Mesin Listrik II

DIKTAT KULIAH MESIN LISTRIK II

Nama : Muhammad Zuhri

Nim : 110150012

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MALIKUSSALEH

1 interpreter : mzuhri

2013-2014

MESIN LISTRIK II

Lecture Muhammad, ST,.M,Sc

SILABUS

I. Pengenalan Mesin ACII. Generator SinkronIII. Motor SingkronIV. Mesin Induksi Tiga-fasaV. Motor Induksi Tiga-fasaVI. Generator InduksiVII. Regulator Induksi

Direkomendasikan Buku Bacaan: 1) M.G.Say

Alternating Current Machines

Pitman Pub.

2) A.S. Langsdorf

Theory of AC Machinery

McGRAW-HILL Pub.


I. Pengantar AC Mesin

Klasifikasi Mesin Rotor AC

Mesin sinkron:

Generator sinkron: Sebuah sumber utama energi listrik.

Motor sinkron: Digunakan sebagai motor serta faktor daya kompensator (kondensor

sinkron).

Asynchronous (Induksi) Mesin:

Motor Induksi: motor listrik paling banyak digunakan di kedua

aplikasi domestik dan industri.

Induksi Generator: Karena kurangnya eksitasi medan terpisah,

mesin jarang digunakan sebagai generator.

Konversi Energi

Generator mengubah energi mekanik menjadi energi listrik.

Motor mengubah energi listrik menjadi energi mekanik.

Pembangunan motor dan generator serupa.

Setiap pembangkit dapat beroperasi sebagai motor dan sebaliknya.

Energi atau tenaga keseimbangan:

- Generator: Mesin listrik = listrik + kerugian

- motor: listrik = Mesin listrik + kerugian.


DISAIN BELITAN MOTOR AC

Gulungan yang digunakan dalam mesin listrik berputar dapat diklasifikasikan sebagai

Belitan Konsentrat

Semua ternyata berkelok-kelok yang luka bersama dalam seri untuk membentuk satu multi-turn coil

Semua ternyata memiliki sumbu magnetik yang sama Contoh berliku terkonsentrasi

- Gulungan medan untuk menonjol-tiang mesin sinkron- Mesin DC- Gulungan primer dan sekunder transformator

Belitan terdistribusi

• Semua ternyata berkelok-kelok tersebut diatur dalam beberapa gulungan penuh-pitch atau pecahan-pitch• Koil ini kemudian ditempatkan di slot tersebar di sekitar pinggiran celah udara ke fase bentuk atau pembalik berliku• Contoh berliku terdistribusi - Stator dan rotor mesin induksi - Armatures dari kedua sinkron dan mesin DC

Gulungan angker, secara umum, diklasifikasikan dalam dua kepala utama, yaitu,

Belitan Tertutup

Ada jalan tertutup dalam arti bahwa jika seseorang mulai dari setiap titik pada berliku dan melintasi itu, salah satu lagi mencapai titik awal dari mana satu mulai.

Hanya digunakan untuk mesin DC dan AC mesin komutator

Belitan terbuka

Buka gulungan berakhir pada jumlah yang cukup sesuai slip-cincin atau terminal Hanya digunakan untuk mesin AC, seperti mesin sinkron, induksi

mesin, dll

Beberapa istilah umum untuk gulungan angker dijelaskan di bawah ini:

1. Konduktor. Panjang kawat yang mengambil bagian aktif dalam energi proses konversi yang disebut konduktor.

2. Hidupkan. Satu putaran terdiri dari dua konduktor.3. Coil. Satu koil dapat terdiri dari sejumlah bergantian.4. Coil-side. Satu koil dengan sejumlah bergantian memiliki dua coil-sisi.


Jumlah konduktor (C) dalam kumparan sisi adalah sama dengan jumlahbergantian (N) dalam kumparan itu.

5. Single-layer dan double gulungan lapisan.

Satu-lapisan berliku Satu koil-side menempati wilayah Slot Total hanya digunakan mesin ac kecil satu kumparan-sisi per slot

Dua-lapisan berliku Slot mengandung genap (mungkin 2,4,6 dll) dari kumparan-sisi dalam dua lapisan berliku dua lapisan lebih umum di atas sekitar 5 kW mesin

.


Keuntungan dari double-layer berliku lebih berliku single layer adalah sebagai berikut:

a. Mudah untuk memproduksi dan menurunkan biaya kumparanb. Pecahan-slot berliku dapat digunakanc. Chorded-berliku dimungkinkand. Lower-kebocoran reaktansi dan kinerja karena itu, lebih baik mesine. Gelombang emf yang lebih baik dalam kasus generator

6. Pole - lapangan. Sebuah lapangan tiang didefinisikan sebagai jarak antara perifer poin identik pada dua kutub yang berdekatan. Kutub lapangan selalu sama dengan 180o

listrik.7. Coil-span atau coil-pitch. Jarak antara dua kumparan-kumparan sisi adalah disebut

kumparan-kumparan atau rentang-pitch. Hal ini biasanya diukur dalam hal gigi, slot atau derajat listrik.

