1. MOTOR ASINKRON ROTOR SANGKAR

(PERCOBAAN STATIS)

1.1. TUJUAN

1.1.1 Tujuan Umum

Setelah melakukan percobaan ini, mahasiswa diharapkan dapat :

a. Membiasakan diri dalam memperhatikan besaran

nominal mesin yang diperbolehkan

b. Mencatat harga nominal mesin yang akan diuji

coba

c. Membiasakan diri melakukan pengecekan mesin

sebelum mesin diuji coba atau dijalankan

d. Melakukan tindakan pengamanan awal terhadap

mesin yang akan diuji coba

1.1.2 Tujuan Khusus

Setelah melakukan percobaan ini, mahasiswa diharapkan dapat :

a. Mengerti dan bisa melakukan pengukuran tahanan mesin asinkron

b. Mengukur tahanan-tahanan belitan mesin asinkron yang akan diuji

coba

c. Mengukur besarnya tahanan isolasi antara terminal-terminal dan

antara terminal dengan badan mesin asinkron

1.2 TEORI DASAR

Sebelum menjalankan mesin (melakukan percobaan), penting sekali untuk

memeriksa dengan seksama harga-harga nominal dari sebuah mesin. Data ini

dicantumkan pada setiap mesin oleh pabrik pembuatannya. Dengan demikian, setiap

orang yang akan memakainya mengenal hal-hal penting yang berhubungan dengan

data atau nilai kerjanya. Harga nominal ini merupakan hasil pengujian pabrik

pembuatannya. Oleh karena itu, untuk membuktikan data yang diberikan pabrik,

perlu dilakukan pengujian pada mesin tersebut.

342 10 019 1 | P a g e

Untuk meyakinkan keamanan pada setiap mesin yang akan kita jalankan, perlu

sekali melihat apakah mesin itu masaih baik, ditinjau dari segi isolasinya. Standar

isolasi pada setiap peralatan listrik telah ditetapkan dengan rekomendasi IEC.

Pada keperluan khusus, diperlukan sekali untuk mengetahui tahanan-tahanan

belitan mesin asinkron, seperti untuk mencari efesiensi konvensional, torsi dan slip

dalam keadaan berbeban, mencari sifat dari kerja mesin itu. Cara mengukurnya,

dapat menggunakan multimeter (ohmmeter) atau dengan voltmeter-ampermeter.

1.3 RANGKAIAN PERCOBAAN

Gambar 1.1 Rangkaian percobaan untuk pengukuran tahanan belitan motor.

1.4 PERALATAN YANG DIGUNAKAN

1. Mesin asinkron rotor sangkar 3 fasa

2. Amperemeter dan voltmeter

3. Multimeter (ohmmeter)

4. Isolating testmeter atau megger

5. Regulator tegangan 3 fasa

6. Regulator tegangan DC

7. Kabel-kabel

342 10 019 2 | P a g e

1.5 PROSEDUR PERCOBAAN

1. Mencatat data yang tercantum pada platnama asinkron yang akan diuji

coba

2. Mengukur tahanan belitan stator (u1-u2, v1-v2 dan w1-w2) dengan

ohmmeter

3. Mengukur tahanan belitan stator (u1-u2, v1-v2 dan w1-w2) dengan metode

voltmeter-amperemeter seperti pada gambar 1.1

4. Mengukur tahanan isolasi antara belitan stator (u1-u2, v1-v2 dan w1-w2)

dan tahanan antarabelitan statorr dengan rangka mesindengan ohmmeter

dan dengan isolating testmeter

1.6 TABEL HASIL PENGAMATAN

Tabel 1.1 Data hasil pengukuran tahanan belitan dengan metode ohmmeter.Terminal Nilai Tahanan (Ω)

U1 – U2 0,8

V1 – V2 0,8

W1 – W2 0,8

Tabel 1.2 Data hasil pengukuran tahanan belitan dengan metode voltmeter- amperemeter

Terminal Tegangan

[V]

Arus

[A]

Nilai Tahanan

[Ω]

U1 – U2 0,8 1 0,8

V1 – V2 0,8 1 0,8

W1 – W2 0,9 1 0,9

342 10 019 3 | P a g e

1.7 ANALISA DATA

Penjelasan mengenai nilai-nilai motor.

1. Rated voltage 220/380 artinya tegangan masukan untuk motor asinkron rotor

sangkar maksimal 220/380.

2. Rated current 20,8/12 A artinya arus masukan untuk motor maksimal 20,8/12

A.

