Analisis Perbandingan Temperatur Dan Torsi Motor Sinkron Tiga Fasa Saat Tegangan Seimbang Dan Tidak Seimbang
BAB II
DASAR TEORI
2.1
Motor Sinkron Tiga Fasa
Motor sinkron tiga fasa adalah motor listrik arus bolak-balik (AC) yang
putaran rotornya sinkron/serempak dengan kecepatan medan putar statornya. Motor
ini beroperasi pada sumber tegangan tiga fasa yang dihubungkan dengan kumparan
jangkar di stator. Selain mendapat suplai tegangan tiga fasa, motor sinkron juga
mendapat arus eksitasi/arus medan dari sumber arus searah (DC) pada kumparan
medan di rotornya.
Motor sinkron pada pengoperasiannya tidak dapat melakukan start awal
(self starting). Oleh karena itu, motor sinkron tiga fasa membutuhkan penggerak
mula (prime mover) untuk memutar rotor sampai pada kecepatan putar sinkronnya.
Perubahan beban pada motor sinkron tidak mempengaruhi kecepatan
putarnya, karena ketika motor bekerja, medan magnet pada rotor akan selalu terikat
atau terkopel secara magnetis dengan medan putar statornya, sehingga rotor akan
dipaksa terus berputar pada kecepatan sinkronnya. Sehingga motor sinkron
biasanya digunakan pada sistem operasi yang membutuhkan kecepatan konstan
pada beban yang berubah-ubah. Namun apabila beban yang diberikan sudah
melewati batas kemampuan dari motor maka motor akan melepas kecepatan
sinkronnya dan berhenti berputar.
Keuntungan lain dari motor sinkron adalah tidak hanya dapat bekerja pada
faktor daya terbelakang (lagging) seperti motor induksi, namun juga dapat bekerja
dengan faktor daya unity bahkan dengan faktor daya mendahului (leading).
Sehingga motor sinkron dapat berperan untuk memperbaiki faktor daya sistem.
5
Universitas Sumatera Utara
2.2
Konstruksi Motor Sinkron Tiga Fasa
Pada prinsipnya, konstruksi motor sinkron sama dengan generator sinkron.
Secara umum, konstruksi motor sinkron tiga fasa terdiri dari stator (bagian yang
diam) dan rotor (bagian yang bergerak). Keduanya merupakan rangkaian magnetik
yang berbentuk simetris dan silindris.
Gambar 2. 1 Konstruksi Motor Sinkron
2.2.1 Stator
Secara umum stator terdiri dari kerangka stator, inti stator, belitan dan slot.
1.
Rangka Stator
Rangka stator berfungsi sebagai tempat melekatnya stamping
jangkar dan kumparan jangkar. Pada rangka stator terdapat lubang
pendingin dimana udara dan gas pendingin disirkulasikan. Rangka stator
biasanya dibuat dari dari besi campuran baja atau plat baja giling yang
6
Universitas Sumatera Utara
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 tempat 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,dan Slot Tertutup.
2.2.2 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 silinder (Non-Salient Pole Rotor)
Rotor tipe ini dibuat dari plat baja berbentuk silinder yang
mempunyai sejumlah slot sebagai tempat kumparan. Karena adanya slotslot dan juga kumparan medan yang terletak pada rotor maka jumlah kutub
7
Universitas Sumatera Utara
pun sedikit yang dapat dibuat. 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).
2.3
Prinsip Kerja Motor Sinkron Tiga Fasa
Pada motor sinkron tiga fasa terdapat 2 sumber tegangan dari luar yaitu arus
bolak-balik (AC) yang dialirkan kebelitan jangkar dan arus searah (DC) yang
dialirkan kebelitan medannya. Perputaran rotor diakibatkan karena adanya kopel
magnetik antar medan magnet rotor dengan medan putar stator.