8. Chorded-coil. Jika kumparan-span (atau coil-pitch) adalah sama dengan tiang-pitch, maka kumparan

adalahdisebut kumparan penuh lapangan. Dalam kasus kumparan-pitch kurang dari tiang-pitch, maka disebut chorded, coil

pendek-pitch atau pecahan-pitch

jika ada slot S dan tiang P, maka lapangan tiang Q= SP

jika kumparan-pitch y=SP

maka hasil didalam gulungan penuh lapanga

y< SP

, maka hasil didalamnya chorded, pendek-pitch atau pecahan-pitch


Di gulungan pelindung AC, kumparan terpisah dapat dihubungkan dalam beberapa berbeda sopan santun, tetapi dua metode yang paling umum adalah putaran dan gelombang

Yang penting dalam belitan polyphase adalah

bentuk EMFs dihasilkan dari semua fase yang sama besarnya Bentuk gelombang dari fase EMFs identik Frekuensi dari fase EMFs adalah sama

Fase EMFs tersebut memiliki fase-waktu perpindahan dari β=2 πm

elektris radian.

Berikut m adalah jumlah fase yang mesin AC

Tahap penyebaran

Dimana gulungan medan pada rotor untuk menghasilkan 2 kutub dan stator membawa 12 konduktor bertempat di 12 slot.


Sudut fase Waktu adalah 120o antara EA, EB dan EC

Maksimum emf Em diinduksi dalam konduktor 1(Em

√2)

Nol emf diinduksi dalam konduktor 4 (4 konduktor adalah pemotongan garis nol fluks) Emf yang dihasilkan dalam konduktor 7 adalah maksimum (konduktor 7 adalah

pemotongan garis maksimum fluks dari S tiang)

polaritas emf dalam konduktor 7 akan berlawanan dengan yang di konduktor 1, E7 = Em

√2, berlawanan dengan E1

demikian pula EMFs yang dihasilkan dalam konduktor 2, 3, 5, 6 dan konduktor 8 sampai 12 dapat diwakili oleh fasor E2, E3, E5, E6 dan E8 untuk E12

lapangan sudut slot diberikan oleh γ = 180

slot per tiang =

1806

= 30o

jika kembali ujung konduktor 1 dihubungkan ke belakang konduktor 2 ujung depan konduktor 2 dihubungkan ke ujung depan konduktor 3 EA= E1+E2+E3+E4

kembali ujung konduktor 3 dihubungkan ke belakang konduktor 3

demikian pula, EB= E5+E6+E7+E8 +E9+E10+E11 +E12

sabuk fase atau fase band yang dapat didefinisikan sebagai kelompok slot yang berdekatan milik salah satu tahap di bawah satu kutub-pairKonduktor 1, 2, 3 dan 4 merupakan kelompok tahap pertamaKonduktor 5, 6, 7 dan 8 merupakan kelompok tahap keduaKonduktor 9, 10, 11 dan 12 merupakan kelompok fase ketiga


sudut subtended oleh satu kelompok fase yang disebut fase penyebaran, simbol σσ = q γ = 4 x 30o dimana

q = jumlah slot per tiang per phse = S

Pm

Urutan fase-sabuk (kelompok)mari12-konduktor dapat digunakan untuk mendapatkan tiga fase tunggal - lapisan berliku memilikifase penyebaran 60o (σσ= 60o)

coil lapangan atau kumparan rentang y = tiang lapangan τ=SP

=122

= 6

untuk 12 slot dan 2 tiang, sudut slot lapangan γ = 30o

untuk σ = 60o, dua slot yang berdekatan harus berasal dari fase yang sama


Tahap penyebaran 60o, 12 slot, 2 tiang berliku pengaturan (b) Diagram Waktu-fase untuk emf yang dihasilkan dalam (a)

Double Layer Winding

Armatures mesin sinkron dan induksi stator-motor di atas beberapa kW, yang luka dengan gulungan double layer

Jika jumlah slot per tiang per fase 𝒒 = s

mP adalah bilangan bulat, maka berliku disebut

integral-slot berliku dalam hal jumlah slot per tiang per fase, q bukan integer, berliku disebut berliku pecahan-

slot. Misalnya 3-fase berliku dengan 36 slot dan 4 kutub adalah slot terpisahkan berkelok-kelok,

karena 𝑞 = 36

3 x 4 = 3 adalah bukan integer

3-fase berliku dengan 30 slot dan 4 kutub adalah slot pecahan berkelok-kelok, karena 𝑞 = 30

3 x 4 =

52

adalah integer

jumlah kumparan C selalu sama dengan jumlah slot S, C = S

1. Gulungan slot Integral

Contoh: membuat tabel berliku untuk dinamo dari mesin 3-fase dengan spesifikasi sebagai berikut:

Total jumlah slot = 24 Double - lapisan berliku

Jumlah tiang = 4 Phase penyebaran = 60o

Coil-span = penuh-pitch

a) Gambarkan diagram berliku rinci untuk satu fase sajab) Tampilkan bintang kumparan-EMFs. Menggambar diagram fasor untuk penyebaran

sempit (σ = 60o) koneksi dari lilitan 3-fase menunjukkan coil-EMFs untuk fase A dan B saja.

