magnetik yang berputar secara sinkron. kenyataannya tidak seperti ini karena pada stator akan ada arus magnetisasi pada kumparannya.
2.8. RANGKAIAN EKIVALEN MOTOR INDUKSI
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. 8. 1. RANGKAIAN STATOR
Fluks pada celah udara yang berputar menghasilkan GGL induksi lawan pada setiap phasa dari stator. Sehingga tegangan terminal menjadi ggl induksi lawan
1
dan jatuh tegangan pada impedansi bocor stator. Sehingga persamaan tegangan pada stator
adalah:
1
=
1
+
1
R
1
+X
1
volt……………………………………………………...2.9 Dimana:
1
= Tegangan nominal stator Volt
1
= GGL lawan yang dihasilkan oleh resultan fluks celah udara Volt
1
= arus stator Ampere
Universitas Sumatera Utara
R
1
= resistansi stator Ohm X
1
= reaktansi bocor stator Ohm Sama seperti halnya dengan trafo, maka arus stator I
1
terdiri dari dua buah komponen. Salah satunya adalah komponen beban I
2 ,
. Salah satu komponen yang lain adalah arus eksitasi I
e
exciting current. Arus eksitasi dapat dibagi menjadi dua komponen yaitu, komponen rugi-rugi inti I
c
yang sephasa dengan E
1
dan komponen magnetisasi Im yang tertinggal 90º dengan E
1
. Arus I
c
akan menghasilkan rugi-rugi inti dan arus Im akan menghasilkan resultan flux celah udara. Pada trafo arus eksitasi
disebut juga arus beban nol, akan tetapi dalam motor induksi tiga phasa tidak, hal ini dikarenakan pada motor induksi arus beban nol menghasilkan fluksi celah udara dan
menghasilkan rugi-rugi tanpa beban rugi inti + rugi gesek angin + rugi I
2
R dalam jumlah yang kecil sedangkan pada trafo fungsi arus eksitasi untuk mengahasilkan
fluksi dan menghasilkan rugi inti. Sehingga rangkaian ekivalen dari stator dapat kita lihat pada Gambar 2.13.
Gambar 2.13 . Rangkaian ekivalen stator
2. 8. 2. RANGKAIAN ROTOR
Universitas Sumatera Utara
Pada saat motor start dan rotor belum berputar, maka stator dan rotor memiliki frekuensi yang sama. Tegangan induksi pada rotor dalam kondisi ini di lambangkan
dengan E2. Pada saat rotor sudah berputar, maka besarnya tegangan induksi pada rotor sudah dipengaruhi slip. Besarnya tegangan induksi pada rotor pada saat berputar
untuk berbagai slip sesuai dengan persamaan 2.10.
2s
= s
2
………………………………………….……………………………..2.10 Dimana:
2
= Tegangan induksi pada rotor pada saat diam Volt
2s
= Tegangan induksi pada rotor sudah berputar Volt Tegangan induksi pada saat motor berputar akan mempengaruhi tahanan dan reaktansi
pada rotor. Tahanan pada rotor adalah konstan, dan tidak dipengaruhi oleh slip. Reaktansi dari motor induksi bergantung terhadap induktansi dari rotor dan frekuensi
dari tegangan dan arus pada rotor. Dengan induktansi pada rotor adalah L
2
, maka reaktansi pada rotor diberikan dengan persamaan:
X
2s
= s X
2
Ohm…………………………………………………………………2.11 Dimana
X
2
= Reaktansi rotor dalam keadaan diam Ohm Rangkaian ekivalen rotor dapat dilihat pada Gambar 2.14:
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.14. Rangkaian ekivalen rotor
Sehingga arus yang mengalir pada Gambar 2.14 adalah:
2
=
Ampere………………………..………………….……………….2.12
Pada saat dibebani dipengaruhi slip, maka besarnya arus yang mengalir pada rotor adalah:
2s
=
Ampere………………………….……………………………..2.13
2s
=
Ampere…………………………………………………………..2.14
Maka rangkaian ekivalen rotor yang dipengaruhi slip pada motor induksi dapat kita lihat pada gambar 2.15:
Gambar 2.15 Rangkaian ekivalen rotor yang sudah dipengaruhi slip
Impedansi ekivalen rangkaian rotor pada Gambar 2.15 adalah:
Universitas Sumatera Utara
Z
2s
= + jX
2
Ohm………………………………………………………..…2.15
Pada motor induksi rotor belitan, maka rotor pada motor induksi dapat diganti dengan rangkaian ekivalen rotor yang memiliki belitan dengan jumlah phasa dan belitan yang
sama dengan stator akan tetapi gaya gerak magnet mmf dan fluksi yang dihasilkan harus sama dengan rotor sebenarnya, maka performansi rotor yang dilihat dari sisi
primer tidak akan mengalami perubahan. Sehingga hubungan antara tegangan yang diinduksikan pada rotor yang sebenarnya
rotor
dan tegangan yang diinduksikan pada rangkaian ekivalen rotor
2s
adalah:
2s
= a
rotor
……………………………………………………………………….2.16 Dimana:
a : Perbandingan belitan stator dengan belitan rotor sebenarnya. Sedangkan hubungan antara arus pada rotor sebenarnya
rotor
dengan arus
2s
Pada rangkaian ekivalen rotor haruslah
2s
= ……………………………………………………..…………………2.17
Rotor dari motor induksi adalah terhubung singkat, sehingga impedansi yang diinduksikan tegangan dapat disederhanakan dengan impedansi rotor hubung singkat.
Sehingga hubungan antara impedansi bocor, slip dan frekuensi dari rangkaian ekivalen rotor Z
2s
dengan impedansi bocor, slip dan frekuensi rotor sebenarnya Zrotor adalah:
2s
= =
= a
2
Z
rotor
…………………...............………….2.18
Universitas Sumatera Utara
Dengan mengingat kembali impedansi dari rangkaian ekivalen rotor yang sudah dipengaruhi slip seperti pada persamaan 2.14 maka besarnya impedansi bocor slip
frekuensi dari rangkaian ekivalen rotor adalah:
Z
2s
= R
2
+ j sX
2
…………………………………………………………..2.19
Dimana: R
2
= Tahanan rotor Ohm s X
2
= Reaktansi rotor yang sudah berputar rotor Ohm Z
2S
= Impedansi bocor slip frekuensi dari rangkaian ekivalen rotor Ohm Pada stator dihasilkan medan putar yang berputar dengan kecepatan sinkron. Medan
putar ini akan menginduksikan ggl induksi pada rangkaian ekivalen rotor
2s
dan menginduksikan ggl lawan pada stator sebesar
2
. Bila bukan karena efek kecepatan, maka tegangan yang diinduksikan pada rangkaian rotor ekivalen
2s
akan sama dengan ggl induksi lawan pada rangkaian stator
2
karena rangkaian ekivalen rotor memiliki jumlah belitan yang sama dengan rangkaian stator. Akan tetapi karena
kecepatan relatif medan putar yang direferensikan pada sisi rotor adalah s kali kecepatan medan putar yang direferensikan pada sisi stator, maka hubungan antara
dua buah ggl induksi ini adalah:
2s
= s
1
…………………………………………………………………….….2.20
Karena resultan fluks celah udara ditentukan oleh phasor penjumlahan dari arus stator dan arus rotor baik itu arus dari rotor sebenarnya maupun arus dari rangkaian ekivalen rotor,
maka dalam hal ini dikarenakan jumlah belitan antara stator dan rangkaian ekivalen rotor adalah sama maka hubungan arus yang mengalir pada stator dan rotor adalah:
Universitas Sumatera Utara
2s
=
2
………………………………………………………………………...…2.21
Apabila persamaan 2.20 dibagi dengan persamaan 2.21 maka diperoleh :
……………………...................……………………………………….2.22
Dengan mensubstitusikan persamaan 2.22 ke persamaan 2.19 maka diperoleh:
=
S S
I E
2 2
2 1
I sE
=
2
R +
2
jsX …………….............…………………………………....2.23
Dengan membagi persamaan 2.24 dengan s, maka didapat
2 1
I E
= s
R
2
+
2
jX ………………………………..…………………………....……2.24
Dari persamaan 2.17, 2.18, dan 2.22 maka dapat dibuat rangkaian ekivalen rotor seperti pada Gambar 2.9.
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
j j
j
Gambar 2.16. Rangkaian ekivalen pada rotor motor induksi
Dimana:
Universitas Sumatera Utara
Dari penjelasan diatas maka dapat dibuat rangkaian ekivalen per phasa motor induksi. Gambar 2.17 menunjukkan gambar rangkaian ekivalen per phasa motor induksi:
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
j
j j
Gambar 2.17. Rangkaian ekivalen motor induksi tiga phasa
Untuk mempermudah perhitungan, maka rangkaian ekivalen motor induksi dapat disederhanakan dengan sisi primer sebagai referensi. Sehingga rangkaian ekivalennya
seperti pada gambar 2.18:
Gambar 2.18. Rangkaian ekivalen motor induksi yang disederhanakan dengan
primer sebagai referensi Atau seperti pada gambar 2.19 berikut:
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.19. Bentuk lain rangkaian ekivalen motor induksi dilihat dari sisi stator
Dimana: I
2
’ =
2s
Ampere R
2
’ = a
2
. R
2
Ohm X
2
’ = a
2
. X
2
Ohm Pada analisa rangkaian trafo, dapat dilakukan dengan mengabaikan cabang paralel
yang terdiri dari Rc dan Xm, atau memindahkan cabang ke terminal primer. Dalam rangkaian ekivalen motor induksi penyederhanaan ini tidak dibolehkan.
Hal ini berhubungan dengan kenyataan bahwa arus eksitasi pada trafo bervariasi dari 2 sampai 6 dari arus beban dan reaktansi bocor primer per unitnya kecil. Tetapi
pada motor induksi, arus eksitasi bervariasi dari 30 sampai 50 dari arus beban penuh dan reaktansi bocor primernya relatif lebih besar.
Dalam keadaan kondisi kerja normal dengan tegangan dan frekuensi konstan, rugi- rugi inti pada motor induksi biasanya tetap. Sehingga tahanan rugi-rugi inti Rc dapat
diabaikan dari rangkaian ekivalen. Sehingga rangkaian ekivalen motor induksi yang disederhanakan menjadi seperti Gambar 2.20:
Universitas Sumatera Utara
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
Kategori