3. Rated power 5,5 kW artinya daya nominal yang dihasilkan oleh motor dalam

bentuk energi mekanis yang berupa putaran pada poros.

4. Rated speed 2900G/1 artinya putaran maksimal untuk motor asinkron rotor

sangkar adalah 2900 rpm.

5. Frequency 50 Hz artinya frequency dari motor asinkron rotor sangkar adalah

50 Hz.

6. Insulation F artinya jenis isolasi yang digunakan adalah isolasi tipe F.

7. Cos 0,89 artinya cos dari motor asinkron rotor sangkar 0,89 lagging

Menghitung rata-rata tahanan belitan motor dengan Ohmeter

Rata –rata =

= = 0,8 Ω

Dari hasil pengukuran tahanan belitan motor dengan Ohmmeter untuk

Terminal U1 – U2 ,V1 – V2,W1 – W2 didapatkan nilai tahanan belitan sebesar 0,8

Ω.

Menghitung rata-rata tahanan belitan motor dengan metode volt-

amperemeter

Rata –rata =

= = 0,833 Ω

342 10 019 4 | P a g e

Dari hasil pengukuran tahanan belitan motor dengan metode volt-

amperemeter untuk Terminal U1 – U2 ,V1 – V2,W1 – W2 didapatkan nilai tahanan

belitan sebesar 0,833 Ω.

1.8 KESIMPULAN

Dari percobaan dan analisa data untuk motor asinkron rotor sangkar

(percobaan statis) dapat disimpulkan sebagai berikut:

1) Besaran nominal pada motor asinkron rotor sangkar adalah :

Rated voltage 220/380 artinya tegangan masukan untuk motor asinkron

rotor sangkar maksimal 220/380.

Rated current 20,8/12 A artinya arus masukan untuk motor maksimal

20,8/12 A.

Rated power 5,5 kW artinya daya nominal yang ditarik oleh motor adalah

5,5 kW.

Rated speed 2900G/1 artinya putaran maksimal untuk motor asinkron

rotor sangkar adalah 2900 rpm.

Frequency 50 Hz artinya frequency dari motor asinkron rotor sangkar

adalah 50 Hz.

Insulation F artinya jenis isolasi yang digunakan adalah isolasi tipe F.

Cos 0,89 artinya cos dari motor asinkron rotor sangkar 0,89 lagging

2) Nilai rata-rata tahanan belitan :

Dengan ohmmeter = 0,8 Ω

Dengan metode voltmeter-amperemeter = 0,833 Ω

342 10 019 5 | P a g e

2. MOTOR ASINKRON ROTOR SANGKAR

(PERCOBAAN DINAMIS)

2.1 TUJUAN

2.1.1 Tujuan Umum

a. Mengetahui cara kerja motor asinkron rotor sangkar

b. Dapat mengoperasikan motor asinkon rotor sangkar

c. Dapat menentukan rangkaian ekivalen motor asinkron

d. Dapat menganalisa pengaruh pembebanan terhadap putaran motor

asinkron rotor sangkar

2.1.2 Tujuan Khusus

a. Karakteristik beban nol : Io = f(Vo), Po = f(Vo), cos = f (Vo)

Mengetahui pengaruh tegangan masukan terhadap arus,

daya faktor daya motor asinkron

Mencari komponen arus magnetisasi kerugian mekanik

(kerugian gesekan bantalan dan udara dan kerugian besi)

b. Karakteristik hubungan singkat : Phs = f(Ihs), Vhs = f(Ihs), cos = f(Ihs)

pada s =1 (n=0)

Mengetahui pengaruh arus hubungansingkat : terhadap

daya, tegangan dan faktor daya motor asinkron

Mencari komponen rangkaian pengganti Xek dan Rek pada

rangkaian ekivalen motor asinkron dilihat dari sisi stator

Mencari nilai arus hubungan singkat pada saat tegangan

nominal

c. Mencari rangkaian ekivalen motor asinkron dengan data yang telah

diperoleh

d. Mencari karakteristik berbenaan motor asinkron : n = f(P)

342 10 019 6 | P a g e

2.2 TEORI DASAR

Motor induksi merupakan motor arus bolak-balik yang paling luas digunakan.

