46
BAB IV ANALISA PENGATURAN MOTOR INDUKSI TIGA FASA ROTOR
BELITAN DENGAN INJEKSI TEGANGAN PADA ROTOR
4.1 Umum
Salah satu kelebihan motor induksi jenis rotor belitan dibanding rotor sangkar adalah kemudahan dalam mengakses belitan rotor. Belitan rotor dapat
dihubungkan dengan komponen seperti tahanan atau sumber tegangan luar. Dengan penambahan ini maka kecepatan dan torsi motor dapat diatur.
Pada percobaan ini akan dilakukan pengaturan kecepatan motor induksi dalam keadaan tidak berbeban dengan cara menghubungkan belitan rotor dengan
suatu sumber tegangan luar yang memiliki frekwensi yang sama. Pengaturan kecepatan motor dapat dilakukan dengan mengubah besar tegangan yang
diinjeksikan ke rotor. Melalui percobaan ini akan dapat dilihat pengaruh besar tegangan yang diinjeksikan terhadap kecepatan dan torsi motor induksi tiga fasa.
4.2. Peralatan Yang Digunakan
Peralatan yang digunakan dalam percobaan ini adalah: 1. Motor induksi tiga fasa
tipe : rotor belitan Spesifikasi motor: - AEG Typ C AM 112MU 4RI
- Y 220380 V 10,7 6,2 A - 2,2 Kw, cos 0,67
- 1410 rpm, 50 Hz
Universitas Sumatera Utara
47 - isolasi B
- a = N
1
N
2
= 3.09 2. Amper meter
3. Volt Meter 4. Watt Meter 3
5. Sumber tegangan AC dan DC 6. Tachometer
4.3 Percobaan Untuk Mendapatkan Parameter Parameter Motor Induksi Tiga Fasa
Untuk dapat menentukan parameter motor induksi tiga fasa jenis rotor belitan, maka dapat dilakukan dengan percobaan berikut ini:
4.3.1 Percobaan Tahanan DC A. Percobaan Tahanan DC Pada Belitan Stator
1. Rangkaian Percobaan
Gambar 4.1 Rangkaian percobaan tahanan dc pada belitan stator
Universitas Sumatera Utara
48
2. Prosedur Percobaan
1. Hubungan belitan stator dibuat hubungan Y. yang akan diukur adalah dua dari ketiga belitan stator.
2. Rangkaian belitan stator dihubungkan dengan suplai tegangan DC 3. Tegangan DC suplai dinaikkan sampai pada nilai tertentu.
4. Ketika tegangan menunjukkan pada besaran 15,4 Volt, penunjukan alat ukur voltmeter dan amperemeter dicatat
5. jika telah selesai Rangkaian dilepas.
3. Data Hasil Percobaan
Tabel 4.1 Data hasil percobaan tahanan dc pada stator
Phasa V volt
I Ampere U V
15,4 5,01
4. Analisa Data Pengujian
R
dc
= I
V
R
dc
= Karena belitan ini bekerja pada tegangan bolak balik maka tahanan ini
harus dikalikan dengan faktor koreksi k 1,3. R
ac
= k R
dc
R
ac
= 1,3 x 1,537 = 1,998
Universitas Sumatera Utara
49
B. Percobaan Tahanan DC pada Belitan Rotor 1. Rangnkaian Percobaan
Gambar 4.2 Rangkaian percobaan tahanan DC pada belitan Rotor
2. Prosedur Percobaan
1. Hubungan belitan rotor dibuat hubungan Y, yang akan diukur adalah dua dari ketiga belitan rotor.
2. Rangkaian belitan rotor dihubungkan dengan suplai tegangan DC 3. Naikkan Tegangan DC suplai secara perlahan, sampai pada nilai tertentu.
