Motor Listrik -1

MOTOR LISTRIKMOTOR LISTRIK (DTE 3121)(DTE 3121)

Secara umum motor listrik adalah : Secara umum motor listrik adalah : motor yang berfungsi untuk mengubah motor yang berfungsi untuk mengubah energi listrik menjadi energi mekanik energi listrik menjadi energi mekanik yang berupa tenaga putar.yang berupa tenaga putar.

Silabus :Silabus :

• Konstruksi, prinsip kerja dan belitan MI

• Torsi dan daya MI 3Ø

• Rugi daya MI

• Rangkaian Kesetaraan Motor Induksi

• Pengujian tanpa beban dan blok rotor

• Motor Induksi fase tunggal

• Karakteristik MI

Bahan Bacaan UtamaBahan Bacaan Utama

Mittal, A. and Mittle, V.N., 2004, Design of Electrical Machines, Standard Publishers Distributors.

Chapman, S.J., 1999, Electric Machinery Fundamentals, Mc Graw-Hill.

Theraja, B.L., 1997, A Text Book of Electrical Technology, S.chand & Company Ltd, Delhi.Wildi,

Theodero, 1997, Electrical Machines, Driver and Power System, Prentisce Hall, New Jersey.Stephen,

Fitzgerald, A.E., Kingsley, A.E., Umans, A.E., Achyanto, Djoko, 1986, Mesin-mesin Listrik, Erlangga, Jakarta.

Motor Listrik AC

Gambar 1. Contoh motor listrik AC

Berdasar prinsip kerjanya motor listrik Berdasar prinsip kerjanya motor listrik Alternating CurrentAlternating Current (AC) dibedakan menjadi : (AC) dibedakan menjadi :

• Motor Induksi atau Asinkron (Tak-Serempak)

• Motor Sinkron (Serempak)

Motor Induksi atau AsinkronMotor Induksi atau Asinkron (Tak-Serempak) (Tak-Serempak)

Ditinjau dari jumlah fasenya :

• Motor Induksi Fase Banyak

• Motor Induksi Fase Tunggal

Motor Sinkron (Serempak)Motor Sinkron (Serempak)

• Jenis medan berputar

• Jenis jangkar berputar

Motor InduksiMotor Induksi

Motor induksi dapat diidentikkan dengan transformator yang kumparan primernya sebagai kumparan stator, sedangkan kumparan sekundernya sebagai kumparan rotor.


Motor induksi fese banyak (polyphase) banyak dipakai dikalangan industri, hal ini berkaitan dengan beberapa keuntungan

Keuntungan Motor Induksi Fase BanyakKeuntungan Motor Induksi Fase Banyak::

• Sangat sederhana dan daya tahan kuat (kususnya tipe sangkar)

• Harga relative murah dan perawatan mudah

• Efisiensi tinggi

Kerugian Motor InduksiKerugian Motor Induksi : :

• Kecepatan tidak dapat berubah tanpa pengorbanan efisiensi

• Kopel awal mutunya rendah dibanding dengan motor DC shunt.

Konstruksi Motor InduksiKonstruksi Motor Induksi

Bagian Stator

Pada bagian stator terdapat beberapa alur (slot) yang merupakan tempat kawat (konduktor) dari ketiga kumparan fasenya yang disebut kumparan stator.

Bagian Stator

Gambar 2. Bagian stator motor induksi tiga fase

Bagian RotorBagian Rotor

Bagian rotor merupakan bagian yang berputar.

Ada 2 jenis rotor motor induksi

a. Rotor Sangkar (Squirrel Cage)

Sebagian besar rotor motor induksi yang digunakan adalah jenis squirrel-cage (sangkar tupai)

Sketsa rotor sangkar tupai

Motor Induksi

Gambar 4. Rotor sangkar tupai buatan Siemens


b. Rotor Lilit (wound-rotor)

Motor induksi rotor lilit umumnya dibuat jika memerlukan tahanan geser sewaktu motor mulai berjalan hingga pengaturan kecepatan putaran motor.

Motor Induksi

Gambar 5. Rotor lilit dengan cincin geser

Prinsip Kerja Motor InduksiPrinsip Kerja Motor Induksi

Belitan stator yang dihubungkan dg sumber tegangan tiga fase, akan menghasilkan medan magnet yang berputar, sehingga kumparan stator berfungsi sebagai kumparan medan.

Prinsip Kerja Motor Induksi

Gambar 6. Stator dasar yang terhubung ke sumber tiga fase


Gambar 7. Nilai sesaat arus dan posisi fluks pada Gambar 6

Nilai sesaat arus dan posisi fluksNilai sesaat arus dan posisi fluks

• Bentuk gelombang sinusoidal tiga fase di atas adalah terdapat di stator yang berasal dari pembangkit listrik.

• Pada rotor akan ikut berputar searah medan putar yang dihasilkan stator

Medan putar pada stator akan memotong konduktor-konduktor pada rotor, sehingga terinduksi arus pada rotor.


Rotor tidak memperoleh sumber arus tertentu, tetapi merupakan arus yang terinduksi sebagai akibat adanya perbedaan relative antara putaran rotor dengan medan putar yang dihasilkan arus stator.


