RANCANGAN MESIN LISTRIK

RANCANGAN MESIN LISTRIK
MOTOR INDUKSI 1 PHASA 2 HP
BAB I
MOTOR- MOTOR LISTRIK SEBAGAI PENGHASIL
GERAK MEKANIK
A. Umum
Motor- motor listrik adalah peralatan yang mengubah energi listrik
menjadi energi mekanik melalui medan magnet. Medan magnet berperan
sangat penting dalam rangkaian-rangkaian proses energi. Melalui
medium medan magnet, bentuk energi listrik dapat diubah menjadi energi
mekanik Energi yang dirubah dari suatu sistem ke sistem lain sementara
tersimpan pada medium medan magnet untuk kemudian dilepaskan
menjadi energi sistem lain, dalam hal ini dinamakan energi mekanik.
Dengan demikian medan magnet selain berfungsi sebagai
tempat penyimpan energi, juga sebagai medium untuk mengkopel
perubahan energi. Atau dalam pandangan elektris medan magnet
berfungsi untuk mengimbaskan tegangan pada konduktor, sedangkan
dalam sudut pandang mekanik, medan magnet sanggup untuk
menghasilkan gaya dan kopel.
Perubahan energi listrik menjadi energi mekanik ini merupakan
keluaran yang berbentuk energi putar yang alat konversinya disebut
sebagai motor listrik. Begitu pentingnya proses konversi tersebut, maka
terlebih dahulu kami akan menguraikan teori- teori dasar yang berkaitan
dengan proses konversi energi sebagai berikut :
RANCANGAN MESIN LISTRIK
MOTOR INDUKSI 1 PHASA 2 HP
 Hukum Biot Savart
Hukum Biot savart menyatakan bahwa pada suatu titik, besar
intensitas medan
magnet yang ditimbulkan oleh unsur deffrensial
berbanding lurus dengan perkalian antara jarak kuadrat dengan
tetapamn pembanding . Dimana jarak antara unsur diferensial dengan
erensial dengan titik tersebut dan tetapan pembanding adalah 4π.
Hukum Biot – savart dapat ditulis dengan memakai notasi vektor :
dH 
I .dL.a r
4. .r
Dimana :
dH
= besar intensitas medan magnet (A/m)
I
= besar arus yang mengalir
dL
= unsur differensial suatu titik
r
= jarak antara unsur differensial dengan suatu titik (m)
Maka intensitas medan magnetik pada titik 2 adalah :
dH 2 
I 1 .dL1 .a r12
4. .r12
Dimana :
dH2
= intensitas medan magnet pada titik 2 (A/m)
I1
= besar arus yang mengalir pada titik 1 (A)
dL1
= panjang vektor differensial pada titik 1 (m)
r12
= jarak unsur differensial pada tititk 1 dengan suatu titik
P pada titik 2 (m)
RANCANGAN MESIN LISTRIK
MOTOR INDUKSI 1 PHASA 2 HP
 Hukum Kaidah Tangan Kanan
Bila arus listrik mengalir pada suatu penghantar, maka disekitar
penghantar akan timbul medan magnet . karena arus listrik merupakan
perpindahan motor listrik maka dapat dikatakan bahwa perpindahan
motor listrik motor listrik akan menimbulkan medan magnet disekitarnya.
Arah dari garis- garis medan magnet yang timbul dapat ditentukan
dengan kaidah tangan kanan. Dimana hukum kaidah tangan kanan
menyatakan “arah ibu jari menunjukkan arus listrik dan arah lipatan
tangan lainnya menunjukkan arah putaran garis – garis medan
magnetnya.”
 Hukum Gaya Lorentz
Sebuah penghantar yang dilalui arus listrik atau muatan listrik
yang bergerak yang berada dalam medan magnet kemudian akan
mendapatkan suatu gaya karena pengaruh medan tersebut yangb
disebut gaya Lorentz. Besarnya gaya Lorentz yang dialami oleh
penghantar adalah :
F = B . I . L sin θ (N)
Dimana :
F
= Gaya Lorentz (N)
B
= Kerapatan magnet (Wb/m)
I
= Kuat arus listrik (A)
RANCANGAN MESIN LISTRIK
MOTOR INDUKSI 1 PHASA 2 HP
L
= Panjang penghantar (m)
Sin  = Sudut antara penghantar dengan kerapan magnet
 Hukum Kaidah Tangan Kiri
Bila sebuah kawat dialiri arus diletakkan antara kutup magnet US, maka pada kawat itu akan bekerja suatu gaya yang akan
menggerakkan kawat tersebut . Arah gerak kawat itu dapat ditentukan
dengan kaidah tangan kiri yang berbunyi
“Apabila tangan kiri terbuka maka diletakkan antara kutub U dan S
sehingga gaya garis gaya yang keluar dari titik menembus telapak
tangan kiri dan arus di dalam kawat mengalir searah dengan keempat
jari, maka kawat itu akan mendapat gaya yang arahnya sesuai dengan
ibu jari “.
 Hukum Induksi Faraday
Hukum induksi Faraday menyatakan bahwa apabila jumlah garis
gaya yang melalui kumparan berubah-ubah, maka GGL akan
diinduksikan dalam kumparan itu . Besarnya GGL yang diinduksikan
berbanding lurus dengan laju perubahan jumlah garis-garis yang
melewati kumparan .
RANCANGAN MESIN LISTRIK
MOTOR INDUKSI 1 PHASA 2 HP
 Hukum Lenz
Lenz berpendapat bahwa “GGL yang timbul akibat perubahan
garis- garis gaya akan menyebabkan arus listrik mengalir dalam
rangkaian tertutup dengan arah sedemikian rupa sehingga pengaruh
magnetnya akan melawan perubahan yang menghasilkannya.”
B. Prinsip Kerja Motor Induksi
Ada beberapa prinsip kerja motor induksi yaitu :
1. apabila sumber tegangan dihubungkan pada kumparan stator akan
timbul medan putar dengan kecepatan ns = 120 f / p
2. Medan putar stator tersebut akan memotong batang konduktor pada
rotor.
3. Akibatnya pada batang penghantar pada rotor timbul tegangan
induksi (ggl) sebesar :
E2s = 4,44 f2 N2 θ ( untuk satu fasa)
E2 = tegangan induksi pada batang penghantar rotor .
4. Karena kumparan rotor merupakan rangkaian tertutup, maka ggl
akan menghasilkan arus.
5. Adanya arus (I) di dalam medan magnet menimbulkan gaya (F) pada
rotor
RANCANGAN MESIN LISTRIK
MOTOR INDUKSI 1 PHASA 2 HP
6. Bila kopel mula yang dihasilkan oleh gaya pada rotor cukup besar
untuk memikul beban kopel, maka rotor akan berputar searah
dengan medan putar stator.
7. Seperti telah dijelaskan pada (3) tegangan induksi timbul karena
terpotongnya batang konduktor (rotor) oleh medan putar stator.
Artinya agar tegangan terinduksi diperlukan adanya perbedan relatif
antara kecepatan medan putar stator dengan kecepatan berputar
rotor.
8. Perbedaan kecepatan antara nr dan ns .disebut slip(s)dinytakan
dengan :
S= (ns – nr) / ns. 100%
C. Motor Induksi Satu Phase
Motor Induksi satu phase dengan kekuatan kurang dari 1 HP
dewasa ini banyak digunakan di rumah tangga, kantor, pabrik, bengkel
maupun perusahaan- perusahaan.
Pada motor induksi 3 phasa dapat dilihat, bahwa fluks magnet
yang terbentuk disekitar stator merupakan medan magnet yang
berputar. Akan tetapi lain halnya dengan medan magnet yang terbentuk
pada kumparan stator motor induksi satu phase, dimana fluks magnet
hanya bergantian arah saja, sehingga menyukarkan bagi motor sewaktu
mula-mula dijalankan (di start). Untuk memperbesar daya bagi
perputaran motor sewaktu start, maka untuk itu diperlukan bantuan,
RANCANGAN MESIN LISTRIK
MOTOR INDUKSI 1 PHASA 2 HP
yang pada prinsipnya dengan jalan membentuk medan magnet baru
yang berbeda arah dengan medan magnet utama. Dalam hal ini harus
terdapat aliran listrik baru yang tidak sephase dengan aliran listrik yang
mengalir di kumparan utama (main winding), yang berarti harus ada
kumparan terpisah(bantu) dari kumparan utama. Oleh karena itu
sebenarnya motor split phase menggunakan listrik satu phase, tetapi
dalam kumparan stator terdapat arus listrik dua phase yang mengalir
pada kumparan utama dan kumparan bantu. (auxilary winding). Untuk
membentuk adanya dua buah aliran listrik berbeda phase, digunakan
sistem penggeser phase, sehingga listrik satu phase yang masuk
berubah menjadi dua phase . Umumnya dengan memasang seri pada
kumparan bantu sebuah rangkaian kumparan (induktor) maupun
kapasitor.
 Rotor Motor Induksi satu Phase
Jenis rotor yang banyak digunakan untuk motor induksi yaitu rotor
sangkar. Pada prinsipnya rotor sangkar tersusun dari batang-batang
konduktor yang kedua ujungnya disatukan oleh cincin yang dibuat
dari bahan konduktor pula sehingga bentuknya seperti sangkar.
RANCANGAN MESIN LISTRIK
MOTOR INDUKSI 1 PHASA 2 HP
a. Prinsip rotor sangkar
b. Plat dari rotor
Pada gambar diatas sumbu tidak digambarkan, demikian juga
badan rotor digambarkan terpisah. Badan rotor terdiri dari plat yang
berlapis –lapis. Dari luar motor sangkar terlihat hanya seperti silinder
yang pejal. Untuk pendingin dari motor pada bagian tepi dari rotor
dilengkapi dengan daun- daun kipas sehingga bila rotor terputar aliran
udara akan membantu mendinginkan motor. Susunan
dari batang- batang konduktor ada yang sejajar dengan sumbu (poros),
kadang- kadang ada yang tidak sejajar dengan sumbu, ada miring
(skew).
 Motor phase belah (Split Phase Motor)
Motor phase belah mempunyai kumparan utama dan kumparan
bantu yang letaknya bergeser 90o listrik dan disambung paralel
RANCANGAN MESIN LISTRIK
MOTOR INDUKSI 1 PHASA 2 HP
a.
b.
Kumparan
bantu
i
Kumparan
Utama
iu
Kumparan
Bantu
Celah
Udara
Kumparan
utama
c.
O
Ib
I
Iu
Keterangan
a. Letak kumparan utama dan kumparan bantu pada stator
b. Bagian hubungan kumparan utama dan kumparan bantu
c. Diagram vektor
Keterangan gambar :
Iu
= Arus pada kumparan utama (Amp)
Ib
= Arus pada kumparan sekunder (Amp)
I
= Arus pada motor (Amp)
V
= Tegangan pada motor (Volt )
Seperti yang terlihat pada gambar diatas, bahwa letak kumparan utama
dan kumparan bantu bergeser 900 listrik.
Selain itu, diusahakan agar arus pada kedua kumparan bergeser
sebesar mungkin (teoritis 900L) dengan demikian seolah- olah sepserti
dua phase. Dua arus dalam kumparan inilah yang akan menimbulkan
RANCANGAN MESIN LISTRIK
MOTOR INDUKSI 1 PHASA 2 HP
medan magnet berputar dan menyebabkan motort berputar sendiri (self
starting).
Pada motor phase belah, kumparan utama mempunyai tahanan murni
rendah dan reaktansi tinggi. Sebaliknya kumparan bantu mempunyai
tahanan tahanan murni tinggidan reaktansinya rendah. Tahanan murni
kumparan bantu dapat dipertinggi dengan menambah R yang
disambung seri dengannya atau menggunakan kumparan dengan
kawat yang diameternya sangat kecil. Untuk memutuskan arus pada
kumparan
bantu
dilengkapi
dengan
saklar
pemutus
S
yang
dihubungkan seri terhadap kumparan bantu. Alat ini akan secara
otomatis memutuskan kumparan bantu setelah motor mencapai 75%
dari kecepatan penuh. Pada motor phase belah yang dilengkapi saklar
pemutus kumparan bantu, biasanya yang dipakai saklar centrifugal.
RANCANGAN MESIN LISTRIK
MOTOR INDUKSI 1 PHASA 2 HP
D. Motor kapasitor
1. Motor Starting Kapasitor
Pada motor kapasitor pergeseran phase antara Iu dan Ib
didapatkan dengan memasang sebuah kapasitor yang dipasang seri
terhadap kumparan bantunya.
Ib
Ib
Iu
CS
V
I
Iu
Gbr.2. Bagan rangkaian motor kapasitor dan diagram vektor Iu dan Ib.
Keterangan gambar : Iu = Arus pada kumparan utama (Amp)
Ib = Arus pada kumparan sekunder (Amp)
I = Arus pada motor (Amp)
V = tegangan pada motor (Volt )
Kondensator yang dipakai umumnya kondensator elektrolit.
Pemasangannya diletakkan pada motor sebagai bagian yang dapat
dipisahkan. Kondensator start direncanakan khusus untuk waktu
singkat  dan tiap jam hanya 20 kali pemakaian (star capasitor motor).
Pada start capasitor motor, bila putaran motor mencapai  75% dari
RANCANGAN MESIN LISTRIK
MOTOR INDUKSI 1 PHASA 2 HP
kecepatan penuh, saklar otomatis S terbuka dan memutuskan arus
kumparan bantu dan kondensator dari sumbernya, sehingga hanya
kumparan utama yang dialiri arus.
Pada gambar.2 terlihat, bahwa Iu terbelakang/ ketinggalan
terhadap sumbu V, sedangkan Ib mendahului terhadap tegangan
sumber V. Pergeseran phase antara Iu dan Ib sekitar 800. Pada motor
phase belah pergeseran phase antara V dan I 30 0. Motor kapasitor
banyak digunakan pada motor kipas angin, kompresor pada kulkas,
motor pompa air, dan sebagainya.
A.
B.
Ib
Ib
Cen. Sw
Cen. Sw
Sumber
Iu
CS
Sumber
Iu
Start
CS
Start
Gbr. A Capasitor Start Motor Dengan Reverse
Gbr. B. Capasitor Start Motor Dengan Forward
2. Motor Starting dan Running Kapasitor (Permanent Capasitor Motor)
Pada dasarnya motor ini sama dengan capasitor start motor,
hanya di sini kumparan bantu dan kapasitor selalu dihubungkan
dengan jala- jala (tanpa saklar otomatis).
RANCANGAN MESIN LISTRIK
MOTOR INDUKSI 1 PHASA 2 HP
Keuntungan motor ini adalah:
1. Mempertinggi kemampuan motor dari beban lebih
2. Mempertinggi cos Φ (faktor daya)
3. Mempertinggi rendamen (ŋ )
4. Putaran motor halus.
Motor induksi starting dan running kapasitor terdiri dari dua jenis
berdasarkan jumlah kapasitor yang digunakan :
1. Kapasitor yang digunakan pada rangkaian motor hanya Satu
2. Kapasitor yang digunakan pada rangkaian motor dua, dimana waktu
start kapasitor yang digunakan yang kapasitasnya tinggi sedangkan
pada waktu jalan yang digunakan adalah yang kapasitasnya rendah.
Kemudian dalam merencanakan suatu motor induksi, ada beberapa
yang harus diperhatikan dalam perencanaan suatu motor induksi yaitu
faktor teknis dan faktor ekonomis, oleh sebab itu di dalam perencanaan
konstruksi motor ini diupayakan mempunyai biaya produksi, biaya
operasional
dan
biaya
pemeliharaan
seminimal
mungkin
tanpa
mengabaikan aspek teknisnya.
Dalam pandangan teknis, aspek penampilan konstruksi harus
mendapatkan
perhatian
secara
