dirancang untuk dapat disisipkan dengan tahanan eksternal, yang mana hal ini akan memberikan keuntungan dalam memodifikasi karakteristik torsi – kecepatan dari motor.
a b
Gambar 2.4 a Rotor belitan
b Kontruksi Motor Induksi Tiga Fasa dengan Rotor Belitan.
II.3 Medan Putar
Perputaran motor pada mesin arus bolak – balik ditimbulkan oleh adanya medan putar fluks yang berputar yang dihasilkan dalam kumparan statornya. Medan putar ini terjadi
apabila kumparan stator dihubungkan dalam fasa banyak, umumnya fasa 3. Hubungan dapat berupa hubungan bintang atau delta.
Misalkan kumparan a – a; b – b; c – c dihubungkan 3 fasa, dengan beda fasa masing – masing 120
gambar 2.5a dan dialiri arus sinusoid. Distribusi arus i
a
, i
b
, i
c
sebagai fungsi waktu adalah seperti gambar 2.5b. Pada keadaan t
1
, t
2
, t
3
, dan t
4
, fluks resultan yang ditimbulkan oleh kumparan tersebut masing – masing adalah seperti gambar 2.6c, d, e, dan f.
Pada t
1
fluks resultan mempunyai arah sama dengan arah fluks yang dihasilkan oleh kumparan a – a; sedangkan pada t
2
, fluks resultannya mempunyai arah sama dengan arah fluks yang dihasilakan oleh kumparan c – c; dan untuk t
3
fluks resultan mempunyai arah sama dengan fluks yang dihasilkan oleh kumparan b – b. Untuk t
4
, fluks resultannya berlawanan
arah dengan fluks resultan yang dihasilkan pada saat t
1
keterangan ini akan lebih jelas pada analisa vektor.
Gambar 2.5 a Diagram phasor fluksi tiga phasa
b Arus tiga phasa seimbang
Gambar 2.6 Medan putar pada motor induksi tiga phasa
Dari gambar c, d ,e, dan f tersebut terlihat fluks resultan ini akan berputar satu kali. Oleh karena itu untuk mesin dengan jumlah kutub lebih dari dua, kecepatan sinkron dapat
diturunkan sebagai berikut : n
s
= p
f .
120 dimana :
f = frekuensi p = jumlah kutub
n
s
= kecepatan sinkron
II.4 Prinsip Kerja Motor Induksi Tiga Phasa
Untuk memperjelas prinsip kerja motor induksi maka dapat dijabarkan langkah – langkah untuk menjalankan motor induksi sebagai berikut :
1. Apabila sumber tegangan 3 fasa dipasang pada kumparan stator akan
dihasilkanlah arus pada tiap belitan fasa. 2.
Arus pada fasa menghasilkan fluksi bolak – balik yang berubah – ubah. 3.
Amplitudo fluksi yang dihasilkan berubah – ubah secara sinussoidal dan arahnya tegak lurus terhadap belitan fasa..
4. Akibat fluksi yang berputar timbul ggl pada stator motor yang besarnya adalah
e
1
= -
N
1
d Φ
5. penjumlahan ketiga fluksi bolak – balik tersebut disebut medan putar yang
berputar dengan kecepatan sinkron n
s
, besarnya nilai n
s
ditentukan oleh jumlah
kutup p dan frekuensi stator f yang dirumuskan dengan :
Volt
dt atau
E
1
= 4,44 f N
1
Φ Volt
n
s
= p
f .
120 ×
rpm 6.
Fluksi yang berputar tersebut akan memotong batang konduktor pada rotor. Akibatnya pada belitan rotor timbul tegangan induksi ggl sebesar E
2
yang besarnya
E
2
= 4,44 fN
2
Φ
m
Volt Dimana :
E
2
= Tegangan induksi pada rotor saat rotor dalam keadaan diam Volt N
1
= Jumlah belitan –belitan rotor. Φ
m
= Fluksi maksimum Wb
7. Karena belitan rotor merupakan rangkaian tertutup, maka ggl tersebut akan
menghasilkan arus I
2
. 8.
Adanya arus I
2
di dalam medan magnet akan menimbulkan gaya F pada rotor.
S =
ns nr
ns −
x 100 9.
Bila kopel mula yang dihasilkan oleh gaya F cukup besar untuk memikul kopel
beban, rotor akan berputar searah medan putar stator. 10.
Perputaran rotor akan semakin meningkat hingga mendekati kecepatan sinkron.
Perbedaan kecepatan medan stator n
s
dan kecepatan rotor n
s
disebut slip s dan dinyatakan dengan :
S =
ns nr
ns −
x 100 11.
Pada saat rotor dalam keadaan berputar, besarnya tegangan yang terinduksi pada belitan rotor akan bervariasi tergantung besarnya slip. Tegangan induksi ini
dinyatakan dengan E
2
yang besarnya :
E
2s
= 4,44 sfN
2
Φ
m
Dimana :
E
2s
= Tegangan induksi pada rotor dalam keadaan berputar Volt
f
2
= s . f = frekuensi rotor frekuensi tegangan induksi pada rotor
dalam keadaan berputar .
12. bila n
r
= n
s
, tegangan tidak akan terinduksi dan arus tidak akan mengalir pada
belitan rotor, karenanya tidak dihasilkan kopel. Kopel ditimbulkan jika n
r
n
s
II.5 Aliran Daya Nyata 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 ................. 2.1
Dimana :
V
1
= tegangan sumber Volt
I
1
= arus masukanAmpere θ = perbedaan sudut phasa antara arus masukan dengan tegangan sumber.
Bentuk rugi-rugi pada motor iduksi dapat dilihat pada gambar 2.7 :
Gambar 2.7 Rugi – rugi pada motor induksi
Adapun rugi – rugi yang terdapat pada motor induksi dapat didefinisikan dari persamaan – persamaan berikut :
Rugi tembaga stator : P
ts
= 3. I
1 2
. R
1
Watt ..................... 2.2 Daya lewat celah udara :
P
cu
= 3. I
2 2
.
S
R
2
Watt …………. 2.3
Bentuk aliran diagram aliran daya motor induksi dapat dilihat pada gambar 2.8 :
Energi listrik konversi
Energi mekanik
Gambar 2.8 Diagram aliran daya motor induksi
Atau dari gambar 2.8 di atas : P
cu
= P
in
– P
ts
– P
i
Watt …………. 2.4
Dimana :
- P
ts
= rugi – rugi tembaga pada kumparan stator Watt - P
i
= rugi – rugi inti pada stator Watt - P
cu
= daya yang ditranfer melalui celah udara Watt - P
tr
= rugi – rugi tembaga pada kumparan rotor Watt - P
a g
= rugi – rugi gesek + angin Watt - P
b
= stray losses Watt - P
mek
= daya mekanis keluaran output Watt
Rugi tembaga rotor : P
tr
= 3. I
2 2
. R
2
Watt …………. … 2.5 atau
P
tr
= s. P
cu
Watt ………………… 2.6 Daya mekanik daya yang dikonversikan dari elektris ke mekanis :
P
mek
= P
cu
– P
tr
Watt …………… 2.7
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 ………. 2.8 Dari persamaan 2.7 dan 2.8 :
P
mek
= P
cu
x 1 – s Watt ………. 2.9 Sehingga daya keluarannya :
P
out
= P
mek
– P
ag
– P
b
Watt …….. 2.10 Secara umum, perbandingan komponen daya pada motor induksi dapat dijabarkan dalam
bentuk slip yaitu : P
cu
: P
tr
: P
mek
= 1 : s : 1 – s.
II.6 Analisis Secara Vektor
