Analisis Simulasi Starting Motor Induksi Rotor Sangkar Dengan Autotransformator

(1)

ANALISIS SIMULASI STARTING MOTOR INDUKSI ROTOR

SANGKAR DENGAN AUTOTRANSFORMATOR

OLEH :

NAMA : APRIDO SILALAHI

NIM : 08 0402 048

DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

(2)

ANALISIS SIMULASI STARTING MOTOR INDUKSI ROTOR

SANGKAR DENGAN AUTOTRANSFORMATOR

Oleh :

NAMA : APRIDO SILALAHI

NIM : 08 0402 048

Tugas Akhir ini diajukan untuk melengkapi salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik

pada

DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN

Sidang pada tanggal 09 bulan Januari tahun 2013 di depan penguji :

1) Ir. Panusur SM.L Tobing : Ketua Penguji : ………..

2) Ir. Zulkarnaen Pane : Anggota Penguji : ………..

3) Ir. Eddy Warman : Anggota Penguji : ………..

Disetujui Oleh : Pembimbing Tugas Akhir

(Ir. Riswan Dinzi, MT) NIP : 19610404 198811 1 001

Diketahui oleh :

Ketua Departemen Teknik Elektro FT USU

(Ir. Surya Tarmizi Kasim, M.Si)

(3)

ANALISIS SIMULASI STARTING MOTOR INDUKSI ROTOR

SANGKAR DENGAN AUTOTRANSFORMATOR

Oleh :

NAMA : APRIDO SILALAHI

NIM : 08 0402 048

Tugas Akhir ini diajukan untuk melengkapi salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik

pada

DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN

Sidang pada tanggal 09 bulan Januari tahun 2013 di depan penguji

1) Ir. Panusur SM.L Tobing : Ketua Penguji

2) Ir. Zulkarnaen Pane : Anggota Penguji

3) Ir. Eddy Warman : Anggota Penguji

Diketahui oleh : Disetujui Oleh :

Ketua Departemen Teknik Elektro Pembimbing Tugas Akhir

(Ir. Surya Tarmizi Kasim, M.Si) (Ir. Riswan Dinzi, MT

NIP :19540531 198601 1 002 NIP : 19610404 198811 1 001

(4)

ABSTRAK

Motor induksi merupakan motor arus bolak-balik (AC) yang paling luas digunakan dalam perindustrian dimana motor induksi tiga fasa memiliki keluaran berupa torsi untuk menggerakkan beban. Starting motor induksi tiga fasa dapat dilakukan dengan berbagai metode, salah satunya starting dengan menggunakan autotransformator.

Dalam Tugas Akhir ini dibahas karakteristik torsi dan arus start motor induksi pada saat starting dengan autotransformator. Persentase tap 100% pada autotransformator akan menghasilkan nilai torsi dan arus start yang besar serta putaran rotor yang membutuhkan waktu yang relatif singkat untuk mencapai putaran nominal. Jadi, dengan mengubah-ubah nilai persentase tap pada transformator akan menghasilkan nilai karakteristik torsi, putaran rotor dan arus start pada motor induksi yang bervariasi. Dimana semakin kecil nilai persentase tap autotransformator akan menghasilkan nilai karakteristik torsi dan arus start yang semakin kecil dan putaran rotor yang semakin lama untuk mencapai putaran nominal.

(5)

KATA PENGANTAR

Puji syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas segala berkat dan rahmat-Nya kepada penulis, sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir yang berjudul:

“ANALISIS SIMULASI STARTING MOTOR INDUKSI ROTOR

SANGKAR DENGAN AUTOTRANSFORMATOR”

Tugas Akhir ini penulis persembahkan untuk kedua orang tua yang telah membesarkan dan mengarahkan penulis dengan kasih sayang yang tak ternilai harganya, yaitu Gorisdin Silalahi dan Lentaria Purba, atas seluruh perhatian dan dukungannya hingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini dengan baik.

Dalam penulisan Tugas Akhir ini penulis telah banyak mendapat dukungan, bimbingan, dan bantuan dari berbagai pihak. Untuk itu, dengan setulus hati penulis hendak menyampaikan ucapan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada:

1. Bapak Ir. Riswan Dinzi, MT selaku Dosen Pembimbing Tugas Akhir yang telah banyak meluangkan waktu dan pikirannya untuk memberikan bantuan, bimbingan dan pengarahan kepada penulis selama penyusunan Tugas Akhir ini.

2. Bapak Ir. Natsir Amin, MM selaku Dosen Wali Penulis.

3. Bapak Ir. Surya Tarmizi Kasim, MSi selaku Ketua Departermen Teknik elektro FT USU dan Bapak Rahmat Fauzi, ST, MT selaku Sekretaris Departemen Teknik Elektro FT USU.

(6)

4. Seluruh staf pengajar dan administrasi Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

5. Teman-teman kerja praktek di Paya Pasir: Ler Frederick Sakaja Ginting, ST dan Ler Junaydi Sipayung.

6. Teman-teman stambuk 2008 : Pryandi, Junedy P, Nico, David P, V. Basten, Jean, Yusak, William, Herianto, Jhon, Esosia, Hisar, Doly dan teman-teman 2008 lainnya yang tidak dapat penulis sebutkan satu per satu.

7. Teman-teman non-Teknik Elektro: Rizky Trinadewi, Mawar, Fitri, Sentiana, Juniarti, Berlianti, dan lainnya, terima kasih penulis ucapkan atas dukungannya selama ini.

8. Semua orang yang tidak dapat penulis sebutkan satu per satu, penulis ucapkan terima kasih banyak.

Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih jauh dari kesempurnaan, masih banyak terdapat kesalahan dan kekurangan. Untuk itu, penulis sangat mengharapkan kritik dan saran yang membangun memperbaiki Tugas Akhir ini. Akhir kata, semoga Tugas Akhir ini bermanfaat bagi para pembaca dan bagi yang memerlukannya.

Medan, Januari 2013 Penulis,

(Aprido Silalahi) NIM: 08 0402 048

(7)

DAFTAR ISI

Hal.

ABSTRAK………. i

KATA PENGANTAR……….. ii

DAFTAR ISI………. iv

DAFTAR GAMBAR……… vii

BAB I PENDAHULUAN……… 1

1.1Latar Belakang………. 1

1.2Rumusan Masalah……… 2

1.3Tujuan dan Manfaat Penulisan……… 2

1.4Batasan Masalah……… 3

1.5Metode Penulisan………. 3

1.6Sistematika Penulisan……….. 3

BAB II MOTOR INDUKSI………. 5

2.1 Umum……….. 5

2.2 Konstruksi Motor Induksi Tiga Fasa……… 5

2.2.1 Stator………. 6

2.2.2 Rotor………. 7

2.3 Medan Putar……….…… 9

2.4 Slip……….. 11

2.5 Prinsip Kerja Motor Induksi Tiga Fasa……….. 12

2.6 Rangkaian Ekivalen Motor Induksi Tiga Fasa………... 14

2.6.1 Ditinjau Dari Sisi Rotor……….. 14

(8)

2.7 Aliran Daya dan Efisiensi Motor Induksi……….. 19

2.8 Torsi Motor Induksi Tiga Fasa………. 22

2.9 Kelas Motor Induksi Tiga Fasa…..……… 25

BAB III METODE STARTING MOTOR INDUKSI……….….. 27

3.1 Umum……..……… 27

3.2 Starting Langsung (Direct-on-line Starting)……… 29

3.3 Starting Wye-Delta……….. 30

3.4 Starting Dengan Tahanan Stator……….. 32

3.5 Starting Dengan Autotransformator……… 34

3.5.1 Pendahuluan……….. 34

3.5.2 Autotransformator……….. 34

3.5.3 Analisis Rangkaian Starting dengan Autotransformator… 36 3.5.3.1 Closed-circuit Transition……… 36

3.5.3.2 Open-circuit Transition………...……… 37

3.5.4 Arus Dan Torsi Starting Motor Induksi………. 39

BAB IV ANALISIS SIMULASI STARTING MOTOR INDUKSI ROTOR SANGKAR DENGAN AUTOTRANSFORMATOR ……… 41

4.1 Umum……….. 41

4.2 Rangkaian Simulasi……….. 41

4.3 Spesifikasi Model Rangkaian Simulasi……….… 42

4.4 Simulasi Dan Hasil Simulasi……….… 48

(9)

BAB V PENUTUP………. 77

5.1 Kesimpulan………. 77

5.2 Saran………... 78

DAFTAR PUSTAKA……….…… 79

(10)

DAFTAR GAMBAR

Hal.

