Motor AC Asinkron 3 fasa

Motor AC asikron 3 fasa banyak digunakan pada mesin-mesin penggerak di

Industri karena daya keluaran mesin – mesin tersebut lebih besar dari 1. Adapun

kelebihan dan kekurangan motor induksi bila dibandingkan dengan jenis motor lainnya,

adalah :

Kelebihan Motor Induksi Mempunyai konstruksi yang sederhana.

Relatif lebih murah harganya bila dibandingkan dengan jenis motor

yanglainnya.

Menghasilkan putaran yang konstan.

Mudah perawatannya.

Untuk pengasutan tidak memerlukan motor lain sebagai penggerak mula.

Tidak membutuhkan sikat-sikat, sehingga rugi gesekan bisa dikurangi.

Kekurangan Motor Induksi Putarannya sulit diatur.

Arus asut yang cukup tinggi, berkisar antara 5 s/d 6 kali arus nominal

A. Prinsip kerjaBila pada ke-3 fasa belitan stator diberikan tegangan 3-fasa seimbang maka pada

inti stator akan terjadi medan putar, yang berputar sesuai dengan kecepatan sinkron.

Ns : kecepatan putaran sinkronF : frekuensi tegangan statorp : jumlah kutub motor

Fluksi yang berputar di sepanjang inti stator itu akan memotong batang-batang

konduktor rotor, sehingga terimbas suatu tegangan imbas di rotor. Karena batang rotor

terhubung singkat maka akan mengalir arus rotor pada batang-batang rotor tersebut, yang

merupakan gaya putar rotor. Motor berputar dengan kopel putar sebesar gaya tersebut

kali jari-jari (jarak batang konduktor - as).

Gambar 1. Medan Putar Pada Motor 3 Fasa

Jumlah putaran stator motor Asinkron dapat dihitung dengan rumus :

n = Jumlah putaran / menitf = Frekuensip = Jumlah pasang kutub

Bila salah satu fasa masukan terputus, jadi motor hanya mendapat masukan 2-fasa

maka tak akan terjadi medan putar sehingga kopel motor tidak terbangkitkan dan motor

gagal start. Pada kondisi motor tanpa beban maka putaran motor mendekati Ns.

Slip =

S akan selalu ada pada operasi motor asinkron.

Pada beban mekanis motor makin besar, S akan makin besar pula. Saat itu kopel

motor akan mengimbangi kopel beban. Beban yang besar akan menarik arus motor yang

besar pula sehingga kopel motor = kopel beban dan terjadi pada putaran kerja sistem

motor-beban.

B. Torsi dan DayaSeperti telah dibahas pada sub bab mengenai konstruksi dan prinsip kerja motor induksi,

tidak ada suplai listrik yang dihubungkan secara langsung ke bagian rotor motor, daya yang

dilewatkan senjang udara adalah dalam bentuk magnetik dan selanjutnya diinduksikan ke

rotor sehingga menjadi energi listrik. Rata-rata daya yang melewati senjang udara harus

sama dengan jumlah rugi daya yang terjadi pada rotor dan daya yang dikonversi menjadi

energi mekanis.

Daya yang ada pada bagian rotor menghasilkan torsi mekanik, tetapi besarnya torsi yang

terjadi pada poros motor dimana tempat diletakkannya beban, tidak sama dengan besarnya

torsi mekanik, hal ini disebabkan adanya torsi yang hilang akibat gesekan dan angin.

Torsi motor

o Torsi Asut (Starting Torque)

Torsi yang dihasilkan oleh sebuah motor pada saat mulai diasut disebut Torsi

Asut, nilainya bisa lebih besar atau lebih kecil dari Torsi putar dalam keadaan normal.

Atau

o Torsi saat Rotor(Motor) Berputar

Pada saat motor berputar, maka :

dimana : Er2 = Tegangan rotor / fasa saat berputar

Ir2 = Arus rotor/fasa saat berputar

k = konstanta, nilainya =

o Torsi Maksimum saat Motor Berputar

Kondisi Torsi Maksimum pada saat motor berputar bisa diperoleh dengan

mendeferentialkan persamaan Torsi terhadap Slip S.

Torsi maksimum

Berdasarkan hasil diferensial ini akan diperoleh ;

Gambar 2. Karakteristik Slip vs Torsi

o Torsi Beban Penuh dan Torsi Maksimum

o Torsi Asut dan Torsi Maksimum

o Torsi pada rotor lilit

Untuk menentukan Arus, daya, dan Torsi pada Motor Induksi rotor lilit tidak

berbeda dengan rotor sangkar, hanya pada rotor lilit kita bisa menambahkan tahanan

luar terhadap bagian rotor tersebut.

