Pengendalian kecepatan Motor Induksi

TUGAS DASAR KONVERSI ENERGI ELEKTRIK

I. Pendahuluan

1. Motor Induksi

Motor induksi merupakan motor arus bolak-balik

yang mempunyai penggunaan paling luas, terutama pada

industri. Motor induksi ini mempunyai beberapa

kelebihan, antara lain mempunyai kontruksi yang kokoh

dan sederhana, pemeliharaan yang relatif mudah. Motor

induksi terdiri dari dua bagian utama, yaitu stator

dan rotor. Bagian rotor ini terdiri atas dua

jenis,yaitu rotor sangkar (squirrel cage) danrotor belitan

(wound rotor). Motor induksi rotor sangkar mempunyai

rotor dengan kumparan yang terdiri atas beberapa

konduktor yang disusun menyerupai sangkar tupai.

Sedangkan rotor belitan terdiri dari tiga buah belitan

yang tersusun dengan hubungan bintang (Y).

Gambar Motor Induksi

Sumber : Google Image

Pada prinsispnya motor induksi dapat diputar

dengan beberapa cara yaitu secara konvensional dan

Pengendalian Kecepatan Motor Induksi


terkontrol antara lain kecepatannya, torka dan lain-

lain. Untuk memutar motor induksi secara konvensional

dapat dilakukan dengan metode Start Direct On Lline (DOL),

dikembangkan menjadi putar maju mundur, tetapi dengan

metode konvensional terdapat beberapa kendala antara

lain adalah arus start-nya besar, tidak dapat dikontrol

putarannya, tidak dapat dikontrol torkanya. Untuk

mengatasi permasalahan itu maka dimunculkan metode

pengendalian kecepatan putaran motor induksi ini

dilakukan dengan beberapa macam cara diantaranya

mengatur tegangan dan frekuensi inverter secara

bersamaan. II. Pengendalian Kecepatan Motor Induksi

1. Mengubah Pasang Kutub

Kecepatan putar pada motor AC (Bolak Balik) dapat

dihitung dengan rumus seperti dibawah:

ns = 120fp

Dimana :

ns = Kecepatan Putar Dari Medan Putar Stator (rpm)

f = Frekuensi (Hz atau cps)

p = Jumlah Pasang Kutub Pada Motor

Dari persamaan diatas dapat diketahui bahwa untuk

mendapatkan besarnya putaran medan stator dapat dengan

menambah atau mengurangi jumlah pasang kutubnya.


Pada saat pasang kutubnya empat:

Pada saat pasang kutubnya dua

ns = 120fp

ns = 120x50

2 = 3000 rpm


Namun putaran yang dihasilkan tidak bisa tepat seperti

putaran yang diinginkan dalam artian putaran yang dihasilkan

secara kasar tidak dengan sehalus seperti pada pengendalian

motor induksi dengan pengaturan frekuensi input.

Contoh Soal :

1. Suatu motor induksi tiga fasa diberi frekuensi 50 Hz.

Hitunglah kecepatan medan putar stator (ns) jika

jumlah pasang kutub pada motor ialah empat pasang

kutub dan jika jumlah pasang kutubnnya hanya dua

pasang kutub ?.

Jawab :

ns = 120fp

ns = 120x50

4 = 1500 rpm

↔ Berdasarkan Data perhitungan dapat dilaihat bahwa

semakin banyak pasang kutubnya maka putaran medan

stator nya akan semakin kecil, begitu juga sebaliknya

semakin sedikit pasang kutubnya maka ns juga akan

bertambah.

2. Mengatur Frekuensi

Salah satu pengaturan kecepatan motor induksi ini

dapat dilakukan dengan cara mengatur frekuensi yang

masuk ke motor. Dengan kemajua teknologi, maka cara ini

sudah sangat mudah dilakukan. Bila frekuensi sumber


E = 4.44 frNφ


yang diberikan ke motor semakin besar, maka motor akan

berputar semakin cepat. Tetapi bila frekuensi sumber

yang diberikan ke motor semakin rendah, maka motor akan

berputar semakin lambat.

Gambar Struktur Inverter

Kecepatan putaran medan magnet motor induksi akan

dipengaruhi oleh frekuensi sumber yang masuk ke motor

dengan mengacu ke persamaan di bawah sebagai berikut :

ns = 120fp

Dimana :

f = frekuensi sumber AC (Hz)

p = jumlah kutub yang terbentuk pada motor

ns = kecepatan putaran medan magnet stator

(putaran/menit, rpm)

Tegangan induksi E yang timbul pada rotor, dinyatakan

oleh persamaan

φ : fluks motor

E : tegangan rotor



fr : frekuensi rotor

N : jumlah lilitan pole pitch

Putaran medan magnet stator ini akan diikuti oleh

putaran rotor motor induksi. Makin berat beban motor,

maka kecepatan rotor juga akan turun sehingga terjadi

slip (s) , seperti yang diperlihatkan pada persamaan

berikut:

S = ns−nr

S=ns−nr

nr

S = ns–nrnr

x100% ....... Dalam

Persen

Dimana :

