Motor Listrik

31

Click here to load reader

Transcript of Motor Listrik

Page 1: Motor Listrik

MOTOR LISTRIK

PRINSIP KERJA

GARIS GAYA MAGNET AKAN BERADA DISEKELILING KONDUKTOR YANG DIALIRI ARUS LISTRIK

BATANG PENGHANTAR YG DIALIRI LISTRIK (A), BERADA DALAM GARIS GAYA MAGNET (B), PADA PENGHANTAR TIMBUL GAYA (F)

Page 2: Motor Listrik

1. Kalau sebuah kawat berarus diletakkan antara kutub magnet (U – S),maka pada kawat itu akan bekerja suatu gaya yang menggerakan kawat itu

F = B I L (Newton)B= kerapatan fluksi magnet (Weber)I = arus listrik (A)L = Panjang penghantar (m)Jika penghantarnya mempunya jumlah lilitan kumparan N:

F = B I L N

Page 3: Motor Listrik

Arah gerak kawat itu dapat ditentukan dengan KAIDAH TANGAN KIRI

Page 4: Motor Listrik

3. Pasangan gaya menghasilkan tenaga putar / torque untuk memutar kumparan.(Torsi : putaran dari suatu gaya terhadap suatu poros)

Page 5: Motor Listrik

Jika jari-jari rotor pada suatu pulley adalah r, maka kopel /momen/torsi yang dibangkitkan adalah:

T = F r = B I L r (Nm) 

Page 6: Motor Listrik

Perlu diingat bahwa saat gaya F dibangkitkan, konduktor bergerak di dalam medan magnet dan seperti diketahui akan menimbulkan gaya gerak listrik yang merupakan reaksi (lawan) terhadap tegangan penyebabnya. Agar proses konversi energi listrik menjadi energi mekanik (motor) dapat berlangsung, tegangan sumber harus lebih besar daripada gaya gerak listrik lawan.

4. Motor-motor memiliki beberapa loop pada dinamonya untuk memberikan tenaga putaran yang lebih seragam dan medan magnetnya dihasilkan oleh susunan elektromagnetik yang disebut kumparan medan.

Page 7: Motor Listrik

Hubungan torsi dengan daya

Usaha yang dilakukan gaya pada satu putaran:Usaha = Gaya x jarak = F x 2πr JouleDaya = F x 2πr x n Joule/detik Daya = T. ω Watt Torsi (T) = F.rω = kecepatan sudut = 2π.n (rad/detik)P = T. ω WattTorsi Jangkar (Ta)Ea.Ia = Ta. 2π.nC. n. Φm.Ia = Ta. 2π.nTa = (C. Φm.Ia)/ 2πTa = 0,159 C. Φm.Ia (Nm)

Page 8: Motor Listrik

TORSI POROS (Tsh)Tsh : Torsi yang berubah menjadi usaha berguna ( tidak semua torsi jangkar menjadi usaha berguna karena adanya rugi besi dan gesek pada motor)

Tsh = Ta - Trugi

HP dari motor diperoleh dengan menggunakan torsi poros yang disebut Brake horse power (BHP) yaitu:BHP = (Tsh . 2π.n) / 735,5Tsh = 735,5 . BHP / 2π.n

Page 9: Motor Listrik

Proses terjadinya GGL lawan adalah : 1. Kumparan jangkar (terletak diantara kutub-kutub magnit) diberi sumber DC. 2. Pada kumparan-kumparan jangkar timbul torsi sehingga jangkar berputar (arahnya sesuai dengan hukum tangan kiri). 3. Dalam hal ini jangkar berputar dalam medan magnit sehingga timbul GGL (arah GGL induksi tersebut sesuai dengan hukum tangan kanan). 4. Arah GGL induksi tersebut berlawanan dengan arah GGL sumber sehingga kita sebut GGL, lawan.

GGL lawan

Page 10: Motor Listrik

Jadi GGL lawan pada motor DC adalah GGL yang terjadi pada jangkar motor DC (pada waktu motor dioperasikan/berputar), yang disebabkan karena jangkar tersebut berputar dalam medan magnit.

