Motor Induksi 3 Phasa

Motor Induksi 3 Phasa
Awan Asmara Frima
Nugroho Nandar Dyto
Ellan S Siregar
Agenda
Overview
Konstruksi Motor 3 Phasa
Keuntungan
Kerugian
Rugi-rugi
Prinsip Kerja
Arah Putaran Motor Induksi
Karakteristik Motor Induksi
Perbedaan Rotor
Contoh Soal
Overview
Motor induksi adalah suatu mesin listrik yang merubah
energi listrik menjadi energi gerak dengan menggunakan
gandengan medan listrik dan mempunyai slip antara
medan stator dan medan rotor.
Motor induksi merupakan motor yang paling banyak kita
jumpai dalam industri.
Konstruksi Motor 3 Phasa
Konstruksi Motor 3 Phasa
Stator
Bagian dari mesin yang tidak berputar dan terletak pada
bagian luar. Dibuat dari besi bundar berlaminasi dan
mempunyai alur-alur sebagai tempat meletakkan
kumparan
Konstruksi Motor 3 Phasa
Rotor Sangkar
Rotor Kumparan / Belit
Konstruksi Motor 3 Phasa
Konstruksi Motor 3 Phasa
Rotor Sangkar
Bagian dari mesin yang berputar bebas dan letaknya di
bagian dalam. Terbuat dari besi laminasi yang mempunyai
slot dengan batang alumunium / tembaga.
Konstruksi Motor 3 Phasa
Rotor Kumparan
Kumparan dihubungkan bintang di bagian dalam dan
ujung yang lain dihubungkan dengan slipring ke tahanan
luar. Kumparan dapat dikembangkan menjadi pengaturan
kecepatan putaran motor.
Pada kerja normal slipring hubung singkat secara
otomatis, sehingga rotor bekerja seperti rotor sangkar.
Perbedaan Rotor Sangkar dan Belit
Perbedaan mendasar dari rotor belit dengan rotor sangkar bajing
adalah terdapat pada konstruksi rotor.
Rotor sangkar bajing mempunyai:
Tahanan rotor tetap
Arus starting tinggi
Torsi starting rendah
Rotor belit
Memungkinkan tahanan luar dihubungkan ke tahanan rotor
melalui slip ring yang terhubung ke sikat.
Arus starting rendah
Torsi starting tinggi
Keuntungan Motor 3 Phasa
•
•
•
•
Konstruksi sangat kuat dan sederhana terutama
bila motor dengan rotor sangkar.
Harganya relatif murah untuk industri dan
kehandalannya tinggi.
Effisiensi relatif tinggi pada keadaan normal dan
tidak ada sikat sehingga rugi gesekan kecil.
Biaya pemeliharaan rendah.
Kerugian Motor 3 Phasa
•
•
•
Kecepatan tidak mudah dikontrol
Power faktor rendah pada beban ringan
Arus start biasanya 5 – 7 kali dari arus nominal
Rugi-Rugi Motor 3 Phasa
Rugi-rugi Tembaga
Rugi-rugi Inti
Rugi-rugi Gesekan
Rugi-rugi Hambatan Angin
Prinsip Kerja Motor
F = Gaya
B = Kerapatan fluks
I = Arus
L = Konduktor
Arus listrik (i) yang
dialirkan di dalam
suatu medan
magnet dengan
kerapatan Fluks (B)
akan menghasilkan
suatu gaya (F).
Prinsip Kerja Motor
Nilai F dipengaruhi banyaknya lilitan
Prinsip Kerja 3 Phasa
Bila sumber tegangan tiga phasa dipasang pada
kumparan stator, maka pada kumparan stator akan
timbul medan putar dengan kecepatan :
120 f
ns =
P
ns = kecepatan sinkron
f = frekuensi sumber
p = jumlah kutub
Prinsip Kerja 3 Phasa
Medan putar stator akan memotong konduktor yang terdapat
pada sisi rotor, akibatnya pada kumparan rotor akan timbul
tegangan induksi ( ggl ) sebesar :
E2 s = 44,4 fNφ
E = tegangan induksi ggl
f = frekkuensi
N = banyak lilitan
Q = fluks
Prinsip Kerja 3 Phasa
•
•
•
Karena kumparan rotor merupakan kumparan rangkaian
tertutup, maka tegangan induksi akan menghasilkan arus
( I ).
Adanya arus dalam medan magnet akan menimbulkan gaya
( F ) pada rotor.
Bila torsi awal yang dihasilkan oleh gaya (F) pada rotor
cukup besar untuk memikul torsi beban, maka rotor akan
berputar searah dengan arah medan putar stator.
Prinsip Kerja 3 Phasa
Untuk membangkitkan tegangan induksi E2s agar tetap ada,
maka diperlukan adanya perbedaan relatif antara
kecepatan medan putar stator ( ns )dengan kecepatan putar
rotor ( nr ).
Perbedaan antara kecepatan nr dengan ns disebut dengan
slip ( S ) yang dinyatakan dengan persamaan:
ns − nr
S=
× 100%
ns
Prinsip Kerja 3 Phasa
Jika ns = nr tegangan akan terinduksi dan arus tidak
mengalir pada rotor, dengan demikian tidak ada torsi yang
dapat dihasilkan. Torsi suatu motor akan timbul apabila
ns > nr.
Dilihat dari cara kerjanya motor tiga phasa disebut juga
dengan motor tak serempak atau asinkron.
Arah Putaran Motor Induksi
Karakteristik Motor Induksi
Untuk mempersingkat perhitungan dan penjelasan maka
dari Gambar karakteristik motor induksi dipilih kondisikondisi ekstrim yaitu :
Kondisi starting
Kondisi puncak
Kondisi beban nominal
Active Power Flow
ROTOR POWER INPUT (RPI)
ROTOR COPPER LOSS (RCL)
ROTOR POWER DEVELOPED (RPD)
OUT-PUT POWER
Active Power Flow
EFISIENSI (η
η)
Menyatakan perbandingan daya output dengan daya input
Pout Pin − Ploos
Ploos
η=
=
= 1−
Pin
Pin
Pin
Bila dinyatakan dalam persentase maka
Pout
η=
x100%
Pin
Active Power Flow
ROTOR COPPER LOSS (RCL)
2
RCL = I R R R
Hubungan Antara Rotor Power Input (RPI) dengan Rotor Copper
Loss (RCL)
RPI
= I
2
R
RR
s
2
sRPI
= IR RR
sRPI
= RCL
RCL = sRPI
Active Power Flow
ROTOR POWER DEVELOPED
1
RPD = I R RR ( − 1)
s
2
Hubungan Antara Rotor Power Input (RPI) dengan Rotor Power
Developed (RPD)
RPI = I R
1− s
RPD = I R R R (
)
s
2
I R RR
RPD =
(1 − s )
s
2
RR
s
2
RPD = RPI (1 − s)
Active Power Flow
MOTOR TORQUE
Torsi poros (Td) adalah torsi yang dibangkitkan di poros
rotor yang dapat dinyatakan dengan persamaan:
Td =
Pout
ωR
Dimana,
ωr
2π n r
=
60
ROTASIONAL LOSS (PR)
Rugi-rugi yang disebabkan oleh gesekan dan angin
OUTPUT POWER (PO)
Pout = RPD - PR
Active Power Flow
Bila rugi Protasional diabaikan maka Td dapat dinyatakan dengan
persamaan:
Td =
RPD
ωR
Torsi elektromekanik Te adalah torsi yang dibangkitkan
di celah udara yang dapat dinyatakan dengan
persamaan:
Te =
RPI
ωs
2πns
ωs =
60
Karakteristik Motor Induksi
•
•
•
•
Motor kelas A
Motor kelas B
Motor kelas C
Motor kelas D
Karakteristik Motor Induksi
Class
Maximum
Allowed
Temperature
(*)
A
105ºC
221ºF
B
130ºC
266ºF
F
155ºC
311ºF
H
180oC
356oF
Plat Nama Pada Motor Induksi
Contoh Soal 1
Motor enam kutub disuplai dari sumber 60
Hz fasa tiga. Kecepatan rotor pada beban
penuh adalah 1140 rpm. Tentukan:
a) kecepatan sinkron dari medan magnet
b) slip per unit
c) kecepatan rotor untuk sebuah hasil
beban yang dikurangi di slip s = 0,02
Contoh Soal 1
Diketahui :
p =6
f = 60 Hz
nr = 1140 rpm
a. Kecepatan Sinkron :
120 f 120 x60
ns =
=
p
6
7200
=
= 1200 rpm
6
Contoh Soal 1
b. Slip per unit :
n s − nr 1200 − 1140
=
s=
ns
1200
60
=
= 0,05 atau 5%
1200
Contoh Soal 1
c. kecepatan rotor untuk sebuah hasil beban yang
dikurangi di slip s = 0,02
ns − nr
nr
s=
= 1−
ns
ns
nr
0,02 = 1 −
1200
nr = (1 − 0,02) x1200
= 1176 rpm
Contoh Soal 2
Diketahui motor 3-phasa 50 Hz
ns = 1200 r/min
Hitung frekuensi arus rotor saat :
a. standstill (nr = 0 )
b. putaran motor sebesar 500 r/min searah
c. putaran motor sebesar 500 r/min tidak searah
d. putaran motor sebesar 2000 r/min searah
Contoh Soal 2
a. Ketika Standstill nr = 0
maka,
Frekuensinya
f2 = sf = 1 x 50 = 50 Hz
Contoh Soal 2
b. Ketika Standstill nr = 500
maka,
Frekuensinya
f2 = sf = 0.583 x 50 = 29 Hz
Contoh Soal 2
c. Ketika Standstill nr = -500
maka,
Frekuensinya
f2 = sf = 1.417 x 50 = 71 Hz
Contoh Soal 2
d. Ketika Standstill nr = 2000
maka,
Frekuensinya
f2 = sf = -0.667 x 50 = -33 Hz
Referensi
Seifer, Marc J., "Wizard, the Life and Times of
Nikola Tesla," 1998. ISBN (HC), ISBN (SC)
Tesla's Autobiography, III. My Later Endeavors; The
Discovery of the Rotating Magnetic Field
Abdurrahman, Sutedjo. “Motor Induksi Tiga
Phasa”.
http://www.scribd.com/doc/11026244/MotorInduksi-Tiga-Phase