Perbedaan putaran relative antara putaran medan putar stator dan putaran rotor disebut slip (s)


Medan magnet putar stator ini akan memotong-motong batang-batang konduktor dari kumparan rotor yang mengakibatkan pada ujung-ujung dari masing-masing kumparan rotor timbul gaya-gerak listrik induksi sebesar :

Er = 4,44 f. Nr. Øm

Di mana :Er = tegangan induksi saat rotor start (Volt) f = frekuensi (Hz)Nr = jumlah kumparan rotorØm= fluks putar maksimum (Weber)


Dari gambar di atas terlihat bahwa ketiga ujung kumparan rotor dihubungkan dengan tiga cincin yang diisolasi satu terhadap yang lainnya. Melalui sikat yang menempel pada cincin tersebut, dihubungkan dengan resistor luar.

Gambar 8. Diagram skema motor induksi rotor lilit


Setelah gaya gerak listrik induksi Er pada motor timbul, ketiga jepitan dirangkai tertutup dan arus rotor Ir akan mengalir.

Dengan adanya arus Ir , yang terdapat di dalam medan magnet putar, maka pada rotor timbul gaya Lorentz (F) sebesar :

F = B.L.IDi mana : F = gaya Lorentz (Newton)B = kerapatan fluks (Weber/m2)L = panjang kumparan rotor (m)I = kuat arus rotor (ampere)


Jika jari-jari kumparan rotor sebesar r, maka pada rotor timbul momen putar sebesar :

σ = F.r (N.m)catatan : 1 N.m = 0,738 lb.ft

Bila kopel awal rotor yang dihasilkan oleh F cukup besar untuk melawan gesekan dan beban, maka rotor akan berputar searah dengan medan putar stator.


Adapun besar GGL kumparan rotor saat rotor berputar adalah :

Ers = 4,44 fr. Nr. Øm s

dengan s adalah slip


Timbulnya induksi rotor Ers, karena terpotongnya batang konduktor kumparan rotor oleh medan putar stator.

Artinya agar timbul tegangan induksi rotor Ers , diperlukan perbedaan relatif antara kecepatan putaran medan putar stator (Ns) dan kecepatan putar rotor (Nr).


Karena pada bagian rotor merupakan rangkaian tertutup, maka pada bagian rotor akan mengalir arus rotor.


• Aliran arus induksi dalam satu arah pada separoh konduktor rotor dan separohnya yang lain berlawanan arah.

• Hubung singkat pada ujung-unjung ring menjadi jalan arus pada rotor


Gambar 8. Gerakan magnet yang memotong tangga penghantar

Torsi motor akan muncul akibat interaksi arus rotor dan medan putar magnetik sesuai kaidah tangan kanan.

Gambar 9. Prinsip kaidah Tangan Kanan untuk motor

Tujuan inti besi pada rotor adalah untuk mengurangi reluktans dan mengkonsentrasikan fluks magnet yang melalui penghantar rotor.

Gambar 10. Arah putaran medan dan rotor

SlipSlip

• Perbedaan kecepatan putar antara kecepatan putar medan stator Ns dan kecepatan mekanik rotor Nr , disebut kecepatan slip.

• Kecepatan Slip adalah : Ns – Nr

Slip

Dalam prosentase, slip (s) dinyatakan :

Dengan demikian kecepatan Slip dapat dinyatakan :

(Ns – Nr) = s Ns

%100

NNNs

rsS


• Pada saat kecepatan putar rotor sama dengan kecepatan medan putar stator, tegangan induksi rotor (Ers) tidak ada dan arus rotor Ir juga tidak timbul, sehingga kopel tidak dihasilkan.


• Kopel akan timbul jika kecepatan putar rotor lebih kecil dari pada kecepatan medan putar stator.

• Karena itu motor induksi disebut juga motor asinkron (tak serempak).

• Bertambahnya beban motor akan memperbesar kopel, sehingga akan memperbesar arus induksi pada rotor, akibatnya slip nya bertambah besar.


Kecepatan Putar Medan PutarKecepatan putar medan stator adalah kecepatan sinkron yang nilainya dipengaruhi oleh jumlah kutub motor dan besar frekuensi sumber.

dimana : Ns = kecepatan putar medan putar stator (rpm) f = frekuensi arus dan tegangan stator (Hz) p = banyaknya kutub (buah)

p

fN s

120


1 2 3 4 5 6 7 8 910

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

23

24

25

26

27

28

29

30

31

32

33

34

35

36

U S U S U S

Gambar 11. Cara membentuk belitan 6 kutub

Frekuensi Rotor

Frekuensi yang dibangkitkan pada lilitan rotor adalah f2 , dimana :

120

).(2

pNrNsf

Frekuensi Stator

Sedangkan frekuensi medan putar stator adalah f1, dimana

1201

pNsf

dengan p adalah jumlah kutub (buah).

Frekuensi rotor thd stator

Dari persamaan di atas diperoleh persamaan berikut :

Ns

NrNs

f

f

1

2

12 fsf

Frekuensi rotor dan slipFrekuensi rotor dan slip

Besarnya slip berkisar antara 0% sampai dengan 100%.

Apabila slip = 0, maka kecepatan putaran rotor ( Nr ) akan sama dengan kecepatan medan putar stator (Ns).

Hal itu akan berbeda apabila rotor ditahan, maka slip = 1 sehingga putaran motor (Nr) = 0 dan f2 = f1

Frekuensi rotor dan slipFrekuensi rotor dan slip

Dari persamaan f2 = s x f1 , bahwa frekuensi rotor dipengaruhi oleh slip.

Hal itu disebabkan karena ggl induksi dan reaktansi pada rotor merupakan fungsi frekuensi.

Motor Listrik -1

Documents

Transcript of Motor Listrik -1