I. Maksud dan tujuan praktikum pengereman motor induksi Mengetahui macam-macam pengereman pada motor induksi. Menetahui karakteristik pengereman pada motor induksi. II. Alat dan bahan yang digunakan Autotrafo 3 phasa Ampere meter DC Ampere meter AC Volt meter AC Volt meter DC Watt meter Penyearah Jamper secukupnya Unit beban
III. Teori dasar TEORI DASAR Motor induksi secara prinsip dapat dianalogikan dengan sebuah transformator, hanya saja yang membedakannya adalah pada motor induksi, rangkaian sekundernya berputar. Maka motor induksi dapat dianalogikan dengan sebuah transformator dan oleh karena itu cara menganalisaannya juga sama. Gambar 2.1 Rangkaian Motor Induksi Apabila motor berputar, maka parameter-parameter yang ada hubungannya dengan frekuensi akan berubah. Pada saat motor berputar tanpa beban, besarnya daya yang diserap oleh motor Po hanya dipergunakan untuk mengatasi rugi-rugi inti dan rugi mekanik. Daya yang dihasilkan (dengan masukan 3 Ø ), sebanding dengan tegangan, arus serta faktor bebannya.
Motor induksi bekerja sebagai berikut, Listrik dipasok ke stator yang akan menghasilkan medan magnet. Medan magnet ini bergerak dengan kecepatan sinkron disekitar rotor. Arus rotor menghasilkan medan magnet kedua, yang berusaha untuk melawan medan magnet stator, yang menyebabkan rotor berputar. Walaupun begitu, didalam prakteknya motor tidak pernah bekerja pada kecepatan sinkron namun pada kecepatan dasar yang lebih rendah. Terjadinya perbedaan antara dua kecepatan tersebut disebabkan adanya slip/geseran yang meningkat dengan meningkatnya beban. Slip hanya terjadi pada motor induksi. Untuk menghindari slip dapat dipasang sebuah cincin geser/ slip ring, dan motor tersebut dinamakan motor cincin geser/slip ring motor. Persamaan berikut dapat digunakan untuk menghitung persentase slip/geseran(parekh, 2003): % Slip = (Ns Nb)/Ns x 100 Dimana: Ns = kecepatan sinkron dalam RPM Nb = kecepatan dasar dalam RPM
Hubungan antara beban, kecepatan dan torsi Gambar 2.2 Grafik Torsi vs Kecepatan Motor Induksi Gambar 2.2 menunjukan grafik torsi vs kecepatan motor induksi AC tiga fase dengan arus yang sudah ditetapkan. Bila motor : Mulai menyala ternyata terdapat arus nyala awal yang tinggi dan torsi yang rendah ( pull-up torque ). Mencapai 80% kecepatan penuh, torsi berada pada tingkat tertinggi ( pull-out torque ) dan arus mulai turun. Pada kecepatan penuh, atau kecepatan sinkron, arus torsi dan stator turun ke nol.
KONSTRUKSI & RANGKAIAN EKIVALEN SETIAP PERCOBAAN A. Konstruksi Konstruksi motor induksi secara detail terdiri atas dua bagian, yaitu : Rotor. Motor induksi menggunakan dua jenis rotor: Rotor kandang tupai terdiri dari batang penghantar tebal yang dilekatkan dalam petak-petak slots paralel. Batang-batang tersebut diberi hubungan pendek pada kedua ujungnya dengan alat cincin hubungan pendek. Lingkaran rotor yang memiliki gulungan tiga fase, lapisan ganda dan terdistribusi. Dibuat melingkar sebanyak kutub stator. Tiga fase digulungi kawat pada bagian dalamnya dan ujung yang lainnya dihubungkan ke cincin kecil yang dipasang pada batang as dengan sikat yang menempel padanya. Rotor motor induksi terdiri dari bagian-bagian sebagai berikut. 1. Inti rotor, bahannya dari besi lunak atau baja silikon sama dengan inti stator. 2. Alur, bahannya dari besi lunak atau baja silikon sama dengan inti. Alur merupakan tempat meletakkan belitan (kumparan) rotor. 3. Belitan rotor, bahannya dari tembaga.