Penamaannya berasal dari kenataan bahwa arus rotor motor ini bukan diperoleh dari

sumber tertentu, tetapi merupakan arus yang terinduksi sebagai akibata adanya

perbedaab relatif antara putaran rotor dengan medan putaar (rotating magnetik field)

yang dihasilkan oleh arus stator. Belitan stator yang dihubungkan dengann sumber

tegangan tiga fase akan menghasilkan medan magnet yang berputar dengan keceptan

sinkron (ns = 120f/p, dimana f adalah frekuensi dan p adalah jumlah kutub). Medan

putar pada stator tersebut akan memotong konduktor-konuktor pada rotor, sehingga

terinduksi arus; dan sesuai dengan hukum Lentz, rotorpun akan turut berputar

mengikuti medan putar stator. Perbedaaan putaran relatif antara stator dan rotor

disebut slip. Bertambahnya beban akan memperbesar kopel motor, yangoeh

karenanya akan memperbesar pula arus induksi pada rotor, sehingga slip antara

medan putar stator dan putaran rotor pun akan bertambah besar. Jadi bila beban

motor bertambah, putaran rotor cenderung menurun.

Dikenal 2 tipe motor induksi, yaitu motor induksi dengan rotor sangkaar dan

motor induksi dengan rotor belitan.

Kerja motor induksi seperti juga kerja transformator adalah berdasarkan prinsip

induksi electromagnet. Oleh karena itu, motor induksi dinggap sebaagai

transformator dengan rangkaian sekunder yang berputar, sehingga rangkaian

ekivalehnnya hampir sama. Rangkaian ekivalen motor induksi dapat digambarkan

sebagai berikut :

342 10 019 7 | P a g e

Gambar 1.2 Rangkaian ekivalen motor induksi

2.2.1 Karakteristik Beban Nol

Uji tanpa beban dilakuka dengan cara mensuplai motor sampai dengan

tegangan nominal dan membiarkan roto berputar tanpa torsi pengereman. Dalamhal

ini arus masukan digambarkan sebagai jumlah vektor arus magenetisasi dan arus

aktif yang disebabkan rugibesi (stator) dan rugi mekanik (friksi dan angin). Daya

masukan sama dengan jumlah semua rugi keadaan tanpa beban, yaitu rugi tembaga

stator, rugi besi dan rugimekanik (friksi dan angin).

Dengan mengukur arus beban nol (Io), tegangan beban nol (Vo) dan daya pada

kondisi beban nol (Po), maka cos beban nol dapat dihitung. Bentuk karakteristik

pada pengujian motor induksi tanpa yang berupa kurva Io = f(Vo), Po = f(Vo) dan cos

= f(Vo) dapat digambarkan seperti gambar 2.2

Gambar 2.2 Karakteristik beban nol

342 10 019 8 | P a g e

Dari data pegujian beban nol, maka parameter RC dan XM dapat dihitung dengan

persamaan :

R0 = X0 =

2.2.2 Karakteristik Hubung Singkat

Apabila rotor di blok / ditahan, maka arus input hanya dibatasi oleh impedansi

ekivalen belitannya (resistansi dan reaktansi bocor). Oleh karena itu, jika dalam

kondisi ini motor disuplai dengan tegangan n ominal, maka

akan terjadi arus yang sangat tinggi yang secara teknis dapat mrusak belitan,

sehingga pada pengujian hubung singkat biasanya dilaksanakan dengan mensuplai

motor dengan tegangan yang diturunkan secukupnya sampai arustudak melebihi nilai

nominalnya. Besar-besaran pada saat tegangan nominal merupakan harga yang dicari

dan dihitung dengan menggunakan perbandingan arus dan tegangannya. Hal ini

dianggap bahwa apabila tegangan suplai bervariasi, reaktansi bocor dan resistansi

belitan tetap konstan.

Dari percobaan hubungan singkat diperoleh data : arus hubung singkat (Ihs),

tegangan hubungan singkat (Vhs) dan daya hubung singkat per fase (Phs), maka

parameter Rek = R1 + a2R2 dan Xek = X1 + a2X2 dapat dihitung dengan persamaan :

Rhsn= Xek=

Dengan mengingat bahwa uji hubung singkat dilakukan dengan tegangan yang

diturunkan, maka harga arus hubung singkat dan daya hubung singkat pada tegangan

nominal (Ihsn dan Phsn) dapat dihitung dengan persamaan :

342 10 019 9 | P a g e

Ihsn = Ihs ; Phsn = 3Vn Ihsn Cos hs

Hasil pengujian dapat digambarkan karakteristik hubung singkat yang berupa

kurva daya ubung singkat (Phs), tegangan hubung singkat (Vhs) dan cos hs sebagai

fungsi arus yang diserap (Ihs).

Gambar 2.3 karakteristik hubung singkat

Biasanya grafik tegangan adalah linier, grafik cos hs adalah konstan dan

grafik daya adalah parabola. Daya ini merupakan kerugian, antara lain : kerugian

berupa panas dalam belitan stator rotor serta rugi tambahan dalam tembaga rotor.

