PENGEREMAN DINAMIK PADA MOTOR INDUKSI TIGA FASA - Diponegoro University | Institutional Repository (UNDIP-IR)
Pengereman Dinamik Pada Motor Induksi Tiga Fasa
(A. Warsito, M. Facta, M Anantha BP)
PENGEREMAN DINAMIK PADA
MOTOR INDUKSI TIGA FASA
Agung Warsito, Mochammad Facta, M Anantha B P
a.warsito@elektro.ft.undip.ac.id, facta@elektro.ft.undip.ac.id
Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Diponegoro
Abstrak
Motor induksi tiga fasa banyak digunakan
oleh dunia industri karena memiliki beberapa
keuntungan antara lain motor ini sederhana, murah
dan mudah pemeliharaannya. Pada penggunaan
motor
induksi
sering
dibutuhkan
proses
menghentikan putaran motor dengan cepat,
terutama aplikasi untuk konveyor. Untuk
menghentikan putaran rotor, torsi pengereman
diperlukan yang dapat dihasilkan secara mekanik
maupun secara elektrik.
Pengereman untuk menghentikan putaran
motor induksi dapat dirancang secara dinamik,
yaitu sistem pengereman yang dilakukan dengan
membuat medan magnetik motor stasioner.
Keadaan
tersebut
dilaksanakan
dengan
menginjeksikan arus DC pada kumparan stator
motor induksi tiga fasa setelah hubungan kumparan
stator dilepaskan dari sumber tegangan suplai AC.
Metode pengereman dinamik memiliki
keuntungan antara lain kemudahan
pengaturan kecepatan pengereman
terhadap motor induksi tiga fasa dan
kerugian mekanis dapat dikurangi.
Dengan mengaplikasikan pengereman
dinamik pada motor induksi tiga fasa
didapatkan hasil proses menghentikan
putaran motor induksi lebih cepat
dibandingkan
tanpa
pengereman
dinamik
I.
PENDAHULUAN
Motor induksi tiga fasa banyak digunakan
oleh dunia industri karena memiliki beberapa
keuntungan. Keuntungan yang dapat diperoleh
dalam pengendalian motor–motor induksi tiga fasa
yaitu, struktur motor induksi tiga fasa lebih ringan
(20% hingga 40%) dibandingkan motor arus
searah (DC) untuk daya yang sama, harga satuan
relatif lebih murah, dan perawatan motor induksi
tiga fasa lebih hemat.
Pengereman pada motor induksi tiga fasa,
secara umum masih menggunakan metoda yang
sederhana, dengan cara pengereman mekanik
dimana torsi pengereman dihasilkan oleh peralatan
pengereman yang berupa sepatu rem dan drum
yang terpasang pada poros rotor. Pada pengereman ini
energi putar dari rotor dikurangi dengan cara menekan
poros rotor menggunakan sepatu rem. Pengereman
secara mekanik membutuhkan jadwal pemeliharaan
teratur karena terdapat rugi – rugi mekanis seperti
gesekan yang menimbulkan panas dan menghasilkan
debu akibat gesekan. Pengereman untuk menghentikan
putaran motor induksi dapat dirancang secara dinamik,
yaitu menggunakan sistem pengereman yang dilakukan
dengan membuat medan magnetik motor stasioner.
Keadaan tersebut dilaksanakan dengan menginjeksikan
arus DC pada kumparan stator motor induksi tiga fasa
setelah hubungan kumparan stator dilepaskan dari
sumber tegangan suplai AC. Metode pengereman
dinamik (dynamic braking) memiliki keuntungan antara
lain kemudahan pengaturan kecepatan pengereman
terhadap motor induksi tiga fasa.
II.
DASAR TEORI
2.1 Motor Induksi [1,3]
Pada motor induksi arus rotor bukan diperoleh dari
sumber tertentu, tetapi merupakan arus yang terinduksi
sebagai akibat perbedaan relatif antara putaran rotor
dengan medan putar yang dihasilkan oleh stator.
2.2 Konstruksi Motor Induksi Tiga Fasa[1,3]
Motor induksi tiga fasa memiliki dua komponen
dasar yaitu stator dan rotor, bagian
rotor dipisahkan dengan bagian stator oleh celah udara
yang sempit (air gap) dengan jarak antara 0,4 mm
sampai 4 mm. Tipe dari motor induksi tiga fasa
berdasarkan lilitan pada rotor dibagi menjadi dua macam
yaitu rotor belitan (wound rotor) adalah tipe motor
induksi yang memiliki rotor terbuat dari lilitan yang
sama dengan lilitan statornya dan rotor sangkar tupai
(Squirrel-cage rotor) yaitu tipe motor induksi dimana
konstruksi rotor tersusun oleh beberapa batangan logam
yang dimasukkan melewati slot-slot yang ada pada rotor
motor induksi, kemudian setiap bagian disatukan oleh
cincin sehingga membuat batangan logam terhubung
singkat dengan batangan logam yang lain.