Apabila tegangan tiga fasa dihubungkan ke kumparan jangkar atau stator
akan menghasilkan arus tiga fasa yang mengalir pada kumparan stator tersebut. Jika
arus tiga fasa (yang berbentuk sinusoidal murni atau saling berbeda sudut 1200
listrik) mengalir pada kumparan stator motor sinkron tiga fasa, maka akan
menghasilkan intensitas medan magnet (HS) yang juga saling berbeda sudut 1200
listrik. Karena kumparan stator mempunyai permeabilitas (µ), maka akan
menghasilkan intensitas medan magnet sebesar Bs = µ.Hs
Hal inilah yang disebut dengan medan putar yang timbul pada stator.
Timbulnya medan putar pada stator ini dapat dijelaskan melalui Gambar 2.2
berikut.
8
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2. 2 Kumparan a-a, b-b, c-c
Gambar 2. 3 Distribusi ia, ib, ic sebagai fungsi waktu
(b)
(a)
(d)
(c)
9
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2. 4 Arah Fluks Secara Vektoris
Saat tegangan tiga fasa dihubungkan ke kumparan a-a, b-b, c-c (Gambar
2.2) dengan beda fasa masing-masing 1200. Maka akan timbul 3 buah arus
sinusoidal (Ia, Ib, Ic) yang terdistribusi berdasarkan fungsi waktu seperti terlihat pada
(Gambar 2.3). Secara vektoris, pada keadaan t1, t2, t3, t4, arah fluks resultan yang
ditimbulkan oleh kumparan tersebut masing-masing ditunjukkan seperti pada
(Gambar 2.4). Pada saat t1, arah fluks resultannya sama dengan arah fluks yang
dihasilkan kumparan a-a (Gambar 2.4a). Pada saat t2, arah fluks resultannya sama
dengan arah fluks yang dihasilkan kumparan b-b (Gambar 2.4b). Pada saat t3, arah
fluks resultannya sama dengan arah fluks yang dihasilkan kumparan c-c (Gambar
2.4c). Pada saat t4, arah fluks resultannya berlawanan arah dengan arah fluks yang
dihasilkan kumparan a-a (Gambar 2.2d). Perubahan arah fluks ini akan terjadi
berulang setiap satu periode yang menyebabkan perputaran medan magnet stator.
Kutub medan rotor yang diberi penguatan arus searah mengakibatkan
mengalir arus penguat If motor dan menghasilkan medan magnet BR. Karena motor
sinkron tidak dapat melakukan start sendiri (self starting) maka rotor diputar dengan
suatu penggerak mula sampai pada kecepatan putar rotor sama dengan kecepatan
putar medan stator. Sehingga medan magnet rotor BR akan mendapat tarikan dari
kutub medan putar stator dan akan selalu menempel dan mengikuti putaran BS
dengan kecepatan yang sama atau sinkron. Interaksi antar kedua medan magnet
tersebut akan menghasilkan kopel yang dinyatakan sebagai :
Tind = k.BR x B.........................................................................................(pers 2.1)
Tind = k.BR.BS.Sin δ..................................................................................(pers 2.2)
10
Universitas Sumatera Utara
Dan hubungannya dengan diagram medan magnetnya ditunjukkan pada
gambar 2.5 berikut.
Gambar 2. 5 Diagram medan magnet motor sinkron
Keterangan :
BS
= Medan magnet stator
BR
= Medan magnet rotor
Bnet
= Resultan medan magnet stator dan rotor
Sehingga didapat :
Bnet ≈ Vph
Karena
BS = Bnet - BR
; BR ≈ EA
; BS ≈ j.Xs.IA
Maka dengan mensubstitusikan persamaan (2.2) ke persamaan (2.1), maka akan
diperoleh :
Tind = k . BR(Bnet – BR) Sin β
Tind = k . BR . Bnet . Sin β – k . BR . BR Sin β BR.BR=0
Sehingga persamaan kopel induksinya dapat dituliskan :
Tind = k . BR . Bnet . Sin β (N.m)........................................(pers 2.3)
dimana : k
= Konstanta
BR
= Medan magnet rotor
Bnet
= Resultan medan magnet rotor dan medan magnet stator
β
= Sudut kopel
11
Universitas Sumatera Utara
Pada beban nol, sumbu kutub medan berhimpit dengan sumbu kutub
kumparan medan (β = 0). Setiap penambahan beban membuat medan rotor
tertinggal sebentar dari medan stator, terbentuk sudut kopel (β), untuk kemudian
berputar dengan kecepatan sama lagi (sinkron). Penambahan beban lebih lanjut
mengakibatkan hilangnya kekuatan kopel dan motor disebut kehilangan
sinkronisasi.