4. Ketika tegangan menunjukkan pada besaran 3,5 Volt, penunjukan alat ukur voltmeter dan amperemeter dicatat
5. Jika telah selesai Rangkaian dilepas.
3. Data Hasil Percobaan
Tabel 4.2 Data hasil percobaan tahanan dc pada rotor
Phasa V volt
I Ampere K M
4,5 5,0
Universitas Sumatera Utara
50
4. Analisa Data Pengujian
R
dc
= I
V
R
dc
= = 0,9
R
ac
= k R
dc
R
ac
= 1,3 x 0,9 = 1,17
4.3.2 Percobaan Rotor Tertahan Block Rotor 1. Rangkaian Percobaan
Dari data yang didapat pada pengukuran motor dalam keadaan rotor
tertahan atau hubung singkat maka dihitung X
1
dan X
2
. Rangkaian pengukuran ketika terhubung singkat ditunjukkan pada Gambar 4.3 di bawah ini
Gambar 4.3 Gambar rangkaian percobaan rotor tertahan
2. Prosedur Percobaan
Prosedur yang dilakukan untuk memperoleh data hubung singkat adalah : 1. Motor induksi dikopel dengan mesin arus searah
Universitas Sumatera Utara
51 2. Semua switch dalam keadaan terbuka, pengatur tegangan dalam kondisi
minimum. 3. Switch S
1
ditutup, PTAC
1
dinaikkan sehingga motor induksi mulai berputar perlahan.
4. Switch S
3
kemudian ditutup, PTDC
2
dinaikkan sampai penunjukan amperemeter A
3
mencapai harga arus penguat nominal mesin arus searah 5. Switch S
2
ditutup dan PTDC
1
dinaikkan sehingga mesin arus searah memblok putaran motor induksi dan putaran berhenti. Kemudian penunjukan alat ukur
A
1
, W dan T dicatat 6. Pengukuran diulang beberapa kali untuk mendapatkan nilai yang paling baik.
3. Data Hasil Percobaan Rotor Tertahan
Tabel 4.3 Data hasil percobaan rotor tertahan
BR
V Volt
BR
I Ampere
BR
P Watt 108
6,2 575
4. Analisa Data Pengujian
Z
BR
= Z
BR
= = 10.057
R
BR
= R
BR
= = 4,553
X
BR
= X
BR
= =
Universitas Sumatera Utara
52 X
BR
= 8,967 Untuk Rotor belitan, sesusi dengan standar NEMA maka X
1
= X
2
= 0,5 X
BR
X
1
= 0,5 x 8,967 = 4,484 X
2
= 4,484
4.4 Analisa Pengaturan Motor Induksi Tiga Fasa Rotor Belitan dengan Injeksi Tegangan pada Rotor
1. Rangkaian Percobaan
Gambar 4.4 Rangkaian percobaan pengaturan motor induksi dengan injeksi
tegangan pada rotor.
2. Prosedur Percobaan
Prosedur yang dilakukan untun mengatur kecepatan motor induksi dengan metode injeksi tegangan adalah sebagai berikut.
1. Motor induksi dirangkai deperti pada gambar 4.5 2. Switch S1 dan S2 ditutup, kemudian PTAC1 dinaikkan secara perlahan
sampai tegangan ratingnya. PTAC2 dibiarkan Pada posisi 0 volt. 3. Setelah rating tegangan stator motor induksi tercapai maka pengaturan
kecepatan dapat dilakukan dengan menaikkan tegangan PTAC2 secara bertahap.
Universitas Sumatera Utara
53 4. Pada setiap tahapan dicatat pembacaan kecepatan motor, Amperemeter,
Voltmeter, Wattmeter dan Torsimeter. 5. Setelah dicatat rangkaian dilepas
3. Data Hasil Percobaan Motor tidak berbeban
Tabel 4.4 Data hasil percobaan pengaturan kecepatan motor tidak berbeban V
1
= 360 Volt V
i
volt I
Rotor
Ampere I
Stator
Ampere n rpm Torsi N.m
0,60 2,01
1310 0,69
1 0,66
2,03 1310
0,71 2
0,91 2,05
1300 0,73
3 1,66
2,08 1295
0,76 4
1,67 2,11
1290 0,79
5 1,60
2,15 1280
0,81 6
1,78 2,19
1275 0,83
7 2,30
2,24 1270
0,87 8
2,62 2,28
1260 0,90
9 2,99
2,32 1250
0,94 10
3,30 2,35
1245 0,97
11 3,60
2,39 1240
1,01 12
3,60 2,44
1240 1,05