S = Slip ( % )

nr = kecepatan putaran rotor pada motor (rpm)

ns = kecepatan putaran medan magnet stator

(putaran/menit, rpm)

adapun kita bisa menghitung besarnya frekuensi baru

berdasarkan slip yaitu :

fr (f ’) = S . f

Dimana :

fr (f ’) = Frekuensi Baru (Hz)

S= Slip



F = Frekuensi lama (Hz)

Gambar Rangkaian Ekivalen Rotor Motor Induksi

2.1. Mengatur Besarnya Frekuensi Dengan PWM (Pulse

Width Modulation)

Mengatur frekuensi sumber daya Selain jumlah

kutub, pengubahan frekuensi juga akan berpengaruh pada

kecepatan putar motor induksi. Hal yang harus

diperhatikan, bahwa dengan pengubahan frekuensi adalah

kerapatan fluks yang ada harus diusahakan tetap, agar

kopel yang dihasilkan pun tidak berubah, untuk itu

tegangan jaringan pun harus diubah seiring dengan

pengubahan frekuensi. Hal yang paling umum dalam

penerapan cara ini adalah dengan menggunakan perangkat

yang dikenal sebagai inverter. Inverter berfungsi untuk

mengubah listrik dc menjadi listrik ac dengan tegangan

dan frekuensi yang dapat diatur.


RL=R2(1−SS )


Gambar Pengaturan Frekuensi Dengan PWM

Sumber : LAB Konversi Energi Elektrik ITN Malang

Contoh Soal :

1. Motor induksi 3 fasa, 6 kutub dengan sumber

tegangan yang frekuensinya 50 Hz, hitunglah :

a. Kecepatan medan putar stator

b. Kecepatan rotor jika slip 0,04

c. Frehuensi arus rotor jika slip 0,03

d. Frekuensi rotor pada waktu diam



Jawab :

a. ns = 120fp =

120x506 = 1000 rpm

b. S=ns−nr

nr

0,04 nr = 1500−nr

nr

0,04 nr = 1500 - nr

1,04 nr = 1500

nr = 1442,30 rpm

c. fr (f ’) = S . f

= 0,03 x 50

=1,5 Hz

d. fr (f ’) = S . f

= 0x 50

=0 Hz

3. Menggunakan Tahanan Luar

Pengaturan tahanan luar untuk mengatur kecepatan

putaran dengan cara pengaturan tahanan luar hanya bisa



dilakukan pada motor induksi rotor belitan. Dengan

mengubah- ubah nilai tahanan luar yang terhubung ke

rotor, maka besarnya kopel akan berubah, demikian juga

dengan kecepatan putarnya.

Gambar Alat Pengatur Tahanan LuarSumber : LAB Konversi Energi Elektrik ITN Malang

Adapun kerugian dari pengaturan jenis ini adalah

rendahnya efisiensi pada saat kecepatan putarnya

dikurangi, di mana rugi-rugi daya dihasilkan cukup

besar. Hal ini berlaku pula pada metode pengaturan

dengan mengubah tegangan terminal yang akan dibahas

dibawah.

4. Mengatur Tegangan Masuk Jangkar

T = 3ω ( V1)2 Sa2R2

¿¿



Dari persamaan diatas terlihat bahwa kopel motor

induksi sebanding dengan pangkat dua tegangan yang

diberikan. Apabila tegangan jaringan diubah, sesuai

dengan karakteristiknya, maka kopelnya pun berubah,

begitu pula dengan kecepatan putarnya. Cara ini hanya

menghasilkan pengaturan putaran yang terbatas (daerah

pengaturan sempit).

5. Menggunakan Kontrol Vektor

Pengendalian motor induksi tiga phasa dengan

kontrol vektor adalah suatu cara yang digunakan untuk

memperbaiki unjuk kerja motor. Unjuk kerja yang buruk

menyebabkan penggunaan motor menjadi terbatas. Seperti

diketahui motor induksi relatif murah, kokoh dan mudah

perawatannya namun mempunyai masalah dalam pengaturan

kecepatannya . Metoda kontrol vektor dilakukan dengan

cara mengestimasi fluks rotor dan posisi rotor , untuk

mengendalikan fluks rotor dan kecepatan rotor digunakan

pengendali PI

Kontrol vektor dikenal sebagai kontrol

berorientasi medan, yang diterapkan pada motor induksi

sehingga menghasilkan unjuk kerja yang mendekati unjuk

kerja motor arus searah. Pada motor arus searah

pemisahan hubungan antara torsi dengan fluks dapat

dilakukan dengan menyusun model rangkaian penguat motor

, sedangkan pada motor induksi, torsi dan fluks hanya

dapat dipisahkan dengan membuat rangkaian tambahan

diluar sistem, yaitu melalui kontrol vektor



Konsep dasar kontrol vektor, bertujuan memisahkan

komponen arus penghasil fluks dengan komponen arus

penghasil torsi.


Pengendalian kecepatan Motor Induksi

Documents

Transcript of Pengendalian kecepatan Motor Induksi