Gambar 2. 6 Kedudukan kutub rotor terhadap kutub khayal pada saat
motor berbeban
2.4
Rangkaian Ekivalen Motor Sinkron
Rangkaian 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 ekuivalen motor sinkron adalah sama dengan
rangkaian ekuivalen generator sinkron, kecuali bahwa referensi arah IA dibalik.
Rangkaian ekuivalennya diperlihatkan pada gambar (2.7) dan rangkaian per
12
Universitas Sumatera Utara
fasanya ditunjukkan pada gambar (2.8). Rangkaian ekuivalen tiga fasa biasa dalam
bentuk hubungan Y atau hubungan Delta (∆).
Karena perubahan arah IA ini, maka persamaan tegangan menurut hukum
Kirchoff untuk rangkaian ekuivalennya juga akan berubah. Jadi persamaan hukum
Kirchoff untuk tegangannya untuk rangkaian ekuivalen yang baru adalah :
ℎ=
+ .
.
+
.
....................................(pers 2.4)
Jadi persamaan ini sama dengan persamaan generator sinkron, kecuali tanda untuk
arusnya adalah terbalik.
Gambar 2. 7 Rangkaian ekuivalen motor sinkron 3 fasa
13
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2. 8 Rangkaian ekuivalen motor sinkron per fasanya
Dari persamaan umum motor sinkron yang dituliskan di dalam persamaan
(2.3) dapat digambarkan diagram fasor motor sinkron seperti ditunjukkan pada
gambar (2.9) sebagai berikut :
Gambar 2. 9 Diagram Fasor Motor Sinkron Dengan Faktor Daya Unity
Keterangan :
EA
= Tegangan Jangkar (GGL lawan)
IA
= Arus Jangkar
Vph
= Tegangan Terminal
XS
= Reaktansi Sinkron Motor
δ
= Sudut Kopel
Dalam hal ini motor dianggap beroperasi dengan faktor daya satu (unity).
Namun dalam operasi motor sinkron, motor dapat beroperasi dengan faktor daya
mendahului (leading) dan tertinggal (lagging) selain dengan faktor daya unity.
14
Universitas Sumatera Utara
Diagram fasor motor sinkron denga faktor daya mendahului (leading) dan
tertinggal (lagging) ditunjukkan seperti pada gambar (2.10) dan gambar (2.11).
Gambar 2. 10 Diagram Fasor Motor Sinkron Dengan Faktor Daya Leading
Gambar 2. 11 Diagram Fasor Motor Sinkron Dengan Faktor Daya Lagging
Namun pada kenyataannya, saat motor sinkron dibebani tanpa pengaturan
arus medan, motor sinkron akan beroperasi dengan faktor daya tertinggal (lagging)
dan diagram fasornya seperti yang ditunjukkan pada gambar (2.11). 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 (Pmek) motor
sinkron menurut persamaan berikut :
=
.
......................................................(pers 2.5)
15
Universitas Sumatera Utara
Untuk motor sinkron tiga fasa maka persamaan daya mekanik (Pmek) menjadi:
= 3.
...................................................(pers 2.6)
.