menyeluruh,
terutama
menyangkut
kejenuhan magnet, fluks bocor dan rugi-rugi, karena hal tersebut sangat
mempengaruhi karakteristik serta efektivitas dan efisiensi dari motor yang
akan direncanakan. Kita harus senantiasa mengacu pada standarisasi yang
telah dikeluarkan oleh International Elektro Technical Commision (IEC)
terhadap pembebanan spesifik, yaitu ;
RANCANGAN MESIN LISTRIK
MOTOR INDUKSI 1 PHASA 2 HP
1. Pembebanan magent spesifik (Bav) dari motor induksi adalah 0,4 –
0,5 Wb/m2.
2. Kerapatan fluks pada gigi stator adalah 1,3 – 1,7 Wb/m2.
3. Kerapatan arus pada penghantar (s) adalah 3 – 8 A/mm2.
4. Pembebanan listrik spesifik (ac) adalah 100 – 450 A.llt/cm.
5. Konstanta belitan terdistribusi (Kw) adalah 0,95.
Perencanaan motor induksi 1 phasa 2 kutub terdiri dari ;
1. Perencanaan ukuran utama.
2. Perencanaan stator.
3. Perencanaan belitan stator.
4. Perencanaan rotor.
RANCANGAN MESIN LISTRIK
MOTOR INDUKSI 1 PHASA 2 HP
BAB II
DESAIN STATOR
Desain stator pada suatu motor induksi dibuat dengan cara yang
sama dengan desain jangkar pada motor atau generator sejenis. Tegangan
yang dihasilkan pada putaran stator adalah
tNkpCw
E =
Volt per fase
60 
(170)
108
Dimana :
 t
: fluks total hipotikal
 n
: putaran
 N
: urutan penghantar dalam setiap fasa
 Kp
: faktor kisar
 Cw : konstanta kumparan
Sebuah pembagian/distribusi fluks gelombang sinus pada umumnya
dipakai untuk motor induksi, karena putaran stator yang telah didistribusikan
menghasilkan suatu fluks celah udara yang sangat sinusoidal Kedua faktor
tersebut masing-masing adalah 1.11 dan 0.637 pada gelombang sinus yang
dihasilkan adalah 0.956 untuk 3 fase putaran dan 0.91 untuk 2 fase
perputaran. Putaran tetap adalah
Cw = fbfdkd = 1.11  0.637 X 0.956 = 0.677 untuk 3 fase,
Cw = fbfdkd = 1.11  0.637 X 0.91 = 0.643 untuk 2 fase.
Dimana :
 Fb
: faktor bentuk
RANCANGAN MESIN LISTRIK
MOTOR INDUKSI 1 PHASA 2 HP
 Fd
: faktor distribusi fluks pada celah udara
 Kd
: faktor distribusi kumparan
Tegangan yang dihasilkan dalam sebuah koil/gulungan sebanding
dengan sinus setengah sudut dimana koil tersebut membentang.
Sinus
setengan sudut bentang koil tersebut disebut sebagai faktor chord.
kp = sin (P  900). Pada tegangan tertentu maka fluks total adalah
t =
E  60  108
nNkpCw
Pada persamaan ini, E adalah tegangan yang dihasilkan per fase
dan sama dengan tegangan terminal per fase waktu (1 – per unit Im X per
unit X1). Hasil Im per unit dan X1 pada umunya antara limit 0.02 dan 0.04
dan bisa mencapai 0.03 untuk desain pada umumnya. Maka E = Er X 0.97.
Penghitungan sirkuit motor induksi magnetis seringkali lebih tepat
dilakukan dengan menggunakan fluks per kutub dengan total fluks, dan
frekuensi dari rpm sejenis. Fluks per kutub adalah
=
  fd
p
2 X 60 X f
Dengan mengganti persamaan diatas untuk t dan
untuk rpm sebanding,
Er X 0.97 X 108
Ø=
2.22Nfkpkd
Dimana :
Er
: Tegangan rotor diantara slip ring
p
RANCANGAN MESIN LISTRIK
MOTOR INDUKSI 1 PHASA 2 HP
Keluaran konstan.
Jika E adalah tegangan terminal per fase,
keluaran/output dari sebuah motor induksi adalah
EIm  eff.  PF
hp. =
tenaga kuda
746
tnNkpCw
E=
volt, kira-kira.
60  108
Dimana :
 E
:
tegangan induksi
 Im
:
arus kemagnetan per fasa
 Eff
:
efesiensi
 PF
:
faktor kerja
Fluks total t = DlgBg dan amper konduktor total pada stator ImNkp =
DQ. Dibagi dengan hasil persamaan diatas,
DlgBg DQnCw  eff.  PF
hp. =
44.75  1011
D2lgnBgQCw  eff.  PF
hp. =
44.54  1011
44.75  1011
D2lgn
(171)
=
hp.
BgQCw  eff.  PF
Dimana :
 D
: diameter dalam rotor
 lg
: panjang celah udara
 Bg
: kerapatan fluks dalam kutub utama pada celah udara
RANCANGAN MESIN LISTRIK
MOTOR INDUKSI 1 PHASA 2 HP
 Q
: ampere penghantar setiap inchi dalam celah stator
Kepadatan celah udara. Dalam suatu motor induksi, arus magnetis
dari arus yang dibutuhkan untuk mempertahankan fluks dalam sirkuit
magnetis ditarik dari garis/kawat arus pengganti ke bagian dimana motor
terhubung. Arus magnetis tersebut meninggalkan arus sebanyak 90 0 dan
harus kecil apabila ingin mendapatkan karakteristik pengoperasian yang
beralasan.
Untuk celah udara terpendek yang dapat dipraktekkan,
reluktansi celah udara lebih besar dibanding reluktansi sisa sirrkuit
magnetis. Hal ini dibutuhkan untuk menghindari kepadatan arus magnetis
yang berlebihan. Kepadatan pada gigi stator secara langsung proporsional
dengan yang ada pada celah udara.
Kepadatan gigi yang besar
menghasilkan high core losses dan meningkatkan arus magnetis.
Kepadatan fluks pada celah udara motor induksi pada umumnya antara
25.000 dan 45.000 line per inci kuadrat. Nilai yang besar dibutuhkan untuk
kapasitas besar, motor berkecepatan tinggi.
Untuk motor-motor biasa,
sangat memuaskan apabila kepadatan celah udaranya dari 30.000 sampai
40.000 line per inci kuadrat.
Konduktor ampere. Nilai konduktor-ampere per inci pada keliling
celah stator tergantung ukuran atau besar motor, tegangan putaran stator,
jenis ventilasi, dan rekatansi leakage yang memungkinkan. Nilai rata-rata Q
untuk tipe terbuka, 400 C,
RANCANGAN MESIN LISTRIK
MOTOR INDUKSI 1 PHASA 2 HP
Efisiensi dan faktor kekuatan. Karakteristik pengoperasian yang
diperlihatkan pada tabel XXIV adalah untuk polifase normal, 60 putaran,
kecepatan konstan, 400, motor-motor squirrel-cage pada tegangan diatas
600 volt, dan apa yang diperlihatkan pada tabel XXV adalah polifase
normal, 60 putaran, kecepatan konstan, 400, motor-motor slip-ring pada
tegangan diatas 600 volt.
Untuk motor-motor 2200 volt, efisiensi bermuatan penuh kira-kira 1
persen lebih rendah dan faktor kekuatan bermuatan penuh kira-kira 2
persen lebih rendah dibanding nilai yang ada pada tabel XXIV dan XXV.
Sangat jelas kelihatannya bahwa pasangan konstan dapat diperoleh
dari rating yang beragam dan kecepatan yang dapat dipergunakan untuk
menghitung diameter stator dan panjangnya. Panjang l g adalah panjang inti
stator dikurangi saluran ventilasi. Biasanya lebih mudah untuk menghitung
panjang total stator daripada panjang section celah udara. Diameter yang
dipergunakan pada keluaran/output persamaan 171 adalah diameter dalam
atau celah bor stator. Diameter luar stator juga biasanya ingin diketahui,
dimana diameter tersebut adalah diameter dalam sebuah rangka, dari
persamaan yang dihasilkan untuk memilih rangka standar dari sebuah
motor. Maka dari itu persamaannya ditulis sebagai berikut
Do2ln
= C.
hp.
Dimana :
 Do : diameter luar dari stator
(172)
RANCANGAN MESIN LISTRIK
MOTOR INDUKSI 1 PHASA 2 HP
Keluaran konstan
yang cukup sesuai dengan desain terkini dan
untuk 60 putaran, kecepatan konstan, motor-motor squirrel-cage pada
tegangan diatas 600 volt. Untuk motor-motor 2200 volt dan motor-motor
induksi wound-rotor output konstan harus ditambah sekitar 5 persen.
Dimensi motor juga dapat ditentukan dengan menentukan terlebih dahulu
hasil D02l daripada keluaran konstan C terhadap h.p/r.p.m. Diameter dan
panjang. Dengan mengetahui hasil D02l, diameter dan anjang harus sangat
disesuaikan sehingga dapat diperoleh karakteristik pengoperasian yang
memuaskan dengan biaya murah.
Diameter atau diameter dalam
ditemukan dengan bantuan tabel, yang memberikan perbandingan, r,
diameter luar terhadap diameter dalam stator dalam jumlah kutub yang
berbeda-beda.
Karakteristik pengoperasian motor-motor induksi berbeda-beda
tergantung perbandingan panjang inti stator terhadap pitch kutub pada
lingkaran celah. Untuk faktor kekuatan l/r harus sama dengan antara 1.0
sampai 1.25, dan untuk efisiensi yang terbaik, yaitu sekitar 1.5. Untuk biaya
terendah l.r harus sama dengan antara 1.5 sampai 2.0. Faktor kekuatan
motor-motor induksi berbeda-neda tergantung pitch kutub: yaitu, sebuah
motor dengan kutub pitch besar dan jumlah kutub yang sedikit akan
mempunyai faktor kekuatan yang lebih besar dibanding sebuah motor
dengan pitch kutub kecil.
Untuk motor dengan pitch kutub yang besar,
diameter dan panjang ditentukan untuk menghasilkan biaya rendah, dan
RANCANGAN MESIN LISTRIK
MOTOR INDUKSI 1 PHASA 2 HP
untuk motor-motor dengan pitch kutub kecil, diameter dan panjuang
disesuaikan untuk menghasilkan faktor kekuatan yang baik dengan biaya
yang sesuai. Nilai l/r sebesar 1.0 tidak selalu dapat digunakan pada motormotor kecil, dibawah kira-kira 15 tenaga kuda, karena diameter kecil yang
dihasilkan akan juga menghasilkan jumlah slot stator yang terlalu kecil.
Biasanya, perbandingan panjang inti stator terhadap pitch kutub adalah
l
= 0.60 terhadap 2.0
r
pitch kutub
D
r
=
,
p
D
l
=
( 0.60 sampai 2.0)
p
Keluaran konstan. untuk diameter luar dari jangkar Do. Nilai r1,
perbandingan diameter luar stator terhadap diameter dalam, terdapat dalam
tabel. Panjang inti sehubungan dengan diameter luar
Do
l
=
( 0.60 sampai 2.0) inci
p
Dibagi dengan persamaan output,
pC hp.r
Do =
3
inci
 (0.60 sampai 2.0) n
(173)
RANCANGAN MESIN LISTRIK
MOTOR INDUKSI 1 PHASA 2 HP
C. hp
l
=
inci
Do2n
Diameter luar stator juga dapat diperoleh.
Ketika hasil D02l telah
diketahui, dengan menggunakan persamaan ;
hp
2.5  106 inci
D04 =
N
Batas kecepatan yang maksimal mungkin menjadi faktor yang
menentukan pada pemilihan dimensi atau ukuran. Konstruksi standar dapat
juga secara umum dipergunakan untuk kecepatan diatas 12.000 ft per
menit.
Kecepatan 15.000 ft per menit memungkinkan pada konstruksi
khusus rotor dan meningkatkan biaya.
Putaran. Putaran dipergunakan untuk stator atau bagan pada motor
induksi sama dengan putaran jangkar mesin-mesin sejenis.
penampakan putaran ini telah dijelaskan pada bab IX.
Metode
Putaran koil
konsentrik pada biasanya dipergunakan pada stator motor-motor satu fase.
Kadang-kadang putaran koil konsentrik dipergunakan pada motor polifase,
akan tetapi sekarang ini motor polifase tersebut talah digantikan dengan
putaran lapis dua oleh sebagian besar pabrik karena biaya yang murah
sehingga hemat biaya.
Motor-motor induksi untuk tujuan biasa diproduksi dalam 2 fase dan
3 fase serta pada tegangan yang bermacam-macam. Unutk tetap menjaga
penggunaan biaya sehemat mungkin, jumlah slot stator harus ditentukan
RANCANGAN MESIN LISTRIK
MOTOR INDUKSI 1 PHASA 2 HP
pada setiap rangka dimana memungkinkan jumlah maksimal pasangan
kutub, fase, dan tegangan. Untuk jumlah integral slot per kutub per fase,
slot per kutub akan menjadi integer/bilangan bulat, dan jumlah total slot
mencukupi untuk kedua fase (2fase dan 3 fase) jika jumlah slot per kutub
merupakan kelipatan dari 2 dan atau 3.
motor-motor induksi standar
biasanya dibuat dengan putaran stator 220 atau 440 volt. Hal ini dapat
dilakukan dengan menggunakan putaran 1 sirkuit dengan 440 volt dan
putaran 2sirkuit untuk 220 volt, atau, jika putaran 2 sirkuit dibutuhkan untuk
440 volt, maka sebuah putaran 4 sirkuit haarus dipergunakan pada
tegangan 220 volt.
Putaran slot kecil/fraksional juga dapat dipergunakan pada motor
induksi.
Pada putaran ini, bilangan pecahan dari bagiannya tidak
merupakan kelipatan jumlah fase dimana putaran tersebut bekerja.
Contohnya: sebuah putaran dengan 2½ slot per kutub per fase cukup baik
untuk putaran 3 fase akan tetapi tidak baik buat putaran 2 fase. Begitu pula
dengan 2 1/3 slot per kutub per fase cukup baik untuk 2 fase tetapi tidak
cukup baik untuk putaran 3 fase. Bagaimanapun, penggunaan 3 3/7 slot
per kutub per fase, adalah yang cukup memuaskan untuk kedua fase (2
fase dan 3 fase) tersebut. Jumlah sirkuit paralel sangat terbatasdengan
putaran slot fraksional karena putaran ini tidak mengulangi setiap kutub
sebagai putaran seperti yang terjadi pada slot integral per kutub dan fase.
Oleh karena itu, motor-motor induksi standar biasanya didesain dengan
RANCANGAN MESIN LISTRIK
MOTOR INDUKSI 1 PHASA 2 HP
jumlah slot stator sama dengan salah satu kelipatan jumlah kutub, yang
mengatur julah fase.
Putaran chorded juga dipergunakan pada motor induksi. Kelebihan
daripada chording dijelaskan pada bab IX yang juga diaplikasikan pada
motor induksi.
Penjelasan lengkap mengenai kelebihan putaran pitch
fraksional untuk motor induksi telah dijelaskan oleh D. F. Alexander.
Jumlah dan ukuran slot.
Jumlah konduktor per kutub harus merupakan
sebuah integer/bilangan bulat tetap untuk putaran double-layer, karena
salah satu bagian konduktor per slot adalah kepunyaan sisi koil pada
puncak slot dan sebagian yang lainnya adalah untuk sisi koil pada bagian
bawah slot. Jumlah pasangan konduktor per fase dapat ditentukan dengan
rumus 170.
Er 0.97  60  108
N =
nkpCw
Kepadatan fluks dalam celah udara biasanya diambil sama dengan
35.000 lines per inci kuadrat pada perhitungan awal. Maka fluks totalnya
adalah
t = DlgBg
Fluks per kutub untuk motor infuksi polifase bisa didapatkan dari
hubungan berikut:
RANCANGAN MESIN LISTRIK
MOTOR INDUKSI 1 PHASA 2 HP

