Ery Brendy Ginting : Analisis Karakteristik Torsi-Putaran Pada Motor Sinkron Tiga Phasa, 2007. USU Repository © 2009
BAB II MOTOR SINKRON TIGA PHASA
II.1. Umum
Motor sinkron tiga phasa adalah motor listrik arus bolak-balik AC yang putaran rotornya serempaksinkron dengan putaran medan statornya. Sesuai
dengan namanya, motor sinkron tiga phasa beroperasi pada tegangan suplay tiga phasa yang dihubungkan pada kumparan jangkaran di stator. Selain mendapat
suplai tegangan tiga phasa untuk beroperasi, motor sinkron juga mendapat arus eksitasi pada kumparan medannya.
Motor sinkron tiga phasa biasanya digunakan sebagai penggerak pada sistem operasi yang membutuhkan kecepatan konstan dengan beban yang
berubah-ubah. Hal ini disebabkan karena motor sinkron tiga phasa mempunyai kelebihan pada karakteristik berbeban yang berbeda dengan motor induksi yang
umum digunakan sebagai penggerak pada sistem operasi. Namun motor sinkron tiga phasa ini juga mempunyai beberapa kekurangan, salah satunya adalah tidak
dapat melakukan start sendiri self starting.
II.2 Konstruksi Motor Sinkron Tiga Phasa
Pada prinsipnya, konstruksi motor sinkron sama dengan generator sinkron. Secara umum, konstruksi motor sinkron tiga phasa terdiri dari stator bagian yang
diam dan rotor bagian yang bergerak. Keduanya merupakan rangkaian magnetik yang berbentuk simetris dan silindris.
Ery Brendy Ginting : Analisis Karakteristik Torsi-Putaran Pada Motor Sinkron Tiga Phasa, 2007. USU Repository © 2009
Stator
Secara umum stator terdiri dari kerangka stator, inti stator, belitan dan slot. 1.
Rangka Stator Rangka stator berfungsi sebagai tempat melekatya stamping
jangkar dan kumparan jangkar. Pada rangka stator terdapat lubang pendingin dimana udara dan gas pendingin disirkulasikan. Rangka stator
biasanya dibuat dari besi campuran baja atau plat baja giling yang dibentuk sedemikian rupa sehingga diperoleh rangka yang sesuai dengan
kebutuhan. 2.
Inti Stator Inti stator melekat pada rangka stator dimana inti ini terbuat dari
laminasi-laminasi besi khusus atau campuran baja. Hal ini diperbuat untuk memperkecil rugi arus Eddy. Tiap laminasi diberi isolasi dan diantaranya
dibentuk celah sebagai tepat aliran udara. 3.
Slot Slot adalah tempat konduktor berada yang letaknya pada bagian
dalam sepanjang keliling stator. Bentuk slot ada 3 yaitu Slot Terbuka, Slot Setengah Terbuka, Slot Tertutup.
Ery Brendy Ginting : Analisis Karakteristik Torsi-Putaran Pada Motor Sinkron Tiga Phasa, 2007. USU Repository © 2009
Gambar 2.1. Stator
Rotor
Sebagai tempat belitan penguat yang membentuk kemagnetan listrik kutub Utara-Selatan pada inti rotor. Ada 2 macam bentuk rotor, yaitu :
1. Rotor kutub menonjol Salient Pole Rotor
Rotor tipe ini mempunyai kutub yang jumlahnya banyak. Kumparan dibelitkan pada tangkai kutub, dimana kutub-kutub diberi
laminasi untuk mengurangi panas yang ditimbulkan oleh arus Eddy, kumparan-kumparan medannya terdiri dari bilah tembaga persegi. Kutub
menonjol ditandai dengan rotor berdiameter besar dan panjang sumbunya pendek.
2. Rotor kutub tak menonjol Rotor Silinder
Rotor tipe ini dibuat dari plat baja berbentuk silinder yang mempunyai sejumlah slot sebagai tempat kumparan. Karena adanya slot-
slot dan juga kumparan medan yang terletak pada rotor maka jumlah kutub pun sedikit yang dapat dibuat.
Ery Brendy Ginting : Analisis Karakteristik Torsi-Putaran Pada Motor Sinkron Tiga Phasa, 2007. USU Repository © 2009
Rotor ini biasanya berdiameter kecil dan sumbunya sangat panjang. Konstruksi ini memberikan keseimbangan mekanis yang lebih baik karena
rugi-rugi anginnya lebih kecil dibandingkan rotor kutub menonjol salient pole rotor.
Gambar 2.2. Rotor II.3. Rangkaian Ekivalen
Rangakian ekuivalen motor sinkron adalah sama halnya dengan generator sinkron, kecuali untuk arah aliran dayanya dimana arah aliran daya pada motor
sinkron terbalik dengan arah daya pada generator sinkron. Karena arah aliran daya ini terbalik, maka arah arus yang mengalir ke stator motor juga akan terbalik.