Karena tahanan jangkar (RA) motor sinkron biasanya kecil, maka tahanan
jangkar ini biasanya diabaikan. Bila tahanan jangkar (RA) diabaikan (RA
DASAR TEORI
2.1
Motor Sinkron Tiga Fasa
Motor sinkron tiga fasa adalah motor listrik arus bolak-balik (AC) yang
putaran rotornya sinkron/serempak dengan kecepatan medan putar statornya. Motor
ini beroperasi pada sumber tegangan tiga fasa yang dihubungkan dengan kumparan
jangkar di stator. Selain mendapat suplai tegangan tiga fasa, motor sinkron juga
mendapat arus eksitasi/arus medan dari sumber arus searah (DC) pada kumparan
medan di rotornya.
Motor sinkron pada pengoperasiannya tidak dapat melakukan start awal
(self starting). Oleh karena itu, motor sinkron tiga fasa membutuhkan penggerak
mula (prime mover) untuk memutar rotor sampai pada kecepatan putar sinkronnya.
Perubahan beban pada motor sinkron tidak mempengaruhi kecepatan
putarnya, karena ketika motor bekerja, medan magnet pada rotor akan selalu terikat
atau terkopel secara magnetis dengan medan putar statornya, sehingga rotor akan
dipaksa terus berputar pada kecepatan sinkronnya. Sehingga motor sinkron
biasanya digunakan pada sistem operasi yang membutuhkan kecepatan konstan
pada beban yang berubah-ubah. Namun apabila beban yang diberikan sudah
melewati batas kemampuan dari motor maka motor akan melepas kecepatan
sinkronnya dan berhenti berputar.
Keuntungan lain dari motor sinkron adalah tidak hanya dapat bekerja pada
faktor daya terbelakang (lagging) seperti motor induksi, namun juga dapat bekerja
dengan faktor daya unity bahkan dengan faktor daya mendahului (leading).
Sehingga motor sinkron dapat berperan untuk memperbaiki faktor daya sistem.
5
Universitas Sumatera Utara
2.2
Konstruksi Motor Sinkron Tiga Fasa
Pada prinsipnya, konstruksi motor sinkron sama dengan generator sinkron.
Secara umum, konstruksi motor sinkron tiga fasa terdiri dari stator (bagian yang
diam) dan rotor (bagian yang bergerak). Keduanya merupakan rangkaian magnetik
yang berbentuk simetris dan silindris.
Gambar 2. 1 Konstruksi Motor Sinkron
2.2.1 Stator
Secara umum stator terdiri dari kerangka stator, inti stator, belitan dan slot.
1.
Rangka Stator
Rangka stator berfungsi sebagai tempat melekatnya stamping
jangkar dan kumparan jangkar. Pada rangka stator terdapat lubang
pendingin dimana udara dan gas pendingin disirkulasikan. Rangka stator
biasanya dibuat dari dari besi campuran baja atau plat baja giling yang
6
Universitas Sumatera Utara
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 tempat 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,dan Slot Tertutup.
2.2.2 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 silinder (Non-Salient Pole Rotor)
Rotor tipe ini dibuat dari plat baja berbentuk silinder yang
mempunyai sejumlah slot sebagai tempat kumparan. Karena adanya slotslot dan juga kumparan medan yang terletak pada rotor maka jumlah kutub
7
Universitas Sumatera Utara
pun sedikit yang dapat dibuat. 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).
2.3
Prinsip Kerja Motor Sinkron Tiga Fasa
Pada motor sinkron tiga fasa terdapat 2 sumber tegangan dari luar yaitu arus
bolak-balik (AC) yang dialirkan kebelitan jangkar dan arus searah (DC) yang
dialirkan kebelitan medannya. Perputaran rotor diakibatkan karena adanya kopel
magnetik antar medan magnet rotor dengan medan putar stator.