13 3,88
2,48 1230
1,08 14
4,03 2,53
1230 1,10
15 4,35
2,57 1220
1,13
Universitas Sumatera Utara
54
Motor dengan beban 2 N.m
Tabel 4.5 Data hasil percobaan pengaturan kecepatan motor berbeban 2 N.m. V
1
= 360 Volt V
i
volt I
Rotor
Ampere I
Stator
Ampere n rpm
Torsi N.m
1,60 2,28
1275 2,02
1 1,72
2,29 1270
2,06 2
1,85 2,33
1260 2,08
3 2,10
2,36 1255
2,10 4
2,21 2,41
1240 2,16
5 2,39
2,45 1230
2,18 6
2,68 2,48
1220 2,23
7 2,93
2,55 1215
2,26 8
3,34 2,59
1205 2,30
9 3,75
2,65 1200
2,38 10
4,11 2,68
1195 2,43
11 4,47
2,73 1185
2,48 12
4,70 2,77
1175 2,50
13 4,95
2,83 1160
2,52 14
5,22 2,89
1150 2,57
15 5,66
2,92 1135
2,62
Motor dengan beban 4 N.m
Tabel 4.6 Data hasil percobaan pengaturan kecepatan motor berbeban 4 N.m V
1
= 360 Volt V
i
volt I
Rotor
Ampere I
Stator
Ampere n rpm
Torsi N.m
3,80 2,60
1250 4,01
1 3,92
2,62 1245
4,07 2
4,20 2,65
1235 4,09
Universitas Sumatera Utara
55 3
4,45 2,69
1230 4,12
4 4,68
2,73 1220
4,17 5
4,81 2,78
1205 4,24
6 5,19
2,82 1195
4,29 7
5,47 2,87
1190 4,31
8 5,70
2,91 1180
4,36 9
5,95 2,94
1170 4,39
10 6,24
2,98 1165
4,43 11
6,40 3,02
1155 4,48
12 6,65
3,07 1140
4,51 13
6,81 3,13
1130 4,56
14 6,98
3,19 1125
4,60 15
7,13 3,25
1110 4,66
4. Analisa Data
Pengaruh injeksi tegangan pada kecepatan motor dapat dihitung dengan menggunakan persamaan 3.6.
Dengan menggunakan data pengujian yang telah diperoleh maka nilai slip s untuk masing-masing injeksi tegangan dapat dicari.
Motor induksi tidak berbeban. V
i
= 0 volt I
2
=
aI
2
=
Universitas Sumatera Utara
56 0,324 0,60 =
0,0378 = - 43115,636 +
- 43115,636 s
2
+1,685 s + 4,695 = 0 s
1
,
2
= =
s
1
= - 0,010 s
2
= 0,010 Slip yang memungkinkan adalah yang bernilai positif yaitu s = 0,010
n
s
= =
= 1500 n
r
= n
s
- sn
s
n
r
= 1500 0,010 1500 n
r
= 1485 rpm V
i
= 1 volt aI
2
=
0,324 0,66 =
0,0457 = - 43098,005 +
+ = 0
43098,005 s
2
+ 417,727 s + 6,676 = 0
Universitas Sumatera Utara
57 s
1
,
2
= =
s
1
= -0,009 s
2
= 0,018 Slip yang memungkinkan adalah yang bernilai positif yaitu s = 0.018
n
r
= 1500 0,018 1500 n
r
= 1473 rpm Dengan mengunakan langkah dan perhitungan yang sama, maka dapat
diperoleh slip untuk setiap tahap injeksi tegangan sebagai berikut.
Tabel 4.7 Hasil perhitungan slip dan kecepatan motor tidak berbeban
Vi volt s
n
r
rpm 0,010
1485 1
0,018 1473
2 0,026
1461 3
0,040 1440
4 0,047
1430 5
0,051 1424
6 0,061
1409 7
0,076 1386
8 0,088
1368 9
0,101 1349
10 0,113
1331 11
0,125 1312
12 0,133
1301 13
0,143 1286
14 0,152
1272 15
0,166 1251
Universitas Sumatera Utara
58 Motor berbeban 2 N.m.
V
i
= 0 volt aI
2
=
0,324 1,6 =
0,269 = - 42599,635 +
= 0 - 42599,635 s
2
+ 11,992 s + 33,412 = 0 s
1,2
= =
s
1
= - 0,028 s
2
= 0,028 n
r
= 1500 0,028 1500 n
r
= 1458 rpm Slip yang memungkinkan adalah yang bernilai positif yaitu s = 0.028
V
i
= 1 volt aI
2
=
0,324 1,72 =
0,311 = - 42505,898 +
= 0
Universitas Sumatera Utara
59 - 42505,898 s2 + 429,554 s + 37,629 = 0
s
1,2
= =
s
1
= - 0,025 s
2
= 0,035 Slip yang memungkinkan adalah yang bernilai positif yaitu s = 0.035
n
r
= 1500 0,035 1500 n
r
= 1448 rpm Dengan mengunakan langkah dan perhitungan yang sama, maka dapat
diperoleh slip untuk setiap injeksi tegangan sebagai berikut.
