Buhari Tongam Rajagukguk : Pengaruh Perubahan Arus Eksitasi Terhadap Arus Jangkar Dan Faktor Daya Pada Motor Sinkron 3 Fasa Aplikasi Pada Laboratorium Konversi Energi Listrik FT-USU, 2010.
Keterangan : E
A
= Tegangan Jangkar ggl lawan I
A
= Arus Jangkar V = Tegangan Terminal
X
S
= Reaktansi Sinkron Zs = Impedansi Sinkron
R
A
= Tahanan Jangkar R
adj
= Tahanan Variabel = Sudut Kopel
= Sudut Daya
Saat motor sinkron dibebani tanpa pengaturan eksitasi, motor sinkron akan beroperasi pada faktor daya lagging dan diagram fasornya seperti yang ditunjukkan
pada gambar 2.12.a. Oleh karena itu, untuk menganalisis motor sinkron digunakan diagram fasor motor sinkron dengan faktor daya lagging.
2.6. Prinsip Kerja Pada motor sinkron tiga fasa terdapat 2 sumber tegangan dari luar yaitu arus
bolak-balik AC yang dialirkan kebelitan jangkar dan arus searah DC yang dialirkan kebelitan medannya. Perputaran rotor diakibatkan karena adanya kopel
magnetik antar medan magnet rotor dan medan putar stator. Kecepatan medan putar stator adalah :
dimana f = frekwensi tegangan terminal motor P = jumlah kutub motor
Buhari Tongam Rajagukguk : Pengaruh Perubahan Arus Eksitasi Terhadap Arus Jangkar Dan Faktor Daya Pada Motor Sinkron 3 Fasa Aplikasi Pada Laboratorium Konversi Energi Listrik FT-USU, 2010.
Gambar 2.13.a. Kumparan a-a, b-b, cc Apabila tegangan tiga fasa dihubungkan kekumparan jangkar atau stator akan
menghasilkan arus tiga fasa yang mengalir pada kumparan stator tersebut. Jika arus tiga fasa yang berbentuk sinusoidal murni atau saling berbeda sudut 120
listrik mengalir pada kumparan stator motor sinkron tiga fasa, maka akan menghasilkan
intensitas medan magnet H
S
yang juga saling berbeda sudut 120 listrik. Karena
kumparan stator mempunyai permeabilitas , maka akan menghasilkan intensitas medan magnet B
S
= .H
S
Hal inilah yang disebut dengan medan putar yang timbul pada stator. Timbulnya medan putar pada stator ini dapat dijelaskan melalui gambar berikut.
Gambar 2.13.b. Distribusi i
a
, i
b,
i
c
Sebagai Fungsi Waktu
Buhari Tongam Rajagukguk : Pengaruh Perubahan Arus Eksitasi Terhadap Arus Jangkar Dan Faktor Daya Pada Motor Sinkron 3 Fasa Aplikasi Pada Laboratorium Konversi Energi Listrik FT-USU, 2010.
Saat tegangan tiga fasa dihubungkan ke kumparan a-a, b-b, c-c gambar 2.13.a dengan beda fasa masing-masing 120
. Maka akan timbul timbul 3 buah arus sinusoidal I
a
, I
b
, I
c
berdasarkan fungsi waktu seperti terlihat pada gambar 2.13.b. Pada saat t
1
, t
2
, t
3
, t
4
, arah fluks resultan yang ditimbulkan oleh kumparan tersebut masing-masing ditunjukkan seperti pada gambar 2.13.c, 2.13.d, 2.13.e, 2.13.f. Pada
saat t
1
, arah fluks resultannya sama dengan arah fluks yang dihasilkan kumparan a-a gambar 2.13.c. Pada saat t
2
, arah fluks resultannya sama dengan arah fluks yang dihasilkan kumparan b-b gambar 2.13.d. Pada saat t
3
, arah fluks resultannya sama dengan arah fluks yang dihasilkan kumparan c-c gambar 2.13.e. Pada saat t
4
, arah fluks resultannya berlawanan arah dengan arah fluks yang dihasilkan kumparan a-a
Gambar 2.13.d. Arah Fluk Secara Vektoris Saat t
2
Gambar 2.13.c. Arah Fluk Secara Vektoris Saat t
1
Gambar 2.13.e. Arah Fluk Secara Vektoris Saat t
3
Gambar 2.13.f. Arah Fluk Secara Vektoris Saat t
4
Buhari Tongam Rajagukguk : Pengaruh Perubahan Arus Eksitasi Terhadap Arus Jangkar Dan Faktor Daya Pada Motor Sinkron 3 Fasa Aplikasi Pada Laboratorium Konversi Energi Listrik FT-USU, 2010.
gambar 2.13.f. Perubahan arah fluks ini akan terjadi berulang setiap satu periode yang menyebabkan perputaran medan magnet stator.
Kutub medan rotor yang diberi penguatan arus searah mengakibatkan mengalir arus penguat I
F
motor dan menghasilkan medan magnet B
R
. Karena motor sinkron tidak dapat melakukan start sendiri self starting maka rotor diputar dengan
suatu penggerak mula sampai pada kecepatan putar rotor sama dengan kecepatan putar medan stator. Sehingga medan magnet rotor B
R
akan mendapat tarikan dari kutub medan putar stator dan akan selalu menempel dan mengikuti putaran B
S
dengan kecepatan yang sama atau sinkron. Interaksi antar kedua medan magnet tersebut akan menghasilkan kopel yang dinyatakan sebagai :
T
ind
= k.B
R
x B
S
..….......………..……................2.5 Dan hubungannya dengan diagram medan magnetnya adalah sebagai berikut :
δ
net
B
S
B
R
B
Gambar 2.14. Diagram Medan Magnet Motor Sinkron
Keterangan : B
S
= Medan magnet stator B
R
= Medan magnet rotor B
net
= Resultan medan magnet stator dan rotor
Buhari Tongam Rajagukguk : Pengaruh Perubahan Arus Eksitasi Terhadap Arus Jangkar Dan Faktor Daya Pada Motor Sinkron 3 Fasa Aplikasi Pada Laboratorium Konversi Energi Listrik FT-USU, 2010.
Sehingga didapat : B
net
= B
S
+ B
R
B
S
= B
net
+ B
R
..............................................................2.6 Dengan mensubstitusikan pesamaan 2.6 ke persamaan 2.5, maka diperoleh :
T
ind
= k.B
R
B
net
– B
R
Sin T
ind
= k.B
R
.B
net
.Sin – k.B
R
.B
S
Sin B
R
.B
R
= 0 Sehingga persamaan kopel induksinya dapat dituliskan :
T
ind
= k.B
R
.B
net.
Sin Nm..............................................2.7
2.7. Daya dan Kopel Yang Dibangkitkan Motor Sinkron