4. Poros atau as. Stator. Stator dibuat dari sejumlah stampings dengan slots untuk membawa gulungan tiga fase. Gulungan ini dilingkarkan untuk sejumlah kutub yang tertentu. Gulungan diberi spasi geometri sebesar 120 derajat. Stator motor induksi pada dasarnya terdiri dari bagian-bagian sebagai berikut. 1. Rumah stator (rangka stator) dari besi tuang. 2. Inti stator dari besi lunak atau baja silikon. 3. Alur, bahannya sama dengan inti, dimana alur ini merupakan tempat meletakkan belitan (kumparan stator). 4. Belitan (kumparan) stator dari tembaga. Rangka stator motor induksi didisain dengan empat tujuan yaitu: 1. Menutupi inti dan kumparannya. 2. Melindungi bagian-bagian mesin yang bergerak dari kontak langsung dengan manusia dan dari goresan yang disebabkan oleh gangguan objek atau gangguan udara terbuka (cuaca luar). 3. Menyalurkan torsi ke bagian peralatan pendukung mesin dan oleh karena itu stator didisain untuk tahan terhadap gaya putar dan goncangan. 4. Berguna sebagai sarana rumahan ventilasi udara sehingga pendinginan lebih efektif.
Dalam motor induksi antara stator dan rotor terdapat celah udara yang merupakan ruangan antara stator dan rotor. Pada celah udara ini lewat fluks induksi stator yang memotong kumparan rotor sehingga meyebabkan rotor berputar. Celah udara yang terdapat antara stator dan rotor diatur sedemikian rupa sehingga didapatkan hasil kerja motor yang optimum. Bila celah udara antara stator dan rotor terlalu besar akan mengakibatkan efisiensi motor induksi rendah, sebaliknya bila jarak antara celah terlalu kecil/sempit akan menimbulkan kesukaran mekanis pada mesin. Dalam motor induksi tidak ada komutator dan singkat arang. Gambar 2.3 Konstruksi Motor Induksi
Metode pengereman motor listrik Dapat dilakukan secara elektrik, yaitu dengan metode pengereman dinamis dan metode pengereman pluging. Kedua metode pengereman motor secara elektrik tersebut memiliki kelebihan dan kekurangan masing masing. Metode pengereman secara dinamis dan pluging memiliki tujuan yang sama, yaitu sama-sama bertujuan untuk menghentikan putaran motor listrik dengan lebih cepat. Secara lebih detil kedua metode pengereaman motor tersebut dapat diuraikan sebagai berikut. Metode Pengereman Dinamik Pengereman yang dilakukan dengan melepaskan jangkar yang berputar dari sumber tegangan dan memasangkan tahanan pada terminal jangkar. Oleh karena itu kita dapat berbicara tentang waktu mekanis T konstan dalam banyak cara yang sama kita berbicara tentang konstanta waktu listrik sebuah kapasitor yang dibuang ke dalam sebuah resistor. Pada dasarnya, T adalah waktu yang diperlukan untuk kecepatan motor jatuh ke 36,8 persen dari nilai awalnya. Namun, jauh lebih mudah untuk menggambar kurva kecepatan-waktu dengan mendefinisikan konstanta waktu baru To yang merupakan waktu untuk kecepatan dapat berkurang menjadi 50 persen dari nilai aslinya. Ada hubungan matematis langsung antara konvensional konstanta waktu T dan setengah konstanta waktu TOBuku ini diberikan oleh : To=0,639T Kita dapat membuktikan bahwa waktu mekanis ini konstan diberikan oleh : 2 Jn To 1 131.5P1
dimana To = waktu untuk kecepatan motor jatuh ke satu-setengah dari nilai sebelumnya [s] J = momen inersia dari bagian yang berputar, yang disebut poros motor [kg m] n1 = awal laju pengereman motor saat mulai [r / min] P1 = awal daya yang dikirim oleh motor ke pengereman resistor [W] 131,5 = konstan [exact value = (30 / p) 2 loge 2] 0,693 = konstan [exact value = loge 2] Persamaan ini didasarkan pada asumsi bahwa efek pengereman sepenuhnya karena energi pengereman didisipasi di resistor. Secara umum, motor dikenakan tambahan akibat torsi pengereman windage dan gesekan, sehingga waktu pengereman akan lebih kecil dari yang diberikan oleh persamaan diatas. PengeremanElektrik Pengereman secara elektrik, torsi pengereman dihasilkan berdasarkan nilai arusinjeksi yang diberikan pada belitan stator.pada pengereman secara elektrik energiputaran rotor diubah menjadi energi elektrik yangkemudian dikembalikan ke suplai daya, ataudengan memberikan suatu medan magnet stasionerpada stator sehingga putaran rotor akan berkurangdengan sendirinya, pengereman secara elektriklebih halus dan tidak ada hentakan yang terjadi.