Apabila tegangan tiga fasa dihubungkan ke kumparan jangkar atau stator
akan menghasilkan arus tiga fasa yang mengalir pada kumparan stator tersebut. Jika
arus tiga fasa (yang berbentuk sinusoidal murni atau saling berbeda sudut 1200
listrik) mengalir pada kumparan stator motor sinkron tiga fasa, maka akan
menghasilkan intensitas medan magnet (HS) yang juga saling berbeda sudut 1200
listrik. Karena kumparan stator mempunyai permeabilitas (µ), maka akan
menghasilkan intensitas medan magnet sebesar Bs = µ.Hs
Hal inilah yang disebut dengan medan putar yang timbul pada stator.
Timbulnya medan putar pada stator ini dapat dijelaskan melalui Gambar 2.2
berikut.
8
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2. 2 Kumparan a-a, b-b, c-c
Gambar 2. 3 Distribusi ia, ib, ic sebagai fungsi waktu
(b)
(a)
(d)
(c)
9
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2. 4 Arah Fluks Secara Vektoris
Saat tegangan tiga fasa dihubungkan ke kumparan a-a, b-b, c-c (Gambar
2.2) dengan beda fasa masing-masing 1200. Maka akan timbul 3 buah arus
sinusoidal (Ia, Ib, Ic) yang terdistribusi berdasarkan fungsi waktu seperti terlihat pada
(Gambar 2.3). Secara vektoris, pada keadaan t1, t2, t3, t4, arah fluks resultan yang
ditimbulkan oleh kumparan tersebut masing-masing ditunjukkan seperti pada
(Gambar 2.4). Pada saat t1, arah fluks resultannya sama dengan arah fluks yang
dihasilkan kumparan a-a (Gambar 2.4a). Pada saat t2, arah fluks resultannya sama
dengan arah fluks yang dihasilkan kumparan b-b (Gambar 2.4b). Pada saat t3, arah
fluks resultannya sama dengan arah fluks yang dihasilkan kumparan c-c (Gambar
2.4c). Pada saat t4, arah fluks resultannya berlawanan arah dengan arah fluks yang
dihasilkan kumparan a-a (Gambar 2.2d). Perubahan arah fluks ini akan terjadi
berulang setiap satu periode yang menyebabkan perputaran medan magnet stator.
Kutub medan rotor yang diberi penguatan arus searah mengakibatkan
mengalir arus penguat If motor dan menghasilkan medan magnet BR. Karena motor
sinkron tidak dapat melakukan start sendiri (self starting) maka rotor diputar dengan
suatu penggerak mula sampai pada kecepatan putar rotor sama dengan kecepatan
putar medan stator. Sehingga medan magnet rotor BR akan mendapat tarikan dari
kutub medan putar stator dan akan selalu menempel dan mengikuti putaran BS
dengan kecepatan yang sama atau sinkron. Interaksi antar kedua medan magnet
tersebut akan menghasilkan kopel yang dinyatakan sebagai :
Tind = k.BR x B.........................................................................................(pers 2.1)
Tind = k.BR.BS.Sin δ..................................................................................(pers 2.2)
10
Universitas Sumatera Utara
Dan hubungannya dengan diagram medan magnetnya ditunjukkan pada
gambar 2.5 berikut.
Gambar 2. 5 Diagram medan magnet motor sinkron
Keterangan :
BS
= Medan magnet stator
BR
= Medan magnet rotor
Bnet
= Resultan medan magnet stator dan rotor
Sehingga didapat :
Bnet ≈ Vph
Karena
BS = Bnet - BR
; BR ≈ EA
; BS ≈ j.Xs.IA
Maka dengan mensubstitusikan persamaan (2.2) ke persamaan (2.1), maka akan
diperoleh :
Tind = k . BR(Bnet – BR) Sin β
Tind = k . BR . Bnet . Sin β – k . BR . BR Sin β BR.BR=0
Sehingga persamaan kopel induksinya dapat dituliskan :
Tind = k . BR . Bnet . Sin β (N.m)........................................(pers 2.3)
dimana : k
= Konstanta
BR
= Medan magnet rotor
Bnet
= Resultan medan magnet rotor dan medan magnet stator
β
= Sudut kopel
11
Universitas Sumatera Utara
Pada beban nol, sumbu kutub medan berhimpit dengan sumbu kutub
kumparan medan (β = 0). Setiap penambahan beban membuat medan rotor
tertinggal sebentar dari medan stator, terbentuk sudut kopel (β), untuk kemudian
berputar dengan kecepatan sama lagi (sinkron). Penambahan beban lebih lanjut
mengakibatkan hilangnya kekuatan kopel dan motor disebut kehilangan
sinkronisasi.
Gambar 2. 6 Kedudukan kutub rotor terhadap kutub khayal pada saat
motor berbeban
2.4
Rangkaian Ekivalen Motor Sinkron
Rangkaian 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 ekuivalen motor sinkron adalah sama dengan
rangkaian ekuivalen generator sinkron, kecuali bahwa referensi arah IA dibalik.
Rangkaian ekuivalennya diperlihatkan pada gambar (2.7) dan rangkaian per
12
Universitas Sumatera Utara
fasanya ditunjukkan pada gambar (2.8). Rangkaian ekuivalen tiga fasa biasa dalam
bentuk hubungan Y atau hubungan Delta (∆).
Karena perubahan arah IA ini, maka persamaan tegangan menurut hukum
Kirchoff untuk rangkaian ekuivalennya juga akan berubah. Jadi persamaan hukum
Kirchoff untuk tegangannya untuk rangkaian ekuivalen yang baru adalah :
ℎ=
+ .
.
+
.
....................................(pers 2.4)
Jadi persamaan ini sama dengan persamaan generator sinkron, kecuali tanda untuk
arusnya adalah terbalik.
Gambar 2. 7 Rangkaian ekuivalen motor sinkron 3 fasa
13
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2. 8 Rangkaian ekuivalen motor sinkron per fasanya
Dari persamaan umum motor sinkron yang dituliskan di dalam persamaan
(2.3) dapat digambarkan diagram fasor motor sinkron seperti ditunjukkan pada
gambar (2.9) sebagai berikut :
Gambar 2. 9 Diagram Fasor Motor Sinkron Dengan Faktor Daya Unity
Keterangan :
EA
= Tegangan Jangkar (GGL lawan)
IA
= Arus Jangkar
Vph
= Tegangan Terminal
XS
= Reaktansi Sinkron Motor
δ
= Sudut Kopel
Dalam hal ini motor dianggap beroperasi dengan faktor daya satu (unity).
Namun dalam operasi motor sinkron, motor dapat beroperasi dengan faktor daya
mendahului (leading) dan tertinggal (lagging) selain dengan faktor daya unity.
14
Universitas Sumatera Utara
Diagram fasor motor sinkron denga faktor daya mendahului (leading) dan
tertinggal (lagging) ditunjukkan seperti pada gambar (2.10) dan gambar (2.11).
Gambar 2. 10 Diagram Fasor Motor Sinkron Dengan Faktor Daya Leading
Gambar 2. 11 Diagram Fasor Motor Sinkron Dengan Faktor Daya Lagging
Namun pada kenyataannya, saat motor sinkron dibebani tanpa pengaturan
arus medan, motor sinkron akan beroperasi dengan faktor daya tertinggal (lagging)
dan diagram fasornya seperti yang ditunjukkan pada gambar (2.11). 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 (Pmek) motor
sinkron menurut persamaan berikut :
=
.
......................................................(pers 2.5)
15
Universitas Sumatera Utara
Untuk motor sinkron tiga fasa maka persamaan daya mekanik (Pmek) menjadi:
= 3.
...................................................(pers 2.6)
.
Karena tahanan jangkar (RA) motor sinkron biasanya kecil, maka tahanan
jangkar ini biasanya diabaikan. Bila tahanan jangkar (RA) diabaikan (RA