Modul 3 dasar konversi energi

19

Laboratorium Konversi Energi Elektrik

Jurusan Teknik Elektro

Fakultas Teknik Universitas Andalas

Dasar Mesin AC

Motor Induksi Rotor Sangkar

DKE.03

Dasar Mesin AC


I. TUJUAN PERCOBAAN

1. Mempelajari prinsip dasar motor induksi.

2. Mempelajari Hubungan Bintang dan Delta pada stator motor induksi.

3. Melihat proses pengereman dan pembalikan putaran pada motor induksi.

4. Melihat pengaruh jumlah kutub medan terhadap kecepatan motor induksi.

II. TEORI DASAR

Motor induksi merupakan motor arus bolak-balik (AC) yang paling luas

digunakan. Penamaannya berasal dari kenyataan bahwa arus rotor motor ini bukan

diperoleh dari sumber tertentu, tetapi merupakan arus yang terinduksi sebagai

akibat adanya perbedaan relatif antara putaran rotor dengan medan putar (rotating

magnetic field) yang dihasilkan oleh arus stator.

Apabila ketiga belitan stator masing-masing diberi tegangan dari sumber tiga

phasa, maka akan timbul medan magnet yang berputar dengan kecepatan sinkron

ns = P

f120

Medan putar tersebut akan memotong konduktor rotor hingga terbangkit

tegangan induksi. Karena konduktor rotor dihubung singkat, maka akan mengalir

arus dalam konduktor rotor. Arus rotor ini berada dalam medan magnet dari stator

menurut hukum Lorentz akibatnya timbul gaya/torka. Bila gaya ini cukup untuk

menggerakkan rotor maka ia akan berputar dengan kecepatan

nr = (1–s) ns.

Karena tegangan induksi hanya akan terbangkitkan jika terjadi perpotongan

antar medan putar dengan konduktor rotor maka kecepatan rotor tidak dapat

menyamai kecepatan medan putar. Harus ada selisih dimana kecepatan rotor (nr)

harus lebih rendah dari kecepatan medan putar (kecepatan sinkron ns).

Perbedaan kecepatan ini disebut slip (s) dan dinyatakan dengan :

20




Dasar Mesin AC


DKE.03

%100)(

xn

nns

s

rs

Adanya perbedaan kecepatan medan putar dan rotor ini sehingga mesinnya

disebut mesin tak sinkron/serempak.

Medan Putar

Perputaran motor pada mesin arus bolak-balik ditimbulkan oleh adanya

medan putar (fluks yang berputar) yang dihasilkan dalam kumparan statornya.

Medan putar ini terjadi apabila kumparan stator dihubungkan dalam fasa banyak,

umumnya 3 fasa. Hubungan dapat berupa hubungan bintang atau delta.

Di sini akan dijelaskan bagaimana terjadinya medan putar itu. Perhatikan

gambar 1.

Gambar 1.a Gambar 1.b

Misalnya kumparan a-a’; b-b’; c-c’ dihubungkan tiga fasa, dengan beda

fasa masing-masing 120o (Gambar 1.a) dan dialiri arus sinusoid. Distribusi ia, ib, ic

sebagai fungsi waktu adalah seperti Gambar 1.b. pada keadaan t1, t2, t3, dan t4,

fluks resultan yang ditimbulkan oleh kumparan tersebut masing-masing adalah

seperti Gambar 2.a,b,c,d. Notasi yang dipakai untuk menyatakan positif atau

negatifnya arus yang mengalir pada kumparan a-a, b-b, dan c-c yaitu : untuk harga

positif, dinyatakan apabila tanda silang (x) terletak pada pangkal konduktor tersebut

(titik a, b, c), sedangkan negatif apabila ada tanda titik (.) terletak pada pangkal

konduktor tersebut (Gambar 2). Sedangkan untuk arah medan adalah sesuai dengan

arah ujung skrup yang diputar searah dengan arus yang mengalir pada kumparan.

Maka diagram vektor untuk fluks total pada keadaan t1, t2, t3, t4, dapat dilihat pada

Gambar 2.

21




Dasar Mesin AC


DKE.03

Gambar 2.a Gambar 2.b

Gambar 2.c Gambar 2.d

Rangkaian Ekivalen

Kerja motor induksi seperti kerja transformator yaitu berdasarkan prinsip

induksi elektromagnet. Oleh karena itu, motor induksi dapat dianggap sebagai

transformator dengan rangkaian sekunder yang berputar. Sehingga rangkaian motor

induksi dapat dilukiskan seperti berikut. Dalam keadaan rotor berputar, frekuensi

arus motor dipengaruhi oleh slip ( f2 = Sf1 ). Karena tegangan induksi dan rektansi

kumparan rotor merupakan fungsi frekuensi, maka harganya dipengaruhi pula oleh

slip.

Gambar Rangkaian ekivalen motor induksi

22




Dasar Mesin AC


DKE.03

Hubungan bintang (Y)

Apabila sumber mensuplai sebuah beban seimbang, maka arus-arus yang

mengalir pada masing-masing penghantar akan memiliki besar yang sama dan berbeda

sudut fasa 120o satu sama lain. Arus-arus ini disebut arus seimbang.