Pengereman secara elektrik tidak dapatmenghasilkan torsi untuk menahan beban dalamkeadaan sudah berhenti dan membutuhkan sumberenergi listrik untuk mengoperasikannya.
IV. Prosedur percobaan a. Pengeremanan Dinamik 1. Buatlah rangkaian seperti gambar dibawah. 2. Laporkan rankaian percobaan pada asisten. 3. Naikan saklar handle. 4. Nyalakan autotrafo.
5. Nyalakan motor dengan mengatur tegangan autotrafo. 6. Naikan arus eksitasi sampai maksimum. 7. Catat hasil besaran pengukuran dari percobaan. 8. Kecilkan arus eksitasi. 9. Kecilkan tegangan autotrafo sampai nol. 10. Nyalakan saklar injeksi DC. 11. Percobaan selesai dan matikan semua peralatan. b. Pengereman regenerative 1. Buatlah rangkaian seperti gambar dibawah.
2. Laporkan rankaian percobaan pada asisten. 3. Naikan saklar handle. 4. Nyalakan autotrafo. 5. Nyalakan motor dengan mengatur tegangan autotrafo. 6. Naikan arus eksitasi.
7. Catat hasil pengukuran yang didapat dari percobaan. 8. Kecilkan arus eksitasi. 9. Kecilkan tegangan autotrafo sampai nol. 10. Nyalakan beban yang ada. 11. Lepaskan pengereman, percobaan selesai dan matikan semua peralatan.
V. Wiring diagram dan single line Wirring diagram pengereman dinamik
Wirring diagram pengereman regeneratif
Single line pengereman dinamik Single line pengereman regeneratif
VI. Data pengamatan Data pengamatan pengereman motor induksi Putaran motor (rpm) Tegangan (volt) Waktu (sec) Tegangan exitacy (volt) 1500 13,2 13,11-1499 139,3 4,04 204,4 1497 233,2 Dengan beban 1 4,29 203,2 1495 228,8 Dengan beban 2 3,64 205,4 1494 228,2 Dengan beban 3 3,24 204,4 VII. Analisa Dari praktikm pengereman pada motor induksi dapat dianalisa yaitu Pada percobaan pertama yaitu tanpa tegangan exitacy didapat data putaran motor = 1500 rpm, tegangan = 13,2 volt, waktu =13,11 sec, artinya pada pengereman ini di butuhkan waktu cukup lama agar motor bisa berhenti tanpa adanya tegangan exitacy, pada tegangan yang didapat ada kesalahan pada pengukuran atau penggunaan alat ukur sehingga didapat tegangan yang kecil. Pada percobaan kedua yaitu dengan ditambahkannya tegangan exitacy, dengan adanya tegangan exitacy ini pengeremannya jauh lebih cepat dibandingkan tanpa tegangan exitacy karena tegangan ini sebagai gaya lawan pada putaran rotor tersebut sehingga motor dapat berhenti dengan cepat. Pada percobaan ketiga yaitu dengan tegangan exitacy dan beban lampu 1 buah didapat data putaran motor = 1497 rpm, tegangan = 233,2 volt, waktu =4,29 sec,
tegangan excitacy = 203,2 volt, artinya pada pengereman ini motor dapat berhenti lebih cepat di bandingkan percobaan pertama karena adanya tegangan exitacy sehingga terdapat gaya lawan pada rotor maka motor dapat berhenti lebih cepat. Untuk percobaan ke empat dan seterusnya bebannya di tambah sehinga semakain banyak beban yang ditambahkan maka semakin cepat pengereman pada motor induksi. VIII. Kesimpulan Dari percobaan pengereman motor induksi dengan injeksi sumber DC dapat disimpulkan Dapat mengetahui macam-macam pengereman pada motor induksi, menetahui karakteristik pengereman pada motor induksi. Pada percobaan dinamis dibutuhkan pengereman cukup lama tanpa adanya tegangan exitacy namun dengan ditambahkannya tegangan exitacy cukup cepat pengereman yang dihasilkan. Untuk percobaan regeneratif pengereman yang dihasilkan jauh lebih cepat karena adanya tambahan beban yang beupa lampu.