= C1  105
60
hp 
f
Batasan untuk C1 dapat dilihat pada tabel dibawah
C1
Kutub
2
4
6
8
10
12
14
16
Maksimum
3.7
2.45
2.10
1.00
1.80
1.70
1.65
1.60
Minimum
2.5
1.95
1.70
1.55
1.45
1.40
1.33
1.30
Pasangan konduktor efektif per fase
Er  0.97  108
Nkpkd =
2.22  f
Konduktor stator total = Nam
Oleh karena itu jumlah slot stator harus diseleksi untuk memenuhi
kebutuhan jumlah kutub dan fase dengan sebuah jumlah tetap konduktor
per slot pada nilai tertentu dimana kepadatan celah udara yang cukup dapat
diperoleh melalui faktor chord antara 0.707dan 1.0.
Umumnya tidak terlalu diperlukan adanya chord pada putaran motor
induksi yang lebih dari 2/3 pitch. Untuk motor dua kutub, mungkin akan
diperlukan unsur chord yang serendah 0.707.
Untuk motor dengan slot terbuka, pembukaan mempunyai pengaruh
yang cukup besar terhadap reluktansi celah udara. Slot stator dan rotor
harus disesuaikan dimana variasi minimum pada reluktansi celah udara
RANCANGAN MESIN LISTRIK
MOTOR INDUKSI 1 PHASA 2 HP
akan terjadi jika slot rotor bergerak ke slot stator. Pengaruh dari adanya
variasi pada reaktansi celah udara adalah menghasilkan getaran pada fluks
celah udara, yang menyebabkancore losses tambahan dan noise.
Pengaruh pada slot stator tersebut biasanya dapat dijaga sehingga tetap
kecil dengan menggunakan slot sempit dalam jumlah besar. Semakin bear
jumlah slot pada diameter terentu, semakin kecil tooth pitchnya. Tooth pitch
minimum
D
t1s =
Ss
Dimana :
-
tls : kisar gigi stator pada permukaan celah udara
-
Ss : urutan alur stator
Lebar slot stator biasanya setengah atau agak kecil dibanding
setengah pitch gigi pada keliling celah. Apabila pitch gigi kecil, lebar gigi
juga kecil, dan kesukaran pada konstukrsi kadang-kadang meningkat;
dimana mempersulit pendorongan gigi stator pada saluran ventilasi dan
pada ujung inti stator tanpa menghalangi ventilasi.
Biaya produksi juga
lebih besar untuk motor-motor dengan jumlah slot banyak, karena akan
lebih banyak koil untuk diputar, disekat, dan ditempatkan dalam slot. Pada
umumnya, jumlah slot stator harus diseleksi untuk menghasilkan jumlah
integral slot per kutub per fase dan sebuah pitch gigi pada lingkaran celah
udara pada slot tipe terbuka dengan batas antara 0.60 sampa 1.0. Untuk
slot yang tertutup sebagian, pitch gigi bisa kurang dari 0.60 inci. Untuk slot
RANCANGAN MESIN LISTRIK
MOTOR INDUKSI 1 PHASA 2 HP
seperti itu, gigi biasanya mempunyai sisi-sisi pararel dan kedalaman slot
lebih kecil dibanding kedalaman slot pada jenis slot terbuka.
Arus per fase pada putaran stator,
hp.  746
I=
(175)
Ems  eff  PF
Dimana :
- ms : urutan fasa dalam kumparan stator
Luas bagian konduktor stator,
I
ss =
(176)
As
Dimana :
-
As : kepekaan arus tembaga dalam stator
Copper losses pada putaran apapun berbeda-beda sesuai dengan
A2. kenaikan suhu tergantung pada losses pada jenis konstruksi yang ada.
Kepadatan arus stator harus diseleksi sangat ketat sehingga dapat
diperoleh efisiens yang cukup tanpa menaikkan suhu secara berlebihan.
Untuk putaran stator pada motor-motor induksi standar yang memiliki
konstruksi bagan jenis terbuka kepadatan arus dari 2000 sampai 3000
amper per inci kuadrat adalah cukup. Nilai terendah dipergunakan pada
motor lambat, dan nilai yang lebih tinggi adalah untuk rating tertinggi pada
kecepatan tinggi.
Konduktor per slot harus diatur dalam slot untuk mengisi kelonggaran
jarak, dengan sekat yang baik antara pembelokan dan antara inti dari koil.
RANCANGAN MESIN LISTRIK
MOTOR INDUKSI 1 PHASA 2 HP
Stator jenis terbuka biasanya dipergunakan untuk motor induksi yang lebih
besar daripada kira-kira 25 tenga kuda, dan konduktor tersebut biasanya
adalah kawat segiempat dcc atau pita tembaga dcc. Untuk motor polifase,
putaran didesain untuk melakukan satu kali atau lebih putaran per koil, dan
bila memungkinkan, putaran diatur dengan sangat baik sehingga hanya ada
satu kali putaran per lapisan/layer,. Bagian konduktor yang besar terdiri
dari dua atau lebih kawat yang berhubungan secara pararel, untuk
mencegah eddy-current loses yang berlebihan Untuk putaran yang
membutuhkan banyak perputaran per koilnya, tidak mungkin selalu hanya
memakai satu putaran per layer.
Seperti dalam kasus dimana koil
seharusnya diputar. Untuk motor kecil, kurang dari 25 tenaga kuda , slot
stator yang sebagian tertutup adalah berfungsi sebagai aturan yang
dibutuhkan karena efek pembalikan dari slot terbuka.
Pembukaan slot
biasanya kemudian menjadi 1/3 inci, dan bentuk Untuk jenis slot ini, koilnya
adalah kawat dcc random-wound atau kawat serabut Formvar atau Formex.
Jika diameter kawat yang dibutuhkan lebih besar dari 1/3 inci, dapat
digunakan kawat yang lebih kecil sebayak dua atau lebih yang dirangkaikan
paralel.
Ukuran slot stator tergantung pada jumlah konsuktor per slot, ukuran
konduktor, dan ketebalan sekat yang dibutuhkan. Sekat pada konduktor
apakah berupa kapas tebal, Formvar, atau fiber glass tebal untuk
penyekatan kelas B.
Sekat antara inti dan koil adalah kain halus yang
RANCANGAN MESIN LISTRIK
MOTOR INDUKSI 1 PHASA 2 HP
dilapisi pernis, pita kapas, sekat pernis, dan kertas untuk penyekatan kelas
A, dan mika, kain fiberglass, dan pita untuk penyekatan kelas B. Metode
untuk menentukan jarak sekat pada slot terbuka sama pada mesin-mesin
sejenis. Tabel XXVI memuat daftar jarak sekat yang dibutuhkan pada lebar
dan kedalaman slot pada putaran stator motor induksi pada tegangan yang
bermacam-macam.
Tabel XXVI
Tegangan
s
2b
0–300
300–600
600-1500
1500-3000
0.08
0.10
0.12
0.14
1.00
1.50
1.75
2.00
Kedalaman slot
Diameter celah, inci
15
15 ke
40 ke
s/d
bawah
atas
40
0.24
0.25
0.31
0.25
0.29
0.34
0.31
0.37
0.36
0.45
Lebar slot
Diameter celah, inci
15
15 ke
40
s/d
bawah
keatas
40
0.060
0.065
0.080
0.075
0.085
0.095
0.095
0.110
0.120
0.150
Untuk slot jenis terbuka sekat dibungkuskan ke koil dengan tebal
0.010 inci slot kertas untuk melindungi koil ketika ditempatkan ke dalam
slot. Koil-koil tersebut dilapisi dengan hati-hati, dan lebar slot ditemukan
dengan mengalikan dimensi konduktor yang telah disekat pada lebar slot
dengan jumlah lebar konduktor dan ditambahkan dengan jarak sekat yang
ada pada tabel XXVI.
Begitu pula halnya dengan kedalaman slot
merupakan dimensi konduktor yuang disekat pada kedalaman dikalikan
dengan jumlah konduktor dalam ditambah jarak sekat dari tabel XXVI.
Lebar slot stator biasanya kira-kira 50 persen dari pitch gigi minimum stator
dan jarang mencapai 60 persen pitch gigi minimum.
Untuk besarnya
RANCANGAN MESIN LISTRIK
MOTOR INDUKSI 1 PHASA 2 HP
raktansi leakage dan karakteristik pengoperasian yang tidak baik, slot stator
harus tidak lebih dari 6 kali lebar slot.
Untuk slot yang sebagian tertutup, sekat diletakkan di dalam slot dan
bukan di sekeliling koil, karena pembukaan slot yang sempit menyebabkan
pentingnya peletakan konduktor ke dalam slot satu persatu. Slot-slot yang
sebagian tertutup dipergunakan pada motor-motor unduksi dengan
diameter celah 15 inci atau kurang, dan untuk tegangan 600 volt ke bawah.
Pembukaan slot, ws1, adalah 0.10 inci untuk diameter celah sebesar 8.0
inci atau kurang dan 0.125 inci untuk diameter 8.0 sampai 15.0 inci. Fluks
total, jumlah total konduktor, dan jumlah slot ditentukan seperti dijelaskan
diatas, dan lebar gigi.
Untuk slot tertutup sebagian, gigi biasanya
mempunyai sisi pararel,
t
wts =
Bts (l – ndwd)k1Ss
Dimana :
- wts : lebar gigi stator pada permukaan celah udara
Dimensi d3 dan d4, biasanya 0.03 inci pada diameter celah yang
kecil sampai 0.06 inci pada diameter celah yang lebih besar. Perbandingan
luas tembaga yang disekat pada slot terhadap jarak jaring slot yang tersedia
untuk putaran disebut unsur jarak atau unsur isian/fill factor. Luas sekat
tembaga pad setiap slot merupakan diameter sekat konduktor kuadrat yang
menghitung jumlah konduktor per slot.
RANCANGAN MESIN LISTRIK
MOTOR INDUKSI 1 PHASA 2 HP
Pada kawat sekat Formvar tebal, faktor jarak tidak boleh lebih besar
dari 0.85, dan untuk besar produksi tidak lebih dari 0.70 sampai 0.75. luas
jaring slot pada slot bawah yang melingkar
Ws2 + ws3
SA =
- iw