Diagram fasor :

• Arus netral = 0, Arus saluran aA, bB dan cC adalah arus fasa Ip = IL

•

Vbn

Vcn

a

b

c

n N

Zp

Zp Zp

B A

C

Van

Van

Vcn

Vbn

Vnb = -Vbn

Vna = -Van

Vnc = - Vcn

Vab

Vbc

Vca

23




Dasar Mesin AC


DKE.03

Hubungan delta (Δ)

Diagram fasor :

• VP = VL dan

Dari uraian diatas dapat disimpulkan bahwa tegangan pada hubungan delta lebih

kecil daripada tegangan pada hubungan bintang. Sebaliknya arus pada hubungan delta

lebih besar daripada hubungan bintang.

Pengereman

Fluks magnetik yang dihasilkan oleh kumparan stator akibat adanya masukan

arus AC tiga fasa, akan menghasikkan medan putar, medan putar ini yang akan

memberikan gaya putar pada rotor, pada saat putaran rotor sangat tinggi diperlukan

suatu pengereman yang akan memperlambat putaran rotor sampai berhenti, yaitu

pL II 3

c

Zp

Zp Zp

ba

A

B

C

Iab

Ibc

Ica

Iab

Ibc

Ia

Ib

Ic Icb = -Icb

Ica

Iba = -Iab

Iac = -Ica

24




Dasar Mesin AC


DKE.03

dengan menyuplai stator dengan arus DC, sebelumnya arus input berupa AC dimatikan

( tidak dihubungkan lagi ) ke stator.

Arus DC yang mengalir pada stator akan menjadikan stator sebagai magnet,

namun pada stator tidak dibangkitkan ggl induksi karena arus DC tidak memiliki

frekuensi. Dan dapat dilihat dari persamaan :

ns = P

f120

dengan f = 0, akan menghasilkan ns = 0. Sehingga arus DC tidak memutar rotor.

Oleh karena stator berlaku sebagai magnet, maka stator ini akan memperlambat

putaran rotor hingga berhenti, karena magnet akan melawan perputaran rotor.

Pembalikan putaran

Pembalikan putaran dilakukan dengan menukarkan dua fasa dari suplai,

pertukaran ini akan merubah arah arus yang akan membangkitkan medan putar yang

berlawanan arah dengan putaran medan putar sebelum fasa ditukar. Dengan demikian

putaran stator mengalami pembalikan.

III. PERALATAN PERCOBAAN

No Nama Alat Jumlah Kode

1 Unit dasar mesin 1 72781

2 Mask (rotor sangkar) 1 7283-1

3 Unit basic connection 1 72782

4 Pole piece 6 563101

5 Koil N = 250 6 56311

6 Centering disk 1 56317

7 Allen wrench 1 56316

8 bridging plugs 10 501512

9 Connecting leads, 1mm 30 501532

10 3HU suplai tiga fasa 10/17,3 1 72543

11 3 HU Experiment transformer 24/2 1 72536

12 Multimeter 2 72710

13 Digital tachometer hand held 3 31320

25




Dasar Mesin AC


DKE.03

IV. RANGKAIAN PERCOBAAN

Hubungan bintang (Y)

a’

c’

c

b

a

A

3ΦV

b’

Gambar 1.a. Motor induksi rotor sangkar dengan 3 kutub

a’

c’

c

b

a

A

3ΦV

b’

Gambar 1.b. Motor induksi rotor sangkar dengan 6 kutub

26




Dasar Mesin AC


DKE.03

Hubungan delta (Δ)

a’

c’

c

b

a

A

3ΦV

b’

Gambar 2.a. Motor induksi rotor sangkar dengan 3 kutub

a’

c’

c

b

a

A

3ΦV

b’

Gambar 2b. Motor induksi rotor sangkar dengan 6 kumparan

27




Dasar Mesin AC


DKE.03

V. PROSEDUR PERCOBAAN

1. Gunakan sumber 3 fasa. Rangkailah peralatan seperti gambar untuk hubungan

bintang (1a dan 1b) dan untuk hubungan delta (2a dan 2b) dengan percobaan 3

kumparan 2 kutub medan (1a dan 2a) dan percobaan 6 kumparan 4 kutub medan

(1b dan 2b).

2. Catat arus dan tegangan pada multimeter serta putaran rotor untuk masing-

masing rangkaian dengan Digital Tachometer, dan bandingkan daya total kedua

rangkaian tersebut.

3. Untuk pengereman dengan DC brake, matikan sumber 3 fasa, hubungkan dua

kumparan stator pada tegangan DC 6 Volt. Putar knob ke batas kanan. Amati

putaran motor.

4. Untuk pembalikan putaran, saling pertukarkan hubungan 2 fasa pada sumber.

5. Isilah data pada tabel yang sesuai !

EVALUASI

1. Mengapa arus hubungan delta lebih besar dari hubungan bintang pada stator

motor induksi!

2. Jelaskan proses pembalikan arah putaran dengan menukarkan dua buah fasa!

3. Jelaskan kenapa sumber DC dapat mengerem motor!

4. Apakah pengaruh memakai lebih banyak kutub pada stator terhadap motor!

5. Untuk hubungan Y carilah rugi-rugi daya yang terjadi masing-masing kutub (2

dan 4) !

28




Dasar Mesin AC


DKE.03

JURNAL PRAKTIKUM DASAR MESIN AC

MOTOR INDUKSI ROTOR SANGKAR

Nama :

No.BP :

Kelompok :

Asisten :

Hari/Tgl Praktikum :

Besar resistansi stator (R1) = ........ Ω

Padang, ...........................2015

Mengetahui

Asisten LKEE

( )

Modul 3 dasar konversi energi

Documents

Transcript of Modul 3 dasar konversi energi