Gambar 2.1 Konstruksi Motor Induksi Tiga Fasa………. 6

Gambar 2.2 Komponen stator motor induksi tiga fasa……….. 7

Gambar 2.3 Tipikal Rotor Sangkar dan Motor Induksi Rotor Sangkar……. 8

Gambar 2.4 Tipikal Rotor Belitan dan Motor Induksi Rotor Belitan……… 8

Gambar 2.5 Arus Tiga Fasa dan Diagram Phasor Fluksi Seimbang……….. 9

Gambar 2.6 Medan Putar Pada Motor Induksi Tiga Fasa……….. 10

Gambar 2.7 Rangkaian Ekivalen Pendekatan Motor Induksi Tiga Fasa….. 15

Gambar 2.8 Rangkaian Ekivalen Saat Motor Bergerak Dilihat Dari Rotor 16

Gambar 2.9 Diagram Vektor Saat Motor Berputar Dilihat Dari Rotor... 16

Gambar 2.10 Rangkaian Ekivalen Saat Motor Bergerak Dilihat Dari Stator 17

Gambar 2.11 Diagram Vektor Saat Motor Berputar Dilihat Dari Stator... 17

Gambar 2.12 Rangkaian Pengganti Saat Motor Berputar Dilihat Dari Stator 18

Gambar 2.13 Rangkaian Ekivalen Motor Induksi Tiga Fasa Tanpa Rugi Inti 19

Gambar 2.14 Rangkaian Ekivalen Motor Induksi Tiga Fasa………... 19

Gambar 2.15 Diagram Aliran Daya Pada Motor Induksi Tiga Fasa... 20

Gambar 2.16 Rangkaian Umum Jaringan Dan Rangkaian Ekivalen Thevenin 22

Gambar 2.17 Rangkaian Ekivalen Thevenin Pada Motor Induksi…………. 23

Gambar 2.18 Kurva Karakteristik Torsi-Kecepatan Pada Motor Induksi….. 24

Gambar 2.19 Kurva Karakteristik Kelas Motor Induksi………..….. 25

Gambar 3.1 Rangkaian Diagram Starting Langsung Dan Rangkaian Kontrol

(11)

Gambar 3.2 Rangkaian Starting wye – delta Dan Rangkaian kontrol

Starting wye-delta………. 31

Gambar 3.3 Rangkaian Starting Dengan Tahanan Stator Dan Diagram

Skematik Starting Dengan Tahanan Stator……….. 33

Gambar 3.4 Belitan Autotransformator………. 35

Gambar 3.5 Rangkaian Starting Dengan Autotransformator Dan Rangkaian

Kontrol Starting Dengan Autotransformator………. 35

Gambar 3.6 Rangkaian Starting Dengan Autotransformator - Closed

Transition…………………... 37

Gambar 3.7 Rangkaian Starting Dengan Autotransformator - Open

Transition………... 38

Gambar 4.1 Rangkaian Simulasi Starting Motor Induksi Rotor Sangkar

Dengan Autotransformator……… 42

Gambar 4.2 Grafik Torsi – Kecepatan dan Putaran Rotor Pada Starting

Motor Induksi Tanpa Autotransformator……….. 49

Gambar 4.3 Grafik Arus Stator Fasa a,b Dan c Pada Starting Motor

Induksi Tanpa Autotransformator………. 50

Gambar 4.4 Grafik Torsi Elektromagnetik Pada Starting Motor

Induksi Tanpa Autotransformator……… 51

Gambar 4.5 Grafik Torsi – Kecepatan Dan Putaran Rotor Pada Starting

Motor Induksi Dengan Autotransformator Pada Tap 45%... 52

Gambar 4.6 Grafik Arus Stator Fasa a,b Dan c Pada Starting Motor

(12)

Gambar 4.7 Grafik Torsi Elektromagnetik Pada Starting Motor

Induksi Dengan Autotransformator Pada Tap 45%... 54

Gambar 4.8 Grafik Torsi – Kecepatan Dan Putaran Rotor Pada Starting

Motor Induksi Dengan Autotransformator Pada Tap 55%... 55

Gambar 4.9 Grafik Arus Stator Fasa a,b Dan c Pada Starting Motor

Induksi Dengan Autotransformator Pada Tap 55%... 56

Gambar 4.10 Grafik Torsi Elektromagnetik Pada Starting Motor

Induksi Dengan Autotransformator Pada Tap 55%... 57

Gambar 4.11 Grafik Torsi – Kecepatan Dan Putaran Rotor Pada Starting

Motor Induksi Dengan Autotransformator Pada Tap 70%... 58

Gambar 4.12 Grafik Arus Stator Fasa a,b Dan c Pada Starting Motor

Induksi Dengan Autotransformator Pada Tap 70%... 59

Gambar 4.13 Grafik Torsi Elektromagnetik Pada Starting Motor

Induksi Dengan Autotransformator Pada Tap 70%... 60

Gambar 4.14 Grafik Torsi – Kecepatan Dan Putaran Rotor Pada Starting

Motor Induksi Dengan Autotransformator Pada Tap 85%... 61

Gambar 4.15 Grafik Arus Stator Fasa a,b Dan c Pada Starting Motor

Induksi Dengan Autotransformator Pada Tap 85%... 62

Gambar 4.16 Grafik Torsi Elektromagnetik Pada Starting Motor

Induksi Dengan Autotransformator Pada Tap 85%... 63

Gambar 4.17 Grafik Torsi – Kecepatan Dan Putaran Rotor Pada Starting

Motor Induksi Dengan Autotransformator Pada Tap 85%

(13)

Gambar 4.18 Grafik Arus Stator Fasa a,b Dan c Pada Starting Motor

Induksi Dengan Autotransformator Pada Tap 85%

Selama 2s Ke Tap 45%... 65

Gambar 4.19 Grafik Torsi Elektromagnetik Pada Starting Motor

Induksi Dengan Autotransformator Pada Tap 85%

Selama 2s Ke Tap 45%... 66

Gambar 4.20 Grafik Torsi – Kecepatan Dan Putaran Rotor Pada Starting

Motor Induksi Dengan Autotransformator Pada Tap 85%

Selama 2,5s Ke Tap 45%... 67

Gambar 4.21 Grafik Arus Stator Fasa a,b Dan c Pada Starting Motor

Induksi Dengan Autotransformator Pada Tap 85%

Selama 2,5s Ke Tap 45%... 68

Gambar 4.22 Grafik Torsi Elektromagnetik Pada Starting Motor

Induksi Dengan Autotransformator Pada Tap 85%

Selama 0,25s Ke Tap 45%... 69

Gambar 4.23 Grafik Torsi – Kecepatan Dan Putaran Rotor Pada Starting

Motor Induksi Dengan Autotransformator dari tap 55% ke

70% ke 85% ke 100%... 70

Gambar 4.24 Grafik Arus Stator Fasa a,b Dan c Pada Starting Motor

Induksi Dengan Autotransformator dari tap 55% ke 70%

ke 85% ke 100%... 71

Gambar 4.25 Grafik Torsi Elektromagnetik Pada Starting Motor

Induksi Dengan Autotransformator dari tap 55% ke 70%

(14)

ABSTRAK

(15)

BAB I

PENDAHULUAN

1.1Latar Belakang

Motor induksi merupakan jenis motor yang paling banyak digunakan pada perindustrian maupun pedesaan. Harganya yang relatif murah, konstruksi yang kuat, sederhana dan mudah pemeliharaannya serta motor induksi mempunyai efisiensi yang tinggi menjadikan motor induksi lebih banyak digunakan dalam berbagai kegiatan perindustrian.

Secara umum motor induksi dapat distart secara langsung ke rangkaian ataupun dengan mengenakan tegangan yang telah dikurangi ke motor selama periode starting. Motor yang distart pada tegangan penuh akan menghasilkan torsi dan arus start yang lebih besar dibandingkan jika motor distart pada tegangan yang dikurangi. Tegangan yang dikurangi yang diberikan pada motor selama periode start akan mengurangi arus start dan pada saat yang sama mengurangi waktu percepatan karena torsi start juga berkurang.

Di lapangan, motor induksi dapat distart dengan berbagai metode, antara lain

starting langsung, starting dengan tahanan stator, starting autotransformator,

starting wye-delta dan starting dengan tahanan rotor. Pada tugas akhir ini, penulis

akan membahas tentang “ANALISIS SIMULASI STARTING MOTOR INDUKSI

ROTOR SANGKAR DENGAN AUTOTRANSFORMATOR” pada program MATLAB 7.7.0.

Untuk membantu dalam melakukan analisis starting motor induksi rotor sangkar dengan autotransformator, penulis menggunakan simulink yang ada pada

(16)

program MATLAB 7.7.0. Simulink akan mencari data optimasi yang didasari oleh mekanika ilmiah untuk menghasilkan suatu nilai optimal suatu fungsi atau sistem serta pengaruh perubahan nilai parameter-parameter yang digunakan.

1.2Rumusan Masalah

Dari latar belakang di atas, dapat dirumuskan beberapa permasalahan yang akan dibahas dalam tugas akhir ini, yaitu:

1. Apakah ada pengaruh penggunaan autotransformator pada periode starting

motor induksi rotor sangkar ?

2. Bagaimana nilai arus start dan torsi start yang didapat pada periode

starting dengan menggunakan autotransformator?

1.3Tujuan dan Manfaat Penulisan

Adapun tujuan dari penulisan tugas akhir ini adalah untuk menganalisis simulasi starting motor induksi rotor sangkar dengan autotransformator, menampilkan hasil simulasi dalam bentuk grafik seperti torsi, arus dan putaran rotor.

Manfaat penulisan Tugas Akhir ini adalah memberikan informasi tentang penggunaan autotransformator pada starting motor induksi tiga fasa rotor sangkar.

1.4Batasan Masalah

Untuk membatasi materi yang akan dibicarakan pada Tugas Akhir ini, maka penulis membuat batasan cakupan masalah yang akan dibahas. Hal ini bertujuan supaya isi dan pembahasan pada Tugas Akhir ini menjadi lebih terarah dan dapat

(17)

mencapai hasil yang diharapkan. Adapun batasan masalah pada penulisan Tugas Akhir ini adalah :

1. Membahas karakteristik arus start dan torsi start pada saat starting motor induksi rotor sangkar dengan autotransformator.

2. Simulasi menggunakan MATLAB 7.7.0 R2008b. 3. Tidak membahas sistem proteksi.

4. Autotransformator hanya dibahas secara umum.

5. Parameter input untuk setiap parameter ditentukan oleh pengguna.

1.5Metode Penulisan

Metode yang digunakan dalam penulisan tugas akhir ini adalah:

1. Studi literatur yaitu dengan membaca teori-teori yang berkaitan dengan topik tugas akhir ini dari buku-buku referensi baik yang dimiliki oleh penulis atau di perpustakaan dan juga dari artikel-artikel, jurnal, internet dan lain-lain. 2. Studi simulasi dengan menggunakan software MATLAB R2008b.