Solusi: sudut slot lapang, γ = 4 x 180

24= 30o

Tahap penyebaran, σ= 60o

Jumlah slot per tiang per fase q = 24

3 x 4= 2


Rentang Coil = lapangan penuh = 244

=6


Detil double layer berliku diagram untuk fase A untuk 3-fase angker memiliki 24 slot, 4 tiang, fase menyebar 60o

C. Bintang dari kumparan EMFs dapat ditarik mirip dengan bintang dari slot EMFs atau bintang dari konduktor EMFs

Diagram fasor yang menunjukkan penjumlahan fasor kumparan-EMFs untuk memperoleh fase tegangan A dan B


2. Slot terpisahkan chorded berliku

Rentang Coil (coil pitch) <tiang lapangan (y <τ) Keuntungan menggunakan kumparan chorded adalah:

Untuk mengurangi jumlah tembaga yang diperlukan untuk koneksi-end (atau lebih hang)

Untuk mengurangi besarnya harmonisa tertentu dalam bentuk gelombang EMFs fase dan mmfs

Rentang kumparan umumnya bervariasi dari 2/3 lapangan kutub ke kutub lapangan penuh

Contoh: Mari kita mempertimbangkan-double layer tiga fase berliku dengan q = 3, p = 4, (S = PQM = 36 slot), koil chorded y / τ = 7/9


Bintang slot fasor emf untuk double-layer berliku p = 4 tiang,q = 3 slot / tiang / fase, m = 3, S = 36


Double-layer berliku: p = 4 tiang, q = 3, y / τ = 7/9, S = 36 slot.


3. Belitan Slot Fractional

Jika jumlah slot qof berkelok-kelok adalah pecahan, berkelok-kelok disebut pecahan Slot berliku.

Keuntungan dari gulungan Slot pecahan bila dibandingkan dengan gulungan slot yang tidak terpisahkan adalah:

1. kebebasan besar pilihan sehubungan dengan jumlah slot kemungkinan untuk mencapai kepadatan fluks magnetik yang sesuai

2. berkelok-kelok ini memungkinkan lebih banyak kebebasan dalam pilihan rentang kumparan

3. jika jumlah slot sudah ditentukan sebelumnya, berkelok-kelok Slot pecahan dapat diterapkan lebih luas jumlah kutub dari slot terpisahkan berliku struktur segmen mesin besar dikendalikan lebih baik dengan menggunakan gulungan Slot pecahan

4. ini berliku mengurangi harmonik frekuensi tinggi di emf dan mmf bentuk gelombang

Mari kita mempertimbangkan motor induksi kecil dengan p = 8 dan q = 3/2, m = 3. Jumlah slot S = PQM = 8 * 3 * 3/2 = 36 slot. Kumparan rentang y y = (S / p) = (36/8) = 4slot pitches

Fractionary q (q = 3/2, p = 8, m = 3, S = 36) Bintang berliku-emf,


Nilai aktual dari q untuk setiap tahap di bawah tiang tetangga adalah 2 dan 1, masing-masing, untuk memberikan rata-rata 3/2

Fractionary q (q = 3/2, p = 8, m = 3, S = 36) berliku Slot / fase alokasi & gulungan fase A

Single - Lapisan Winding

Satu sisi koil menempati satu slot sepenuhnya, dalam pandangan ini, jumlah kumparan C adalah sama dengan setengah jumlah slot S, C = 1/2 s

3-fase gulungan single-layer terdiri dari dua jenis1. gulungan konsentris2. gulungan Mush

Belitan konsentris

Kumparan bawah satu pasang kutub yang luka sedemikian rupa seolah-olah punya ini satu pusat

berkelok-kelok konsentris dapat lebih menjadi sub-dibagi menjadi :1. setengah kumparan berliku atau unbifurcated berliku2. Seluruh kumparan berliku atau bercabang berliku


Setengah kumparan berliku

Untuk fase A saja

Setengah kumparan berliku pengaturan dengan 2-slot per tiang per fase dan σ = 60o

Sebuah kelompok kumparan dapat didefinisikan sebagai kelompok kumparan memiliki pusat yang sama

Jumlah kumparan dalam setiap kelompok kumparan = jumlah sisi kumparan di setiap sabuk fase (fase grup)