+
iw
d – id +
2
iw
R-
2
2
2
inci kuadrat.
2
Dimana ;
-
S : urutan alur
-
Iw : watt komponen dalam arus tanpa beban per fasa
-
Id : arus kemagnetan
dan untuk slot bawah yang berbentuk lempeng luas slot jaring
Ws2 + ws3
SA =
- iw
( d – id ) inci kuadrat.
2
Disini, iw dan id adalah sekat dan kelonggaran jarak untuk lebar dan
kedalaman slot yang masing masing diambil dari tabel XXVI.
Dari luas
tembaga per slot dan faktor spasi, luas slot yang diminta dapat ditentukan
dan lebar slot ws2 dapat dihitung langsung setelah lebar gigi ditentukan.
Ukuran slot untuk mendapatkan luas slot dapat ditentukan sebagai berikut
180
θ=
ws2
,
So
X=
,
2 sin θ
ws2
K=
- iw
2
Untuk slot bawah berbentuk lempengan,  dikeluarkan dan d –ds.
Gigi stator dan kepadatan yoke. Untuk total fluks yang telah didapatkan,
dimensi slot menentukan kepadatan gigi.
Pada kepadatan gigi tinggi,
RANCANGAN MESIN LISTRIK
MOTOR INDUKSI 1 PHASA 2 HP
losses pada gigi juga tinggi, dan dibutuhkan ampere-turn dalam jumlah
besar untuk mengirim fluks melalui gigi.
Nilai minimum kepadatan gigi
stator untuk bagian minimum
t
Bts1 =
(177)
wts1 (l – ndwd)k1Ss
lebar gigi untuk bagian minimum
wts1 = t1s – wss
(178)
Nilai maksimum kepadatan gigi stator untuk bagian minimum sebaiknya
tidak melebihi
Bts1 = 100
Bts1 = 110
Kedalaman lapisan stator di bawah slot tergantung kepadatan fluks
pada yoke. Pengikisan besi pada yoke dan ampere-turn yang dibutuhkan
untuk mengirim fluks melalui yoke menentukan kepadatannya. Kepadatan
fluks sebaiknya tidak melebihi
Bys = 95000
Bys = 110
Dimana
Bys : kerapatan fluks dalam dukungan stator
Umumnya Bys sama dengan antara 500000 sampai 80000.untuk 60
lingkaran dan 60000 sampai 100000 untuk 25 lingkaran.
Fluks per kutub
RANCANGAN MESIN LISTRIK
MOTOR INDUKSI 1 PHASA 2 HP
=
tfd
p
kedalaman besi dibawah slot untuk kedua sisi diameter

dys =
(179)
Bys(l – ndwd) k1
Diameter luar lapisan stator
Do = D + 2dss + 4 dys
(180)
RANCANGAN MESIN LISTRIK
MOTOR INDUKSI 1 PHASA 2 HP
BAB I I I
DESAIN ROTOR
Panjang celah udara.
Ampere-turns yang dibutuhkan untuk
mengirim fluks melalui celah udara secara otomatis sebanding dengan
kepadatan dan panjang celah.
Bahkan celah udara dengan tingkat
kepadatan rendah dan celah udara yang pendek, ampere-turn celah lebih
besar/luas dibanding ampere-turns untuk sisa sirkuit magnet. Oleh karena
itu, kepadatan dan panjang celah air menentukan arus magnetis. Untuk
memperoleh karakteristik yang baik, arus magnetis sebaiknya sekecil
mungkin dan panjang celah air sebaiknya sama kecilnya dengan kapasitas
konstruksi mekanik. Perkiraan panjang minimum celah air dapat ditentukan
dengan rumus empiris sebagai berikut,
10.17
 = 0.125 -
(181)
D + 90
Dimana : δ : panjang dari celah udara dari tengah kutub
Diameter rotor
Dr = D -2 .
Putaran rotor. Putaran Squirrel-cage terdiri dari konduktor batangan
yang short-ciccuit pada setiap ujungnya pada ujung cincin/end-ring.
Batang-batang tersebut ada yang berbentuk bundar ataupun segiempat dan
terbuat dari tembaga, kuningan, atau aluminium. End-ring pada umumnya
terbuat dari bahan yang sama dan mungkin berbentuk sama.
Untuk
RANCANGAN MESIN LISTRIK
MOTOR INDUKSI 1 PHASA 2 HP
menghubungkan end-ring dengan batangan tersebut telah dilaksanakan
metode yang beragam.
Karena perubahan suhu yang tidak tetap,
hubungan antara batangan dan end-ring yang paling memungkinkan dan
paling baik, sangatlah penting untuk menghindari kontak langsung yang
berlawanan pada hubungan tersebut.
Untuk motor-motor besar, end-ring
pada umumnya brazed nad welded dengan batangan. Pada motor woundrotor, 3 fase, putaran dua lapis/double-layer digunakan pada rotor, yang
merupakan putaran gelombang yang terbatas.
Putaran tersebut dapat
menghubungkan bintang atau delta dan dapat pula menarik pitch atau
chorded.
Putaran-putaran tersebut dapat ditampilkan untuk menentukan
rangkaian koil yang tepat dengan menggunakan metode yang dijelaskan
pada Bab XI untuk putaran-putaran dinamo pada mesin-mesin sejenis.
Jumlah dan ukuran slot rotor. Pembuatan rotor pada motor-motor squirrelcage harus dilakukan dengan teliti dan hati-hati untuk menghindari adanya
getaran dan noise/suara gaduh, memutar atau menahan roda penggerak,
dan cusp sejenis pada kurva torka yang cepat/speed torque curve.
Menutup atau membuka torka adalah kondisi torka yang berbeda pada saat
awal pada posisi rotor yang berbeda. Perputaran/cycle torka yang tinggi
maupun rendah dipindahkan melalui sebuah pitch slot rotor. Cusp-cusp
selaras merupakan ujung/point-point pada kurva torka cepat dimana motor
terkunci dari kecepatan rendah dan bekerja sebagai motor sejenis pada
nilai torka yang sangat luas. Point minimum pada kurva torka bisa menjadi
RANCANGAN MESIN LISTRIK
MOTOR INDUKSI 1 PHASA 2 HP
sangat rendah dimana rotor tidak dapat mencapai kecepatan penuh
meskipun sedang tidak bermuatan. Karakteristik yang tidak diharapkan ini
sebagian besar disebabkan oleh keseimbangan pada gelombang fluks
celah
udara.
Ketika
slot-slot
stator
dan
rotor
menghasilkan
keseimbangan/harmonics pada gelombang fluks celah udara maka yang
harus diperhatikan adalah jumlah slot rotor yang pantas digunakan dalam
sehubungan dengan slot stator untuk menghindari karakteristik yang tidak
diinginkan tersebut. Jumlah slot rotor tidak boleh sama dengan jumlah slot
stator, akan tetapi harus berbeda, apakah lebih banyak ataupun lebih
sedikit. Hasil yang memuaskan akan didapatkan ketika jumlah slot rotor
antara 15 sampai 30 persen lebih banyak atau lebih sedikit dibanding
jumlah slot-slot stator. Dalam hal ini sangat tidak mungkin mendapatkan
analisa lengkap tentang kombinasi slot pada motor-motor induksi squirrelcage yang tidak diinginkan.
Hanya ada beberapa kombinasi slot yang
dipastikan mungkin menimbulkan masalah. Mahasiswa yang ingin meneliti
lebih dalam tentang kombinasi slot harus mempelajari referensi berikut ini.
Noise dan getaran seringkali mengurangi tingkat kepuasan apabila
jumlah slot-slot rotor yang digunakan Ss – Sr tidak sama dengan  1,  2,
(p1), atau (p2).
Untuk menghindari batas akhir/dead point atau
cogging, Ss –Sr harus tidak sama dengan 3p atau kelipatan dari 3p pada
motor-motor 3fase dan 2p atau kelipatannya untuk mesin-mesin 2 fase.
Untuk menghindari cusp pada kurva speed-torque, Ss –Sr tidak boleh sama
RANCANGAN MESIN LISTRIK
MOTOR INDUKSI 1 PHASA 2 HP
dengan  p untuk motor 3fase dan 2fase atau sama dengan -2p atau -5p
untuk motor-motor 3fase. Dead point, noise, dan cusp pada kurva speedtorque dapat dikurangi atau bahkan dihilangkan sama sekali dengan
skewing slot-slot stator maupun rotor dengan throw koil stator yang baik.
Untuk motor-motor kecil slot rotor biasanya tidak miring, karena ukuran slot
stator dan rotor yang paling diinginkan tidak selamanya berdiameter kecil.
Jika slot-slot diagonal digunakan, kemiringan kira-kira satu pitch slot rotor
atau stator, tergantung yang mana yang lebih besar.
Putaran rotor pada motor-motor wound-rotor memiliki 3 fase putaran,
dan jumlah slot rotor harus dapat membuat putaran menjadi seimbang.
Pada umumnya, putaran pada sebuah jumlah integral slot per kutub per
fase digunakan pada
rotor.
Mungkin juga dipakai putaran
slot
fraksional/kecil, akan tetapi biasanya hasil yang memuaskan hanya dapat
didapatkan apabila jumlah slot merupakan kelipatan dari jumlah waktu fase
dan jumlah pasangan kutub. Motor-motor wound-rotor mulai bekerja pada
tegangan normal yang diberikan pada putaran stator dan resistansi yang
cukup pada sirkuit rotor untuk menghasilkan torka dan arus bermuatan
penuh. Maka faktor utama yang menjadi penentu normalnya gerak motor
adalah pada saat start. Untuk menghindari noise magnetis dan banyaknya
getaran fluks pada celah air, bagaimanapun, perbandingan slot stator dan
slot rotor seharusnya, jika mungkin, tidak melewati batas yang telah
ditentukan diatas.
RANCANGAN MESIN LISTRIK
MOTOR INDUKSI 1 PHASA 2 HP
Jika ampere-turns total rotor dianggap 10 persen lebih kecil
dibanding empere-turn total stator, perbandingan lempeng tembaga
total/copper section rotor terhadap copper section total stator adalah
Scr
As
= 0.90
Scs
(182)
Ar
Dimana :
-
Scr : total bagian tembaga dari rotor
-
Scs : total bagian tembaga dari stator
-
As : kepekaan arus dalam penghantar tembaga
-
Ar : kepekaan arus dalam tembaga pada rotor
Pada putaran squirrel-cage, kepadatan arus bisa lebih tinggi
dibanding arus yang ada pada putaran stator karena jarak rata-rata putaran
lebih pendek dan ventilasinya lebih baik. Untuk arus sebesar 2500 ampere
per inci kuadrat pada putaran stator dan 5000 ampere per inci kuadrat pada
bar putaran squirrel-cage, perbandingan copper section total rotor terhadap
copper section total stator
Scr
2500
= 0.90
Scs
= 0.45
5000
Copper section total harus ditentukan, karena berhubungan dengan
panjang bar dan bagian end-ring, sehingga resistansi rotor yang tepat dapat
didapatkan untuk kemudian menentukan kebutuhan torka pada saat start.
Biasanya antara 50 sampai 80 persen dari copper section total stator.
Untuk putaran wound-rotor, jarak rata-rata lingkar putaran kira-kira
sama dengan panjang rata-rata lingkaran koil-koil stator.
Maka dari itu,
untuk menghindari excessive rotor copper losses/kehilangan tembaga rotor
RANCANGAN MESIN LISTRIK
MOTOR INDUKSI 1 PHASA 2 HP
yang berlebihan, kepadatan arus rotor tidak bisa dibuat terlalu tinggi
dibanding kepadatan arus stator. Sehingga copper section rotor total pada
umumnya berkisar antara 80sampai 95persen copper section total stator.
.
terlihat bahwa arus di setiap bar terbagi di end-ring, sebagian
kembali melaui sebuah bar pada suatu pitch kutub menuju ke kanan dan
sebagian yang lainnya melalui sebuah bar pada pitch kutub menuju ke kiri.
Apabila nilai maksimum arus pada setiap bar adalah Im dan jika arus
tersebut maksimum pada setiap bar pada waktu yang sama, maka nilai
maksimum arus pada end-ring adalah
Im
Nb