3. Studi bimbingan yaitu dengan melakukan diskusi tentang topik tugas akhir ini dengan dosen pembimbing yang telah ditunjuk oleh pihak departemen Teknik Elektro USU dan teman-teman sesama mahasiswa.

1.6Sistematika Penulisan

Untuk memudahkan pemahaman terhadap tugas akhir ini, penulis menyusun sistematika penulisan sebagai berikut :

(18)

BAB I PENDAHULUAN

Bab ini berisikan tentang latar belakang masalah, rumusan masalah, tujuan penulisan, manfaat penulisan, batasan masalah, metode penulisan, dan sistematika penulisan.

BAB II MOTOR INDUKSI TIGA FASA

Bab ini berisikan penjelasan tentang motor induksi tiga fasa secara umum, konstruksi, prinsip kerja, jenis-jenis motor induksi tiga fasa, rangkaian ekivalen, analisis aliran daya dan efisiensi motor induksi tiga fasa, torsi serta kelas motor induksi tiga fasa.

BAB III METODE STARTING MOTOR INDUKSI TIGA FASA

Bab ini membahas berbagai metode starting motor induksi tiga fasa secara umum

BAB IV ANALISIS SIMULASI STARTING MOTOR INDUKSI ROTOR

SANGKAR DENGAN AUTOTRANSFORMATOR

Bab ini berisi analisis dari simulasi starting motor induksi rotor sangkar dengan metode autotransformator pada MATLAB 7.7.0.

BAB V : PENUTUP

Bab ini berisi tentang kesimpulan dari hasil percobaan dan saran dari tugas akhir kepada pembaca untuk perbaikan di masa yang akan datang.

(19)

BAB II

MOTOR INDUKSI TIGA FASA

2.1 Umum

Motor induksi merupakan motor arus bolak-balik (AC) yang paling luas digunakan. Penamaannya berasal dari kenyataan bahwa motor ini bekerja berdasarkan induksi medan magnet stator ke statornya, dimana arus rotor motor ini bukan diperoleh dari sumber tertentu, tetapi merupakan arus yang terinduksi sebagai akibat adanya perbedaan relatif antar putaran rotor dengan medan putar

(rotating magnetic field) yang dihasilkan oleh arus stator.

Motor induksi banyak digunakan pada perindustrian karena harganya yang relatif murah, konstruksi yang kuat, sederhana dan mudah pemeliharaannya serta motor induksi mempunyai efisiensi yang tinggi. Akan tetapi jika dibandingkan dengan motor DC, motor induksi masih memiliki kelemahan dalam pengaturan kecepatan. Pada motor induksi pengaturan kecepatan sulit untuk dilakukan karena untuk mengatur kecepatannya, efisiensi dari motor induksi tersebut akan berubah juga, sedangkan pada motor DC hal ini tidak dijumpai.

2.2 Konstruksi Motor Induksi Tiga Fasa

Secara umum konstruksi motor induksi tiga fasa terdiri dari stator dan rotor. Stator merupakan bagian mesin yang tidak berputar dan terletak di bagian luar, sedangkan rotor merupakan bagian dari mesin yang berputar dan terletak di bagian dalam. Konstruksi motor induksi dapat dilihat pada Gambar 2.1.

(20)

Gambar 2.1 Konstruksi Motor Induksi Tiga Fasa

2.2.1 Stator

Stator adalah bagian terluar dari motor yang merupakan bagian yang diam dan tempat mengalirkan arus fasa (Gambar 2.2(a)). Stator terdiri atas tumpukan laminasi inti yang memiliki alur yang menjadi tempat kumparan dililitkan yang berbentuk silindris.. Tiap elemen laminasi inti dibentuk dari lembaran besi (Gambar 2.2(b)). Alur pada tumpukan laminasi inti diisolasi dengan kertas (Gambar 2.2(c)). Tiap lembaran besi tersebut memiliki beberapa alur dan beberapa lubang pengikat untuk menyatukan inti. Tiap kumparan tersebar dalam alur yang disebut belitan fasa yang terpisah secara listrik sebesar 1200. Kawat kumparan yang digunakan terbuat dari tembaga yang dilapis dengan isolasi tipis. Kemudian tumpukan inti dan belitan stator diletakkan dalam cangkang silindris (Gambar 2.2(d)). Lempengan laminasi inti, lempengan inti yang telah disatukan, belitan stator yang telah dilekatkan pada cangkang luar untuk motor induksi tiga fasa dapat dilihat pada Gambar 2.2.

(21)

a b c d

Gambar 2.2 Komponen stator motor induksi tiga fasa:

(a) Stator pada motor induksi, (b) Lempengan inti,

2.2.2 Rotor

Rotor merupakan bagian dari mesin yang berputar dan terletak di bagian dalam. Rotor motor induksi tiga fasa dapat dibedakan menjadi dua jenis yaitu rotor sangkar (squirrel-cage rotor) dan rotor belitan (wound rotor)

.

Pada motor belitan (motor cincin slip) berbeda dengan motor sangkar tupai dalam hal konstruksinya.

Pada rotor sangkar terdiri dari susunan batang konduktor yang dibentangkan ke dalam slot – slot yang terdapat pada permukaan rotor dan tiap – tiap ujungnya dihubung singkat dengan menggunakan cincin aluminium. Batang rotor dan cincin ujung sangkar tupai yang kecil merupakan coran tembaga atau aluminium dalam satu lempeng pada inti rotor, maka batang rotor ini kelihatan seperti kandang tupai sehingga disebut motor induksi rotor sangkar tupai ditunjukkan pada Gambar 2.3.

(22)

(a)

Gambar 2.3 (a) Tipikal rotor sangkar, (b) motor induksi rotor sangkar

Pada motor belitan, rotor dililit dengan lilitan terisolasi serupa dengan lilitan stator. Lilitan fasa rotor dihubungkan secara wye dan masing-masing ujung fasa terbuka dikeluarkan ke cincin slip yang terpasang pada poros rotor. Slot rotor menampung belitan terisolasi yang mirip dengan belitan pada stator. Dalam hal ini, sikat karbon menekan cincin slip, oleh karena itu tahanan eksternal dapat dihubungkan seri ke belitan rotor untuk mengontrol torsi start dan kecepatan selama pengasutan. Penambahan tahanan eksternal pada rangkaian rotor belitan menghasilkan torsi yang lebih besar dengan arus pengasutan yang lebih kecil dibanding rotor sangkar. Konstruksi motor induksi tiga fasa rotor belitan ditunjukkan pada Gambar 2.4.

(a)

(23)

2.3 Medan Putar

Perputaran rotor pada motor arus bolak – balik terjadi akibat adanya medan putar ( fluks yang berputar ) yang memotong rotor. Medan putar ini terjadi apabila kumparan stator dihubungkan dengan suplai fasa banyak, umumnya tiga fasa. Pada saat terminal tiga fasa motor induksi dihubungkan dengan suplai tiga fasa maka arus bolak – balik tiga fasa ia, ib, ic yang terpisah sebesar 1200 derajat

satu sama lain akan mengalir pada kumparan stator. Arus – arus ini akan menghasilkan gaya gerak magnet yang kemudian menghasilkan fluks yang berputar atau disebut juga medan putar.

Untuk melihat bagaimana medan putar dihasilkan, maka dapat diambil contoh sebuah motor induksi tiga fasa yang dihubungkan dengan sumber tiga fasa sehingga pada stator mengalir arus tiga fasa yang kemudian menghasilkan medan putar, seperti Gambar 2.5 berikut ini :

Gambar 2.5 Arus tiga fasa yang seimbang

Pada kondisi t0 dan t4 :

ia = Imax Fa = Fmax

ib = Fb = Fmax

(24)

Pada kondisi t1:

ia = 0 Fa = 0

ib = Fb = Fmax

ic = Fc = Fmax

Pada kondisi t2:

ia = - Imax Fa = - Fmax

ib = Fb = Fmax

ic = Fc = Fmax

Pada kondisi t3 :

ia = 0 Fa = 0

ib = Fb = Fmax

ic = Fc = Fmax

Gambar 2.6 Medan putar pada motor induksi tiga fasa pada (a) kondisi t0 dan t4,

(b) kondisi t1, (c) kondisi t2, (d) kondisi t3.

(25)

Kecepatan putaran medan putar stator dinamakan kecepatan sinkron,

medan putar stator kemudian memotong konduktor pada batang rotor sehingga pada konduktor rotor timbul tegangan induksi yang mengakibatkan rotor ikut berputar setelah melalui beberapa proses. Arah putaran rotor motor induksi searah dengan arah putaran medan putar, namun kecepatan putaran rotor lebih rendah dari kecepatan sinkronnya. Perbedaan kecepatan putaran ini dinamakan slip motor induksi.

2.4 Slip

Motor induksi tidak dapat berputar pada kecepatan sinkron. Jika hal ini terjadi maka rotor tidak akan berputar (diam) relatif terhadap fluksi yang berputar. Maka tidak akan ada ggl yang diinduksikan dalam rotor sehingga tidak ada arus yang mengalir pada rotor dan tidak akan menghasilkan kopel. Apabila rotor dari motor induksi berputar dengan kecepatan nr dan kecepatan medan putar stator

adalah ns maka slip (s) adalah

% 100

x n

n n s

s r s −

= (2.1)

Dalam hal ini kecepatan relatif rotor terhadap kecepatan medan putar stator adalah nrel, dimana nrel = ns – nr. Maka frekuensi yang dibangkitkan pada

belitan rotor adalah f2, di mana

P n n f s r

120

−

= (2.2)

Sedangkan frekuensi medan putar stator adalah f1, di mana

p n

(26)

Dari persamaan (2.2) dan persamaan (2.3) di atas diperoleh:

s r s

n n n f

f −

2 _{, maka}

2 sf

f = (2.4)

Apabila slip = 0 (ns = nr), maka f2 = 0. Apabila rotor ditahan dengan slip=1

(nr = 0), maka f2 = f1. Dari persamaan (2.4), diketahui bahwa frekuensi rotor

dipengaruhi oleh slip. Oleh karena itu, ggl induksi dan reaktansi pada rotor merupakan fungsi frekuensi yang besarnya juga dipengaruhi oleh slip.