The membawa arus dalam arah yang sama di semua kelompok kumparan

Seluruh kumparan berliku

Untuk fase A saja

Seluruh kumparan berliku pengaturan dengan 2-slot per tiang per fase Jumlah sisi kumparan di setiap sabuk fase (di sini 4) adalah dua kali lipat jumlah

kumparan (di sini 2) dalam setiap kelompok kumparan Ada kelompok kumparan P dan kelompok kumparan yang berdekatan membawa arus

dalam arah yang berlawanan

Contoh:

Desain dan menarik (a) setengah kumparan dan (b) seluruh single coil lapisan gulungan konsentris untuk mesin 3-fase dengan 24 slot, 4-tiang dan fase 60o menyebar.


Solusi: (a) setengah kumparan konsentris berliku

Slots anguler pitch γ = 4 x 180

24= 30o

Full pitch atau pole pitch= 244

= 6 slot pitch

Setengah-coil berliku diagram untuk 24 slot, 4 tiang, 60o fase penyebaran single layer konsentris berliku (dua - pesawat overhang)


(b) Whole-coil konsentris berliku

Untuk Slot lapangan γ = 30o & fase penyebaran σ = 60o

Jumlah gulungan per fase sabuk = 2, Jumlah kumparan dalam setiap kelompok kumparan = 1 Lemparan tiang = 6 Kumparan pitch 6 pitches Slot tidak mengakibatkan pengaturan yang tepat dari gulungan Dalam pandangan ini, pitch kumparan dari 5 dipilih

Whole-coil berliku susunan 24 slot, 4 tiang, fase 60o menyebar, single layer konsentris berliku (tiga pesawat overhang)

Belitan mush

Kumparan lapangan adalah sama untuk semua kumparan Setiap kumparan luka pertama berbentuk trapesium mantan. Kemudian sisi kumparan

pendek pertama dipasang di slot alternatif dan sisi koil panjang dimasukkan ke dalam slot yang tersisa

Jumlah slot per tiang per fase harus seluruh nomor Kumparan lapangan selalu aneh


Sebagai contoh, untuk 24 slot, 4 tiang, mush berliku single-layer, lapangan tiang adalah 6 slot pitches. Karena lapangan kumparan harus ganjil, dapat diambil sebagai 5 atau 7. Memilih pitch kumparan dari 5 pitches Slot.

Single - lapisan bubur berliku diagram untuk 24 slot, 4 tiang dan fase 60o penyebaran

H.W: Desain dan menarik

1. 3-fase, 24-slot, 2-tiang berliku-single layer (setengah kumparan berliku)

2. a.c. berliku: 3-fase, 4-pole, 24 - slot, lapisan ganda berkelok-kelok dengan lapangan kumparan penuh (fase B & fase C)

3. a.c. berliku: 3-fase, 4-pole, 24 - slot, lapisan ganda berkelok-kelok dengan kumparan chorded y / τ = 5/6

4. 10-pole, 48 - slot, pecahan 3-fase double layer berliku


Rotating Medan Magnet

Ketika seimbang arus 3-fase aliran seimbang gulungan 3-fase, yang berputar medan magnet yang dihasilkan.

Semua mesin ac 3-fase yang terkait dengan medan magnet berputar di mereka -celah udara.

Sebagai contoh, 2-tiang 3-fase belitan stator

Tiga gulungan pengungsi dari satu sama lain dengan 120o sepanjang pinggiran celah udara.

Setiap fase didistribusikan atau tersebar di 60o (disebut fase-penyebaran σ = 60o)

3-fase berliku a, b, c diwakili oleh tiga kumparan penuh Bernada, aa ', bb', cc '

Misalnya, terkonsentrasi penuh bernada coil aa 'merupakan fase berliku dalam segala hal A arus pada fase berkelok-kelok menetapkan fluks magnetik diarahkan sepanjang sumbu

kemudian magnetik kumparan aa ' Arus positif diasumsikan mengalir seperti ditunjukkan oleh salib dalam kumparan-sidesn

a ', b', c '


Plot fluks magnetik

Pada instan 1, arus dalam fasa adalah Im positif dan maksimal (ib= ic = - ℑ2 )

Pada instan 2, 𝒊𝒂 =ℑ2 , 𝒊𝒃 =

ℑ2 dan 𝒊𝒄 = - 𝑰m

Pada instan 3, 𝒊𝒂 = - ℑ2 , 𝒊𝒃 = 𝑰𝒎 dan 𝒊𝒄 = -

ℑ2

2 kutub yang dihasilkan oleh fluks resultan yang terlihat telah berubah melalui 60o

Sudut ruang dilalui oleh berputar fluks adalah sama dengan sudut waktu dilalui oleh arus.