=
2
P
Arus tidak maksimum di setiap bar per kutub pada saat yang sama, akan
tetapi arus tersebut bervariasi tergantung hukum sinus; sehingga nilai
maksimum arus pada end-ring adalah
Im
Nb

=
2

2

p
dan nilai efektif arus pada end-ring adalah
Im
Nb

=

2
p
2
2


2
Nilai efektif arus pada setiap bar, Ib = Im/2, dan arus end-ring
0.32ImNb
=
(183)
p
RANCANGAN MESIN LISTRIK
MOTOR INDUKSI 1 PHASA 2 HP
Area section setiap end-ring
0.32ImNb
ser =
(184)
pAer
dan total bar section
IbNb
Ser =
(185)
Ar
Dimana :
-
Ser : pembagian area dari cincin akhir
Dengan menggabungkan dan menyederhanakan kedua persamaan diatas,
area section setiap end-ring pada copper section total rotor adalah
0.32Ser
Ar
Ser =
(185)
p
Aer
dimana :
- Aer : kepekaan arus pada cincin akhir
Ventilasi pada end-ring biasanya lebih baik dibandingkan dengan
ventilasi pada bar, dan kepadatan arus dapat dibuat menjadi sama dengan
atau agak lebih besar daripada kepadatan arus pada bar.
Slot-slot rotor seringkali merupakan tipe “tertutup sebagian” Bar dan
slot biasanya diutamakan yang berbentuk segiempat, karena reaktansi bar
pada bagian lebih rendah yang lebih besar selama waktu start, mendorong
arus menuju puncak bar, sehingga agak meningkatkan hambatan pada
RANCANGAN MESIN LISTRIK
MOTOR INDUKSI 1 PHASA 2 HP
putaran rotor. Slot rotor yang dalam, meningkatkan reaktansi bocor dan
menuju ke lebar gigi kecil dan kapasitas besar pada akar gigi. Jika bar
yang dalam dipergunakan untuk putaran rotor squirrel-cage, maka slot rotor
biasanya berkisar antara 4 sampai 6 kali jarak lebarnya.
Motor-motor
dengan putaran bara yang dalam disebut motor kelas B pada tes kode dari
A.I.E.E. Untuk mesin-mesin induksi dan didefinisikan sebagai torka normal,
motor squirrel-cage yang start dengan arus lemah. Motor-motor squirrelcage untuk torka high starting dan start dengan arus lemah disebut motor
kelas C pada tes kode dari A.I.E.E. dan biasanya mempunyai dua putaran
squirrel-cage pada rotor. Putaran dobel squirrel-cage dapat dioperasikan
dalam beberapa cara. Pada dasarnya terdiri dari putaran dengan hambatan
besar yang ditempatkan di dekat permukaan celah udara rotor dan suatu
putaran dengan hambatan kecil ditempatkan tepat di bawah permukaan.
Efektifitas putaran yang lebih rendah pada saat start akan tergantung pada
seberapa dalam putaran tersebut ditempatkan di bawah permukaan rotor.
Selam masa start, putaran di dekat permukaan, bekerja aktif. Setelah rotor
mencapai kecepatan penuh, reaktansi putaran rendah menjadi kecil dan
akan membawa arus rotor dalam porsi besar.
Area section setiap bar
Ser
Sb =
(187)
Nb
RANCANGAN MESIN LISTRIK
MOTOR INDUKSI 1 PHASA 2 HP
Tidak diadakan penyekatan/pemisahan antara bar dan inti rotor.
Jarak 0.005 sampai 0.015 inci tergantung pada apakah slot miring atau
tidak, harus dipergunakan atau tidak dipergunakan antara bar dan inti.
Jumlah konduktor rotor pada suatu motor wound-rotor tergantung
tegangan antara slip ring ketika rotor tidak bergerak, ring terbuka, dan
tegangan normal diberikan pada putaran stator.
Untuk motor biasa,
tegangan rotor diantara slip ring biasanya tidak lebih dari 400 volt. Untuk
motor besar, dibutuhkan tegangan rotor yang lebih besar untuk menghindari
section konduktor yang besar. Tegangan rotor
Nrkprkdr
Er =
k2E
(188)
Nkpkd
Untuk putaran rotor yang berhubungan dengan bintang, k2 = 1.73,
dan untuk putaran rotor yang berhubungan dengan delta, k2 = 1.00
Konduktor bar segiempat dipergunakan pada putaran rotor. Ketika
slot tipe segiempat yang pada dipergunakan, koil hanya terbentuk setengah
sebelum ditempatkan ke dalam slot, Bab XVI. Untuk tipe slot seperti pada
gambar 191, koil diberi sekat dan dibentuk sebelum ditempatkan ke dalam
slot.
Tebal sekat yang dibutuhkan tergantung tegangan rotor.
Sebuah
lapisan slot yang terdiri dari 0.010 inci horn fiber ditempatkan ke dalam slot,
dan sekat selanjutnya ditempatkan diatas koil. Ketebalan sekat pada koil
biasanya 0.025 inci untuk tegangan diatas 600 dan 0.035 inci untuk
RANCANGAN MESIN LISTRIK
MOTOR INDUKSI 1 PHASA 2 HP
tegangan diatas 2500. Sekat koil terdiri dari kain katun halus yang telah
dipernis, kapas, dan sekat pernis.
Area setiap konduktor
Ser
sr =
(189)
Nrma
Gigi rotor dan besar yoke. Jumlah maksimum gigi rotor
t
Btr2 =
wtr2 (l – ndwd)k1Sr
Lebar minimum gigi
(Dr – 2dsr)
wtr2 =
- wsr
Sr
Untuk motor induksi dengan kecepatan konstan, frekuensi fluks yang
kembali ke rotor sangat kecil, slip persen mengukur frekuensi stator. Core
losses pada besi rotor akan menjadi kecil meskipun jumlahnya/kepadatan
besar. Kepadatan meaksimum pada gigi rotor pada umumnya hanya dapat
agak lebih tinggi dibanding kepadatan maksimum gigi stator, karena
ampere-turn yang diperlukan untuk mengirim fluks melalui gigi.
Kepadatan yoke rotor pada umumya sama dengan atau hanya
sedikit lebih besar dibanding kepadatan yoke stator dan dapat dihitung
seperti yang telah dijelaskan pada penjelasan yoke stator
RANCANGAN MESIN LISTRIK
MOTOR INDUKSI 1 PHASA 2 HP
BAB IV
KARAKTERISTIK MOTOR
Arus magnetis. Fluks yang disusun oleh ampere-turns stator
melewati celah udara menuju rotor dan melewati gigi rotor menuju yoke
rotor. Disanalah fluks pada setiap kutub terbagi, sebagian kembali melalui
gigi-gigi rotor, celah/lobang udara, gigi-gigi stator dan yoke maing-masing
pada kutub yang berdekatan.
Ampere-turns celah udara. Ampere-turns per pole ang dibutuhkan pada
stator untuk mengirim/membawa fluks melalui celah udara.
ATg = Bgkskr  0.313.
(191)
Dimana :
-
Atg : pembalikan ampere dalam celah udara setiap kutub
-
Bg : kepekaan fluks dalam kutub utama dalam celah udara
Pembukaan slot baik pada stator maupun rotor meningkatkan
reluktansi celah udara. Pengaruh yang dihasilkan dapat dihitung dengan
menganggap bahwa bagian/seksi celah udara dikurangi sebesar jumlah
tertentu, dengan cara meningkatkan kepadatan/kapasitas, atau dengan
menganggap bahwa pembukaan slot sama dengan pertambahan panjang
celah udara. F.W Carter memperoleh sebuah persamaan dimana koefisien
celah udara dapat dihitung. Persamaan yang serupa juga dikemukakan
oleh Dr. Arnold.
R.W. Wiesman mendapatkan koefisien celah udara
dengan menggambar grafik distribusi fluks di sekeliling sebuah gigi. Hasil
RANCANGAN MESIN LISTRIK
MOTOR INDUKSI 1 PHASA 2 HP
yang
didapatkannya
membuktikan
dengan
sangat
baik
apa
yang
dirumuskan oleh Dr. Arnold dan F.W. Carter. Koefisien celah udara pada
pembukaan slot stator, dengan rotor halus tanpa slot,
t1s
ks =
(192)
wts1 + (y )
Demikian pula dengan koefisien celah air untuk pembukaan slot rotor,
dengan stator halus tanpa slot,
t1r
kr =
(193)
wtr1 + (y )
Koefisien celah udara dari cara Carter untuk slot terbuka
t1(5 + ws1)
k=
t1 + (5 + ws1) -
(192a)
ws12
dan Untuk beberapa slot tertutup
t1(4.4 + 0.75ws1)
k=
t1 (4.4 + 0.75ws1) -
(193a)
ws12
Untuk menghitung ks1 pembukaan slot stator dan pergerakan gigi
pada celah digunakan pada persamaan 192a atau 193a, dan untuk
menghitung kr pada rotor, yang dipakai adalah.
ATg = Bgkskr x 0.313
Stator ampere-turns dan yoke rotor.
(194)
Metode penghitungan
kepadatan fluks pada yoke untuk stator dan rotor telah dijelaskan diatas.
Jumlah tersebut adalah nilai maksimal kepadatan fluks pada yoke. Pada
RANCANGAN MESIN LISTRIK
MOTOR INDUKSI 1 PHASA 2 HP
motor-motor induksi fluks tidak memasuki stator dan yoke rotor pada batas
tertentu; sehingga kepadaran yoke tidak dapat menjadi konstan terhadap
panjang path fluks. Jika kurva distribusi fluks celah udara dianggap sebagai
sebuah gelombang sinus, maka kepadatan fluks pada yoke akan beragam
sesuai dengan nilai maksimum pada jarak interpolar/antar kutub. Ampereturns per kutub pada stator dan yoke rotor dapat dihitung dengan metode
berikut ini. Untuk sebuah nilai maksimum tertentu pada kepadatan yoke
yang beragam, ampere-turns per inci ditentukan pada jarak berbeda-beda
dan sepanjang gelombang.
Nilai rata-rata ampere-turns per inchinya
ditentukan bagi kurva tersebut dengan integrasi grafis. Dengan mengulangi
perhitungan yang sama untuk jumlah nilai maksimum Bys, sebuah kurva
dapat digambarkan pada Bys terhadap atau berlawanan dengan rata-rata
ampere-turns per incinya.
Seperti kurva yang digambarkan pada
lempengan baja elektrik dan dipergunakan untuk menghitung ampere-turns
per kutub pada stator dan yoke rotor. Panjang garis/path fluks paa tokeyoke mungkin didapatkan dari sebagian pitch/pergerakan kutub pada
diameter yoke sedang. Pada stator
(D + 2dss + ½ dys)
lys =
(195)
2p
dan pada rotor
(D + 2dsr + ½ dyr)
lyr =
(196)
2p
RANCANGAN MESIN LISTRIK
MOTOR INDUKSI 1 PHASA 2 HP
Ampere-turn per kutub pada yoke stator
Atys = atyslys
Dan pada yoke rotor
Atys = atyrlyr
Stator ampere-turns dan gigi-gigi rotor. Untuk sator tapered/lonjong
dan gigi-gigi rotor, kepadatannya bervariasi sesuai dengan panjang gigi
tersebut. Beberapa metode yang berbeda juga telah diketengahkan untuk
menghitung berapa ampere-turns yang dibutuhkan untuk mengirimkan fluks
melalui gigi yang tapered/runcing.
Hasil yang memuaskan biasanya
didapatkan dengan menghitung ampere-turns untuk kepadatan pada 1/3
bagian panjang gigi dari bagian minimum. Dari kurva yang diperoleh dari
kurva, empere-turns per inci didapatkan dan dikalikan dengan 1.57, dan
Atts = attslts.
Dimana :
-
Atts : ampere balik dalam stator yoke per kutub
-
lts
-
atts : ampere balik setiap inci untuk kepekaan pada gigi stator
: panjang bagian fluks pada gigi stator
Dan untuk gigi-gigi rotor
Attr = attrltr
Dimana :
-
Attr : ampere balik dalam rotor yoke per kutub
-
lts
-
atts : ampere balik setiap inci untuk kepekaan pada gigi rotor
: panjang bagian fluks pada gigi rotor
RANCANGAN MESIN LISTRIK
MOTOR INDUKSI 1 PHASA 2 HP
Panjang path fluks pada gigi-gigi tersebut sama dengan kedalaman slot.
Keseluruhan ampere-turns per kutub yang dibutuhkan untuk mengirim fluks
melalui sirkuit magnetis adalah
ATP = ATtg + ATts +ATtr + ATys + ATyr.
Harga efektif dari arus magnetis per fase adalah
2.22pATP
Im =
(197)
msNkdkp
Im
persentase arus magnetis =
100.
I
Arus tidak bermuatan.
Arus tak bermuatan pada sebuah motor
induksi terdiri dari dua komponen: Satu, arus magnetis, dimana 90 0 tidak
sefase dengan tegangan: dua, komponen watt dari arus tak bermuatan,