2.5 Prinsip Kerja Motor Induksi Tiga Fasa

Motor induksi adalah peralatan pengubah energi listrik ke energi mekanik. Listrik yang diubah merupakan listrik tiga fasa. Arus pada rotor didapat dari arus induksi dimana arus ini berada dalam medan magnetik sehingga akan terjadi gaya (F) pada rotor yang akan menggerakkan rotor dalam arah tegak lurus medan. Untuk memperjelas prinsip kerja motor induksi tiga fasa adalah sebagai berikut: 1. Apabila sumber tegangan tiga fasa dihubungkan ke kumparan stator maka

pada kumparan stator akan mengalir arus tiga fasa.

2. Arus tiga fasa tersebut akan menghasilkan fluksi bolak-balik yang berubah-ubah.

3. Interaksi ketiga fluksi bolak-balik tersebut akan menghasilkan medan putar yang berputar dengan kecepatan putar sinkron ns, dimana

p f

n_s =120 (2.5)

4. Fluksi yang berputar tersebut akan memotong batang konduktor pada rotor, akibatnya pada kumparan rotor akan timbul tegangan induksi (ggl) sebesar E2

(27)

E2 = 4,44fN2Фm (volt) (2.6)

dimana:

E2 = Tegangan induksi pada rotor saat rotor dalam keadaan diam.

N2 = Jumlah lilitan kumparan rotor.

Фm = Fluksi maksimum (Wb).

5. Karena kumparan rotor merupakan rangkaian tertutup, maka ggl akan

menghasilkan arus I2.

6. Adanya arus I2 di dalam medan magnet menimbulkan gaya F pada rotor.

7. Bila torka mula yang dihasilkan oleh gaya F pada rotor cukup besar untuk memikul torka beban, rotor akan berputar searah dengan medan putar stator. 8. Perputaran rotor akan semakin meningkat hingga mendekati kecepatan

sinkron dan diperlukan adanya perbedaan relatif antara kecepatan medan putar stator (ns) dengan kecepatan berputar rotor (nr). Perbedaan kecepatan

antara ns dan nr disebut slip dinyatakan pada persamaan (2.1).

9. Pada saat rotor dalam keadaan berputar, besarnya tegangan yang terinduksi pada kumparan rotor tergantung besarnya slip. Tegangan induksi ini dinyatakan dengan E2s yaitu

E2s = 4,44sfN2Фm(volt) (2.7)

dimana:

E2s = Tegangan induksi pada rotor dalam keadaan berputar

N2 = Jumlah lilitan kumparan rotor

f2=sf= frekuensi rotor ( dalam keadaan berputar)

10. Bila nr = ns, tegangan tidak akan terinduksi dan arus tidak mengalir pada

(28)

akan timbul apabila nr < ns dan apabila nr > ns maka motor induksi beroperasi

sebagai generator induksi yang akan menghasilkan energi listrik.

2.6 Rangkaian Ekivalen Motor Induksi Tiga Fasa

Pada prinsipnya proses “induksi” yang terjadi pada motor induksi hampir sama seperti pada transformator yang berbeban resistif, sehingga penggambaran rangkaian ekivalen motor induksi berdasarkan rangkaian ekivalen transformator, dimana stator identik dengan sisi primer transformator dan rotor identik dengan sisi sekunder transformator. Perbedaannya, pada kumparan rotor (sekunder) motor induksi terhubung singkat dan berputar. Disamping itu perbedaan yang mendasar antara keduanya adalah transformator merupakan mesin listrik statis, sedangkan motor induksi adalah mesin listrik dinamis.

Rangkaian ekivalen motor induksi untuk masing-masing sisi dapat diperlihatkan seperti berikut ini :

2.6.1 Ditinjau Dari Sisi Rotor

Pada saat motor induksi bergerak nr_{> 0 dan}nr_<ns_{, maka berdasarkan} persamaan (2.1) akan terjadi slip (s). Jika kumparan rotor dihubungkan dengan suatu beban, maka pada kumparan rotor akan mengalir arus Ir yang sumbernya

E .

(

r r

)

r I R X

E = . + (2.8)

Apabila harga-harga ggl induksi dilihat dari rotor, maka :

a E E s

r = (2.9)

(29)

' r r r s I I E E

a= = (2.10)

a : adalah konstanta perbandingan.

Berdasarkan persamaan (2.8) didapat ggl induksi pada bagian rotor yaitu:

r r r r

r I R I X

E = . + .

r r r r

r sI R sI X

s. = . . + . .

r r r r

rs sI R sI X

E = . . + . . (2.11)

Karena frekuensi rotor maupun frekuensi stator tidak mempengaruhi resistansi rotor, sehingga persamaan (2.11) menjadi :

r r r r

rs I R sI X

E = . + . . (2.12)

Rangkaian ekivalen pada persamaan (2.12) ditunjukkan pada gambar (2.7) berikut ini:

Gambar 2.7 Rangkaian ekivalen pendekatan motor induksi tiga fasa

Bila persamaan (2.10) disubsitusikan ke persamaan (2.11) maka diperoleh :

r s r s rs I a X s I a R s

E = .₂ . + . ₂ . (2.13)

Mengingat bahwa frekuensi rotor maupun frekuensi stator tidak mempengaruhi resistansi stator ( f_r = f_s.s), maka persamaan (2.13) menjadi :

r s r s rs I a X s I a R

E = ₂. + . ₂ . (2.14)

s V r X s. r R rs E s E r I s R s X m X s I ' r I o I c I m I c R

(30)

φ m I o I c I s I ϕ r r R I . r I r r X I . 2 . a R I s r rs E 2 . . a X s I s r s E

a. _rs

r X r R 2 . a X s s 2 a Rs r I s I o I m I m X c R c I rs E s E a. _rs

Dari persamaan (2.14) didapat :

(

s s

)

rs r X js R E a I . . 2 + = (2.15) r r X R

Cosϕ = (2.16)

Dari persamaan (2.14) rangkaian ekivalen motor ditunjukkan pada gambar (2.8) berikut ini :

Gambar 2.8 Rangkaian ekivalen pada saat motor bergerak dilihat dari rotor

Diagram vektor dari motor induksi tiga fasa pada gambar (2.8) ditunjukkan pada gambar (2.9) berikut ini :

(31)

φ

I

' r I s R I a . r. r

' 2

r r X

I a2. '.

I

s E s r X

I'.

s rR

I'.

ϕ

2.6.2 Ditinjau Dari Sisi Stator

Dengan mensubsitusi persamaan (2.10) pada persamaan (2.11) maka didapat :

r r r

s a I X

s R I a

E . . . 2. '.

2 +

= (2.17)

Dari persamaan (2.17) rangkaian ekivalen motor ditunjukkan pada gambar pada gambar (2.10) berikut ini :

Gambar 2.10 Rangkaian ekivalen pada saat motor bergerak dilihat dari stator

Diagram vektor dari motor induksi tiga fasa pada gambar (2.10) ditunjukkan pada gambar (2.11) berikut ini :

Gambar 2.11 Diagram vektor pada saat motor berputar dilihat dari stator

Nilai

s R_r

dapat dijabarkan menjadi :

X a2.

s R a2. _r

s X s R ' r I o I m I m X c R c I s I s V

(32)

r r r

r _R _R

s R s

R ₌ ₊ ₋

r r r r R s R R s R − + =       − + = s s R R s R r r r 1 (2.18)

Bila persamaan (2.18) disubsitusikan ke persamaan (2.17), maka didapat rangkaian ekivalen motor induksi menjadi:

X a2.

R a2.

s X s R ' r I s I o I m I c I m X c R s V       − s s R

a2. _r 1

Gambar 2.12 Rangkaian pengganti pada saat motor berputar dilihat dari stator

Dari persamaan 2.17 didapat nilai :

      ₊ = r r s r jX s R a E I . 2 ' (2.19) r r r jX s R s R + = ϕ cos (2.20)

Dalam teori transformator-statika, analisis rangkaian ekivalen sering disederhanakan dengan mengabaikan seluruh cabang penalaran atau melakukan pendekatan dengan memindahkan langsung ke terminal primer. Pendekatan demikian tidak dibenarkan dalam motor induksi yang bekerja dalam keadaan normal karena adanya celah udara yang menjadikan perlunya suatu arus

(33)

pemagnetan yang sangat besar dan karena reaktansi bocor juga perlu lebih tinggi. Untuk itu dalam rangkaian ekivalen Rc dapat dihilangkan (diabaikan). Rangkaian

ekivalennya menjadi seperti Gambar 2.13.

Gambar 2.13 Rangkaian ekivalen motor induksi tiga fasa tanpa rugi inti

2.7 Aliran Daya dan Efisiensi Motor Induksi Tiga Fasa

Telah kita ketahui bersama, bahwa arus start motor induksi 3 fasa lebih besar 5 sampai 7 kali arus nominalnya. Untuk membuktikan arus start tersebut, dapat kita lihat pada rangkaian ekivalen berikut :

Gambar 2.14 Rangkaian ekivalen motor induksi tiga fasa

Dengan memperhatikan model rangkaian diketahui bahwa daya masuk stator untuk motor induksi tiga fasa adalah :

cos . . . 3 _s _s

s V I

P = (2.21)

Dimana : V_s =tegangan sumber

( )

volt

X a2.

