2.3. Rangkaian Ekivalen Motor Induksi Tiga Fasa
Telah disebutkan sebelumnya bahwa motor induksi identik dengan sebuah transformator, tentu saja dengan demikian rangkaian ekivalen motor induksi sama
dengan rangkaian ekivalen transformator. Perbedaan yang ada hanyalah, karena pada kenyataannya bahwa kumparan rotor kumparan sekunder pada
transformator dari motor induksi berputar, yang mana berfungsi untuk menghasilkan daya mekanik. Awal dari rangkaian ekivalen motor induksi
dihasilkan dengan cara yang sama sebagaimana halnya pada transformator. Semua parameter-parameter rangkaian ekivalen yang akan dijelaskan berikut mempunyai
nilai-nilai perfasa.
2.3.1 Rangkaian Ekivalen Stator
Gelombang fluks pada celah udara yang berputar dengan kecepatan sinkron membangkitkan ggl lawan tiga fasa yang seimbang
Ē
1
di dalam fasa-fasa stator. Besarnya tegangan terminal stator
��
1
berbeda dengan ggl lawan Ē
1
sebesar jatuh tegangan pada impedansi bocor stator
�̅
1
�
1
+ ��
1
, sehingga dapat dinyatakan dengan persamaan :
��
1
= Ē
1
+ �̅
1
�
1
+ ��
1
……………………………………………2.4 dimana,
��
1
= tegangan terminal stator Volt Ē
1
= ggl lawan yang dihasilkan oleh fluks celah udara resultan Volt �̅
1
= arus stator Ampere �
1
= tahanan efektif stator Ohm ��
1
= reaktansi bocor stator Ohm
Universitas Sumatera Utara
Sebagaimana halnya pada transformator, arus stator �̅
1
terdiri dari dua komponen. Komponen pertama
�̅
2
adalah komponen beban yang akan menghasilkan fluks yang akan melawan fluks yang dihasilkan oleh arus rotor. Komponen lainnya
yaitu �̅
, arus �̅
ini terbagi lagi menjadi dua komponen yaitu komponen rugi-rugi inti
�̅ yang sefasa dengan
Ē
1
dan komponen magnetisasi �̅
�
yang menghasilkan fluks magnetik pada inti dan celah udara yang tertinggal 90° dari
Ē
1
. Sehingga dapat dibuat rangkaian ekivalen pada stator, seperti gambar 2.3.1
berikut ini.
Gambar 2.3.1.
Rangkaian Ekivalen Stator per-Fasa Motor Induksi
2.3.2. Rangkaian Ekivalen Rotor
Reaktansi yang didapat 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
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
Universitas Sumatera Utara
adalah s kali kecepatan terhadap stator, hubungan antara ggl efektif pada stator dan rotor adalah:
s
E
2
=
1
sE ………………………………………...…….2.5 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 ………………….................................................2.6 Dengan membagi persamaan 2.5 dengan persamaan 2.6 didapatkan:
=
S S
I E
2 2
2 1
I sE
………...…………………………………..2.7 Didapat hubungan antara persamaan 2.6 dengan persamaan 2.7, yaitu
=
S S
I E
2 2
2 1
I sE
=
2
R +
2
jsX …………...……...........……....2.8 Dengan membagi persamaan 2.8 dengan s, maka didapat
2 1
I E
=
s R
2
+
2
jX
………………………..….………...……2.9 Dari persamaan 2.9 dapat dibuat rangkaian ekivalen untuk rotor.
Dari persamaan 2.5 dan 2.9 maka dapat digambarkan rangkaian ekivalen pada rotor sebagai berikut :
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 2.3.2. Rangkaian Ekivalen Pada Rotor Motor Induksi.
Universitas Sumatera Utara
s R
2
= s
R
2
+
2
R
-
2
R
s R
2
=
2
R
+ 1
1
2
− s
R …………………..………………...........2.10
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 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 2.3.3. Rangkaian Ekivalen Motor Induksi Tiga Phasa
Untuk mempernudah perhitungan maka rangkaian ekivalen pada gambar 2.3.3 diatas dapat dilihat dari sisi stator, rangkaian ekivalen motor induksi tiga
fasa akan dapat digambarkan sebagai berikut.
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 2.3.4. Rangkaian Ekivalen Dilihat Dari Sisi Stator Motor Induksi
Atau seperti gambar berikut :
Universitas Sumatera Utara
1
V
1
R
1
X
c
R
m
X
2
R
2
X
1 1
2
− s
R
1
E
1
I I
c
I
m
I
2
I
Gambar 2.3.5. 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 peneralan 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 berikut.
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 2.3.6. Rangkaian Ekivalen Lain Dari Motor Induksi
Universitas Sumatera Utara
2.4. Aliran daya dan Efisiensi Motor Induksi 2.4.1. Aliran Daya