Arah GGL lawan menentang arah GGL sumber, sehingga pada waktu motor beroperasi arus jangkarnya menjadi : Ia =( U – E ) / RaE = U - IaRadi mana U : tegangan jepit sumber E : GGL lawan Ra : tahanan jangkar E = C. n. ΦmGGL lawan pada motor sama dengan GGL jamgkar pada generator DC

Page 11: Motor Listrik
Page 12: Motor Listrik

MOTOR AC SINKRON

Motor sinkron adalah motor AC, bekerja pada kecepatan tetap pada sistim frekwensi tertentu.Motor ini memerlukan arus searah (DC) untuk pembangkitan daya dan memiliki torque awalyang rendah, dan oleh karena itu motor sinkron cocok untuk penggunaan awal dengan bebanrendah, seperti kompresor udara, perubahan frekwensi dan generator motor. Motor sinkronmampu untuk memperbaiki faktor daya sistem, sehingga sering digunakan pada sistim yangmenggunakan banyak listrik.

Page 13: Motor Listrik

Komponen utama motor sinkron adalah Rotor. Perbedaan utama antara motor sinkron dengan motor induksi adalah bahwa rotor mesin sinkron berjalan pada kecepatan yang sama dengan perputaran medan magnet.Hal ini memungkinkan sebab medan magnit rotor tidak lagi terinduksi. Rotor memiliki magnet permanen atau arus DC-excited, yang dipaksa untuk mengunci padaposisi tertentu bila dihadapkan dengan medan magnet lainnya.Stator. Stator menghasilkan medan magnet berputar yang sebanding dengan frekwensi yang dipasok. Motor ini berputar pada kecepatan sinkron, yang diberikan oleh persamaan berikut (Parekh,2003):

Ns = 120 f / PDimana: f = frekwensi (Hz), P= jumlah kutub

Page 14: Motor Listrik

Motor induksi adalah suatu mesin listrik yang merubah energi listrik menjadi energi gerak dengan menggunakan gandengan medan listrik dan mempunyai slip antara medan stator dan medan rotor.

MOTOR INDUKSI Motor induksi sering juga disebut motor tidak

serempak atau motor asinkron.

Page 15: Motor Listrik

medan magnet yang berputar dengan kecepatan sinkron (ns = 120f/P). Medan putar pada stator tersebut akan memotong konduktor-konduktor pada rotor, sehingga terinduksi arus, dan sesuai dengan hukum Lentz.

Rotor pun akan turut berputar mengikuti medan putar stator. Perbedaan putaran relatif antara stator dan rotor disebut slip.

Belitan stator yang dihubungkan dengan suatu sumber tegangan tiga fasa akan menghasilkan

Page 16: Motor Listrik

slip ns nrns

100%

ns kecepatan sinkron medan stator (rpm) f frekuensi (Hz) nr kecepatan poros rotor (rpm) slip selisih kecepatan stator dan rotor

Page 17: Motor Listrik

Ketika tegangan phasa U masuk ke belitan statormenjadikan kutub S (south = selatan), garis-garis gaya magnet mengalir melalui stator, sedangkan dua kutub lainnya adalah N(north = utara) untuk phasa V dan phasa W. Kompas akan saling tarik-menarik dengan kutub S.

Berikutnya kutub S pindah ke phasa V, kompas berputar 120°, dilanjutkan kutub S pindah ke phasa W, sehingga pada belitan stator timbul medan magnet putar

Page 18: Motor Listrik

Buktinya kompas akan memutar lagi menjadi 240°. Kejadian berlangsung silih berganti membentukmedan magnet putar sehingga kompas berputar dalam satu putaran penuh, proses ini berlangsung terus menerus.

Dalam motor induksi kompas digantikan oleh rotor sangkar yang akan berputar pada porosnya. Karena ada perbedaan putaran antara medan putar statordengan putaran rotor, maka disebut motor induksi tidak serempak atau motor asinkron

Page 19: Motor Listrik

Susunan belitan stator motor induksi dengan duakutub, memiliki tiga belitan yang masing-masing berbeda sudut 120°. Ujung belitan phasa pertama U1-U2, belitan phasa kedua V1-V2 dan belitan phasa ketigaW1-W2.Prinsip kerja motor induksi dijelaskan

Dengan gelombang sinusoidal, terbentuknya medan putar pada stator motor induksi. Tampak stator dengan dua kutub, dapat diterangkan dengan empat kondisi.