R a2.

s X s R ' r I s I o I m I c I m X c R s V       − s s R

(34)

I_s =arus masukan

(

ampere

)

ϕ = perbedaan sudut fasa antara arus masukan dan tegangan sumber. Daya masuk rotor (terdapat pada celah udara) :

cos . . . 3 _s _r'

r E I

P = (2.22)

Bila persamaan (2.19) dan persamaan (2.20) disubsitusikan ke persamaan (2.22), maka besar daya input rotor pada motor induksi tiga fasa adalah :

(

2 ' ' 2 ' . 3 1 . 3 . . 3 .

3  =

     − +

= (2.24)

Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada gambar (2.15) yang menggambarkan diagram aliran daya motor induksi tiga fasa.

Gambar 2.15 Diagram aliran daya pada motor induksi tiga fasa

cos . . . 3VsIs

Rugi – rugi tembaga stator s s R I . . 3 2

Rugi – rugi Inti stator c s R E / . 3 2

( )

I R s P_cu 3. _r . / .

3 = ' 2 ₂'

Rugi – rugi tembaga rotor

( )

' 2_. '

. 3 I_r R_r

Konversi daya

Daya Mekanik

( )

' 2

( )

1 '

3 _r R_r s

s I −

Rugi – rugi gesek dan angin g a P_& s P s s

(35)

Hubungan antara rugi-rugi tembaga rotor dan daya mekanik dengan daya masukan rotor, masing-masing dalam besaran dapat ditulis sebagai berikut :

( )

r r cu

tr I R sP

P =3. ' 2. = . (2.25)

( )

r r

(

)

d s P

s s R I

P ' 2. 1 = 1− .

     − = (2.26)

Dari gambar (2.14) dapat dilihat bahwa motor induksi juga mengalami rugi-rugi gesek dan angin

( )

P_a_&_g sehingga daya output mekanik yang merupakan daya pengerak poros

( )

n sama dengan daya mekanik total

(

3.P_d

)

dikurangi rugi-rugi gesek dan angin

( )

P_a_&_g .

m s g a d

o P P T

P =3. − _& = ω (2.27)

dengan : T_s = torsi pengerak poros

(

N.m

)

ω_m = kecepatan sudut poros

(

rad/s

)

Effisiensi suatu motor induksi dapat dinyatakan dengan persamaan berikut;

%

100 %

100 x

P

x

P

i rugi i i

=

−

Σ













=

η

(2.28)

b g a tr is ts

rugi P P P P P

P = + + + +

Σ & (2.29)

cos . . . 3 _s _s

i V I

P = (2.30)

dimana: η =effisiensi

Po = daya keluaran (watt)

Pi = daya masukan (watt)

(36)

P rugi tembaga stator (watt)

P rugi inti stator (watt)

P rugi tembaga rotor (watt)

= g a

P_& rugi gesek dan angin (watt)

P rugi buta / lain-lain (watt)

2.8 Torsi Motor Induksi Tiga Fasa

Suatu persamaan torsi pada motor induksi dapat dihasilkan dengan bantuan teori rangkaian Thevenin. Dalam bentuk umumya, teori Thevenin mengijinkan penggantian sembarang jaringan yang terdiri atas unsur-unsur rangkaian linier dan sumber tegangan phasor seperti pada terminal a dan b (Gambar 2.16a), serta juga sumber tegangan phasor Vˆ dalam hubungan seri _eq

dengan impedansi Zeq (Gambar 2.16b). Rangkaian ekivalen Thevenin, Vˆ berada eq di antara terminal a dan b dari sistem jaringan rangkaian terbuka. Aplikasi dari rangkaian ekivalen motor induksi, titik a dan b didesain pada Gambar 2.13. Rangkaian ekivalen Thevenin diasumsikan pada Gambar 2.17 dimana sumber tegangan Vˆ₁_,_eqterhubung seri dengan impedansi Z₁_,_eq = R₁_,_eq + jX₁_,_eq.

Jaringan Elektrik dari elemen rangkaian linear dan sumber phasor-tegangan

konstan

Dihubungkan ke jaringan lainnya

Vˆ

e q

Zˆ

Sumber Tegangan

Impedansi Konstan

Dihubungkan ke jaringan lainnya

a b

b a

(37)

Gambar 2.17 Rangkaian ekivalen Thevenin pada motor induksi

Dari Gambar 2.17(a) dapat dihitung tegangan Thevenin (Vˆ₁_,_eq) dan

Impedansi Thevenin (Z₁_,_eq).

      + + = ) ( ˆ ˆ 1 1 1 , 1 m m eq X X j R jX V

V (2.31)

(

)

(

)

m eq eq eq X X j R jX R jX jX R Z + + + = + = 1 1 1 , 1 , 1 , 1 (2.32)

Dari Gambar 2.17(b) nilai Iˆ2dapat dihitung dengan persamaan:

s R jX Z V I eq eq / ˆ ˆ 2 2 , 1 , 1

2 = ₊ ₊ (2.33)

Torsi mekanik pada motor induksi dapat dihitung dengan persamaan berikut:

(

)

(

)

(

) (

)

_      + + + = ₂ 2 , 1 2 2 , 1 2 2 , 1 / / 1 X X s R R s R V n T eq eq eq ph s

mech _ω (2.34)

dimana, c c s poles poles f ω π ω _      =

(38)

Bentuk umum dari kurva torsi-kecepatan atau torsi-slip pada motor induksi dengan tegangan konstan dan frekuensi konstan ditunjukkan pada Gambar 2.18. Pada keadaan motor bekerja normal, rotor berputar pada arah putaran medan magnetik yang dihasilkan oleh arus stator, kecepatannya diantara nol sampai kecepatan serempak dan slipnya diantara nol dengan satu dimana slip daripada motor adalah satu.

Kecepatan (%)

Slip

Daerah Generator Daerah

Motor Daerah

Pengereman

Torsi

Gambar 2.18 Kurva karakteristik torsi-kecepatan pada motor induksi

Untuk mendapatkan mesin induksi yang bekerja sebagai generator, maka terminal stator dihubungkan pada suatu sumber tegangan dengan frekuensi tetap dan rotornya digerakkan di atas kecepatan serempak dengan suatu penggerak mula.

(39)

2.9 Kelas Motor Induksi Tiga Fasa

Standar NEMA pada dasarnya mengkategorikan motor induksi ke dalam empat kelas yakni desain A, B, C dan D. Karakteristik torsi-kecepatannya dapat dilihat pada Gambar 2.19.

Torsi beban penuh

(%)

Kelas A

Kelas B Kelas C

Kelas D

Kecepatan (%)

Gambar 2.19 Kurva karakteristik kelas motor induksi

Macam-macam konstruksi motor induksi diklasifikasikan untuk memudahkan memilih motor yang sesuai. Klasifikasi itu sebagai berikut:

- Motor rotor sangkar kelas A, torsi start sekitar 125 sampai 175% torsi nominal dengan arus start 5 sampai dengan 7 kali arus nominal. Motor ini umumnya dijalankan (distart) dengan tegangan tidak penuh. (torsi awal normal, arus start normal).

(40)

- Motor rotor sangkar kelas B, biasanya distart langsung dengan tegangan penuh. Reaktansinya relatif tinggi. Arus start sekitar 4,5 sampai dengan 5 kali arus nominal dengan torsi 125 sampai dengan 175 persen. Cos φ

motor kelas B lebih rendah dibanding cos φ motor kelas A. (torsi awal

normal, arus start rendah).

- Motor rotor sangkar kelas C, menggunakan rotor sangkar rangkap (double squirrel cage), biasanya distart dengan tegangan penuh. Arus startnya 4 sampai dengan 5 kali arus nominal dengan torsi start sekitar 2 kali torsi nominal. (torsi start tinggi, arus start rendah).

- Motor rotor sangkar kelas D, reaktansinya relatif tinggi, digunakan untuk pelayanan yang startingnya sangat berat. Efisiensi motor ini selalu lebih rendah dibandingkan efisiensi motor kelas A, B dan C. Motor distart dengan tegangan penuh dengan arus start 4 sampai dengan 5 kali arus nominal. Sedangkan torsi awalnya sekitar 2 sampai 3 kali torsi nominalnya. Digunakan misal pada bulldozers. (torsi start tinggi, slip tinggi).

(41)

BAB III

METODE STARTING MOTOR INDUKSI TIGA FASA

3.1 Umum

Motor induksi tiga fasa tidak mengalami masalah starting seperti pada motor sinkron. Motor induksi dapat distarting langsung dengan menghubungkan langsung dengan sumber tegangan. Namun kadang-kadang hal ini tidak dilakukan dengan pertimbangan yang lebih baik. Sebagai contoh, arus start yang dihasilkan dapat menyebabkan suatu “dip” pada sistem tenaga karena arus starting yang besar.

Untuk motor induksi rotor belitan, starting dapat dilakukan pada arus yang relatif kecil dengan menambahkan tahanan pada belitan rotor melalui cincin slip. Penambahan tahanan ini tidak hanya menyebabkan torsi start meningkat tetapi juga memperkecil arus start.

Untuk motor induksi tipe rotor sangkar, starting motor induksi dapat dilakukan dengan banyak cara tergantung pada daya nominal motor dan tahanan efektif rotor saat motor distart. Untuk menentukan arus rotor pada saat starting, semua rotor sangkar saat ini mempunyai code letter (agar tidak bingung dengan desain kelas motor) pada name platenya. Code letter menentukan jumlah arus pada saat start.