The berputar kecepatan lapangan, untuk mesin P-tiang, adalah1

P /2revolusi dalam satu siklus

fP /2

revolusi dalam siklus f

fP /2revolusi dalam satu detik [karena siklus f selesai dalam satu detik]

Berikut f adalah frekuensi arus fase. Jika ns menunjukkan kecepatan memutar bidang dalam

revolusi per detik, maka ns = f

P /2=2 f

P

Atau

NS = 120 F

Pr . p .m[Kecepatan di mana medan magnet berputar berputar disebut

kecepatan sinkron]

Ruang representasi fasor

Ketika arus besar-besaran ia, ib, ic Produksi medan magnet berputar diilustrasikan oleh ruang fasor mmfs. aliran dalam gulungan fase masing-masing, maka tiga mmfs pulsasi

stasioner 𝐹𝑎, 𝐹𝑏, 𝐹𝑐 menggabungkan untuk memberikan mmf resultan 𝐹𝑅 yang berputar pada kecepatan sinkron.

Pada instan 1,

Ia = I m spasi phasor Fa = maksimum m.m.f.Fm

Ib = ic = -ℑ2 m.m.f. phasor Fb = Fc =

fm2


Resultan dari m.m.fs. 𝑭 𝒂, 𝑭 𝒃, 𝑭 𝒄 adalah 𝑭 𝑹 dan besarnya diberikan oleh :

FR = Fm + 2 Fm

2cos 600 =

32

Fm

Komponen vertikal 𝑭𝒃 & 𝑭𝒄 membatalkan satu sama lainnya.

Pada instan 2,

Ia = ib = ℑ2 & ic = -Im

m.m.f. phasor Fa = Fb = Fm2

& spase phasor Fc = maksimum m.m.fm

Resultan dari m.m.f. FR = 32

Fm [rotasi ini berjarak dengan sudut 600 jarum jam.

Pada instan 3,

Ia = ic = - ℑ2 & ib = -Im

Resultan dari m.m.f. FR = 32

Fm [resultan m.m.f. sudah cukup berjalan dengan sudut 600 dari

posisi lebih dari instan 2]

Sinusoidal berputar mmf gelombang menciptakan dalam fase sinusoidal berputar fluks gelombang kepadatan celah udara, nilai puncak dari B-gelombang diberikan oleh


“rotasi Amplitudo yang konstan m.m.f atau rotasi lapangan, yaitu tempat yang menghasilkan udara dari tutup mesin 3 phasa ketika

Dimana g

Contoh: Buktikan bahwa medan magnet berputar amplitudo konstan diproduksi ketika berliku 3-fase yang seimbang gembira dengan arus seimbang tiga fase.

Solusi : tiga - fase arus yang seimbang yang diberikan oleh

------ (1)

Tiga mmf Fa, Fb, Fc, bisa di kerjakan dengan otomatis dengan

Sudut α diukur dari sumbu fase

The mmf fase dapat dinyatakan sebagai

............ 2

Demikian pula, untuk tahap b & c,

...... 3

.... 4

Resultan mmf 𝐹 𝐹 𝑅 𝑅 (αα, 𝑡) dapat diperoleh dengan menambahkan tiga mmfs diberikan oleh Pers. (1), (2) dan (3).


… 5

Persamaan. (5), oleh karena itu, mengurangi ke

......... 6

Hal ini dapat ditunjukkan bahwa Pers. (6) merupakan gelombang mmf bepergian amplitudo konstan 𝟑/2 F 𝒎

At

At

At


HW: Sebuah tiga fase, Y-terhubung berliku disuplai dari suplai yang seimbang 3-fase, dengan netral mereka terhubung bersama-sama. Jika salah satu dari tiga lead pasokan terputus, menemukan apa yang terjadi pada mmf gelombang. Angkatan listrik ( EMF) Persamaan

Sebuah loop kawat diputar dalam medan magnet.- N adalah jumlah putaran dalam lingkaran- L adalah panjang loop- D adalah lebar loop- B adalah densitas fluks magnetik- N adalah jumlah putaran per detik

Sebuah loop kawat diputar dimedan magnet.

Fluks magnetik melaluiperubahan lingkaran dengan posisi

(t) = B D L cos (t) = 2 π n

Posisi 1 semua link fluks denganloop

Posisi 2 keterkaitan fluksdikurangi

Perubahan hubungan fluksmenginduksi tegangan dalam lingkaran

tegangan induksi adalah tegangan ac• Tegangan sinusoidal• Nilai rms dari loop tegangan induksi adalah:


Nilai rms yang dihasilkan emf dalam kumparan bernada penuh

Winding Factor ( Coil Pek dan Belitan Terdistribusi )

Faktor lapangan atau Coil pitch

Rasio fasor (vektor) jumlah diinduksi EMFs per kumparan dengan jumlah aritmatika diinduksi EMFs per koil dikenal sebagai faktor lapangan (Kp) atau kumparan rentang faktor (Kc) yang selalu kurang dari satu.