Tabel 4.8 Hasil perhitungan slip dan kecepatan motor berbeban 2 N.m
Vi volt s
n
r
rpm 0,028
1458 1
0,035 1448
2 0,043
1436 3
0,052 1422
4 0,060
1410 5
0,068 1398
6 0,078
1383 7
0,089 1367
8 0,103
1346 9
0,120 1320
10 0,130
1305 11
0,146 1281
12 0,158
1263 13
0,171 1246
14 0,185
1223
Universitas Sumatera Utara
60 15
0,205 1193
Motor berbeban 4 N.m V
i
= 0 volt aI
2
=
0,324 3,80 =
1,516 = - 39816,531 +
= 0 - 39816,531 s
2
+ 67,583 s + 188,302 = 0 s
1,2
= s
1
= - 0,068 s
2
= 0.069 Slip yang memungkinkan adalah yang bernilai positif yaitu s = 0.069
n
r
= 1500 0,069 1500 n
r
= 1397 rpm
V
i
= 1 volt aI
2
=
0,324 3,92 =
Universitas Sumatera Utara
61 1,613 =
- 39600,042 + = 0
- 39600,042 s
2
+ 487,598 s + 199,351 = 0 S1,2 =
= S1 = - 0,071
S2 = 0,077 Slip yang memungkinkan adalah yang bernilai positif yaitu s = 0.077
Nr = 1500 0,077 1500 Nr = 1385 rpm
Dengan mengunakan langkah dan perhitungan yang sama, maka dapat diperoleh slip untuk setiap injeksi tegangan sebagai berikut.
Tabel 4.9 Hasil perhitungan slip dan kecepatan motor berbeban 4 N.m
Vi volt s
n
r
rpm 0,069
1397 1
0,077 1385
2 0,088
1368 3
0,099 1352
4 0,110
1335 5
0,119 1322
6 0,135
1298 7
0,148 1278
8 0,161
1259 9
0,174 1239
10 0,190
1215
Universitas Sumatera Utara
62 11
0,202 1197
12 0,220
1170 13
0,232 1152
14 0,246
1131 15
0,261 1109
Dari tabel hasil pengujian dan perhitungan diatas dapat dilihat bahwa penambahan besar tegangan injeksi pada rotor akan cenderung untuk mengurangi
kecepatan motor, tetapi sebaliknya torsi akan cenderung bertambah besar. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada grafik berikut ini.
Gambar 4.5 Grafik pengaruh injeksi tegangan terhadap kecepatan motor dalam
keadaan tidak berbeban
Universitas Sumatera Utara
63
Gambar 4.6 Grafik pengaruh injeksi tegangan terhadap kecepatan motor dalam
keadaan berbeban 2 N.m.
Gambar 4.7 Grafik pengaruh injeksi tegangan terhadap kecepatan motor dalam
keadaan berbeban 4 N.m.
Universitas Sumatera Utara
64
Gambar 4.8 Grafik pengaruh injeksi tegangan terhadap kecepatan motor dalam
keadaan tidak berbeban, beban 2 N.m dan beban 4 N.m.
Dari grafik 4.6 diatas dapat dilihat bahwa semakin besar tegangan yang diinjeksikan pada rotor akan mengakibatkan penurunan kecepatan motor induksi.
Gambar 4.9 Grafik pengaruh Injeksi tegangan terhadap Arus rotor.
Universitas Sumatera Utara
65
Gambar 4.10 Grafik Pengaruh Injeksi tegangan terhadap Arus stator
Gambar 4.11 Grafik pengaruh Injeksi tegangan terhadap torsi motor.
Universitas Sumatera Utara
66
Gambar 4.12 Grafik hubungan torsi dan kecepatan
Dari gambar 4.9 dapat dilihat bahwa injeksi tegangan pada rotor akan mempengaruhi arus rotor. Semakin besar tegangan yang diinjeksikan maka arus
rotor juga akan semakin besar.
Universitas Sumatera Utara
67
BAB V PENUTUP
V.1 Kesimpulan
Berdasarkan hasil analisis dan uraian pada bab-bab sebelumnya, dapat diambil beberapa kesimpulan sebagai berikut :
1. Injeksi tegangan pada rotor motor induksi tiga fasa rotor belitan dapat mengubah kecepatan dan torsi motor.
2. Semakin besar tegangan yang diinjeksikan pada rotor maka kecepatan motor akan cenderung berkurang, sebaliknya torsi motor bertambah besar.
3. Arus rotor akan semakin besar seiring dengan bertambahnya tegangan yang diinjeksikan pada rotor.
Universitas Sumatera Utara
Kategori