yang sefase dengan tegangan. Komponen se-fase dari arus tak bermuatan
tersebut merupakan arus yang dibutuhkan oleh losses tak bermuatan. Hal
ini terdiri dari core losses, friction, dan windage losses, dan armature copper
losses dikarenakan arus yang tak bemuatan.
Core losses. Losses pada core motor-motor induksi terdiri dari
hysteresi dan eddy-current losses pada gigi-gigi dan yoke-yoke oleh karena
adanya fluks frekuensi fundamental ditambah losses tambahan.
tambahan terdiri dari losses permukaan
Losses
pada gigi-gigi dikarenakan
beberapa variasi pada pada kepadatan celah udara, getaran gigi berkurang
dikarenakan variasi-variasi pada kepadatan gigi, berkurang karena filing
slot, berkurang karena distribusi fluks yang lain dari biasanya, dan
RANCANGAN MESIN LISTRIK
MOTOR INDUKSI 1 PHASA 2 HP
berkurang pada ujung lempengan dan ujung bracket. Pada core stator,
frekuensi pembalikan fluks sama dengan frekuensi garis/line; pada rotor,
frekuensi pembalikan fluks sama dengan frekuensi garis yang diukur
dengan slip per sen. Untuk wound-rotor, motor bekerja pada kecepatan
yang dikurangi, losses core rotor harus dimasukkan ketika menghitung
karakteristik yang sedang bekerja.
Loss pada gugu stator yang
dikarenakan oleh fluks frekuensi fundamental sama dengan loss per pon
pada kepadatan gigi stator yang menghitung/times berat besi pada gigi.
Loss per pon untuk kepadatan fluks yang beragam dan untuk beberapa
tingkat lempengan baja diketahui dari kurva pada Appendix. Kurva-kurva
tersebut didapatkan dari pengujian pada sampel-sampel oleh American
Society for Testing Material. Loss pada yoke stator karena fluks frekuensi
fundamental, dihitung dengan cara yang sama dengan cara yang dilakukan
pada gigi-gigi.
Losses tambahan yang sukar dihitung.
Losses permukaan pada
gigi-gigi dan losses getaran gigi dapat dihitung dengan metode yang
dikemukakan oleh T. Spooner dan I.F. Kinard.
Tooth pulsation loss
= CBg2.3 (f/p)1.55 D20.5 (ws1/)1.22 Ss (l – ndwd)k1 10-8 watt.
Disini C = 1.85 untuk 26gauge/ukuran lempengan baja elektrik, 1.36
untuk dinamo 26 gauge, dan Bg adalah kepadatan celah udara pada kilolines inci meter per segi. Losses tambahan juga bisa termasuk sebuah loss
RANCANGAN MESIN LISTRIK
MOTOR INDUKSI 1 PHASA 2 HP
tanpa muatan pada winding squirrel-cage. Losses core keseluruhan untuk
motor induksi biasanya 1.5 sampai 2.5 kali jumlah gigi stator dan yoke yang
hilang/loses yang disebabkan oleh fluks frekuensi fundamental.
Faktor
perkalian harus didapatkan dari pengujian motor-motor yang serupa.
Apabila datanya tidak mencukupi maka 1.75 sampai 2.2 juga dapat
digunakan.
Friction and Windage Losses. Bearing friction losses dapat dihitung
jika dimensi bearing diketahui. Windage losses tergantung pada tipe atau
jenis konstuksi/bangunan dan sangat sukar untuk dihitung.
Gabungan
antara friction and windage losses dapat ditentukan dari hasil pengujian
mesin-mesin dengan desain dan konstruksi serupa. Losses ini biasanya
sama dengan antara 3.5 persen keluaran/output koliwatt untuk motor 5-hp,
1800 r.p.m. sampai dengan motor 200 sampai 300-hp., 450 r.p.m.
Copper loss stator tak bermuatan.
Panjang setengah putaran-
sedang koil stator dihitung dengan seperti cara pada koil dinamo untuk
mesin sejenis, yang telah dijelaskan sebelumnya. Perluasan koil dan jarak
antara koil-koil pada ujung sambungan biasanya lebih kecil dibanding yang
dipakai untuk kumparan dinamo pada mesin-mesin sejenis. Tabel XXVI
menunjukkan nilai-nilai untuk stator motor induksi dan kumparan/perputaran
rotor.
RANCANGAN MESIN LISTRIK
MOTOR INDUKSI 1 PHASA 2 HP
Panjang salah putaran-sedang koil stator adalah:
(D + dss)
Ls =
P + 2b +dss + l inci
(198)
p cos 
wss + s
sin 
=
t1s
Perluasan horisontal koil stator pada setiap ujung core dihitung
dengan menggunakan cara yang dijelaskan di halaman 210. panjang salah
satu putaran-sedang dari sebuah koil rotor untuk motor jenis wound-rotor .
(D + dsr)
Lr =
P + 2b +dsr + l inci
(199)
p cos 
wsr + s
sin 
=
t1r
Hambatan per fase pada kumparan stator
LsNr
R=
ohm
(200)
ass X 106
Hambatan arus searah pada kumparan stator: efektif, yang juga
disebut arus bolak balik, hambatan, Rse, yang pada umumnya antara 1.15
sampai 1.30 kali hambatan arus searah.
Nilai yang lebih rendah akan
berlaku untuk rating terendah dengan daerah bagian konduktor kecil pada
kumparan stator, dan nilai tertinggi terhadap rating yang lebih besar.
Hambatan
pada
kumparan
sehubungan dengan kumparan stator
rotor
pada
motor
wound-rotor
RANCANGAN MESIN LISTRIK
MOTOR INDUKSI 1 PHASA 2 HP
kd2kp2N2
LrNrr
Rr =
(201)
ohm per fase
asr  106
kdr2kpr2Nr2
Atau
kd2kp2
Lr
Scs
kdr2kpr2
Ls
Scr
Rr =
Rs ohm per fase
(201a)
Pada suhu 250C..r = 0.692 dan pada suhu 750C.. r = 0.826. losses
tembaga stator yang disebabkan oleh arus tak bermuatan adalah kurang
lebih,
Wieo = Im2mRs watt
(202)
Dimana :
- Rs : tahanan per fasa dari kumparan stator
Komponen sefase arus tak bermuatan
Wc + Wfw + Wsc0
Iw =
ampere
(203)
mE
dimana :
-
Wc : rugi inti per pound
-
Wfw : gesekan bearing dan rugi angin
Dan arus tak bermuatan
I0 = Im2 + Iw2
(204)
Faktor kekuatan pada motor tak bermuatan
Iw
PFo =
(205)
Io
RANCANGAN MESIN LISTRIK
MOTOR INDUKSI 1 PHASA 2 HP
Arus pendek. Arus yang akan dipindahkan oleh motor induksi dari
kawat ketika rotor terblok, tergantung pada tegangan yang terpakai dan
impedansi total pada motor pada saat berhenti.
Impedansi total
membandingkan hambatan stator dan rotor, dan reaktansi kebocoran stator
dan rotor.
Hambatan rotor.
Metode menghitung hambatan kumparan rotor
untuk motor-motor wound-otor telah dijelaskan diatas.
Memperlihatkan
distribusi/pembagian arus pada kumparan squirrel-cage. Hambatan total
pada bar/batangan squirel-cage adalah
IbNbr
ohm
=
106Sb
dan hambatan total pada dua end-ring
2Derr
ohm
=
106Ser
Hambatan total pada kumparan squirrel-cage sama dengan copper
loss total dibagi dengan kuadrat arus, yaitu
IarNbr
=
Nb2
2xDer
x2p2
106s
+
106sb
Ibr
= Nb2
er
+
106serNb
0,64Dre2
ohm
106serp2
Hambatan rotor harus ditentukan terlebih dahulu dengan jelas pada
kumparan stator sebelum hambatan rotor trebut dapat ditambahkan dengan
hambatan stator untuk menentukan berapa hambatan total dari motor.
RANCANGAN MESIN LISTRIK
MOTOR INDUKSI 1 PHASA 2 HP
Motor induksi tetap saja merupakan sebuah transformer polyphase
sederhana; sehingga hambatan ekuivalen rotor sama dengan hambatan
total rotor mengukur hasil kuadrat dari perbandingan antara turn/lingkaran
stator dengan lingkaran/turn rotor. Jumlah fase dalam kumparan squirrelcage sama dengan jumlah batangan/bar per kutub = Nb/p, dan jumlah
lingkaran dalam satu rangkaian per fase sama dengan jumlah pasangan
kutub = p/2.
Hambatan total dari sebuah kumparan squirrel-cage bila
dihitung pada kumparan stator, adalah
(N/2) kpkdm
2
r
lb
=
Nb
2
(p/2) (Nb/p)
(N2kp2 kd2 m2r
106
+
sbNb
lb
=
0,64Der
p2ser
0,64Der
+
106
sbNb
p2ser
Jika jari-jari lingkaran end-ring lebar, seperti yang ada pada motor
kecil pada umumnya, hambatan end-ring harus dipastikan benar untuk
dibawa ke perhitungan efek distribusi arus yang berbeda-beda pada ring.
P.H.Trickey, pada makalahnya ”Induction Motor Resistance Ring Width”,
telah mengembangkan suatu kesatuan yang konstan dimana hambatan
end-ring harus dikalikan untuk mengikutsertakan pengaruh dari distribusi
arus yang berbeda-beda. Hambatan rotor ekuivalen per fase
RANCANGAN MESIN LISTRIK
MOTOR INDUKSI 1 PHASA 2 HP
(N2kp2 kd2 m2r
lb
Rr =
0,64Der
+
106
sbNb
Kring
ohm
(206)
p2ser
Kring diambil dari kurva, dan m, jumlah fase, yaitu 2 untuk mesinmesin 1 fase. Pada rumus ini, r x 10-6 adalah hambatan tembaga dalam inci
persegi. r = 0.826 untuk 75oC dan 0.692 untuk 25oC. Apabila sebuah
bahan lain selain tembaga dipakai pada kumparan squirrel-cage maka
harus dipakai nilai r yang sesuai dengan bahan tersebut. Kuningan yang
standar mempunyai hambatan sekitar 4 kali lebih besar dibanding tembaga,
dan aluminium mempunyai hambatan sekitar 2 kali hambatan tembaga.
Untuk menghitung reaktansi kebocoran/leakage pada semua jenis
kumparan, yang harus dilakukan pertama kali adalah menghitung fluks
leakage per unit arus yang mengalir pada kumparan, yang mana sama
dengan tenaga magnetis yang bekerja pada leakage path yang mengatur
permeance of the path.
Fluks per unit arus mengatur pertukaran dengan yang menghasilkan
induktansi dan reaktansi 2fL. Reaktansi leakage pada kumparan mesin
yang berputar dihitung dengan menganggap bahwa aliran fluks leakage
pada path tertentu yang mana daerah dan panjangnya dapat diukur. Pada
motor-motor induksi, membagi fluks leakage total dengan leakage slot
stator dan rotor, end-connection leakage, zigzag leakage atau leakage
berbeda, belt leakage, dan skew leakage/miring, adalah hal yang biasa.
Penghitungan reaktansi dilakukan berdasarkan asumsi bahwa path-path
RANCANGAN MESIN LISTRIK
MOTOR INDUKSI 1 PHASA 2 HP
leakage tersebut tidak penuh/jenuh.
Arus besar yang ditimbulkan oleh
motor selama periode awal menghasilkan kejenuhan/saturation pada ujungujung gigi yang mempunyai pengaruh terhadap pengurangan reaktansi
leakage total.
Sehingga untuk menghitung penampilan awal, reaktansi
leakage total harus digunakan.
Metode penghitungan permeance slot
dijelaskan oleh banyak penulis. Untuk sebuah kumparan pitch, induktansi
per fas untuk fluks leakage slot adalah
Ls = 0.4ns2 m/s lg 2,54 (Fsst + Fssb) 10-8 henry.
Dimana :
-
Ls : panjang satu siklus dari kumparan stator
-
Fss : faktor kebocoran pada alur rotor
Pada sebagian kecil kumparan pitch, arus pada kedua sisi koil pada
beberapa slot tidak sefase dan induktansinya lebih kecil daripada yang ada
pada kumparan pitch biasanya. Efek tersebut dimasukkan ke perhitungan
dengan mengalikan persamaan untuk induktansi dengan sebuah faktor
reduksi/pengurangan Membagi Nm/Ss dengan ns, konduktor seri per slot,
dan mengalikannya dengan 2f, maka reaktansi leaktage slot adalah
Xss 
N 2 m. f .2.Ol g K s
10 7
Ss .
( Fsst  FssB )
dimana :
-
Xss : reaktansi bocor per fasa dalam alur stator
RANCANGAN MESIN LISTRIK
MOTOR INDUKSI 1 PHASA 2 HP
Dalam hal ini F sst adalah faktor slot stator pada puncak slot dan
Fssb adalah faktor slot pada bagian bawah slot.
Pada slot stator yang
sebagian terbuka
Fsrt  Fsrb  (
2d 3r
d
d 4r
d

