27
1
V
1
R
1
X
m
X
2
R
2
X
1 1
2
− s
R
1
E
1
I I
2
I
Gambar 2.17 Rangkaian ekivalen lain dari motor induksi
2.9 Disain Motor Induksi Tiga Fasa
Motor asinkron yang sering kita temukan sehari-hari misalnya adalah kipas angin, mesin pendingin, kereta api listrik gantung, dan lain sebagainya.
Untuk itu perlu diketahui kelas-kelas dari motor tersebut untuk mengetahui unjuk kerja dari motor tersebut. Adapun kelas-kelas tersebut adalah sebagai berikut :
1. Kelas A : Torsi start normal, arus start normal dan slip kecil Tipe ini umumnya memiliki tahanan rotor sangkar yang rendah. Slip pada
beban penuh kecil atau rendah namun efisiensinya tinggi. Torsi maksimum biasanya sekitar 21 dari torsi beban penuh dan slipnya kurang dari 21.
Motor kelas ini berkisar hingga 20 Hp. 2. Kelas B : Torsi start normal, arus start kecil dan slip rendah
Torsi start kelas ini hampir sama dengan kelas A tetapi arus startnya berkisar 75I
fl
. Slip dan efisiensi pada beban penuh juga baik. Kelas ini umumnya berkisar antara 7,5 Hp sampai dengan 200 Hp. Penggunaan
motor ini antara lain : kipas angin, boiler, pompa dan lainnya.
Universitas Sumatera Utara
28 3. Kelas C : Torsi start tinggi dan arus start kecil
Kelas ini memiliki resistansi rotor sangkar yang ganda yang lebih besar dibandingkan dengan kelas B. Oleh sebab itu dihasilkan torsi start yang
lebih tinggi pada arus start yang rendah, namun bekerja pada efisisensi dan slip yang rendah dibandingkan kelas A dan B.
4. Kelas D : Tosi start tinggi, slip tinggi Kelas ini biasanya memiliki resistansi rotor sangkar tunggal yang tinggi
sehingga dihasilkan torsi start yang tinggi pada arus start yang rendah Sebagai tambahan pada keempat kelas tersebut diatas, NEMA juga
memperkenalkan disain kelas E dan F, yang sering disebut motor induksi soft- start, namun disain kelas ini sekarang sudah ditinggalkan.
Gambar 2.18 Karakteristik torsi dan kecepatan motor induksi
pada berbagai disain
Universitas Sumatera Utara
29
2.10 Aliran Daya Motor Induksi
Pada motor induksi, tidak ada sumber listrik yang langsung terhubung ke rotor, sehingga daya yang melewati celah udara sama dengan daya yang
diinputkan ke rotor. Daya total yang dimasukkan pada kumparan stator P
in
dirumuskan dengan
θ
cos 3
1 1
in
I V
P =
Watt ........................ 2.13
dimana :
V
1
= tegangan sumber Volt
I
1
= arus masukanAmpere θ
= perbedaan sudut phasa antara arus masukan dengan tegangan sumber.
Daya listrik disuplai ke stator motor induksi diubah menjadi daya mekanik pada poros motor. Berbagai rugi – rugi yang timbul selama proses konversi energi
listrik antara lain : 1. Rugi – rugi tetap fixed losses , terdiri dari :
rugi – rugi inti stator P
i
P
i
=
C
R E
2 1
. 3
Watt …………………….. 2.14 rugi – rugi gesek dan angin
2. Rugi – rugi variabel, terdiri dari : rugi – rugi tembaga stator P
ts
P
ts
= 3. I
1 2
. R
1
Watt …………………. 2.15
Universitas Sumatera Utara
30 rugi – rugi tembaga rotor P
tr
P
tr
= 3. I
2 2
. R
2
Watt ………………….. 2.16 Daya pada celah udara P
cu
dapat dirumuskan dengan : P
cu
= P
in
– P
ts
– P
i
Watt ……………… 2.17 Jika dilihat pada rangkaian rotor, satu – satunya elemen pada rangkaian
ekivalen yang mengkonsumsi daya pada celah udara adalah resistor R
2
s. Oleh karena itu daya pada celah udara dapat juga ditulis dengan :
P
cu
= 3. I
2 2
.
S
R
2
Watt ……………….. 2.18 Apabila rugi – rugi tembaga dan rugi – rugi inti dikurangi dengan daya
input motor, maka akan diperoleh besarnya daya listrik yang diubah menjadi daya mekanik.
Besarnya daya mekanik yang dibangkitkan motor adalah : P
mek
= P
cu
– P
tr
Watt ………………… 2.19 P
mek
= 3. I
2 2
.
S
R
2
- 3. I
2 2
. R
2
P
mek
= 3. I
2 2
. R
2
. s
s −
1
P
mek
= P
tr
x s
s −
1 Watt …………… 2.20
Dari persamaan 2.16 dan 2.18 dapat dinyatakan hubungan rugi – rugi tembaga dengan daya pada celah udara :
P
tr
= s. P
cu
Watt ……………………… 2.21
Universitas Sumatera Utara
31 Karena daya mekanik yang dibangkitkan pada motor merupakan selisih
dari daya pada celah udara dikurangi dengan rugi – rugi tembaga rotor, maka daya mekanik dapat juga ditulis dengan :
P
mek
= P
cu
x 1 – s Watt …………… 2.22 Daya output akan diperoleh apabila daya yang dikonversikan dalam
bentuk daya mekanik dikurangi dengan rugi – rugi gesek dan angin, sehingga daya keluarannya :
P
out
= P
mek
– P
ag
– P
b
Watt ………… 2.23 Secara umum, perbandingan komponen daya pada motor induksi dapat
dijabarkan dalam bentuk slip yaitu : P
cu
: P
tr
: P
mek
= 1 : s : 1 – s. Gambar 2.18 menunjukkan aliran daya pada motor induksi tiga phasa :
Energi listrik konversi
Energi mekanik
Gambar 2.19 Diagram aliran daya motor induksi
2.11 Efisiensi Motor Induksi Tiga Phasa
Kategori