Rugi tambahan dalam tembaga rotor disebabkan oleh frekuensi fluksi yang tinggi

yang memotongnya (sama dengan frekuensi suplai) yang menimbulkan arus eddy

dalam rotor itu sendiri. Oleh karena itu, daya berupa panas bertambah besar kalau

dibandingkan dengan daya hilang selama operasi normal ketika frekuensi rotor

sangat rendah.

2.2.3 Karakteristik Putaran vs Beban

342 10 019 10 | P a g e

Seperti motor-motor penggerak lainnya,penting sekali mengetahui adanya

karakteristik putaran fungsi dari beban. Sudah menjadi sifat mesin asinkron, bahwa

berputar motor itu akibat adanya slip antara medan stator dan rotor, slip ini akan

menjadi besar apabila beban bertambah.

n

P

Gambar 2.5 Karakteristik berbeban

2.3 RANGKAIAN PERCOBAAN

Gambar 2.6 Rangkaian percobaan dinamis

2.4 PERALATAN YANG DIGUNAKAN

342 10 019 11 | P a g e

1. Mesin asinkron rotor sangkar 3 fase

2. Amperemeter dan voltmeter

3. Multimeter (ohmmeter)

4. Wattmeter dan trafo. Arus

5. Rpm meter

6. Regulator 3 fasa

7. Regulator tegangan dc

8. Kabel-kabel

2.5 PROSEDUR PERCOBAAN

2.5.1 Mencari Karakteristik Beban Nol

Membuat rangkaian percobaan untuk mencari karakteristik beban nol.

Membuat urutan kerjanya.

Tegangan diatur dari nol sampai tegangan nominal. Pengambilan data

dilakukan dari tegangan yang paling tinggi (tegangan nominal) dan

diturunkan secara bertahap.

Mencatat hasil pengukuran kedalam tabel yang tersedia

2.5.2 Mencari Karakteristik Hubungan Singkat

Membuat rangkaian percobaan unuk mencari karakteristik hubung singkat

Membuat urutan kerjanya

Mencatat hasil pengukuran kedalam tabel yang tersedia

2.5.3 Mencari Karakteristik Putaran vs Beban

Membuat rangkaian percobaan untuk mencari karakteristik hubung

singkat.

Membuat urutan kerjanya, dalam hal ini motor dibebani dengan generator

DC

Mencatat hasil pengukuran kedalam tabel yang tersedia

2.6 TABEL HASIL PENGAMATAN

342 10 019 12 | P a g e

Tabel 2.1 Data hasil percobaan beban nol

No

Tegangan InputI1

[A]

I2

[A]

I3

[A]

P

[W]

N

[rpm]Teg.Line

[V]

Teg. Fasa

[V]

1 60 30 4,2 5,7 4,5 150 2740

2 90 45 2,9 3,5 3 150 2920

3 120 60 2,4 3 2,4 150 2950

4 150 78 2,1 2,7 2,2 150 2960

5 180 93 2,1 2,7 2,1 150 2960

6 210 111 2,1 2,7 2,1 150 2970

Tabel 2.2 Data hasil percobaan hubung singkat

No

Tegangan InputI1

[A]

I2

[A]

I3

[A]

P

[W]Teg.Line

[V]

Teg. Fasa

[V]

1 15 7 2,7 4 2,9 30

2 20 10 3,2 5 3,8 30

3 25 12 4,3 6 4,5 30

4 29 15 5,2 7 5,5 60

5 33 17 5,8 8 4,2 75

342 10 019 13 | P a g e

Tabel 2.3 Data hasil percobaan berbeban

No

Tegangan Input

I1

[A]

I2

[A]

I3

[A]

P

[W]

N

[rpm]

Generator

DCBeban

Teg.Line

[V]

Teg.

Fasa

[V]

V

[V]

Iexc

[A]

V

[V]

I

[A]

1 300 168 3,2 2,9 3,7 90 2990 5 0,12 150 0

2 300 168 3,4 3 3,9 120 2990 5,1 0,12 150 1,1

3 300 168 3,6 3,2 4,1 165 2980 5,1 0,12 147 2,1

4 300 168 3,9 3,4 4,3 180 2980 5,1 0,12 144 2,95

5 300 168 4,1 3,6 4,6 210 2980 5,4 0,12 141 3,95

6 300 168 4,4 3,8 4,9 240 2970 5,4 0,12 138 4,9

7 300 168 4,7 4 5,1 255 2970 5,4 0,12 135 5,85

2.7 ANALISA DATA

a. Karakteristik Beban Nol

Analisis Data

Pada percobaan beban nol dengan mengambil contoh perhitungan pada data

no. 1:

Diketahui :

I = 4,8 A

VL-L = 30 V

P = 150 W

Ditanyakan :

cos =...........?