)  ( 2 r  ir )
Wsr1 Wsr  Wsr1
Wsr 3Wsr
dimana :
- Wsr : lebar dari alur rotor
Reaktansi bocor slot rotor
X sr
N 2 mf 2.O lg( kp.kd ) 2 .K r

.
( Fsrt  Fsrb )
10 7
(k pr. k dr ) 2 S r
Pada slot-slot trapezoid/segiempat yang dua sisinya sejalan baik
pada stator maupun rotor
Reaktansi leakage zigzag stator
E
p
p
Xz 
[( ) 2  ( ) 2 ]
1.2 I mg S s
Sr
Reaktansi magnetis dari sebuah motor induksi pada ohm per fase
kira-kira sama dengan tegangan terminal per fase dibagi dengan arus
magnetis per fase sehubungan dengan ampere-turns celah udara
Reaktansi bocor belt sama dengan nol untuk motor-motor dengan
kumparan rotor squirrel-cage dan hasil integral slot per kutub
Leakage belt konstan, Kbs dan Kbr bervariasi, dan persentase pitch
kumparan masing-masing juga bervariasi. Untuk reaktansi leakage endconnection pada motor-motor induksi wound-rotor, nilai rotor digunakan dan
RANCANGAN MESIN LISTRIK
MOTOR INDUKSI 1 PHASA 2 HP
semua persamaan dikalikan dengan perbandingan turn efektif yang
dikuadratkan untuk diubah menjadi rumus stator.
X sc 
d
N 2 mf 0,8(k d k d ) 2
[b  0,5( f  ss )]
7
p
2
10
dimana :
- dss : kedalaman alur stator
Nilai b pada tabel XXVI juga dapat dipergunakan pada kumparan
rotor, dan fr dapat dihitung dengan cara seperti yang dijelaskan pada
kumparan dinamo arus searah, 59.
Reaktansi leakage end-connection pada putaran rotor squirrel-cage
N2mj
 Dd
cr (kpkd)2
Xer =
2pb +
107
p2
ohm
1,7wer + 1,2der + 1,4der
RANCANGAN MESIN LISTRIK
MOTOR INDUKSI 1 PHASA 2 HP
Adapun rancangan mesin induksi dengan kapasitas, antara lain :
 Tegangan (V)
:
220 Volt
 Daya Input (Q)
:
2 Hp (Horse Power)
 Jumlah Kutub (P)
:
2 kutub
 Frekuensi (f)
:
50 Hertz
 Efisiensi (%)
:
75 %
 Phasa ()
:
1
 Cos 
:
0,8
 Konstanta belitan (kw) :
0,95
Adapun standarisasi yang saya pilih, adalah :
Bav
:
0,5 Wb/m2 (Pembebanan Magnet)

:
1,5 Wb/m2 (Kerapatan fluks pada gigi stator)
ac
:
400 A/lilitan/cm (Pembebanan listrik spesifik)
s
:
7 A/mm2 (Kerapatan arus pada penghantar)
Untuk motor induksi dengan frekuensi 50 Hz pembebanan magnet
yang diperbolehkan adalah 0,3 – 0,6 Wb/m2 dan pembebanan listrik spesifik
adalah 100 – 450 Amp.lilitan/cm serta konstanta belitan (Kw) terdistribusi
adalah 0,95 sehingga nilai-nilai tersebut kami pilih
I. Perencanaan ukuran utama
Dalam merencanakan ukuran utama, ada beberapa yang harus perlu
diketahui yaitu :
 Ukuran inti stator
Penentuan ukuran inti stator menggunakan rumus :
D2L 
Q.10 3
1,11.kw. 2 .Bav.ac.ns
RANCANGAN MESIN LISTRIK
MOTOR INDUKSI 1 PHASA 2 HP
Dimana :
D
= diameter dalam inti stator (cm)
L
= panjang inti stator (cm)
Ns
= kecepatan sinkron (rps)
Q
= Daya input (KVA)
Bav
= pembebanan magnetik spesifik (Wb/m)
ac
= pembebanan listrik spesifik (A/cm)
Kw
= konstanta beban
 Ukuran inti stator
Untuk menentukan daya input rumus yang digunakan ialah :
Q
HP.0,746
.Cos
Dimana ;
Pout
= daya motor dalam satuan HP

= efisiensi motor (%)
Cos 
= faktor daya motor
 Kecepatan sinkron (ns)
Untuk menentukan kecepatan sinkron motor, maka rumus yang
digunakan ialah :
ns 
120. f
P
Dimana ;
f
= frekuensi (Hertz)
P
= jumlah pasangan kutub
 Panjang inti stator (L)
Penentuan panjang inti stator menggunakan rumus ;
RANCANGAN MESIN LISTRIK
MOTOR INDUKSI 1 PHASA 2 HP
L  1,2
 .D
2 .P
Dimana ;
D
= Diameter dalam inti stator (cm)
P
= jumlah pasangan kutub
 Kisar kutub (Y)
Penentuan kisar kutub dengan menggunakan rumus ;
Y
 .D
2 .P
Dimana ;
D
= diameter dalam inti stator (cm)
P
= jumlah pasangan kutub
 Panjang efektif dari inti stator (Li)
Rumus yang digunakan adalah :
Li  0,9.( L  nd .Wd )
Dimana ;
L
= panjang inti stator (cm)
nd
= jumlah ventilasi
Wd
= lebar ventilasi (cm)
II. Perencanaan ukuran utama
Dalam perencanaan stator ada beberapa hal yang perlu diperhatikan
yaitu :
 Jumlah lilitan stator perfasa yang persisi dengan menggunkan
rumus :
Ts 
E
4,44.Kw. f .m
RANCANGAN MESIN LISTRIK
MOTOR INDUKSI 1 PHASA 2 HP
Dan :
m  Bav.L.Y
Dimana ;
E
= tegangan input (Volt)
Kw
= konstanta belitan
F
= frekuensi (Hertz)
1m
= fluks magnetik tanpa beban (Wb)
L
= panjang stator (cm)
Bav
= pembebanan magnetik spesifik (Wb/m2)
Y
= kisar kutub (cm)
 Jumlah alur stator (Ss)
Untuk menentukan jumlah alur stator digunakan rumus ;
Ss  Fasa.2. p.g
Dimana ;
g
= jumlah alur perfasa
P
= jumlah pasangan kutub
 Besar kisar alur (Yss)
Untuk menentukan besar kisar alur digunakan rumus ;
Yss 
 .D
Ss
Dimana ;
D
= diameter dalam stator
Ss
= jumlah alur stator
RANCANGAN MESIN LISTRIK
MOTOR INDUKSI 1 PHASA 2 HP
 Ukuran penghantar stator
a. Luas penghantar stator (As)
untuk menentukan luas penghantar stator, digunakan rumus :
As 
Ibs
s
Dimana ;
Ibs
= arus beban penuh setiap fasa (Amp)
s
= kerapatan arus (A/mm2)
Q
= daya masuk (KVA)
Vsu
= tegangan nominal yang masuk (Volt)
b. Diameter penghantar stator (DS)
Untuk menentukan diameter penghantar stator, digunakan
rumus :
Ds 
4. As

Dimana ;
As
= luas penghantar stator (mm2)
 Ukuran alur stator dan gigi stator:
a. Lebar alur (Wss)
Untuk menentukan lebar alur, digunakan rumus :
Wss = jumlah kawat penghantar ke samping + isolasi alur +
faktor toleransi (mm)
b. Kedalaman alur (dss)
Untuk menentukan kedalaman alur, digunakan rumus :
dss = jumlah kawat penghantar ke bawah + isolasi alur +
besar pasak alur + faktor toleransi (mm)
RANCANGAN MESIN LISTRIK
MOTOR INDUKSI 1 PHASA 2 HP
c. Ukuran gigi stator Wts)
Untuk menentukan ukuran gigi stator, digunakan rumus :
Wts = Yss – Wss mm
Dimana ;
Yss
= besar kidas alur (mm)
Wss
= lebar alur stator (mm)
 Panjang kawat penghantar
a. Panjang rata-rata konduktor tiap belitan (Lmc)
Untuk menentukan Panjang rata-rata konduktor tiap belitan,
digunakan rumus :
Lmc = L . 1,15 . Y + Ss / 2P (cm)
Dimana ;
L
= panjang inti stator (cm)
Y
= kisar kutub (cm)
Ss
= jumlah alur stator
P
= jumlah pasang kutub
b. Panjang konduktor tiap phasa (Lc)
Untuk
menentukan
Panjang
konduktor
tiap
digunakan rumus :
Lc = Lmc . 2 . Ts (cm)
Dimana ;
Lmc
= panjang rata-rata konduktor tiap belitan (cm)
Ts
= jumlah lilitan stator
 Ukuran inti stator
a. Fluks yang melewati inti stator (cs)
phasa,
RANCANGAN MESIN LISTRIK
MOTOR INDUKSI 1 PHASA 2 HP
Untuk menentukan Panjang rata-rata konduktor tiap belitan,
digunakan rumus :
s 
m
2
(Weber )
Dimana ;
m
= fluks magnetik tanpa beban (Weber)
b. Luas inti stator (aCS)
Rumus yang digunakan :
Acs 
cs
Bcs
Dimana ;
cs
= fluks magnetik yang melewati inti stator (Weber)
Bcs
= kerapatan fluks pada inti stator (Wb/mm2)
c. Ketebalan inti stator (dcs)
Rumus yang digunakan :
dcs 
acs
Li
Dimana ;
acs
= luas inti stator (m2)
Li
= panjang efektif inti stator (cm)
 Diameter luas stator (D0)
Dalam menentukan diameter luas stator, digunakan rumus :
Do
= D + 2 . dss + 2 . dcs (cm)
Dimana ;
D
= diameter dalam intri stator (cm)
Dss
= kedalaman alur stator (cm)
Dcs
= ketebalan inti stator (cm)
RANCANGAN MESIN LISTRIK
MOTOR INDUKSI 1 PHASA 2 HP
III.
Perencanaan Belitan Stator
Ada beberapa hal yang diperhatikan dalam perencanaan belitan
stator :
 Kisar kumparan (Yz)
Ss
2. p
Yz 
Dimana ;
Ss
= jumlah alur stator
P
= jumlah pasangan kutub
 Jumlah sisi kumparan tiap kutub tiap fasa (g)
g
Ss
2. p.m
Dimana ;
Ss
= jumlah alur stator
P
= jumlah pasangan kutub
M
= jumlah phasa
 Jumlah kelompok kumparan (K)
a. Untuk jenis belitan single layer yang digunakan :
K
= 3.P
Dimana ;
P
= jumlah pasangan kutub
b. Untuk jenis belitan double layer digunakan rumus :
K
= 2. 3 . P
Dimana ;
P
= jumlah pasangan kutub
RANCANGAN MESIN LISTRIK
MOTOR INDUKSI 1 PHASA 2 HP
 Jumlah kelompok kumparan tiap phasa (Kf)
Kf
= k/m
Dimana ;
K
= jumlah kelompok kumparan
m
= jumlah phasa
 Derajat listrik antara alur yang berdekatan ()
Rumus yang digunakan ;

1200
(derajat )
Ss
Dimana ;
P
= jumlah pasang kutub
Ss
= jumlah alur stator
 Jarak natara ujung permulaan setiap terminal phasa belitan
Rumus yang digunakan ;
L
1200

Dimana ;
o
= derajat listrik antara alur yang berdekatan
(derajat)
RANCANGAN MESIN LISTRIK
MOTOR INDUKSI 1 PHASA 2 HP
IV.
Perencanaan Belitan Rotor
Ada beberapa hal yang diperhatikan dalam perencanaan konstruksi
rotor :
 Lebar celah udara (Lg)
Lg  0,2  0,02 D.L
Dimana ;
L
= panjang inti stator (cm)
D
= diameter dalam inti stator (cm)
 Diameter luar rotor (Dt)
Dr = d – 2 . Lg (cm)
 Jumlah alur rotor (Sr)
Jumlah alur rotor yang baik adalah 15% - 30% lebih besar atau
lebih kecil dari jumlah alur stator. Jumlah alur rotor (Sr) tidak
boleh sama dengan jumlah alur stator (Ss) dan dapat dituils
dengan persamaan :
= (2,5  2.P)
Sr
Dimana :
P
= jumlah pasangan kutub
Ss
= jumlah alur stator
Sr
= jumlah alur rotor
 Ukuran batang penghantar rotor
a. Besar arus setiap batang penghantar (Ibr)
Rumus yang digunakan :
Ibr 
0,955.qs.Zss.Ibs. cos 
qr
RANCANGAN MESIN LISTRIK
MOTOR INDUKSI 1 PHASA 2 HP
Dimana :
qs
= jumlah alur stator setiap phasa
qr
= jumlah alur rotor setiap phasa
Zss
= jumlah konduktor setiap alur
Ibs
= arus penghantar stator pada beban penuh (Amp)
Cos 
= faktor daya
b. Luas batang penghantar (abr)
Rumus yang digunakan :
abr 
Ibr
(mm2 )
dbr
Dimana :
Ibs
= arus penghantar stator pada beban penuh (Amp)
dbr
= kerapatan arus pada batang penghantar
(Amp/mm2)
c. Panjang batang penghantar
Panjang batang penghantar disesuaikan dengan panajang
rotor.
 Ukuran cinicin rotor
a. Arus pada cinicin rotor
Rumus yang digunakan :
Ic 
Ibr.qr

( Amp)
Dimana :
qr
= jumlah alur rotor setiap phasa
Ibs
= arus penghantar stator pada beban penuh (Amp)
RANCANGAN MESIN LISTRIK
MOTOR INDUKSI 1 PHASA 2 HP
b. Luas cinicin rotor (dc)
Rumus yang digunakan :
dc 
Ic
(mm2 )
c
Dimana :
Ic
= arus cincin pada beban penuh (Amp)
c
= kerapatan arus cinicin (Amp/mm2)
 Ukuran inti rotor
a. Kedalaman inti rotor (dcr)
Rumus yang digunakan :
dcr 
m
2.Bcr .Li
(cm)
Dimana :
m
= fluks magnetik tanpa beban (Wb)
Bcr
= kerapatan fluks pada inti rotor (Wb/m2)
Li
= panjang inti rotor (cm)
b. Diameter dalam dari rotor (Di)
Rumus yang digunakan :
Ic 
Ibr.qr

( Amp)
Dimana :
Di
= diameter luar rotor (cm)
dsr
= kedalaman alur rotor (cm)
dcr
= kedalam inti rotor (cm)
RANCANGAN MESIN LISTRIK
MOTOR INDUKSI 1 PHASA 2 HP
A. Perhitungan Ukuran Utama
1. Daya input (Q)
HP.0,746
.Cos
Q

2.0,746
0,75.0,8
= 2,5 KVA
2. Kecepatan putar sinkron (ns)
120. f
P
120.50

2
ns 
= 3000 rpm
ns 
3000
6
= 50 rps (detik)
3. Ukuran utama
D2L 
Q.103
1,11.kw. 2 .Bav.ac.ns

2,5.103
2
1,11.0,75.3,14  .0,5.4000.50

2,5.103
820811,7
 0,00305 m3
 3,05.104 cm3
RANCANGAN MESIN LISTRIK
MOTOR INDUKSI 1 PHASA 2 HP
Perbandingan panjang dari diameter stator adalah :
L  1,2
 1,2
 .D
2.P
3,14. D
2.2
 1,2 . 0,786 D
 0,942 D
Sehingga diperoleh :
D2L
=
3,05.104 cm3
D2. (0,942 D)
=
3,05.104 cm3
D3 
3,05.104
0,942
D 3  32378
1
D  32378 3
D  32 cm
Maka ;
L
=
0,942 . 32
=
30.0144 cm  30 cm
RANCANGAN MESIN LISTRIK
MOTOR INDUKSI 1 PHASA 2 HP
4. a. Kisar Alur (Y)
Y 

 .D
2 .P
3,14.32
2 .2
 25 cm
b. Panjang efektif dari inti stator (Li)
= 0,9 [ L – (nd . wd)]
Li
Dimana ;
nd = 2
wd = 1
Sehingga ;
= 0,9 [ 22 – (2.1) ]
Li
= 0,9 [ 21 ]
= 19 cm
B. Perhitungan Perencanaan Stator
1. Jumlah lilitan stator (Ts)
Tsu 
E
4,44.Kw. f . m
Dimana m
= Bav . Y . L
= 0,4 . 25.10-2 . 30.10-2
= 0,03 Wb
Sehingga, diperoleh :
RANCANGAN MESIN LISTRIK
MOTOR INDUKSI 1 PHASA 2 HP
Tsu 

220
4,44.0,75.50.0,014
220
2,331
 94,4 Lilit/fasa
1
E
2
Tsb 
4,44.Kw. f .m
E
1
220
2

4,44.0,75.50.0,014
220 
 141,6 Lilit/fasa
2. Jumlah lilitan stator (Ss)
Ssu = Fasa . 2p . g
= 1.2.2.6
= 32 Alur
Ssb = Fasa . 2p . g
= 1.2.2.3
= 12 Alur
Ss
= Ssu + Ssb
= 32 + 12
= 44 Alur
RANCANGAN MESIN LISTRIK
MOTOR INDUKSI 1 PHASA 2 HP
3. Besar kisar alur (Yss)
Yssu 

 .D
Ssu
3,14.32
32
 3,14 cm
Yssb 

 .D
Ssb
3,14.32
12
 8,4 cm
4. Jumlah kelompok kumparan jika dipilh jenis belit 2 lapis
K
= 3.P
= 3.2
= 6
RANCANGAN MESIN LISTRIK
MOTOR INDUKSI 1 PHASA 2 HP
5. Jumlah konduktor setiap alur (Tts)
Tssu 

Tsu.K
Ssu
94,4.6
32
 18 Konduktor
Tssb 

Tsb.K
Ssb
141,6.6
12
 71 Konduktor
6. a. Jumlah gulungan setiap phasa sebenarnya
T ' su 
Tssu.Ssu
K

18.32
12

576
12
 48 Lilitan/Ph asa
T ' sb 

Tssb.Ssb
K
171.12
12
 171 Lilitan/Ph asa
RANCANGAN MESIN LISTRIK
MOTOR INDUKSI 1 PHASA 2 HP
b. Besar fluks sebenarnya tanpa beban (Bm)
u max 
m.T ' su
Tsu

0,014.48
18

1,33
95
 0,04 Wb
b max 
m.T ' sb
Tsb

0,014.71
48

0,994
48
 0,02 Wb
c. Besar pembebanan magnetik (Bav)
Bavu 
mu max
Y .L

0,04
25.10 - 2.30.10 - 2

0,04
0,075
 0,53 Wb/m 2
RANCANGAN MESIN LISTRIK
MOTOR INDUKSI 1 PHASA 2 HP
Bavb 
mb max
Y .L

0,02
25.10 - 2.30.10 - 2

0,02
0,075
 0,3 Wb/m 2
7. Panjang kawat penghantar stator
 Panjang rata-rata
Lumc
= L + 1,15 + Y + Ssu/2p
= 30 + 1,15 + 25 + 32 / 2.2
= 64,15 cm
Lbmc
= L + 1,15 + Y + Ssb/2p
= 30 + 1,15 + 25 + 12 / 2.2
= 59,15 cm
 Panjang konduktor tiap phasa
Lcu
= Lumc . 2 . Tsu
= 64,15 . 2 . 94,4
= 12111,5 cm = 121 m
Lcb
= Lbmc . 2 . Tsb
= 59,15 . 2 . 141,6
= 16751,3 cm = 168 m
RANCANGAN MESIN LISTRIK
MOTOR INDUKSI 1 PHASA 2 HP
8. Ukuran penghantar pada stator arus beban penuh pada stator
Ibsu 
Q.10 3
Vsu

2.10 3
220
 9,1 Amp
Ibsb 
Q.10 3
1
1 Vs
2

2.10 3
1
1. .220
2
 18,2 Amp
Sehingga luas penghantar ;
Ibsu
Asu 
s

9,1
7
 1,3 mm 2
Asb 

Ibsb
s
18,2
7
 2,6 mm 2
RANCANGAN MESIN LISTRIK
MOTOR INDUKSI 1 PHASA 2 HP
Diameter penghantar
Dsu 

4. Asu

4.1,3
3,14
 1,3
Dsb 

4. Asb

4.2,6
3,14
 1,8
9. Ukuran alur dan gigi stator
Karena Asu = 1,3 mm
Wts
dss
RANCANGAN MESIN LISTRIK
MOTOR INDUKSI 1 PHASA 2 HP
 Lebar alur (Wss)
Jumlah konduktor =
1
.TSSu.18.(1,8)
3
1
 .18.1,8  10,8 mm
3
Isolasi alur ( 2 x 0,5)
= 1,0 mm
Faktor toleransi
= 1,6 mm
Lebar alur
= 13,4 mm
Diambil Wss
= 0,0134 m
 Kedalaman alur (dss)

2
TSsu.181(1,8)
3
2
 .71.1,8
3
 85,2 mm
Isolasi alur ( 3 x 0,5)
= 1,5 mm
Bagian mulut (pasak)
= 17 mm
Faktor toleransi
= 1,5 mm
Lebar alur
= 105,2 mm
Diambil
= 0,1052 m
RANCANGAN MESIN LISTRIK
MOTOR INDUKSI 1 PHASA 2 HP
10. Ukuran inti stator
 Fluks yang melewati inti stator
csu 

u max
2
0,04
2
 0,02 Wb
b max
csb 

2
0,02
2
 0,01 Wb
Bila diambil rapat fluks pada stator Bcs
Hcsu 
Ibsu
2
dimana ;

D 23

2
2
 11,5 cm  0,115 m
sehingga ;

9,1
2.3,14.0,115
 13 At/m
RANCANGAN MESIN LISTRIK
MOTOR INDUKSI 1 PHASA 2 HP
Hcsb

Ibsb
2.

18,2
2.3,14.0,115
 26 At/m
Sehingga
Bcs
dapat
kita
peroleh
dengan
melihat
grafik
karakteristik hubungan Hcs dan Bcs, dimana terlihat mulai dari 150
At/m dan seterusnya Bcsnya mulai konstan yaitu Bcs = 1,7 Tesla.
 Luas inti stator
Acsu 
csu
Bcsu
.

0,02
1,7
 0,012m 2
Acsb 

csb
Bcsb
0,01
1,7
 0,6m 2
 Ketebalan inti stator
Acsu
dcsu 
Li

0,012
19
RANCANGAN MESIN LISTRIK
MOTOR INDUKSI 1 PHASA 2 HP
= 0,063 m2
dcsb 

Acsb
Li
0,6
19
 3cm 2
 Diameter luar stator
dou  D  2.dss  dcsu
= 32 + 2. 0,1052 + 0,063
= 32,3 cm
dob  D  2.dss  dcsb
= 32 + 2. 0,1052 + 3
= 35,2 cm
C. Perencanaan Belitan Stator
1. Derajat listrik antar alur yang berdekatan


360. p
Ss
360.0
44
 8,2 0
RANCANGAN MESIN LISTRIK
MOTOR INDUKSI 1 PHASA 2 HP
2. Jarak antara ujung permulaan ( u – v )

90 0
0
3. Kisar kumparan ( Yz )
90 0
Ssu

Yzu8,20
2p
 10,9 cm
32

2.2
8
Ssb
2p
Yzb 

12
2.2
4. Jumlah isi kumparan
tiap kutub tiap phasa
3
gu

Ssu
2. p.m

32
2 .2 .1
8
Yzb 

Ssb
2. p.m
12
2 .2 .1
3
RANCANGAN MESIN LISTRIK
MOTOR INDUKSI 1 PHASA 2 HP
5. Jumlah kelompok kumparan untuk belitan semi double layer
Ka
= 2. p
= 2. 2
= 4 kelompok
Kb
= 2. p
= 2. 2
= 4 kelompok
D. Perencanaan Rotor
1. Lebar celah udara (Lg)
Lg
 0,2  0,02 D.L
 0,2  0,02 32 . 30
 0,82
2. Diameter rotor (Dr)
Dr
= D – 2 Lg
= 32 – 2 . 0,82
= 30,4 m
3. Jumlah alur rotor (Sr)
Sr
= Ss – p
= 44 – 2
= 42 alur
RANCANGAN MESIN LISTRIK
MOTOR INDUKSI 1 PHASA 2 HP
4. Kisar alur (Ysr)

Ysr

 . Dr
Sr
3,14. 30,4
42
 2,3
5. Ukuran batang penghantar rotor
 Arus batang penghantar (Ib)
Ib

0,955 . gs . Tss . Is . Cos
gr
dimana ;
gr 
Ss
44

2.p
2.2
 10
gr 
Sr
34

2.p
2.2
 8,5
Ib

0,955 . 10 . 18 . 9,1 . 0,8
8,5
 147 Amp
Bila kerapatan arus pada batang penghantar diambil b = 7 A/mm2
Maka luas batang penghantar (Ab).
RANCANGAN MESIN LISTRIK
MOTOR INDUKSI 1 PHASA 2 HP
Ab

Ib
b

147
7
 21 mm 2
Jadi batang penghantar berbentuk persegi panjang dengan ukuran
3 X 7 mm2 .
Lb
= 0,5 . Lumc
= 0,5 . 64,15
= 32,075 cm
6. Ukuran alur rotor
 Lebar alur (Wsr)
Wsr
= Lebar penghantar + (2 x tebal isolasi)
= 3 + (2 x 0,5)
= 4 mm
 Kedalaman arus (dsr)
dsr
= tinggi penghantar + (3 x tebal isolasi)
= 7 + (3 x 0,5)
= 8,5 mm
7. Ukuran gigi rotor
 Kisar alur pada dasar alur rotor
 .( Dr .dsr )
Ysr 
Sr

3,14.(30,4.8,5)
34
 23,9 mm 2
RANCANGAN MESIN LISTRIK
MOTOR INDUKSI 1 PHASA 2 HP
8. Ukuran cincin rotor
 Arus pada cincin rotor
Ib  gr
Ic



147  8,5
3.14
 44,11 Amp
 Jika diambil rapat arus pada cincin c = 7A/mm2
Maka luas cincin rotor
Ac

Ic
c

44,11
7
 6,3 mm 2
 Diameter cincin rotor (dc)
dc

4.Ac

4.6,3
3,14

 2,833 mm
 Diameter dalam cincin dari rotor
Dc
= Dr – 2 . dsr
= 30,4 – 2 . 8,5
= 13,4 mm
RANCANGAN MESIN LISTRIK
MOTOR INDUKSI 1 PHASA 2 HP
 Ketebalan cincin rotor diperoleh :
tc

ac
dc

6,3
2,833
 2,2 mm
dc
Dc
tc