15 11. Pada saat rotor dalam keadaan berputar, besarnya tegangan yang terinduksi
pada kumparan rotor akan bervariasi tergantung besarnya slip. Tegangan induksi ini dinyatakan dengan E
2s
yang besarnya
m 2
2s
Φ 4,44sfN
E =
Volt dimana
E
2s
= tegangan induksi pada rotor dalam keadaan berputar Volt 12. Bila n
s
= n
r
, tegangan tidak akan terinduksi dan arus tidak akan mengalir pada kumparan rotor, karenanya tidak dihasilkan kopel. Kopel ditimbulkan jika n
r
n
s.
2.7 Frekuensi Rotor
Ketika rotor masih dalam keadaan diam, dimana frekuensi arus pada rotor sama seperti frekuensi masukan. Tetapi ketika rotor akan berputar, maka
frekuensi rotor akan bergantung kepada kecepatan relatif atau bergantung terhadap besarnya slip. Untuk besar slip tertentu, maka frekuensi rotor sebesar
f yaitu,
f’’ =
�
�
− �
�
� 120
Dengan membagi frekuensi rotor setelah berputar dengan frekuensi sebelum berputar, maka didapatkan nilai sebagai berikut.
�′ �
=
�
�
− �
�
�
�
= s
maka f’ = s f 2.3
Universitas Sumatera Utara
16 Telah diketahui bahwa arus rotor dipengaruhi frekuensi rotor
f =
sf
dan ketika arus ini mengalir pada masing – masing fasa di belitan rotor, akan
memberikan reaksi medan magnet. Biasanya medan magnet pada rotor akan menghasilkan medan magnet yang berputar yang besarnya tergantung atau relatif
terhadap putaran rotor sebesar sn
s
. Pada keadaan tertentu, arus rotor dan arus stator menghasilkan distribusi
medan magnet yang sinusoidal dimana medan magnet ini memiliki magnitud yang konstan dan kecepatan medan putar n
s
yang konstan. Kedua hal ini merupakan medan magnetik yang berputar secara sinkron. Kenyataannya tidak seperti ini
karena pada stator akan ada arus magnetisasi pada kumparannya.
2.8 Rangkaian Ekivalen Motor Induksi
Untuk mempermudah analisis motor induksi, digunakan metoda rangkaian ekivalen per – fasa. Motor induksi dapat dianggap sebagai transformator dengan
rangkaian sekunder berputar. Rangkaian ekivalen statornya dapat dilihat pada Gambar 2.8 berikut ini.
1
V
1
R
1
X
1
I
c
R
m
X I
c
I
m
I
2
I
1
E
Gambar 2.8 Rangkaian ekivalen stator motor induksi
dimana : I
= arus eksitasi Ampere
Universitas Sumatera Utara
17 V
1
= tegangan terminal stator Volt E
1
= ggl lawan yang dihasilkan oleh fluks celah udara resultan Volt I
1
= arus stator Ampere R
1
= tahanan efektif stator Ohm X
1
= reaktansi bocor stator Ohm Arus stator terbagi atas 2 komponen, yaitu komponen arus beban dan
komponen arus penguat I . Komponen arus penguat I
merupakan arus stator tambahan yang diperlukan untuk menghasilkan fluksi celah udara resultan, dan
merupakan fungsi ggm E
1
. Komponen arus penguat I
terbagi atas komponen rugi – rugi inti I
C
yang sefasa dengan E
1
dan komponen magnetisasi I
M
yang tertinggal 90 dari E
1
. Hubungan antara tegangan yang diinduksikan pada rotor sebenarnya E
rotor
dan tegangan yang diinduksikan pada rotor ekivalen E
2S
adalah :
rotor 2S
E E
=
2 1
N N
= a 2.4 atau
E
2S
= a E
rotor
2.5 dimana a adalah jumlah lilitan efektif tiap fasa pada lilitan stator yang banyaknya
a kali jumlah lilitan rotor. Bila rotor diganti secara magnetik, lilitan – ampere masing – masing harus
sama, dan hubungan antara arus rotor sebenarnya I
rotor
dan arus I
2S
pada rotor ekivalen adalah:
I
2S
= a
I
rotor
2.6
Universitas Sumatera Utara
18 sehingga hubungan antara impedansi bocor frekuensi slip Z
2S
dari rotor ekivalen dan impedansi bocor frekuensi slip Z
rotor
dari rotor sebenarnya adalah : Z
2S
=
=
2S 2S
I E
=
rotor rotor
2
I E
a
rotor 2
Z a
2.7 Nilai tegangan, arus dan impedansi tersebut diatas didefinisikan sebagai nilai yang
referensinya ke stator. Selanjutnya persamaan 2.7 dapat dituliskan :
=
2S 2S
I E
2S
Z =
2
R
+
2
jsX
2.8 dimana :
E
2s
= Tegangan induksi rotor ekivalen Volt I
2s
= Arus rotor ekivalen Amper Z
2S
= impedansi bocor rotor frekuensi slip tiap fasa dengan referensi ke stator Ohm
R
2
= tahanan efektif referensi Ohm sX
2
= reaktansi bocor referensi pada frekuensi slip X
2
didefinisikan sebagai harga reaktansi bocor rotor dengan referensi frekuensi
stator Ohm. Reaktansi yang didapat pada persamaan 2.8 dinyatakan dalam cara yang
demikian karena sebanding dengan frekuensi rotor dan slip. Jadi
2
X
didefinisikan sebagai harga yang akan dimiliki oleh reaktansi bocor pada rotor dengan patokan
pada frekuensi stator. Pada stator ada gelombang fluks yang berputar pada kecepatan sinkron.