Batas ini dinyatakan sebagai fungsi daya kuda (hp). Tabel 3.1 adalah suatu tabel yang berisi kVA/hp untuk setiap code letter. Untuk menentukan arus start suatu motor induksi, baca tegangan nominal daya motor (hp) dan code letter dari

(42)

Sstart = (daya kuda nominal)(factor code letter) (3.1)

Dan arus start dapat dihitung dengan rumus

T start L

V S I

= (Ampere) (3.2)

Tabel 3.1 Tabel NEMA, kVA/hp untuk setiap code letter

Nominal code

letter

Locked rotor, kVA/hp

Nominal code

letter

Locked rotor, kVA/hp

A 0-3.14 L 9.00-9.99

B 3.15-3.54 M 10.00-11.19

C 3.55-3.99 N 11.20-12.49

D 4.00-4.49 P 12.50-13.99

E 4.50-4.99 R 14.00-15.99

F 5.00-5.59 S 16.00-17.99

G 5.60-6.29 T 18.00-19.99

H 6.30-7.09 U 20.00-22.39

J 7.70-7.99 V 22.40<

K 8.00-8.99

Dengan berkurangnya arus start pada starting motor induksi hal ini juga akan mengurangi besar torsi start pada motor induksi tersebut. Ada beberapa metode starting motor induksi tiga fasa antara lain:

1. Starting langsung (direct-on-line starting) 2. Starting wye-delta

3. Starting dengan tahanan stator 4. Starting dengan autotransformator

(43)

3.2 Starting Langsung (direct-on-line starting)

Starting langsung merupakan cara paling sederhana, dimana stator langsung dihubungkan langsung dengan sumber tegangan, artinya tidak perlu

mengatur atau menurunkan tegangan pada saat starting (Gambar 3.1).

Penggunaan metode ini sering dilakukan untuk motor-motor AC yang mempunyai kapasitas daya yang kecil.

Legenda:

So = tombol OFF S1 = tombol ON K1 = Start Contactor

F1 = Thermal Overload Relay F2 = Overload Relay

F3 = Control circuit fuse U, V,W = Motor winding M = Motor

Gambar 3.1(a) Rangkaian diagram starting langsung (b) Rangkaian kontrol

starting langsung

Besar arus start motor induksi pada saat starting dari 4 sampai 10 dari arus beban penuhnya pada faktor daya yang rendah. Hal ini terjadi karena motor pada saat diam memiliki momen inersia, sehingga untuk mengalahkan momen inersia

(44)

itu dibutuhkan arus yang besar. Oleh karena itu, metode starting langsung sering digunakan pada motor induksi dengan daya yang relatif kecil (dibawah 7,5 kW).

Torsi start dapat ditentukan dengan persamaan:

f f sc f

st xs

I I T T

       

= (3.3)

Dimana:

Tst = Torsi start motor induksi (starting torque)

Tf = Torsi beban penuh (full-load torque)

Isc = Arus hubung singkat (short-circuit current)

If = Arus beban penuh (full-load current)

Sf = Slip beban penuh (full-load slip)

3.3 Starting Wye-Delta

Pada metode ini dipergunakan untuk motor induksi rotor sangkar yang dirancang untuk memberikan keluaran nominal bila kumparan stator dihubungkan delta dan biasanya dipakai pada motor yang mempunyai keluaran nominal sampai 25HP. Belitan stator didesain beroperasi pada hubungan delta dan pada saat

starting belitan tersebut terhubung dengan hubungan bintang. Mula-mula motor distart pada hubungan bintang ketika kecepatan motor meningkat maka hubungan pada motor tersebut berganti dari hubungan bintang ke delta (Gambar 3.3). Ketika motor terhubung bintang maka tegangan pada stator adalah

v _.

Sehingga arus yang masuk ke terminal motor juga berkurang dan nilai

torsi start pada motor adalah

1 _

   

 _atau

(45)

Pada starting hubungan delta, Arus starting /fasa,

sc sc V _Z

I = ; Arus starting = 3I_sc

Pada starting hubungan bintang,

Arus starting /fasa, _sc

sc st I Z V I 3 1 3 ₌ =

Sehingga : _f

f sc f f st f st _xs xI I xs I I T T 2 2 3         =         = f f sc f st xs I I T T 2 3 1         = (3.4)

Gambar 3.2 (a) Rangkaian Starting wye – delta (b) Rangkaian kontrol starting

(46)

3.4 Starting Dengan Tahanan Stator

Pada metode ini, tahanan luar dihubungserikan dengan masing-masing fasa dari kumparan stator pada saat motor distart. Hal ini bertujuan untuk menurunkan tegangan di dalam tahanan sehingga terminal motor dapat beroperasi karena arus yang masuk juga berkurang. Starting dengan penambahan tahanan stator memiliki dua kekurangan. Pertama, tegangan berkurang pada saat motor distart sehingga torsi start juga berkurang dan karena itu waktu akselarasi meningkat. Kedua, banyaknya daya yang dibutuhkan akan menghasilkan pemborosan pada saat starting.

Hubungan antara torsi start dan torsi beban penuh pada saat starting dapat ditulis dengan persamaan:

sc st xI

I = (3.5)

f f sc f st xs I I T T 2         = f f sc f st _xs I I X T

T ₂ 2

       

= (3.6)

Jadi, ketika arus pada saat starting berkurang sebesar faktor x dari arus dasar pada tegangan starting (Isc), torsi start pada saat motor distart juga

berkurang sebesar factor x2. Oleh karena itu, metode starting ini hanya digunakan pada starting motor-motor berdaya kecil. Untuk rangkaian starting dengan tahanan stator dan diagram skematiknya dapat dilihat pada Gambar 3.3.

(47)

MCCB

OFF

R T

T T

S R

MC-S MC-R

80% 50%

OLR

M ~

65% REAKTOR

OLR

Gambar 3.3 (a) Rangkaian Starting dengan tahanan stator (b) Diagram skematik

starting dengan tahanan stator

Legenda: Q1 = Main Braker KM1 = Star Contactor F1 = Thermal Overload Relay U,V,W = Motor Winding RU = Tahanan Fasa U RV = Tahanan Fasa V RW = Tahanan Fasa W M = Motor

(48)

3.5 Starting Dengan Autotransformator

3.5.1 Pendahuluan

Metode starting dengan autotransformator adalah suatu metode starting

yang digunakan untuk mengurangi tegangan pada stator pada saat start, yang akan membatasi arus start. Metode starting dengan autotransformator dapat dijalankan dengan cara open-atau-cloce-transition.

Starting dengan autotransformator digunakan untuk mengurangi tegangan pada saat start. Dengan berkurangnya tegangan pada saat start, maka arus start yang dihasilkan akan rendah juga. Setelah waktu tunda ditetapkan, autotransformator dilepas dari rangkaian dan selanjutnya motor induksi rotor sangkar akan beroperasi pada tegangan penuh.

Autotransformator dilengkapi dengan tap yang terdiri dari 50%, 65% atau 80% dari tegangan saluran sebagai tegangan start dengan pengurangan arus saluran sebagai tegangan start dengan pengurangan arus yang sesuai. Tap dapat dipilih agar sesuai dengan kopel start yang diperlukan oleh motor untuk dapat mengatasi beban yang dikemudikan. Penstart autotransformator dapat dioperasikan secara manual maupun otomatis (magnetik).

3.5.2 Autotransformator

Autotransformator adalah salah satu jenis dari transformator yang memiliki satu belitan dan dapat diatur tegangan outputnya. Pada transformator yang memiliki satu belitan, antara belitan primer dan sekunder tidak dilakukan isolasi elektrik seperti pada transformator biasa dengan dua belitan. Namun, secara teori dan operasi memiliki kesamaan. Seperti pada Gambar 3.4, sebuah

(49)

autotransformator yang terdiri dari belitan tunggal dimana L1 dan L2 membentuk belitan primer dan bagian % tap dan T2 membentuk belitan sekunder.

Gambar 3.4 Belitan autotransformator

Starting dengan autotransformator mempunyai dua atau tiga autotransformator untuk mengurangi tegangan start. Jika digunakan dua autotransformator, maka akan dilakukan hubungan open delta, sedangkan jika digunakan tiga autotransformator akan dilakukan hubungan bintang (wye).

Starting dengan metode ini sering digunakan pada motor induksi yang memiliki daya keluaran lebih dari 25HP.

Untuk rangkaian starting motor induksi dengan autotransformator dapat dilihat pada Gambar 3.5.

Gambar 3.5 (a) Rangkaian Starting dengan autotransformator (b) Rangkaian

kontrol starting dengan autotransformator %Tap

T2 Supply voltage

(50)

3.5.3 Analisis Rangkaian Starting Dengan Autotransformator

Starting dengan autotransformator dapat dilakukan dengan dua cara yaitu:

1. Closed-circuit transition

2. Open-circuit transition.

3.5.3.1 Rangkaian Transisi Tertutup (Close-circuit Transition)

Jika tombol start ditekan (Gambar 3.6), maka arus akan mengalir melalui coil TR, 2S dan 1S. Sesaat setelah coil 2R dan 1S dialiri arus maka coil-coil tersebut akan terisi daya (energize) sehingga kontak 2S dan 1S yang terbuka (normally open) akan menutup dan kontak yang tertutup (normally closed) akan membuka, sehingga pada rangkaian autotransformator akan dialiri arus dan beroperasi.