Biarkan kumparan memiliki lapangan pendek dengan sudut θ derajat ruang listrik dari lapangan penuh dan induksi emf di setiap sisi kumparan menjadi E,

Jika kumparan akan menjadi penuh bernada, maka jumlah diinduksi emf dalam kumparan akan menjadi 2E.• ketika kumparan pendek bernada oleh derajat ruang θ listrik ggl induksi yang dihasilkan, dalam kumparan adalah penjumlahan fasor dua tegangan, θ terpisah


Contoh. Kumparan rentang untuk belitan stator alternator adalah 120o. Menemukan faktor chording dari lilitan.

Solusi : Sudut chording : = 1800 - rentang coil = 1800 – 1200 = 600

chording faktor : Kp = cos θ2

= cos 602

= 0.866

Faktor distribusi

Rasio jumlah fasor dari EMFs diinduksi dalam semua kumparan didistribusikan di sejumlah slot bawah satu tiang dengan jumlah aritmatika dari EMFs diinduksi (atau resultan dari EMFs diinduksi dalam gulungan semua terkonsentrasi di satu slot di bawah satu tiang) dikenal sebagai faktor luasnya (Kb) atau faktor distribusi (Kd),

Faktor distribusi selalu kurang dari satu. Jangan ada. slot per tiang = Q dan tidak ada. slot per tiang per fase = q Emf diinduksi

dalam setiap sisi koil = Ec

Perpindahan sudut antara slot, y = 180Q

Ggl diinduksi dalam gulungan yang berbeda dari satu tahap di bawah satu tiang diwakili oleh sisi AC, CD, DE, EF ... yang sama besarnya (mengatakan setiap Ec sama) dan berbeda dalam fase Ec (katakan dengan γo) dari satu sama lain.


Jika bisectors tertarik pada AC, CD, DE, EF ... mereka akan bertemu di titik yang sama (O). Titik O akan menjadi sirkum pusat lingkaran memiliki AC, CD, DE, EF ... sebagai akord dan mewakili EMFs diinduksi dalam kumparan di slot yang berbeda.

EMF diinduksi dalam setiap sisi kumparan Ec = AC = 20 A sin y2


Contoh. Hitung faktor distribusi untuk 36-slot, 4-pole, single layer berliku 3-fase.

Contoh 1. A 3-fase, 8-tiang, 750 r.p.m. Bintang-terhubung alternator memiliki 72 slot pada dinamo. Setiap slot memiliki 12 konduktor dan berliku pendek chorded oleh 2 slot. Cari emf induksi antara garis, mengingat fluks per tiang adalah 0,06 Wb.

solusi:


Angkatan Magnetomotive ( mmf) AC Belitan

M.m.f. dari kumparan

variasi magnetik beda potensial sepanjang pinggiran celah udara adalah gelombang

persegi panjang dan besarnya 12

Ni

Amplitudo gelombang mmf bervariasi dengan waktu, tapi tidak dengan ruang


celah udara mmf gelombang waktu-varian, tetapi ruang invarian The celah udara mmf gelombang di manapun adalah persegi panjang

Distribusi mmf sepanjang celah udara pinggiran

Komponen dasar persegi panjang gelombang yang ditemukan

Dimana :

α = sudut ruang listrik diukur dari sumbu magnetik dari kumparan stator

Berikut F1p, nilai puncak sinus mmf gelombang untuk mesin 2-tiang diberikan oleh 𝐹1p = 4ἠ

. ¿2

per tiang


M.m.f lilitan didistribusikan

Distribusi mmf sepanjang pinggiran celah udara tergantung pada sifat dari slot, berkelok-kelok dan arus menarik

Pengaruh distribusi berliku telah mengubah bentuk gelombang mmf, dari persegi untuk melangkah

Diagram Dikembangkan dan gelombang mmf mesin(masing-masing kumparan memiliki Nc bergantian dan setiap gilirannya membawa i ampere)


Contoh: 3-fase, stator 2-pole memiliki double-layer penuh bernada berliku dengan 5 slot per tiang per fase. Jika setiap kumparan memiliki Nc berubah dan saya adalah konduktor arus, kemudian sketsa bentuk gelombang mmf dihasilkan oleh fase A saja.