Dengan demikian, rangkaian ekivalen motor sinkron adalah sama dengan rangkaian ekivalen generator sinkron, kecuali bahwa refrensi arah I
A
dibalik. Rangkaian ekivalennya diperlihatkan pada gambar 2.3 dan rangkaian per
phasanya diperlihatkan pada gambar 2.4. rangkaian ekivalen tiga phasa biasa dalam bentuk hubungan Y atau hubungan Delta .
Ery Brendy Ginting : Analisis Karakteristik Torsi-Putaran Pada Motor Sinkron Tiga Phasa, 2007. USU Repository © 2009
Karena perubahan arah I
A
ini, maka persamaan tegangan menurut hukum kirrchoof untuk rangkaian ekivalennya juga akan berubah. Jadi persamaan hukum
kirrchoof untuk tegangannya untuk rangkaian ekivalen yang baru adalah :
V
ph
= E
A
+ j.X
S
.I
A
+ R
A
. Volt.......................pers.2.1
Jadi persamaan ini sama dengan persamaan generator sinkron, kecuali tanda untuk arusnya adalah terbalik.
f
V
1 A
I
2 A
I
3 A
I
S
jX
S
jX
S
jX
A
R
A
R
A
R
1 A
E
2 A
E
3 A
E
1 ph
V
2 ph
V
3 ph
V
f
R
f
L
f
I
Gambar 2.3. Rangkaian ekivalen motor sinkron 3 phasa
Ery Brendy Ginting : Analisis Karakteristik Torsi-Putaran Pada Motor Sinkron Tiga Phasa, 2007. USU Repository © 2009
A
I
S
jX
A
R
A
E
ph
V
f
L
f
R
f
V
Gambar 2.4. Rangkaian ekivalen motor sinkron per phasanya
Dari persamaan umum motor sinkron yang dituliskan di dalam persamaan 2.1 dapat digambarkan diagram fasor motor sinkron seperti ditunjukkan pada
gambar 2.5 sebagai berikut ;
A
E
A A
R I .
A S
I jX .
ph
V
δ
Gambar 2.5. Diagram Fasor Motor Sinkron Dengan Faktor Daya Satu
Keterangan : E
A
= Tegangan Jangkar ggl lawan I
A
= Arus Jangkar V
ph
= Tegangan Terminal X
S
= Reaktansi Sinkron Motor = Sudut Kopel
Ery Brendy Ginting : Analisis Karakteristik Torsi-Putaran Pada Motor Sinkron Tiga Phasa, 2007. USU Repository © 2009
Dalam hal ini motor dianggap beroperasi dengan faktor daya satu unity. Namun dalam operasi motor sinkron, motor dapat beroperasi dengan factor daya
mendahului leading dan tertinggal lagging selain dengan faktor daya satu unity.
Diagram fasor motor sinkron dengan factor daya mendahului leading dan tertinggal lagging ditunjukkan seperti pada gambar 2.6 dan gambar 2.7.
A
E
A A
R I .
A S
I jX .
ph
V
δ
Gambar 2.6. Diagram Fasor Motor Sinkron Dengan Faktor Daya Leading
A
E
A A
R I .
A S
I jX .
ph
V
δ
θ
A
I
Gambar 2.7. Diagaram Fasor Motor Sinkron Dengan Faktor Daya Lagging
Ery Brendy Ginting : Analisis Karakteristik Torsi-Putaran Pada Motor Sinkron Tiga Phasa, 2007. USU Repository © 2009
Namun pada kenyataanya, saat motor sinkron dibebani tanpa pengaturan arus medan, motor sinkron akan beroperasi dengan factor daya tertinggal
lagging dan diagram fasornya seperti yang ditunjukkan pada gambar 2.7. Oleh karena itu, untuk menganalisis motor sinkron digunakan diagram fasor motor
sinkron dengan faktor daya tertinggal lagging. Dari diagram fasor motor sinkron didapat daya mekanik P
mek
motor sinkron menurut persamaan berikut :
P
mek
= E
A
. I
A
…………………………...…pers.2.2 Untuk motor sinkron tiga phasa maka persamaan daya mekanik P
mek
menjadi : P
mek
= 3 . E
A
. I
A
…………………….……pers.2.3 Karena tahanan jangkar R
A
motor sinkron biasanya kecil, maka tahanan jangkar ini biasanya diabaikan. Bila tahanan jangkar R
A
diabaikan R
A
X
S
maka diagram fasornya menjadi seperti yang ditunjukkan pada gambar 2.8.
A
E
A S
I jX .
ph
V
δ
θ
A
I
Gambar 2.8. Diagram Fasor Yang Disederhanakan Dengan R
A
Diabaikan
Ery Brendy Ginting : Analisis Karakteristik Torsi-Putaran Pada Motor Sinkron Tiga Phasa, 2007. USU Repository © 2009
Dari diagaram fasor yang ditunjukkan gambar 2.8 diperoleh :
A S
ph
I X
Sin V
. .
=
δ
Maka diperoleh
S ph
A
X Sin
V I
δ .
= ……………………….......pers.2.4
Jika persamaan 2.4 disubstitusikan kepersamaan 2.3, maka dperoleh :
S ph
A
X Sin
V E
P δ
. .
. 3
= …………………...…pers.2.5
II.4. Prinsip Kerja
Kategori