Coil TR juga dialiri arus sehingga kontak tundaan waktu (TR-TO) akan membuka dan sesaat itu juga kontak TR-TC akan menutup sehingga coil 1S tidak lagi terisi daya (deenergize) sehingga semua kontak 1S yang tadinya telah menutup akan membuka dan sebaliknya. Sesaat setelah kontak TR-TC menutup maka coil R juga akan dialiri arus sehingga energize dan mengakibatkan semua kontak R akan menutup. Karena setelah kontak 1S membuka pada autotransformator sehingga arus mengalir dari L1-R-T1, L2-R-T2 dan L3-R-T3. Pada saat perpindahan dari autotransformator, motor tidak mengalami kehilangan daya maka metode starting ini disebut rangkaian transisi tertutup (close- circuit transition)

(51)

Gambar 3.6 Rangkaian starting dengan autotransformator-closed transition

3.5.3.2 Rangkaian Transisi Terbuka (Open-circuit Transition)

Jika tombol start ditekan (Gambar 3.7), maka rangkaian akan dialiri arus melalui kontak yang menutup yaitu TR-TO dan R. Coil S akan terisi daya (energize) sehingga sesaat setelah coil S energize maka semua kontak S yang membuka (normally open) akan menutup dan yang menutup (normally closed) akan membuka. Kontak S menutup maka coil TR akan energize karena telah dialiri arus dan autotransformator akan beroperasi. Sesaat setelah coil TR energize

maka kontak tundaan waktu yang menutup akan membuka dan sebaliknya yaitu TR-TO akan membuka dan TR-TC akan menutup sehingga pada coil S akan

deenergize sehingga kontak-kontak S yang tadinya telah menutup akan membuka

Legenda: R = RUN S = Start TR = Time Relay

(52)

dan yang telah membuka akan menutup kembali mengakibatkan autotransformator juga tidak beroperasi lagi.

Dengan adanya energize pada coil TR maka coil R akan energize

mengakibatkan semua kontak R yang membuka akan menutup dan sebaliknya sehingga arus langsung mengalir melalui L1-R-T1, L2-R-T2 dan L3-R-T3. Karena pada saat start motor kehilangan daya selama perpindahan dari autotransformator, maka start ini disebut rangkaian transisi terbuka (open-circuit transition).

Gambar 3.7 Rangkaian starting dengan autotransformator-open transition

Legenda: R = RUN S = Start TR = Time Relay

(53)

3.5.4 Arus Dan Torsi Starting Motor Induksi

Hubungan antara arus dan torsi pada starting motor induksi dengan autotransformator, apabila motor induksi mendapat tegangan langsung sebesar V dari sistem maka tegangan yang melalui motor per fasa adalah

V _{dan arus}

startnya I_st =I_sc. Pada metode starting motor induksi dengan autotransformator, jika rasio dari tap pada autotransformator sebesar K, maka tegangan per fasa yang melalui motor adalah KV 3 dan persamaan arusnya adalah:

sc st KI

I = (3.7)

dimana : K = tapping transformator Isc= arus start langsung

Untuk menentukan torsi start dapat dinyatakan dengan persamaan:

(

) (

)

[

_' 2 _' 2

]

2 ' 3 r s r s s s r X X R R V R Ts + + + = ω (3.8)

Dimana : T_s = Torsi start

V = Tegangan perfasa

R = Tahanan Rotor

R = Tahanan Stator

ω = Kecepatan angular stator

X = Reaktansi Stator

(54)

Torsi start dengan autotransformator dapat juga dinyatakan dengan persamaan: fl fl st fl st S I I T T ×         = 2 fl fl sc fl st S I KI T T ×         = 2 fl fl sc fl st S I I K T T ×         = 2 2 (3.9)

Dimana: T_fl = Torsi beban penuh

S = Slip beban penuh

Sedangkan torsi beban penuh dan slip beban penuh dapat ditentukan dari persamaan: ωin fl P T = 60 / 2 N P Tfl = _π in

N P

T in

(55)

BAB IV

ANALISIS SIMULASI STARTING MOTOR INDUKSI ROTOR SANGKAR

DENGAN AUTOTRANSFORMATOR

4.1 Umum

Matlab (Matrix Laboratory) merupakan suatu program komputer yang dirancang untuk memecahkan berbagai masalah matematis yang kerap kita ditemui dalam bidang teknis. Matlab dapat dimanfaatkan untuk menemukan solusi dari berbagai masalah numerik secara cepat dan tepat mulai dari masalah yang sederhana hingga masalah yang kompleks. Salah satu aspek yang sangat berguna dari Matlab ialah kemampuannya untuk menggambarkan berbagai jenis grafik, sehingga kita bisa menvisualisasikan data dan fungsi yang kompleks. Dalam program matlab juga dilengkapi dengan simulink, yaitu perangkat lunak yang digunakan dalam pemodelan, simulasi dan juga menganalisis sistem dinamis yang mendukung sistem.

Dengan menggunakan aplikasi simulink pada matlab, pengguna dapat dengan mudah membangun suatu model dari awal atau mengambil model yang sudah ada kemudian melakukan modifikasi untuk melakukan eksplorasi model nonlinier dengan lebih realistis.

4.2 Rangkaian Simulasi

Model rangkaian untuk mensimulasikan starting motor induksi rotor sangkar dengan autotransformator dapat dilihat pada Gambar 4.1.

(56)

Gambar 4.1 Rangkaian simulasi starting motor induksi rotor sangkar dengan autotransformator

4.3 Spesifikasi Model Rangkaian Simulasi

Berikut ini merupakan spesifikasi model parameter elemen-elemen yang digunakan dalam membangun rangkaian simulasi, yaitu:

a. Main

Pada spesifikasi model “main” terdapat tiga buah blok parameter (L1, L2 dan L3) sebagai masukan fasa a, b dan c yang disebut sebagai sine wave

(gelombang sinus).

main Sine Wave (Gelombang Sinus)

Sine Wave atau gelombang sinus dibentuk untuk menyediakan grafik berupa gelombang sinus. Blok ini dapat beroperasi pada time-based atau berdasarkan waktu atau sample-base berdasarkan contoh. Dalam Tugas Akhir ini,

tap

main

Te (N.m)

Te VS n

Putaran (rpm)

Arus Stator (A)

0.85 tap

Discret e, Ts = 0.0001 s.

powergui

ia,ib,ic

measuring

main

100 Load

saklar

tap

L 1

L 2

L 3

tap

main

Autotransformator

100 HP - 400 V 50 Hz - 1484 rpm

(57)

penulis menggunakan time-based mode dimana hasil gelombang yang dihasilkan dari sine-wave ini dapat dituliskan dengan persamaan:

y = amplitude x sin(frekuensi x time + fasa) + bias.

Time-based mode memiliki dua submode yaitu mode berlanjut (continuous mode) dan mode diskrit (discrete mode). Pada mode diskrit, parameter contoh waktu yang digunakan lebih besar dari 0 (nol). Hal ini bertujuan untuk menunjukkan nilai hasil waktu yang kita inginkan.

b. Scope

Pada simulink matlab, scope digunakan untuk menampilkan hasil simulasi dalam bentuk grafik. Pada blok scope dapat ditentukan beberapa sumbu masukan dalam satu port. Ruang scope memungkinkan pengguna menyesuaikan jumlah waktu dan kisaran nilai input yang akan ditampilkan. Pada hasil simulasi yang ditampilkan pada scope dapat dimodifikasi oleh pengguna batas nilai.

Pada blok scope terdapat tombol-tombol toolbar yang memungkinkan pengguna memperbesar data yang ditampilkan dan menampilkan semua input data ke scope.

(58)

c. XY Graph

Menunjukkan X-Y plot menggunakan tampilan figure pada matlab. Blok ini memiliki dua input skalar. Plot pada input yang pertama merupakan sumbu x dan input yang kedua merupakan sumbu y. Pada saat simulasi dilakukan maka tampilan XY Graph juga tampil tanpa dengan perintah dari user. XY Graph ini dapat digunakan untuk mengidentifikasi hubungan lebar antar set data dan mengidentifikasi kecenderungan arah antar set data.

d. Tap

Tap changer adalah alat perubah perbandingan transformasi untuk mendapatkan tegangan operasi sekunder yang lebih baik (diinginkan) dari tegangan jaringan/ primer yang berubah-ubah.

(59)

Untuk memenuhi kualitas tegangan pelayanan sesuai kebutuhan konsumen (PLN Distribusi), tegangan keluaran (sekunder) transformator harus dapat dirubah sesuai keinginan. Untuk memenuhi hal tersebut, maka pada salah satu atau pada kedua sisi belitan transformator dibuat tap (penyadap) untuk merubah perbandingan (rasio) transformasi trafo.

e. Autotransformator

Controlled voltage source

Autotransformator adalah salah satu jenis dari transformator yang memiliki satu belitan dan dapat diatur tegangan outputnya. Pada transformator

(60)

yang memiliki satu belitan, antara belitan primer dan sekunder tidak dilakukan isolasi elektrik seperti pada transformator biasa dengan dua belitan. Namun, secara teori dan operasi memiliki kesamaan. Sebuah autotransformator yang terdiri dari belitan tunggal dimana L1 dan L2 membentuk belitan primer dan bagian % tap dan T2 membentuk belitan sekunder (Gambar 3.5).

Controlled voltage source, terdapat di dalam autotransformator yang berfungsi mengubah input sinyal ke ekuivalen sumber tegangan. Di ruang blok dari controlled voltage source ini dapat diatur spesifikasi tegangan AC atau DC. Jika kita ingin memulai simulasi pada keadaan steady state, maka input pada

simulink harus dihubungkan ke sinyal starting berupa sinusoidal atau bentuk gelombang DC yang sesuai.

f. Mesin Induksi

Blok mesin induksi dapat dioperasikan sebagai motor atau generator. Model operasi mesin ini ditandai oleh kondisi torsi mekaniknya.

a. Jika torsi mekanik positif maka mesin beroperasi sebagai motor. b. Jika torsi mekanik negatif maka mesin beroperasi sebagai generator.

Motor induksi tiga fasa rotor sangkar yang diasumsikan memiliki spesifikasi parameter sebagai berikut:

(61)

Arus Nominal : 140 A

Daya Keluaran : 100 Hp

Frekuensi : 50 Hz

Kecepatan Putaran : 1484 rpm

Jumlah Kutub : 4

Cos φ : 0.87

Code Letter : M

Efisiensi : 0.91

Desain Kelas : B

Berikut blok konfigurasi dan parameter motor induksi tiga fasa dalam unit satuan sistem internasional (SI).