Penyelesaian :

342 10 019 14 | P a g e

= 0,3007

Dengan menerapkan cara yang sama dengan diatas maka hasil perhitungan

data berikutnya dapat diketahui pada tabel 2.4

b. Karakteristik Hubung Singkat

Analisis Data

Pada percobaan beban nol dengan mengambil contoh perhitungan pada data

no. 1:

Diketahui :

I = 3,2 A

VL-L = 15 V

P = 30 W

Ditanyakan :

cos =...........?

Penyelesaian :

= 0,36

Ihsn = = = 81,06 A

Phsn = Vn Ihsn cos ϕhs = 3 x 380 x 81,06 x 0,36 = 33,34 kW

Dengan menerapkan cara yang sama dengan diatas maka hasil perhitungan

data berikutnya dapat diketahui pada tabel 2.5

c. Karakteristik Berbeban

342 10 019 15 | P a g e

Analisis Data

Pada percobaan beban nol dengan mengambil contoh perhitungan pada data

no. 1:

Dik :

I = 3,26 A

VL-L = 300 V

P = 90 W

Dit :

cos =...........?

peny :

= 0,053

Dengan menerapkan cara yang sama dengan diatas maka hasil perhitungan

data berikutnya dapat diketahui pada tabel 2.6

342 10 019 16 | P a g e

d. Rangkaian Ekivalen

Rangkaian Ekivalen Motor Induksi

Karakteristik Beban Nol

= 12,51131816

Dengan menerapkan cara yang sama dengan diatas maka hasil perhitungan data

berikutnya dapat diketahui pada tabel 2.7

342 10 019 17 | P a g e

Karakteristik Hubung Singkat

= 3,659178515

Dengan menerapkan cara yang sama dengan diatas maka hasil perhitungan data

berikutnya dapat diketahui pada tabel 2.8

2.8 TABEL HASIL ANALISA DATA

Tabel 2.4 Hasil analisa data pada karakteristik beban nol

NoVL-L I0 P0

Cos (V) (A) (W)

1 60 4,8 150 0,30072 90 3,13333 150 0,30713 120 2,6 150 0,277574 150 2,33333 150 0,247445 180 2,3 150 0,209186 210 2,3 150 0,1793

342 10 019 18 | P a g e

Tabel 2.5 Hasil analisa data pada karakteristik hubung singkat

No VL-L

(V)IL

(A)P

(W)Cos ϕ

Ihsn

(A)Phsn

(kW)

1 15 3,2 30 0,36084 81,0666667 33,3478

2 20 4 30 0,21651 76 18,7581

3 25 4,93333 30 0,14044 74,9866616 12,0052

4 29 5,9 60 0,20246 77,3103448 17,8436

5 33 6 75 0,21869 69,0909091 17,2251

Tabel 2.6 Hasil analisa data karakteristik berbeban

NoVL-L I0 P0

Cos ϕ(V) (A) (W)

1 300 3,26667 90 0,053022 300 3,43333 120 0,067263 300 3,63333 165 0,08744 300 3,86667 180 0,089595 300 4,1 210 0,098576 300 4,36667 240 0,105777 300 4,6 255 0,10668

Tabel 2.7 Hasil analisa data pada karakteristik beban nol pada rangkaian ekuivalen

NoVL-L IL Po RC

XM(V) (A) (W) (Ω)

1 60 4,8 150 24 12,51131822 90 3,13333 150 54 28,75053513 120 2,6 150 96 46,18944724 150 2,33333 150 150 64,32511835 180 2,3 150 216 78,29513776 210 2,3 150 294 91,3337154

342 10 019 19 | P a g e

Tabel 2.8 Hasil analisa data karakteristik hubung singkat pada rangkaian ekuivalen

NoVL-L IL P Rek

Xek(V) (A) (W) (Ω)

1 15 3,2 30 2,92969 3,659178512 20 4 30 1,875 4,635124053 25 4,93333 30 1,23265 4,915365124 29 5,9 60 1,72364 4,603127235 33 6 75 2,08333 5,09015935

342 10 019 20 | P a g e

342 10 019 21 | P a g e

2.9

342 10 019 22 | P a g e