ALIRAN DAYA DAN EFISIENSI MOTOR INDUKSI TIGA FASA 1 ALIRAN DAYA

1 V 1 R 1 X m X 2 R 2 X 1 1 2 − s R 1 E 1 I I 2 I j j j Gambar 2.20 Rangkaian ekivalen motor induksi yang disederhanakan dengan sisi primer sebagai referensi dengan mengabaikan tahanan rugi-rugi inti Rc 2.9. ALIRAN DAYA DAN EFISIENSI MOTOR INDUKSI TIGA FASA 2.9.1 ALIRAN DAYA Pada motor induksi, tidak ada sumber listrik yang langsung terhubung ke rotor, sehingga daya yang melewati celah udara sama dengan daya yang diinputkan ke rotor. Daya total yang dimasukkan pada kumparan stator P in dirumuskan dengan θ cos 3 1 1 in I V P = Watt………………………...................................................2.25 dimana : V 1 = tegangan sumber Volt I 1 = arus masukan Ampere θ = perbedaan sudut phasa antara arus masukan dengan tegangan sumber. Daya listrik disuplai ke stator motor induksi diubah menjadi daya mekanik Universitas Sumatera Utara pada poros motor. Berbagai rugi – rugi yang timbul selama proses konversi energi listrik antara lain : 1. rugi – rugi tetap fixed losses , terdiri dari :  rugi – rugi inti stator P i P i = C R E 2 1 . 3 Watt …………….........…………………………..2.26  rugi – rugi gesek dan angin 2. rugi – rugi variabel, terdiri dari :  rugi – rugi tembaga stator P ts P ts = 3. I 1 2 . R 1 Watt ………………………...……………….2.27  rugi – rugi tembaga rotor P tr P tr = 3. I 2 2 . R 2 Watt ………………………...………………..2.28 Daya pada celah udara P cu dapat dirumuskan dengan : P cu = P in – P ts – P i Watt ………………………………………2.29 Jika dilihat pada rangkaian rotor, satu – satunya elemen pada rangkaian ekivalen yang mengkonsumsi daya pada celah udara adalah resistor R 2 s. Oleh karena itu daya pada celah udara dapat juga ditulis dengan : Universitas Sumatera Utara P cu = 3. I 2 2 . S R 2 Watt …………………………………………………………..2.30 Apabila rugi – rugi tembaga dan rugi – rugi inti dikurangi dengan daya input motor, maka akan diperoleh besarnya daya listrik yang diubah menjadi daya mekanik. Besarnya daya mekanik yang dibangkitkan motor adalah : P mek = P cu – P tr Watt ……………………………………………………………2.31 P mek = 3. I 2 2 . S R 2 - 3. I 2 2 . R 2 P mek = 3. I 2 2 . R 2 . s s − 1 P mek = P tr x s s − 1 Watt ………………………………………………………2.32 Dari persamaan 2.28 dan 2.30 dapat dinyatakan hubungan rugi – rugi tembaga dengan daya pada celah udara : P tr = s. P cu Watt ………………………………………………...………..…..…2.33 Karena daya mekanik yang dibangkitkan pada motor merupakan selisih dari daya pada celah udara dikurangi dengan rugi – rugi tembaga rotor, maka daya mekanik dapat juga ditulis dengan : P mek = P cu x 1 – s Watt …………………………………………………..…..2.34 Daya output akan diperoleh apabila daya yang dikonversikan dalam bentuk daya mekanik dikurangi dengan rugi – rugi gesek dan angin, sehingga daya keluarannya : P out = P mek – P ag – P b Watt …………………………….………………………2.35 Universitas Sumatera Utara Secara umum, perbandingan komponen daya pada motor induksi dapat dijabarkan dalam bentuk slip yaitu : P cu : P tr : P mek = 1 : s : 1 – s. Gambar 2.21 menunjukkan aliran daya pada motor induksi tiga phasa : Energi listrik konversi Energi mekanik Gambar 2.21. Diagram aliran daya motor induksi

2.9.2. EFISIENSI

Efisiensi motor induksi adalah ukuran keefektifan motor induksi untuk mengubah energi listrik menjadi energi mekanik yang dinyatakan sebagai perbandingan antara masukan dan keluaran atau dalam bentuk energi listrik berupa perbandingan watt keluaran dan watt masukan. Defenisi NEMA terhadap efisiensi energi adalah bahwa efisiensi merupakan perbandingan atau rasio dari daya keluaran yang berguna terhadap daya masukan total dan biasanya dinyatakan dalam persen juga sering dinyatakan dengan perbandingan antara keluaran dengan keluaran ditambah rugi - rugi, yang dirumuskan dalam persamaan berikut. = = = x 100..............................................2.36 Dari persamaan terlihat bahwa efisiensi motor bergantung pada besar rugi-ruginya. Rugi-rugi pada persamaan tersebut adalah penjumlahan keseluruhan komponen rugi- Universitas Sumatera Utara rugi yang dibahas pada sub bab sebelumnya. Pada motor induksi pengukuran efisiensi motor induksi ini sering dilakukan dengan beberapa cara seperti: - Mengukur langsung daya listrik masukan dan daya mekanik keluaran - Mengukur langsung seluruh rugi-rugi dan daya masukan - Mengukur setiap komponen rugi-rugi dan daya masukan, dimana pengukuran daya masukan tetap dibutuhkan pada ketiga cara di atas. Umumnya, daya listrik dapat diukur dengan sangat tepat, keberadaan daya mekanik yang lebih sulit untuk diukur. Saat ini sudah dimungkinkan untuk mengukur torsi dan kecepatan dengan cukup akurat yang bertujuan untuk mengetahui harga efisiensi yang tepat. Pengukuran pada keseluruhan rugi-rugi ada yang berdasarkan teknik kalorimetri. Walaupun pengukuran dengan metode ini relatif sulit dilakukan, keakuratan yang dihasilkan dapat dibandingkan dengan hasil yang didapat dengan pengukuran langsung pada daya keluarannya. Kebanyakan pabrikan lebih memilih melakukan pengukuran komponen rugi-rugi secara individual, karena dalam teorinya metode ini tidak memerlukan pembebanan pada motor, dan ini adalah suatu keuntungan bagi pabrikan. Keuntungan lainnya yang sering dibicarakan adalah bahwa memang benar error pada komponen rugi-rugi secara individual tidak begitu mempengaruhi keseluruhan efisiensi. Keuntungannya terutama adalah fakta bahwa ada kemungkinan koreksi untuk temperatur lingkungan yang berbeda. Biasanya data efisiensi yang disediakan oleh pembuat diukur atau dihitung berdasarkan standar tertentu.

2.10 DESAIN MOTOR INDUKSI TIGA FASA