Gambar 3. Rangkaian Ekuifalen Motor induksi Rotor Lilit

Saat pengasutan S =1

Saat berputar

Daya motor 3 Fasa

Diagram aliran daya dari sebuah Motor Induksi Tiga Fasa seperti diperlihatkan

pada gambar 5.106

Daya Masuk Stator = Daya Keluar Stator + Rugi Tembaga Stator

Daya Masuk Rotor = Daya Keluar Stator

Daya Keluar Rotor Kotor = Daya Masuk Rotor - Rugi Tembaga Rotor

Gambar 4. Diagram Alir daya motor 3 Fasa

Keterangan :

Daya Keluar Rotor kotor = Pout rotor

Daya Masuk Rotor = Pin rotor

Rugi Tembaga Rotor = Pcu rotor

Pout rotor = Tg .2. .Nr

Rugi Tembaga Rotor untuk Sistem Tiga Fasa, adalah :

Daya Mekanik (Pm) atau

Pout rotor =(1 - S) Pin rotor

Gambar 5. Rangkaian Ekuivalent Motor AC 3 fasa

C. Kontruksi dan tipe1 Bagian bagian Motor

Gambar 6. Bagian – bagian motor 3 Fase.

2 KonstruksiStator dibuat dari besi plat berlapis, berfungsi untuk mengurangi eddy current . Belitan

stator dan pembagi medan magnit dihubungkan Y atau ∆.

Rotor dililit dihubung Y dan ujung yang lain disambung slip ring dengan sikat arang,

berfungsi sebagai penghubung singkat kumparan, jika motor sudah berjalan normal

dengan mengatur tahanan asut

D. Karakteristik

Gambar 7. Operasi motor asinkron. a) Karakteristik T-N motor dan beban

b) Diagram kerja motor

Pada gambar tersebut terlihat bahwa keseimbangan putaran terjadi pada n = N di

mana pada saat itu kopel beban = kopel putar motor.

Daya mekanis keluar motor saat itu :

Po [Hp] ; 1 lb = 0,45 kg

TL (ft - lb) ; 1 ft = 0,33 m

N (Rpm)

Bila saat itu motor mendapat tegangan catu 3-fasa V dan arus jala-jala I dengan

faktor kerja = cos maka daya masuk motor

sehingga efisiensi motor =

Kembali ke Gambar 2:

Pada saat start, motor mendapat momen/ kopel percepatan sebesar :

Ta : Kopel percepatan motor saat start

TS : Kopel start motor

TSB : Kopel lawan dari beban saat start

Dari hubungan (6) itu terlihat bahwa kecepatan start motor adalah tergantung pada

tegangan masuknya. Untuk motor yang sama,

Selanjutnya diagram pada Gambar 3 memperlihatkan karakteristik motor asinkron

dalam melayani beban.

Pada beban yang lebih besar, waktu start motor akan lebih panjang, arus kerja

motor lebih tinggi dan putaran kerja motor lebih rendah. Sementara itu oleh besarnya arus

motor, temperatur kerja motor akan lebih tinggi pula. Batas pembebanan motor ditentukan

oleh batas kenaikan temperatur yang terjadi yang masih dapat ditolerir oleh isolasi belian

motor. Tiap jenis isolasi beliatan motor mempunyai batas temperatur kerja maksimum

sendiri-sendiri yang tak boleh terlewati. Bila terlewati maka isolasi belitan tersebut akan

rusak hingga terjadi hubung singkat yang kemudian membakar isolasi belitan motor.

Gambar 8. Diagram perjalanan waktu dari arus

dan putaran motor untuk dua macam pembebanan

Start motor asinkronMasalah kopel motor ini erat hubungannya dengan cara-cara start motor asinkron.

Pada cara start wye - delta misalnya, kopel start motor:

Di mana T1 = kopel motor pada cara kerja wye-delta = 13 kopel start motor pada start

langsung hubungan delta.

Namun sementara itu, latar belakang penggunaan start semacam itu adalah untuk

menurunkan arus start motor. Istart sebesar itu (lihat persamaan 8) akan terus mengalir

sebelum motor berputar.

Vp : Tegangan masuk motor / fasa

Zm : Impedansi motor / fasa

Oleh Zm motor yang rendah maka Istart akan tinggi sekali yang selain mengakibatkan

jatuh tegangan sesaat yang besar dijaringkan (antara sumber - motor) juga dapat

mengganggu frekuensi pembangkit serta pengamanan pengaman arus gangguan,

terutama pada motor besar.

Dengan start wye-delta, , arus diperkecil 3 kali semula.

Dengan start melalui R depan atau X depan,

Setelah motor berputar barulah Istart turun, sesuai :

dimana E adalah ggl lawan motor.

Besarnya Xm ataupun Vstart adalah tergantung pada batas arus start minimum yang

masih dapat diterima oleh sistem motor - beban di mana motor pada kondisi start tersebut

masih sanggup membawa beban ke putaran nominal yang ditujunya.

Pengereman Motor AsinkronUntuk mesin putaran cepat , cara mematikan harus melalui sistem pengereman. Ada

beberapa cara sistem pengereman :

Sistem Mekanis.

Konstruksi : rotor dan stator berbentuk kerucut Prinsip Kerja :

Posisi mati : rotor tak bergerak (direm) Saat start : rotor digeser oleh daya magnetis ke

dalam kira-kira 1 mm ( v ) sehingga rem (B) lepas dan motor mulai berputar.

Saat off pegas ( F ) menekan rotor keluar sehingga motor tererem kembali.

Rangkaian ekivalen motor asinkronSebagaimana juga dengan mesin listrik tak berputar: transformator, motor asinkron

mempunyai pula suatu rangkaian ekivalen. Rangkaian ekivalen motor asinkron diciptakan

untuk mempermudah pekerjaan analisa atas motor. Lihat gambar 4.

Gambar 9. Rangkaian ekivalen motor asinkron per fasa.

di mana :

Vm / fasa : tegangan masuk motor / fasa

R1 : tahanan stator

X2 : reaktansi

a2 R2 : tahanan rotor dilihat dari stator

a2 X2 : reaktansi

Rc : tahanan rangkaian magnetisasi motor

Xc : reaktansi rangkaian magnetisasi motor

:menggambarkan tahanan yang mewakili beban yang

merupakan fungsi dari S

a : perbandingan lilitan stator dan rotor

Nilai parameter rangkaian ekivalen motor diperoleh dari hasil pengukuran

laboratorium. Contoh penggunaan rangkaian ekivalen ini misalnya untuk menhitung

efisiensi, daya keluaran dan lain-lain. Untuk putaran motor tertntu maka nilai I1 dapat

dicari. Demikian pula nilai I2 dan keluaran motor adalah :

rugi-rugi motor adalah :

Cos motor adalah dicari setelah nilai diperoleh, dilanjutkan cara

perhitungan menurut teori rangkaian listrik untuk jaringan R dan XL.

Masukan motor adalah :

Dengan demikian efisiensi motor dapat dicari.

E. Penggunaan

F. Proteksi

G. Kesalahan pada Motor 3 FaseKesalahan atau kerusakan yang terjadi pada motor 3 fase ini di tandai motor tidak

dapat berputar saat dijatu dengan tegangan. Kesalahan atau kerusakan ini antara lain :

Kesalahan :

- Tidak ada sumber

- Sumber tidak cocok

- Pengereman mekanis

Kerusakan :

− Pada pengaman motor

− Pada saklar motor

− Pada belitan motor ( pada terminal motor )

Cara pencarian kesalahan / kerusakan pada motora. Memutar poros/as motor dengan tangan.P e t u n j u k : Motor kecil, beban kecil → Pengereman kecil

Motor besar, beban besar → Pengereman besar

Jika As motor tidak mau berputar maka terjadi “ gangguan mekanis yaitu :

− Kerusakan/penjepitan dari lacker (bearing)

− Gear rusak

b. Mengukur tegangan dengan voltmeterUntuk mengetahui apakah motor hubung singkat atau terjadi kebocoran arus

atau ada kerusakan lain, maka dilakukan pengukuran tegangan dengan

voltmeter.

b.1). Mengukur diatas saklarPengukuran R-S, S-T, R-T

V1 = V2 = V3 Kondisi sekering baik

V1 = V2 = V3 Pengaman putus atau

hantaran bocor.

b.2). Mengukur dibawah saklarV1 = V2 = V3 sama pengukuran dengan b.1

kondisi saklar baik Jika tidak sama kondisi

saklar rusak

b.3). Mengukur pada terminal motora. Jika V1, V 2, V3, tidak ada tegangan’

maka thermorelay putus

b. Jika V1 ≠ V2 ≠ V3 atau antara fase dengan

HP tidak sama besarnya Kerusakan dalam hantaran atau terminal baut kurang keras.

c. Mengukur antara HP dengan titik bintang

Jika besar tegangan 0-10 V ( pada U = 380 V )

Kumparan masih baik, tapi jika tegangan

lebih dari 10 V, maka bisa dikarenakan

Sumber tegangan kurang simetris

Jika tegangan sumber sudah simetris, tapi pengukuran tegangan lebih dari 10 V (

pada U = 380 V ), berarti

Kumparan kontak dengan badan motor Ada kegagalan isolasi dengan U = 380 V

c. Mengukur arus motorMengukur arus motor tujuannya adalah untuk mengetahui dan

membandingkan dengan /arus nominal motor. Cara yang baik adalah dengan

menggunakan tang amper, karena bisa mengetahui arus start motor ( 5 - 7 × Ιn ).

Jika Semua hasil pengukuran sama atau dibawah In arus motor baik.Hasil pengukuran sama, kadang-kadang / terus menerus semakin besar dari In,

berarti beban terlalu besar, tetapi jika dalam waktu pendek, agar aman perlu diukur suhunya. Jika arus dari semua fase tidak sama/melebihi In maka terjadi hubung singkat atau kumparan bocor.

d. P e n gu k u r an T a h anan Awas : motor harus dimatikan dan terminal motor harus bebas tegangan.

Mengukur masing-masing tahanan, Titik Y atau ∆ harus dilepas, Jika besar tahanan

dari

masing-masing belitan sama belitan baik ( Untuk daya motor simetris )

e. Pengukuran tahanan isolasiCara pengukurannya dilakukan : Masing-masing kumparan diukur dengan badan motor menggunakan megger.Jika tahanan isolasi besarnya ± 1 K Ω/Volt motor baik

Jika dibawah harga tersebut : Terjadi kegagalan isolasi

f. Pengukuran putaranJika putaran motor dibawah putaran nominal hal ini disebabkan oleh :

Beban motor terlalu besarMotor salah sambung biasanya terjadi pada motor 2 kecepatan / dahlander

g. Pengukuran SuhuHal ini jarang dilakukan, karena biasanya pengukuran langsung didalam motor

dan tidak boleh dibenarkan diatas body.

Suhu motor akan menentukan klas isolasi, berikut tabel klas isolasi

A

E

B

F

H

1050

C

1200

C

1300

Toleransi harga nominal :

Tegangan Pada hubungan Y/∆

Arus

± 10 % ± 10 % ( Dari beban penuh 100 %s/d 10 % ) ( tanpa beban )

tergantung besarnya motor.

Daya yang dihasilkan Antara beban penuh s/d tanpa beban bisa lebih 10 % waktu singkat

± 10 %

Tabel Prosedure pencarian kiesalahan pada motor Asynchron 3 fase

• Motor

tidak berputar

• Motor tidak

ada reaksi

Pada peralatan

pengaman

( Zekering, MCB,

thermo relay ).

Tegangan motor

tidak ada

Pengaman putus/rusak Jika

pengaman baik

Kesalahan pada kontaktordan saklar hantaran(putus)Kumparan motor

• Motor

tidak

berputar

• Putaran

kurang baik

• ( berbunyi )

•

Memutar As motor

Peralatan pengaman

Tegangan pada

motor dengan

jembatan Y/∆

yang

Gangguan mekanis Rusak atau putus Hubung singkat / putus pada hantaran Kumparan rusak Kumparan putus Hubungan singkatHubungan singkat sumber

• Motor

berputar

thermorelay

putus dalam

waktu singkat

• Motor panas

• Motor

berputar lambat

Penyetelan / setting arus pada thermorelay dibawah Ι nominalPengukuran suhu motor

Arus asut (sampai 10 ×

Ιn )

Setelan harus sama In

Ventilator rusak / kotor udaratertutup kotoran

Beban motor > dari

daya motor .

• Untuk motor

yang baru

disambung

Tegangan betul

Sambungan keras

dan betul ?

HP baik

Putaran betul/salah

Sebelum thermorelay

Teg. kecil Teg. besar∆ Y Meneliti antar fasa dari

motor

Start langsung = In

Start Y/∆