Page 20: Motor Listrik
Page 21: Motor Listrik

1. Saat sudut 0°. Arus I1 bernilai positip dan arus I2 dan arus I3 bernilai negatip dalam hal ini belitan V2, U1 dan W2 bertanda silang (arus meninggalkan kita), dan belitan V1,U2 dan W1 bertanda titik (arus listrik menuju kita). Terbentuk fluks magnet pada garis horizontal sudut 0°. Kutub S (south = selatan) dan kutub N (north = utara).

2. Saat sudut 120°. Arus I2 bernilai positip sedangkan arus I1 dan arus I3 bernilai negatip,dalam hal ini belitan W2, V1, dan U2 bertanda silang (arus meninggalkan kita), dankawat W1, V2, dan U1 bertanda titik (arus menuju kita). Garis fluks magnit kutub S dan N bergeser 120° dari posisi awal.

Page 22: Motor Listrik

3. Saat sudut 240°. Arus I3 bernilai positip dan I1 dan I2 bernilai negatip, belitan U2, W1,dan V2 bertanda silang (arus meninggalkan pembaca), dan kawat U1, W2, dan V1 bertanda titik (arus menuju pembaca). Garis fluk magnit kutub S dan N bergeser 120° dari posisi kedua.

4. Saat sudut 360°. posisi ini sama dengan saat sudut 0°, di mana kutub S dan N kembali keposisi awal sekali.Dari keempat kondisi di atas saat sudut 0°,

120°, 240°, dan 360°, dapat dijelaskan terbentuknya medan putar pada stator, medan magnet putar stator akan memotong belitan rotor.

Page 23: Motor Listrik
Page 24: Motor Listrik

Kecepatan medan putar stator ini sering disebut kecepatan sinkron, tidak dapat diamati dengan alat ukur tetapi dapat dihitung secara teoritis besarnya

P

fns

120

Rotor ditempatkan di dalam rongga stator, sehingga garis medan magnet putar stator akan memotong belitan rotor. Rotor motor induksi adalah beberapa batang penghantar yangujung-ujungnya dihubungsingkatkan menyerupai sangkar tupai, maka sering disebut rotorsangkar tupai

Page 25: Motor Listrik

kejadian ini mengakibatkan pada rotor timbul induksielektromagnetis. Medan magnet putar dari stator saling berinteraksi dengan medan magnetrotor, terjadilah torsi putar yang berakibat rotor berputar.

Page 26: Motor Listrik

Prinsip kerja 3 Phasa1. Bila sumber tegangan tiga phasa dipasang pada kumparan stator, maka pada kumparan stator akan timbul medan putar dengan kecepatan

P

fns

120

ns = kecepatan sinkronf = frekuensi sumberp = jumlah kutupP

fns

120

Page 27: Motor Listrik

2. Medan putar stator akan memotong konduktor yangterdapat pada sisi rotor, akibatnya pada kumparan rotor akan timbul tegangan induksi ( ggl ) sebesar:

fNE s 4,442

E = tegangan induksi ggl f = frekkuensiN = banyak lilitanΦ = fluks

Page 28: Motor Listrik

3. Karena kumparan rotor merupakan kumparan rangkaian tertutup, maka tegangan induksi akan menghasilkan arus ( I ).4. Adanya arus dalam medan magnet akan menimbulkan gaya ( F ) pada rotor.5. Bila torsi awal yang dihasilkan oleh gaya F pada rotor cukup besar untuk memikul torsi beban, maka rotor akan berputar searah dengan arah medan putar stator.

Page 29: Motor Listrik

6. Untuk membangkitkan tegangan induksi E2s agar tetap ada, maka diperlukan adanya perbedaan relatif antara kecepatan medan putar stator ( ns )dengan kecepatan putar rotor ( nr ).7.Perbedaan antara kecepatan nr dengan ns disebut dengan slip ( S ) yang dinyatakan dengan persamaan:

%100n

nnS

s

rs

Page 30: Motor Listrik

8. Jika ns = nr tegangan akan terinduksi dan arus tidak mengalir pada rotor, dengan demikian tidak ada torsi yang dapat dihasilkan. Torsi suatu motor akan timbul apabila ns > nr. 9.Dilihat dari cara kerjanya motor tiga phasa disebut juga dengan motor tak serempak atau asinkron.

Page 31: Motor Listrik

KONSTRUKSI MOTOR INDUKSI