(62)

4.4 Simulasi Dan Hasil Simulasi

Analisis simulasi starting motor induksi rotor sangkar dengan autotransformator pada Tugas Akhir ini dilakukan dengan menggunakan MATLAB 7.7.0. Rangkaian simulasi ditunjukkan pada Gambar 4.1.

Analisis yang dilakukan dalam simulasi ini adalah dengan mengubah-ubah nilai parameter tap untuk menampilkan grafik yang diinginkan. Adapun nilai tap yang digunakan dalam simulasi ini adalah 45%, 55%, 75%, dan 85%. Dari simulasi ini akan di dapat nilai arus start dan torsi start pada saat starting motor induksi. Pada kondisi tap yang dinaikkan bertahap dari 55% ke 75% ke 85% lalu ke 100% akan menghasilkan nilai arus start dan torsi start yang berbeda dengan nilai tap tanpa adanya variasi yang digunakan pada starting motor induksi. Hasil simulasi ditunjukkan pada gambar berikut.

(63)

Torsi vs Putaran Rotor

Torsi Elektromagnetik

(N-m)

Putaran Rotor (rpm)

Gambar 4.2 Grafik torsi – kecepatan dan putaran rotor pada starting motor

induksi tanpa autotransformator

0 0.5 1 1.5 2 2.5

x 104 -200

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600

Waktu (ms)

an R

(

)

(64)

Gambar 4.3 Grafik arus stator fasa a,b dan c pada starting motor induksi tanpa autotransformator

0

0.5

1

1.5

2

2.5 x 10

-2000

-1500

-1000

-500

0

500 1000

1500

2000

2500

Waktu (ms)

a a,

b dan c

(

)

(65)

Gambar 4.4 Grafik torsi elektromagnetik pada starting motor induksi tanpa autotransformator

0 0.5 1 1.5 2 2.5

x 104 -1500

-1000 -500 0 500 1000 1500 2000

Waktu (ms)

i E

lek

agnet

(

-m

)

(66)

Torsi vs Putaran Rotor

Torsi Elektromagnetik

(N-m)

Putaran Rotor (rpm)

Gambar 4.5 Grafik torsi – kecepatan dan putaran rotor pada starting motor

induksi dengan autotransformator pada tap 45%

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3

x 104 -350

-300 -250 -200 -150 -100 -50 0 50

Waktu (ms)

an R

(

)

(67)

Gambar 4.6 Grafik arus stator fasa a, b dan c pada starting motor induksi dengan autotransformator pada tap 45%

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3 x 10

-1000

-800

-600

-400

-200

0

200

400

600

800 1000

Waktu (ms)

a a,

b dan c

(

)

(68)

Gambar 4.7 Grafik torsi elektromagnetik pada starting motor induksi dengan autotransformator pada tap 45%

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3 x 10

-300

-200

-100

0

100

200

300

400

500 Waktu (ms)

agnet

(

)

(69)

Torsi vs Putaran Rotor

Torsi Elektromagnetik

(N-m)

Putaran Rotor (rpm)

Gambar 4.8 Grafik torsi – kecepatan dan putaran rotor pada starting motor

induksi dengan autotransformator pada tap 55%

0 0.5 1 1.5 2 2.5

x 104 -200

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600

Waktu (ms)

an R

(

)

(70)

Gambar 4.9 Grafik arus stator fasa a, b dan c pada starting motor induksi dengan autotransformator pada tap 55%

0

0.5

1

1.5

2

2.5 x 10

-1000

-500

0

500 1000

Waktu (ms)

a a,

b dan c

(

)

(71)

Gambar 4.10 Grafik torsi elektromagnetik pada starting motor induksi dengan autotransformator pada tap 55%

0

0.5

1

1.5

2

2.5 x 10

-400

-200

0

200

400

600

800

Waktu (ms)

agnet

(

)

(72)

Torsi vs Putaran Rotor

Torsi Elektromagnetik

(N-m)

Putaran Rotor (rpm)

Gambar 4.11 Grafik torsi – kecepatan dan putaran rotor pada starting motor

induksi dengan autotransformator pada tap 70%

0 0.5 1 1.5 2 2.5

x 104 -200

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600

Waktu (ms)

an R

(

)

(73)

Gambar 4.12 Grafik arus stator fasa a, b dan c pada starting motor induksi dengan autotransformator pada tap 70%

0

0.5

1

1.5

2

2.5 x 10

-1500

-1000

-500

0

500 1000

1500

Waktu (ms)

a a,

b dan c

(

)

(74)

Gambar 4.13 Grafik torsi elektromagnetik pada starting motor induksi dengan autotransformator pada tap 70%

0

0.5

1

1.5

2

2.5 x 10

-600

-400

-200

0

200

400

600

800 1000

Waktu (ms)

agnet

(

)

(75)

Torsi vs Putaran Rotor

Torsi Elektromagnetik

(N-m)

Putaran Rotor (rpm)

Gambar 4.14 Grafik torsi – kecepatan dan putaran rotor pada starting motor

induksi dengan autotransformator pada tap 85%

0 0.5 1 1.5 2 2.5

x 104 -200

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600

Waktu (ms)

an R

(

)

(76)

Gambar 4.15 Grafik arus stator fasa a, b dan c pada starting motor induksi dengan autotransformator pada tap 85%

0

0.5

1

1.5

2

2.5 x 10

-2000

-1500

-1000

-500

0

500 1000

1500

2000

Waktu (ms)

a a,

b dan c

(

)

(77)

Gambar 4.16 Grafik torsi elektromagnetik pada starting motor induksi dengan autotransformator pada tap 85%

0

0.5

1

1.5

2

2.5 x 10

-1000

-500

0

500 1000

1500

Waktu (ms)

agnet

(

)

(78)

Torsi vs Putaran Rotor

Torsi Elektromagnetik

(N-m)

Putaran Rotor (rpm)

Gambar 4.17 Grafik torsi – kecepatan dan putaran rotor pada starting motor

induksi dengan autotransformator pada tap 85% selama 2s ke tap 45%

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3 x 10

-50

0

50

100

150

200

250

300

350

Waktu (ms)

an R

(

)

(79)

Gambar 4.18 Grafik arus stator fasa a, b dan c pada starting motor induksi dengan autotransformator pada tap 85% selama 2s ke tap 45%

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3 x 10

-2000

-1500

-1000

-500

0

500 1000

1500

2000

Waktu (ms)

asa

dan c

(

)

(80)

Gambar 4.19 Grafik torsi elektromagnetik pada starting motor induksi dengan autotransformator pada tap 85% selama 2s ke tap 45%

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3 x 10

-1000

-500

0

500 1000

1500

Waktu (ms)

ekt

agn

(

)

(81)

Torsi vs Putaran Rotor

Torsi Elektromagnetik

(N-m)

Putaran Rotor (rpm)

Gambar 4.20 Grafik torsi – kecepatan dan putaran rotor pada starting motor

induksi dengan autotransformator pada tap 85% selama 2,5s ke tap 45%

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3

x 104 -200

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600

Waktu (ms)

an R

(

)

(82)

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3 x 10

-2000

-1500

-1000

-500

0

500 1000

1500

2000

Waktu (ms)

a a,

b dan c

(

)

Arus Stator Fasa a, b, dan c vs Waktu

Gambar 4.21 Grafik arus stator fasa a, b dan c pada starting motor induksi

(83)

Gambar 4.22 Grafik torsi elektromagnetik pada starting motor induksi dengan autotransformator pada tap 85% selama 2,5s ke tap 45%

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3 x 10

-1000

-500

0

500 1000

1500

Waktu (ms)

agnet

(

-m

)

(1)

Pustaka Utama: Jakarta.

(2)

LAMPIRAN

LANGKAH-LANGKAH PENGGAMBARAN MODEL RANGKAIAN SIMULASI PADA GAMBAR 4.1 DALAM PROGRAM MATLAB

1. Buka program MATLAB R2008b pada komputer hingga mucul halaman depan program seperti berikut:

2. Pada menu bar, klik simbol simulink hingga muncul gambar seperti berikut:

(3)

dan pilih new model hingga muncul halaman model seperti gambar berikut:

4. Pada halaman model akan diisi dengan rangkaian simulasi. Gunakan daftar menu pada Simulink Library Browser dan pilih SimPowerSystem seperti gambar berikut:

(4)

5. Kemudian pilih komponen-komponen rangkaian simulasi sesuai dengan yang dibutuhkan dari SimPowerSystem yang terdapat pada Simulink Library Browser, drag icon komponen tersebut ke halaman model.

- Sumber tegangan AC diambil dari pilihan electrical source pada sub menu SimPowerSystem.

- Motor induksi tiga fasa dapat diambil dari pilihan Machine.

- Constant dan Sine Wave dapat diambil dari pilihan sources pada simulink

- Voltage measurement dapat diambil dari pilihan measurements.

- Scope dapat diambil dari pilihan commonly use block pada pilihan simulink.

6. Untuk mengisi parameter Subsystem, klik ganda pada tampilan Subsytem yang telah di drag ke halaman model hingga muncul halaman Subsystem seperti berikut:

(5)

seperti halaman model utama, yakni komponen-komponenya diambil dari Simulink Library Browser.

- Controlled Voltage Source dapat diambil dari pilihan electrical source yang terdapat dalam SimPowerSystem.

8. Untuk mengubah parameter setiap komponen sesuai yang diinginkan dapat dilakukan dengan klik ganda pada setiap komponen yang telah didrag ke halaman model sehingga muncul block parameter setiap komponen.

- Block parameter sumber tegangan seperti berikut:

(6)

- Block parameter motor induksi tiga fasa sebagai berikut: