5
BAB II MOTOR INDUKSI
2.1 Umum
Motor listrik yang paling umum dipergunakan dalam perindustrian industri adalah motor induksi. Berdasarkan phasa sumber daya yang digunakan, motor induksi
dapat diklasifikasikan menjadi motor satu phasa dan motor phasa banyak. Karena sistem distribusi umumnya adalah tiga phasa, maka motor phasa banyak biasanya
adalah tipe tiga phasa. Motor induksi tiga phasa banyak digunakan di dalam berbagai bidang industri, sedangkan motor induksi satu phasa banyak digunakan pada peralatan
rumah tangga karena motor induksi satu phasa mempunyai daya keluaran yang rendah. Adapun beberapa keuntungan motor induksi dibandingkan motor lain adalah
konstruksinya yang sederhana tetapi padat dan kuat, ukurannya lebih kecil dan lebih ringan sehingga harganya lebih murah, perawatan yang mudah, dan memiliki efisiensi
yang tinggi. Tetapi dalam hal pengaturan kecepatan dan pengontrolan torsi lebih sulit dilakukan dibandingkan motor dc. Tetapi seiring perkembangan teknologi dalam
bidang elektronika daya, telah memungkinkan untuk menandingi motor dc dalam hal pengaturan kecepatan dan pengontrolan torsi.
2.2 Konstruksi Motor Induksi
Motor induksi terdiri dari dua bagian utama yaitu stator dan rotor. Stator merupakan bagian yang diam dan rotor bagian yang berputar. Stator dan rotor
dipisahkan oleh celah udara yang jaraknya sangat kecil. Konstruksi motor induksi diperlihatkan pada Gambar 2.1.
Jeremia Purba : Simulasi Pengaturan Kecepatan Motor Induksi Tiga Phasa Dengan Direct Torque Control Dengan Menggunakan Matlab 7.0.1, 2009.
USU Repository © 2009
6 Gambar 2.1 Konstruksi motor induksi rotor belitan
2.2.1 Stator
Stator motor induksi pada prinsipnya sama dengan stator motor sinkron. Stator tersebut terbuat dari sejumlah stamping kaki yang membentuk slot, tempat dari
belitan-belitannya. Belitan pada stator adalah belitan tiga phasa yang dihubungkan dengan sumber tiga phasa. Belitannya dibelitkan untuk sejumlah kutub tertentu,
dimana jumlah pastinya ditentukan dari kecepatan yang dibutuhkan. Semakin besar jumlah kutub, kecepatan putarnya semakin berkurang dan sebaliknya.
Jika belitan stator disuplai dengan tegangan tiga phasa maka akan mengalir arus tiga phasa yang akan menghasilkan fluks magnetik berputar dengan besaran yang
konstan, fluks magnetik yang berputar ini akan menginduksikan ggl pada rotor. Konstruksi stator motor induksi ditunjukkan pada Gambar 2.2.
Gambar 2.2 Stator
Jeremia Purba : Simulasi Pengaturan Kecepatan Motor Induksi Tiga Phasa Dengan Direct Torque Control Dengan Menggunakan Matlab 7.0.1, 2009.
USU Repository © 2009
7
2.2.2 Rotor
Ada dua jenis kumparan rotor, yaitu jenis rotor sangkar squirel-cage rotor dan rotor belitan wound rotor. Kedua rotor ini bekerja pada prinsip yang sama dan
mempunyai konstruksi stator yang sama, hanya berbeda dalam konstruksinya saja. a. Rotor Sangkar Squirrel Cage Rotor
Hampir 90 dari motor induksi adalah jenis rotor sangkar, karena jenis ini mempunyai konstruksi yang sangat sederhana dan kuat. Rotor ini seperti pada
Gambar 2.3, terdiri dari laminasi silindris inti dengan slot-slot yang paralel sebagai tempat dari konduktornya, dan konduktor-konduktor ini terbuat dari batangan
tembaga atau aluminium alloy. Konduktornya tidak terisolasi dari inti, karena arus rotor secara alamiah akan mengalir melalui tahanan yang paling kecil, yaitu
konduktor rotor. Pada setiap ujung konduktor rotor, semuanya dihubungsingkatkan dengan cincin ujung sehingga tidak mungkin menambahkan tahanan luar sebagai
pembantu starting.
