkan data ebagai berikut : 44
engautan Konvenional Motor nduki Tiga Faa Rotor Sangkar Tupai... Yunan Badruzzaman TABEL DATA ERCOBAAN RANGKAAN. DOL L-L (olt) Maju 7 00 Mundur 7 00.65.55.60.55 r.46 0.5.40 0.48 498 490 499 495 Dari data juga dapat terlihat bahwa aru tart nilainya lebih tinggi jika dibandingkan dengan aru pada aat running. ada pengautan DOL terjadi kenaikan aru tart kurang lebih 6-7 kali aru nominal. TABEL DATA ERHTUNGAN RANGKAAN DOL L-L n (orward) () 80,6 5,96 5,96 (backward) ada hail perhitungan aru nominaya adalah.6a. Aru ini adalah aru pada aat motor bekerja pada kondii terbebani. Sedangkan data yang terukur adalah kondii dimana motor dalam keadaan tanpa beban atau dapat dikatakan motor beban nol. Nilai aru beban nol adalah,46 A pada tegangan 7. ada kondii ini aru awal yang dapat terukur oleh alat ukur adalah,65 A. Jika dibandingkan antara aru awal yang eharunya adalah 6-7 kali aru nominal, dapat dijelakan di ini bahwa aru awal ini angat dipengaruhi oleh beban yang dipikul oleh motor induki itu endiri. Semakin bear beban yang dipikul maka akan emakin tinggi pula aru awaya... engautan Bintang Segitiga Data yang didapatkan adalah ebagai berikut : TABEL DATA ERCOBAAN RANGKAAN ENGASUTAN BNTANG SEGTGA L-L () 00 47,4,5 (Y) 0,48 0, ( ), 0,60 500 500 TABEL 4 DATA ERHTUNGAN RANGKAAN BNTANG SEGTGA L-L n (Y) ( ) () 80,6,96.6 Dari name plate motor yang digunakan dalam percobaan pengautan bintang egitiga didapatkan bahwa pada hubungan bintang tegangan makimal yang diijinkan adalah 80 dan pada hubungan delta tegangan makimal yang diijinkan adalah 0. Sehingga dari data diata maka tegangan yang dikenakan pada motor pada aat tart awal makimal adalah 0 ehingga pada aat hubungan delta tegangan yang diberikan ke motor tidak melebihi tegangan yang diijinkan. Jika motor diberikan tegangan melebihi kemampuannya hal ini dapat menyebabkan uia pemakaian motor menjadi lebih muda dan lilitan motor akan cepat ruak karena dilalui tegangan melebihi kapaitanya. Dari data percobaan pada tabel, didapatkan bahwa aat motor terhubung bintang aru yang terukur adalah 0.48 A. Setelah motor terhubung delta aru ini meningkat menjadi, A (untuk tegangan maukan 00). Seuai dengan tujuan emula bahwa pengautan bintang egitiga ini bertujuan untuk menurunkan aru tart yang cukup tinggi. Secara teori aru pada hubungan bintang elalu lebih rendah jika dibandingkan dengan aru pada hubungan delta. ni dapat dilihat pada tabel 4, ternyata hail percobaan yang dilakukan menunjukkan nilai yang ama yaitu aru pada hubungan bintang lebih tinggi jika dibandingkan dengan aru pada hubungan delta. Jika kita bandingkan nilai pada tabel dan 4 dapat kita lihat bahwa pada perhitungan aru pada hubungan bintang adalah,96 A dan aru pada hubungan delta adalah,6 A (Untuk tegangan maukan 80). Sedangkan diini tegangan maukan yang digunakan adalah 00. Maka dapat dihitung kembali arunya ebagai berikut : n Coθ Coθ 4,A.00.0,5 Hubungan Bintang (tart) : Dimana l-l l-n -N 00 L 5,5 45
SSN : 5-4908 ol. No. April 0 : 4 47 7, 45A.5,5.0,5 Hubungan Delta : Dimana ll n Coθ Coθ,A.69.0,5 4, A.00.0,5 Dari perhitungan di ata dapat dilihat bahwa aru pada hubungan bintang adalah 7,45 A dan pada hubungan delta adalah 4, A. Sebagai inormai dapat dijelakan bahwa ama eperti pada hubungan DOL, pengautan ini dilakukan tanpa menggunakan beban (beban nol) ehingga aru yang terukur cenderung lebih rendah dengan aru yang telah diperhitungkan pada nilai nominaya. Sedangkan kecepatan putaran rotor cenderung ama dengan tegangan maukan yang berbeda. Hal ini diebabkan karena nilai lip yang ama dan nilai rekueni jala-jala yang relati tabil... engautan Tahanan rimer Data yang didapatkan adalah ebagai berikut : TABEL 5 DATA ERCOBAAN RANGKAAN ENGASUTAN TAHANAN RMER L- L () Ω 7 00 6Ω 69 00 Rd,4 0,50,5 0,49 r,44 0,5,4 0,5,7,5,6,5 d 490 500 497 500 Dari data tabel 5 dapat dilihat bahwa pada tahapan yang pertama dimana tegangan jala-jala dilewatkan melalui tahanan 6Ω diperoleh aru ebear,5a. Dan pada aat motor dikenai tegangan penuh 69 aru yang terukur adalah,4a. ada aat tegangan dilewatkan tahanan ebear 6Ω ternyata aru turun ekitar 0,06A. Seuai dengan hukum Ohm bahwa aru berbanding terbalik dengan tahanan, emakin bear tahanan maka arunya akan emakin kecil. Sedangkan aru nominal motor dapat dihitung ebagai berikut : Sedangkan untuk kecepatan putaran rotor, tahanan primer tidak mempengaruhi kecepatan putaran rotor, karena tujuan utama tahanan primer adalah untuk mengurangi aru tart pada motor. Tetapi kecepatan putaran rotor dapat dipengaruhi oleh nilai tahanan pada rotor. Hal ini dapat dilihat pada percobaan rangkaian pengautan tahanan mula..4. engautan Dengan Tranormator Data yang didapatkan adalah ebagai berikut : TABEL 6 DATA ERCOBAAN RANGKAAN TRANSFORMATOR SATU LANGKAH L-L () 76 04,5,6 () 0,55 0,8 r,48 0,5 496 495 ercobaan rangkaian.4 ini dilakukan dengan menggunakan tiga buah tranormator atu aa dengan tegangan maukan 80 dan tegangan keluaran 0. Dari data percobaan didapatkan data bahwa aru pada aat langkah pertama adalah 0,55A, etelah beberapa detik tegangan yang diberikan pada belitan tator euai ama dengan tegangan umber yaitu 76. Aru yang terukur pada aat tegangan ini adalah,48 A. Terjadi kenaikan aru dari 0,55A menjadi,48a. Dari data tranormator yang digunakan dapat dihitung ratio dari tranormator tep down ini yaitu euai dengan peramaan 47 bahwa : E N a E N 80 a,77 0 () Sehingga jika tegangan maukan adalah 76 olt, maka tegangan keluaran adalah 46
engautan Konvenional Motor nduki Tiga Faa Rotor Sangkar Tupai... Yunan Badruzzaman E 76 E 7, 7 a,77 Maka Aru motor dapat dihitung euai dengan peramaan : n Coθ Coθ,95A.7,7.0,5 Sedangkan pada aat running arunya adalah : n Coθ Coθ,9A.76.0,5 DAFTAR USTAKA [] Abdul Kadir, ro. r., Mein Tak Serempak, T Djabatan, Jakarta, 98. [] A.E. Fitzgerald. Charle Kingley Jr. Stephen D. Uman, Mein-mein Litrik, Erlangga, 99. [] Eugene C. Liter. Mein dan Rangkaian Litrik, Erlangga, 99. [4] Muhaimin, ntalai Litrik, uat engembangan endidikan oliteknik, Bandung, 995. [5] M. Chilikin, Electric Drive,, MR ubliher, Mocow, 970. [6] M.. Dehpande, Electric Motor: Application and Control. [7] Theraja. BL. Electrical Tecnology, ndia. [8] Zuhal, Daar Tenaga Litrik, TB Bandung, 977. Diini terbukti bahwa dengan menggunakan tranormator penurun tegangan atu langkah diperoleh penurunan nilai aru pada belitan tator yaitu 0,9A. Untuk mendapatkan pengautan yang lebih halu lagi, dapat digunakan tahapan yang lebih dari atu langkah ehingga akan didapatkan aru tarting awal yang cukup halu. Karena pengautan ini dilakukan tanpa menggunakan beban (beban nol) ehingga aru yang terukur cenderung lebih rendah dengan aru yang telah diperhitungkan pada nilai nominaya.. KESMULAN Dari penelitian dan pengujian pengautan konvenional motor induki tiga aa yang telah dilakukan dapat diimpulkan beberapa hal ebagai berikut :. engautan direct on line memberikan nilai aru aut yang paling tinggi.. engautan bintang egitiga dan pengautan dengan tranormator atu langkah mampu mengurangi aru pengautan dengan mereduki tegangan maukan pada lilitan tator.. engautan dengan tahanan primer dapat digunakan untuk motor dengan daya rendah dan beban-beban yang ringan. 47