Iron Losses Rugi Rugi Besi Stray load losses Rugi Rugi Beban Sasar Mechanical losses Rugi rugi Mekanis. Panas Pada Konduktor Yang Dialiri Arus

3.2. Mekanisme Timbulnya Panas pada Motor Induksi

Mekanisme utama untuk timbulnya panas dalam motor listrik induksi pada umumnya terbagi dalam empat grup yang terkait secara langsung ke tempat terjadinya panas tersebut, yaitu Rugi Rugi Joule Joule Losses, Rugi rugi besi iron Losses, Rugi rugi beban sasar Stray Load Losses, dan Rugi Rugi mekanik Mechanical Losses.Masing masing bentuk dari konversi energi dari listrik ke energi panas dapat diperjelas lebih rinci dibawah ini:

a. Joule Losses Rugi Rugi Joule

Mekanisme ini sesuai dengan konversi dari energi listrik ke energi panas di media konduksi listrik. Jenis rugi rugi ini secara langsung berkaitan dengan resistansi konduktor dan perubahan kuadrat arus ,yaitu : Pj = R x I². Konversi energi dari efek joule dalam motor induksi sangkar tupai terjadi di stator gulungan tembaga dan di batang aluminium sangkar tupai.

b. Iron Losses Rugi Rugi Besi

Kerugian ini terjadi karena konversi energi listrik menjadi panas pada besi. Kerugian ini dapat dibedakan dalam Rugi rugi Hysteresis dan Arus Eddy. Rugi rugi arus eddy merupakan rugi rugi joule yang terjadi pada besi karena aliran arus listrik induksi. Rugi rugi histeresis terjadi karena energi yang dikeluarkan untuk menyelaraskan kutub besi Universitas Sumatera Utara magnetik dengan medan magnet dan urutan besarnya sesuai dengan area loop hysteresis dalam induksi listrik versus medan magnet. Seperti pada gambar 2.3.1. Gambar 3.2.1. Loop Hysteresis

c. Stray load losses Rugi Rugi Beban Sasar

Rugi rugi beban sasar adalah kerugian kecil dalam operasi motor listrik dan penjumlahannya sangat sulit. Rugi rugi tersebut termasuk kerugian akibat efek kulit, frekuensi tinggi, antara lain yang tidak diketahui atau tidak mudah diukur.

d. Mechanical losses Rugi rugi Mekanis.

Rugi rugi ini terdiri dari konversi energi mekanik menjadi energi panas akibat gesekan mekanik dan rugi rugi viskositas. Termasuk kerugian pada bearings dan rugi rugi kipas pendingin. Kerugian kipas pendingin adalah karena energi mekanik yang diperlukan untuk meniup udara di atas permukaan motor, termasuk konversi energi kinetik kerja udara, aliran dan disipasi viskos. Universitas Sumatera Utara

3.3. Panas Pada Konduktor Yang Dialiri Arus

Untuk dapat memahami kenaikan panas pada belitan stator maka terlebih dahulu kita memahami hubungan antara arus yang mengalir pada suatu konduktor dengan panas yang dihasilkan konduktor tersebut. Arus adalah kecepatan muatan yang mengalir melalui suatu permukaan tertentu. Arus listrik timbul karena adanya aliran elektron. Arus listrik diluar sumbernya mengalir dari kutub positif ke kutub negatif dan di dalam sumbernya dari kutub negatif ke kutub positif. Jadi aliran arus listrik adalah kebalikan dari arah aliran elektron Persamaan arus dirumuskan pada persamaan 3.3.1. : � = ∆� ∆� Ampere 3.3.1 Dimana : ∆� = Muatan yang berubah Coulomb ∆� = Perubahan Waktu sekon Jika aliran muatan berubah setiap waktu, maka arus juga akan berubah setiap waktu, untuk waktu yang sesaat maka persamaan untuk arus menjadi: � = �� �� 3.3.2 Gambar 3.3.1 Arus yang mengalir pada sebuah tahanan Universitas Sumatera Utara Pada Gambar 3.3.1 dapat dilihat bahwa terdapat beda potensial pada rangkaian tersebut, sehingga menyebabkan timbulnya medan listrik dalam konduktor maupun tahanan pada rangkaian tersebut, medan listrik tersebut akan menyebabkan timbulnya gaya listrik. Akibat adanya gaya listrik, maka elektron- elektron bebas pada konduktor tersebut akan berpindah dari satu atom ke atom lainnya, dimana elektron bebas tersebut akan bergerak berlawanan arah jarum jam yaitu dari terminal d menuju c. Jadi dapat dikatakan bahwa arus adalah perubahan muatan positip dalam setiap waktu akibat elektron-elektron bebas yang berpindah dari satu atom ke atom lainnya. Gambar 3.3.2 menunjukkan elektron-elektron bebas yang bepindah dari satu atom ke atom lainnya. Gambar 3.3.2 Elektron-elektron bebas yang berpindah dari satu atom ke atom lainnya Pada saat elektron-elektron bebas tersebut berpindah ke atom-atom lainnya maka elektron-elektron tersebut akan mengalami kehilangan sebagian energi potensial listrik electrical potential energy. Hal ini terjadi karena pada saat elektron-elektron bebas tersebut berpindah dari satu atom ke atom yang lainnya maka elektron-elektron bebas tersebut akan mengalami tubrukan dengan atom- Universitas Sumatera Utara atom tersebut. Hal ini mengakibatkan akan dibangkitkan energi dalam pada tahanan R seiring dengan meningkatnya gerakan vibrasi atom-atom pada tahanan R akibat perpindahan elektron-elektron bebas tersebut, yang mana energi tersebut akan mengakibatkan kenaikan temperatur pada tahanan. Besar energi potensial listrik yang hilang pada tahanan R dapat diketahui melalui persamaan 3.3.3: ∆� ∆� = ∆� ∆� � = �. � 3.3.3 Dimana: I = Arus yang mengalir pada resistor V = Beda potensial diantara c dan d Kehilangan sebagian energi potensial listrik pada saat arus melalui tahanan sama dengan energi yang dalam dibangkitkan pada resistor tersebut. Besarnya daya yang menunjukkan energi dalam yang dibangkitkan pada resistor tersebut dirumuskan dalam: � = �. � 3.3.4 Karena besarnya tegangan pada resistor sebanding dengan arus yang mengalir dikali dengan tahanan maka energi dalam yang dibangkitkan pada resistor menjadi: � = � � . � = � � = �. � Watt 3.3.5 Karena energi dalam yang dibangkitkan pada resistor menyebabkan kenaikan temperatur, maka energi dalam tersebut sama dengan energi panas yang Universitas Sumatera Utara dibangkitkan pada tahanan tersebut. Untuk selang waktu tertentu besarnya energi panas yang dibangkitkan pada tahanan tersebut adalah: � = �. � = � � . �. � Joule Watt.s 3.3.6 Dimana: H = Energi panas yang dibangkitkan Joule I = arus yang mengalir di tahanan tersebut Ampere t = selang waktu sekon R = Besarnya resistansi dari tahanan tersebut Ohm

3.4. Kapasitas Panas dan Panas Spesifik