Gambar 2.3 Rotor sangkar Batang rotor dan cincin ujung motor sangkar yang lebih kecil adalah coran
tembaga atau aluminium dalam satu lempeng pada inti rotor. Dalam motor yang lebih besar, batang rotor tidak dicor melainkan dibenamkan ke dalam alur rotor dan
kemudian dilas dengan kuat ke cincin ujung. Batang rotor motor sangkar tidak
Jeremia Purba : Simulasi Pengaturan Kecepatan Motor Induksi Tiga Phasa Dengan Direct Torque Control Dengan Menggunakan Matlab 7.0.1, 2009.
USU Repository © 2009
8 selalu ditempatkan paralel terhadap poros motor tetapi kerapkali dimiringkan. Hal
ini akan menghasilkan torsi yang lebih seragam dan juga mengurangi derau dengung magnetik sewaktu motor sedang berputar.
b. Rotor Belitan Wound Rotor Motor rotor belitan atau motor cincin slip berbeda dengan motor sangkar
dalam hal konstruksi rotornya. Rotor ini memiliki belitan tiga phasa dengan jumlah kutub yang sama dengan stator. Belitan rotor ini juga diberikan tambahan resistansi
luar yang terhubung melalui slip-ring. Seperti namanya, rotor dililit dengan lilitan terisolasi serupa dengan lilitan stator. Lilitan phasa rotor dihubungkan secara dan
masing-masing phasa ujung terbuka yang dikeluarkan ke cincin slip yang terpasang
pada poros rotor.
Motor rotor belitan kurang banyak digunakan dibandingkan dengan motor sangkar tupai karena harganya yang mahal dan biaya pemeliharaannya yang lebih
besar. Rotor ini dapat dilihat pada Gambar 2.4.
Gambar 2.4 Rotor belitan
Jeremia Purba : Simulasi Pengaturan Kecepatan Motor Induksi Tiga Phasa Dengan Direct Torque Control Dengan Menggunakan Matlab 7.0.1, 2009.
USU Repository © 2009
9
2.3 Medan Putar
Ketika belitan tiga phasa dari motor induksi diberi suplai maka medan magnet yang berputar akan dihasilkan. Medan magnet ini dibentuk oleh kutub-
kutubnya yang berada pada posisi yang tidak tetap pada stator tetapi berubah-ubah mengelilingi stator. Adapun magnitudo dari medan putar ini selalu tetap yaitu sebesar
1.5 f
m
dimana f
m
adalah fluks yang disebabkan suatu phasa. Untuk melihat bagaimana medan putar dibangkitkan, maka dapat diambil
contoh pada motor induksi tiga phasa dengan jumlah kutub dua. Dimana ke-tiga phasanya R, S, T disuplai dengan sumber tegangan tiga phasa, dan arus pada phasa ini
ditunjukkan sebagai I
R
, I
S
, dan I
T
, maka fluks yang dihasilkan oleh arus-arus ini adalah: f
R
= f
m
sin t ................................................................... 2.1a
f
S
= f
m
sin t – 120
o
............................................................ 2.1b f
T
= f
m
sin t – 240
o
............................................................ 2.1c
Gambar 2.5 Arus tiga phasa seimbang
Gambar 2.6 Diagram phasor fluks tiga phasa seimbang
Jeremia Purba : Simulasi Pengaturan Kecepatan Motor Induksi Tiga Phasa Dengan Direct Torque Control Dengan Menggunakan Matlab 7.0.1, 2009.