3-fase, stator 2-tiang dengan lilitan double-layer memiliki 5 slot per tiang per fase

Untuk setiap lintasan tertutup sekitar slot 1, arus total tertutup adalah 2Nci ampere

Beda potensial magnet di setiap celah yang 12¿c i] = Nci

Variasi dari mmf - 𝑵𝒄𝒊 untuk + 𝑵𝒄𝒊 di tengah slot 1 Variasi mmf untuk slot 1 'adalah dari + 𝑵𝒄𝒊 ke - 𝑵𝒄𝒊 Variasi mmf untuk kumparan 11 'adalah gelombang persegi panjang dengan amplitudo ± 𝑵𝒄𝒊. sama, yang persegi panjang mmf bentuk gelombang amplitudo ± 𝑵𝒄𝒊, dibahas

untuk kumparan 22 ', ..., 55' mmf gabungan diproduksi oleh 5 kumparan diperoleh dengan menambahkan koordinat

dari mmfs kumparan individu. yang dihasilkan mmf gelombang terdiri dari serangkaian langkah masing-masing tinggi 𝟐𝑵𝒄𝒊 = (konduktor per slot) (konduktor arus) Amplitudo gelombang mmf dihasilkan adalah 𝒄𝒊.


mmf bentuk gelombang


Efek Harmonic

Distribusi fluks sepanjang celah udara dari alternator biasanya non-sinusoidal sehingga emf dalam konduktor angker individu juga adalah non-sinusoidal.

Sumber harmonisa pada bentuk gelombang tegangan output gelombang non-sinusoidal dari fluks medan.

Fourier menunjukkan bahwa setiap gelombang periodik dapat dinyatakan sebagai jumlah dari komponen dc (frekuensi nol) dan sinus (atau cosinus) gelombang memiliki frekuensi fundamental dan beberapa atau lebih tinggi, frekuensi yang lebih tinggi yang disebut harmonik.

Emf dari fase karena komponen fundamental dari fluks per tiang adalah:𝐸 𝑝 1ℎ = 4,44 𝑓𝐾𝑤1𝑇𝑝ℎ∅1

Dimana 𝐾𝑤1 = 𝑘 𝑑 1. 𝐾 𝑝 1 adalah faktor berliku. Untuk n harmonik𝐸 𝑝 ℎ 𝑛 = 4.44 𝑛𝑓 K𝑤n 𝑇 𝑝 ℎ ∅ 𝑛komponen emf harmonik dan mendasar terkait dengan

Eph nEp h1

= BnKwnB 1 Kw 1

Fase emf adalah:

Eph =

Semua harmonik ganjil (ketiga, kelima, ketujuh, kesembilan, dll) yang hadir dalamfasa tegangan sampai batas tertentu dan perlu ditangani dalam desain acmesin.

Karena gelombang tegangan yang dihasilkan adalah simetris tentang pusat fluks rotor, bahkan tidak ada harmonik yang hadir dalam fasa tegangan.

Di Y-terhubung, tegangan harmonik ketiga antara dua terminal akan menjadi nol. Hasil ini tidak hanya berlaku untuk komponen ketiga harmonik tetapi juga untuk setiap kelipatan komponen harmonik ketiga (seperti kesembilan harmonik). Frekuensi khusus seperti harmonik disebut harmonisa triplen.


Lemparan faktor kumparan pada frekuensi harmonik dapat dinyatakan sebagai

Kpn = COS nθ2

dimana n adalah jumlah harmonic

Penghapusan atau ditekan dari Harmonik

Bidang fluks gelombang dapat dibuat sebanyak mungkin sinusoidal dengan metode berikut:

1. Celah udara kecil di pusat tiang dan celah udara besar menuju tiang berakhir2. Skewing: condong tiang menghadapi jika mungkin3. Distribusi: distribusi angker berliku sepanjang pinggiran celah udara4. Chording: dengan coil-rentang kurang dari lapangan tiang5. Slot pecahan berliku6. Koneksi alternator: bintang atau delta koneksi dari alternator menekan harmonik

triplen muncul di baris

Misalnya, untuk kumparan-rentang dua pertiga (23

rd) dari lapangan tiang

koil – rentang α = 23

x 180o = 120o (dalam derajat listrik)

corging sudut, θ = 180o – α = 180o - 120o =60o

Kp1= cos = nθ2

= cos = 6 o2

= cos 30o = 0.866

Untuk harmonik 3: Kp3 = cos= 3 x 60

2 = cos 90o = 0;

Jadi, semua 3 (dan triplen) harmonik dikeluarkan dari kumparan dan fase emf The harmonisa triplen dalam mesin 3-fasa biasanya dihilangkan oleh koneksi fase.Contoh: Sebuah 8-tiang, 3-fase, 60o

penyebaran, berkelok-kelok lapisan ganda memiliki 72 gulungan di 72 slot. Kumparan pendek bernada oleh dua slot. Hitung faktor berliku untuk fundamental dan harmonik ketiga.