Gelombang fluks ini akan mengimbaskan tegangan pada rotor dengan frekuensi
Universitas Sumatera Utara
19 slip sebesar
s
E
2
dan ggl lawan stator
1
E
. Bila bukan karena efek kecepatan, tegangan rotor akan sama dengan tegangan stator, karena lilitan rotor identik
dengan lilitan stator. Karena kecepatan relatif gelombang fluks terhadap rotor adalah s kali kecepatan terhadap stator, hubungan antara ggl efektif pada stator
dan rotor adalah:
s
E
2
=
1
sE
2.9 Gelombang fluks magnetik pada rotor dilawan oleh fluks magnetik yang
dihasilkan komponen beban
2
I
dari arus stator, dan karenanya, untuk harga efektif
s
I
2
=
2
I
2.10 Dengan membagi persamaan 2.9 dengan persamaan 2.10 didapatkan:
=
S S
I E
2 2
2 1
I sE
2.11
Didapat hubungan antara persamaan 2.10 dengan persamaan 2.11, yaitu
=
S S
I E
2 2
2 1
I sE
=
2
R
+
2
jsX
2.12 Dengan membagi persamaan 2.12 dengan s, maka didapat
2 1
I E
= s
R
2
+
2
jX
2.13 Dari persamaan 2.7, 2.8 dan 2.13 maka dapat digambarkan rangkaian ekivalen
rotor seperti yang terlihat pada Gambar 2.9 berikut ini.
Universitas Sumatera Utara
20
s
E
2 1
E
2
R
2
sX
2
X
s R
2 2
R
1 1
2
− s
R
2
I
2
I
2
X
2
I
1
E
Gambar 2.9 Rangkaian ekivalen pada rotor motor induksi.
s R
2
= s
R
2
+
2
R
-
2
R
s R
2
=
2
R
+ 1
1
2
− s
R 2.14
Dari penjelasan mengenai rangkaian ekivalen pada stator dan rotor di atas, maka dapat dibuat rangkaian ekivalen motor induksi tiga fasa pada masing –
masing fasanya. Perhatikan Gambar 2.10 di bawah ini.
1
V
1
R
1
X
1
I
c
R
m
X
Φ
I
c
I
m
I
2
I
1
E
2
sX
2
I
2
R
2
sE
Gambar 2.10 Rangkaian ekivalen motor induksi tiga fasa
Untuk mempermudah perhitungan maka rangkaian ekivalen pada Gambar 2.10 diatas dapat dilihat dari sisi stator, rangkaian ekivalen motor induksi tiga fasa
akan dapat digambarkan seperti pada Gambar 2.11 berikut ini.
Universitas Sumatera Utara
21
1
V
1
R
1
X
c
R
m
X
2
X
1
E
1
I I
c
I
m
I
2
I
s R
2
Gambar 2.11 Rangkaian ekivalen dilihat dari sisi stator motor induksi
dimana:
2
X
=
2 2
X a
2
R
=
2 2
R a
Dalam teori transformator-statika, analisis rangkaian ekivalen sering disederhanakan dengan mengabaikan seluruh cabang penalaran atau melakukan
pendekatan dengan memindahkan langsung ke terminal primer. Pendekatan demikian tidak dibenarkan dalam motor induksi yang bekerja dalam keadaan
normal, karena adanya celah udara yang menjadikan perlunya suatu arus penguatan yang sangat besar 30 sampai 40 dari arus beban penuh dan karena
reaktansi bocor juga perlu lebih tinggi. Untuk itu dalam rangkaian ekivalen
c
R dapat dihilangkan diabaikan. Rangkaian ekivalen menjadi Gambar 2.12 berikut
ini.
Universitas Sumatera Utara
22
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 2.12 Rangkaian ekivalen lain dari motor induksi
Universitas Sumatera Utara
1
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Sesuai dengan aturan dan prinsip kerjanya, pengoperasian motor induksi tiga fasa harus menggunakan sistem tenaga listrik 3 fasa. Di daerah pedesaan yang
kebanyakan menggunakan sistem listrik satu fasa, motor induksi yang digunakan adalah motor satu fasa yang digunakan untuk pertanian maupun industri kecil.
Seiring bertambahnya beban ,maka diperlukan motor induksi satu fasa yang berdaya besar. Pemakaian motor induksi satu fasa dengan daya yang besar
memerlukan rangkaian kendali dengan biaya yang besar. Pengoperasian motor induksi tiga fasa pada kondisi satu fasa merupakan
salah satu alternatif yang dapat digunakan. Pengoperasian motor induksi tiga fasa pada kondisi satu fasa dapat dilakukan dengan cara membagi kumparan motor
induksi tiga fasa menjadi kumparan bantu dan kumparan utama dengan kapasitor yang dipasang pada terminal motor induksi. Selanjutnya motor induksi tiga fasa
ini akan bekerja seperti motor induksi dua fasa simetris atau motor kapasitor karena keduanya mempunyai prinsip kerja yang sama.
1.2 Tujuan dan Manfaat Penulisan
Adapun tujuan penulisan Tugas Akhir ini adalah untuk mengetahui cara mengoperasikan motor induksi tiga fasa pada kondisi satu fasa dengan
penambahan kapasitor, membandingkan nilai torsi motor induksi tiga fasa pada operasi satu fasa dengan kondisi normal tiga fasa.
Universitas Sumatera Utara