USU Repository © 2009
10 i ii
iii iv 2.7 Medan putar pada motor induksi tiga phasa
i Pada keadaan 1 Gambar 2.5 , t = 0 ; arus dalam phasa R bernilai nol sedangkan besarnya arus pada phasa S dan phasa T memiliki nilai yang sama dan
arahnya berlawanan. Dalam keadaan seperti ini arus sedang mengalir ke luar dari konduktor sebelah atas dan memasuki konduktor sebelah bawah. Sementara
resultan fluks yang dihasilkan memiliki besar yang konstan yaitu sebesar 1,5 f
m
dan dibuktikan sebagai berikut : f
R
= 0 ; f
S
= f
m
sin -120
o
=
2 3
− f
m
;
f
T
= f
m
sin -240
o
=
2 3
f
m
Oleh karena itu resultan fluks, f
r
adalah jumlah phasor dari f
T
dan – f
S
Sehinngga resultan fluks, f
r
= 2 x
2 3
f
m
cos 30
o
= 1,5 f
m
Jeremia Purba : Simulasi Pengaturan Kecepatan Motor Induksi Tiga Phasa Dengan Direct Torque Control Dengan Menggunakan Matlab 7.0.1, 2009.
USU Repository © 2009
11 ii Pada keadaan 2, arus bernilai maksimum negatif pada phasa S, sedangkan pada
phasa R dan phasa T bernilai 0,5 maksimum, dan pada saat ini t = 30
o
, oleh karena itu fluks yang diberikan oleh masing-masing phasa :
f
R
= f
m
sin 30
o
= 0,5 f
m
f
S
= f
m
sin -90
o
= - f
m
f
T
= f
m
sin -210
o
= 0,5 f
m
Maka jumlah phasor f
R
dan - f
T
adalah = f
r
’ = 2 x 0,5 f
m
cos 60 = 0,5 f
m.
Sehingga resultan fluks f
r
= 0,5 f
m
+ f
m
= 1,5 f
m.
Dari gambar diagram phasor tersebut dapat dilihat bahwa resultan fluks berpindah sejauh 30
o
dari posisi pertama. iii Pada keadaan ini t = 60
o
, arus pada phasa R dan phasa S memiliki besar yang sama dan arahnya berlawanan 0,866
f
m
, oleh karena itu fluks yang diberikan oleh masing-masing phasa :
f
R
= f
m
sin 60
o
=
2 3 f
m
f
S
= f
m
sin -60
o
=
2 3
− f
m
f
T
= f
m
sin -180
o
= 0
Maka magnitudo dari fluks resultan : f
r
= 2 x
2 3
f
m
cos 30
o
= 1,5 f
m
Dari gambar diagram phasor tersebut dapat dilihat bahwa resultan fluks berpindah sejauh 60
o
dari posisi pertama.
Jeremia Purba : Simulasi Pengaturan Kecepatan Motor Induksi Tiga Phasa Dengan Direct Torque Control Dengan Menggunakan Matlab 7.0.1, 2009.
USU Repository © 2009
12 iv Pada keadaan ini t = 90
o
, arus pada phasa R maksimum positif, dan arus pada phasa S dan phasa T = 0,5
f
m
, oleh karena itu fluks yang diberikan oleh masing-masing phasa:
f
R
= f
m
sin 90
o
= f
m
f
S
= f
m
sin -30
o
= - 0,5 f
m
f
T
= f
m
sin -150
o
= - 0,5 f
m
Maka jumlah phasor - f
T
dan – f
S
adalah = f
r
’ = 2 x 0,5 f
m
cos 60 = 0,5 f
m.
Sehingga resultan fluks f
r
= 0,5 f
m
+ f
m
= 1,5 f
m.
Dari gambar diagram phasor tersebut dapat dilihat bahwa resultan fluks berpindah sejauh 90
o
dari posisi pertama.
2.4 Prinsip Kerja Motor Induksi Tiga Phasa
Kategori