Solusi: Jumlah slot per tiang, Q = = 728

9

Jumlah slot per tiang per fase, q = Qm

== 93

= 3


Perpindahan sudut antara slot, γ = 180Q

= 180

9 = 20o

rentang coil, α = 180 x rentangcoil di slot

No . dari per slot pole

= 180(9−2)

9 = 140o

chording sudut, θ = 180o – rentang coil = 180o -140o =40o

fot komponen fundamental

faktor distribusi, Kd = sin qγ /2q sin γ /2 =

sin 3x202

3 sin202

= 0.96

foctor lapangan, Kp = cos θ2

= cos 402

= 0.94

faktor berliku, Kw =Kd x Kp = 0.96 x0.94 = 0.9

Untuk komponen harmonik ketiga (n=3)

faktor distribusi, Kd3 = sin qγ /2q sin γ /2 =

sin3 x3 x 20

2

3 sin3 x20

2

= 0.666

foctor lapangan, Kp3 = cos 3θ2

= cos 3 x 40

2 = 0.5

faktor berliku, Kw3 =Kd3 x Kp3 = 0.666 x0.5 = 0.333

Example3: Hitung r.m.s. nilai diinduksi e.m.f. per fase dari 10-tiang, 3-fase, alternator 50Hz dengan 2 slot per tiang per fase dan 4 konduktor per slot dalam dua lapisan. Rentang kumparan adalah 150. Fluks per tiang memiliki komponen fundamental 0.12Wb dan komponen harmonik ketiga

Solusi: Jumlah slot / tiang / fase, 𝑞 = 2

Jumlah slot / tiang, 𝑄 = 𝑞𝑚 = 2 × 3 = 6

Jumlah slot / fase = 2 𝑝 𝑞 = 10 × 2 = 20


Jumlah konduktor dihubungkan secara seri, Zs= 20 x 4 = 80

Nomor seri berubah / fase, 𝑇 = Zs2

= 802

= 40

Perpindahan sudut antara slot yang berdekatan, γ = 180Q

= 180

6 = 30o

faktor distribusi, Kd = sin qγ /2q sin γ /2 =

sin 2x302

2 sin302

= 0.966

foctor lapangan, Kp = cos θ2

= cos 402

= 0.94

Emf Diinduksi per fase (komponen fundamental),

Eph1 = 4.44 KdKp ∅ 𝑓T

= 4,44 x 0,966 x 0,966 x 0,12 x 50 x 40 = 994,4 V

Untuk komponen ketiga fluks

faktor distribusi, Kd3 = sin qγ /2q sin γ /2 =

sin2 x3 x30

2

3 sin3 x30

2

= 0.707

foctor lapangan, Kp3 = cos 3 = cos 180−50

2 =cos 45o = 0,707

frekuensi, 𝑓3 = 3 x 𝑓 = 3 x 50 =150

flux per pole, 3 = ∅ 13

x 0,12 x 20

100 = 0,008 Wb

Emf Diinduksi per fase (komponen harmonik ketiga)Eph1 = 4.44 Kd3Kp3∅3 𝑓3T


= 4,44 x 0,707 x 0,707x 0,008 x 150 x 40 = 106,56 V

Emf Diinduksi per fase

1. Tegangan tiga fase yang diterapkan pada tiga gulungan dari mesin listrik. Jika ada dua terminal pasokan dipertukarkan, menunjukkan bahwa arah berputar mmf gelombang dibalik, melalui amplitudonya tetap tidak berubah

2. A 3-fase alternator 4-tiang telah berkelok-kelok dengan 8 konduktor per slot. Dinamo memiliki total 36 slot. Hitung faktor distribusi. Apa tegangan induksi per fase ketika alternator digerakkan di 1800 RPM, dengan fluks 0,041 Wb di setiap tiang? (Answer. 0.96, 503,197 Volts / fase)

3. A 10 MVA, 11 KV, 50 Hz,3-fase alternator bintang yang terhubung s didorong pada 300 RPM. Berkelok-kelok ini bertempat di 360 slot dan memiliki 6 konduktor per slot, kumparan mencakup (5/6) dari lapangan tiang. Hitung fluks terdistribusi sinusoidal per tiang yang dibutuhkan untuk memberikan tegangan garis 11 kV di sirkuit terbuka, dan penuh beban saat ini per konduktor. (Answer. 0.086 weber, 524,864 Amps)

4. Sebuah tiga fase empat berliku tiang gembira dengan seimbang tiga fasa 50 Hz arus. Meskipun distribusi berliku telah dirancang untuk meminimalkan harmonik, masih ada beberapa harmonik spasial ketiga dan kelima. Jadi fase mmf A dapat ditulis sebagai

Fa = (F1 cos θ + F3 cos 3θ + F5 cos 5θ ) cos ωt

Ekspresi yang sama dapat ditulis untuk fase B (menggantikan θ dari θ oleh-120o dan ωt oleh ωt-120o) dan fase C (menggantikan θ dari θ dengan 120o dan ωt oleh ωt 120o Turunkan ekspresi untuk total tiga fase mmf, dan menunjukkan bahwa komponen harmonik mendasar dan 5). yang berputar


Mesin Listrik II

Documents

Transcript of Mesin Listrik II