2.3
Beban Motor Induksi Tiga Fasa
Dalam melaksanakan pengujian pengereman
dinamik digunakan dinamometer DC (generator-motor
1
Transmisi, Vol. 11, No. 1, Juni 2006 : 1 - 5
arus searah) sebagai beban motor induksi.
Dinamometer DC dalam percobaan berfungsi
untuk mengubah energi mekanik menjadi energi
listrik.
2.4 Pengereman pada Motor listrik[6,8,10,14]
Pengereman
secara
elektrik,
torsi
pengereman dihasilkan berdasarkan nilai arus
injeksi yang diberikan pada belitan stator.
Pada pengereman secara elektrik energi
putaran rotor diubah menjadi energi elektrik yang
kemudian dikembalikan ke suplai daya, atau
dengan memberikan suatu medan magnet stasioner
pada stator sehingga putaran rotor akan berkurang
dengan sendirinya, pengereman secara elektrik
lebih halus dan tidak ada hentakan yang terjadi.
Pengereman secara elektrik tidak dapat
menghasilkan torsi untuk menahan beban dalam
keadaan sudah berhenti dan membutuhkan sumber
energi listrik untuk mengoperasikannya.
2.5
Pengereman Dinamik
Pengereman dinamik digunakan untuk
menghentikan putaran rotor motor induksi.
Tegangan pada stator diubah dari sumber tegangan
AC menjadi tegangan DC dalam waktu yang
sangat singkat. Torsi yang dihasilkan dari
pengereman tergantung pada besar arus DC yang
diinjeksikan pada belitan stator. Pada gambar 2.1.
menunjukkan bentuk rangkaian pengereman
dengan injeksi arus searah pada motor induksi tiga
fasa.
berlawanan untuk menjadikan stasioner terhadap stator.
Interaksi medan resultan dan gerak gaya magnet rotor
akan mengembangkan torsi yang berlawanan dengan
torsi motor sehingga pengereman terjadi. Torsi
pengereman yang dihasilkan tergantung pada besarnya
arus injeksi DC pada belitan stator, karena torsi
pengereman sebanding dengan arus injeksi. Sedangkan
nilai tahanan (R) berpengaruh pada nilai kecepatan torsi
pengereman terjadi. Semakin kecil nilai tahanan (R),
semakin cepat torsi pengereman terjadi.
2.6 Penyearah Penuh Satu Fasa
Penyearah yang dipakai pada alat ini adalah
penyearah gelombang penuh dengan menggunakan
transformator step down dan mempunyai keluaran
tegangan DC positif. Rangkaian penyearah gelombang
penuh dengan menggunakan transformator step down
dapat dilihat pada gambar 2.2.
Pada saat setengah siklus positif dioda D2 dan D3
akan konduksi untuk menghasilkan satu siklus positif
dan pada siklus negatip dioda D4 dan D1 akan konduksi
untuk menghasilkan satu siklus negatif.
N
220 v
1
N
2
D
VA C
D
0 v
1
+
3
D
2
D
4
+
VDC
Gambar 2.2 Penyearah gelombang penuh
III.
PENGUJIAN
Blok diagram pengujian seperti tampak pada
gambar dibawah ini.
K1
SUPLAI AC
TIGA FASA
PANEL KONTROL
MOTOR INDUKSI
TIGA PHASA
SU PLAIAC
SATU FASA
TRAFO STEPDOW N
PENYEARAH
PENUH SATU FASA
GENERATOR DC
BEBAN
K2
Trafo
Step Down
Penyearah
M
3~
Stator
Motor
Gambar 2.1 Pengereman dinamis dengan injeksi arus searah
pada motor induksi tiga fasa.
Gambar 3.1 Diagram blok
Arus searah yang diinjeksikan pada
kumparan stator akan mengembangkan medan
stasioner untuk menurunkan tegangan pada rotor.
Oleh karena kumparan rotor terhubung singkat,
arus yang mengalir menghasilkan medan magnet.
Medan magnet akan berputar dengan kecepatan
yang sama dengan rotor tetapi dengan arah yang
2
3.1. Pengujian Lama Waktu Berhenti Motor Induksi
Tiga Fasa tanpa Pengereman Dinamik
Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui lama
waktu berhenti motor induksi tiga fasa tanpa pengereman
dinamik. Hasil pengujian ini untuk mengetahui selisih
Pengereman Dinamik Pada Motor Induksi Tiga Fasa
lama waktu berhenti dengan dan tanpa
pengereman
dinamik.
Gambar
rangkaian
penghentian motor induksi tiga fasa tanpa
pengereman dinamik diperlihatkan pada gambar
3.2.
K o n ta k U ta m a N O
K o n ta k to r 1
K o n ta k N C T im e r 1
P u s h B u tto n N C 1
PB N O 1
K o n ta k B a n tu N O
K o n ta k to r 2
K o n ta k B a n tu N O
K o n ta k to r 1
K o n ta k B a n tu N C
K o n ta k to r 1
K o n ta k B a n tu N C
K o n ta k to r 2
M
M o to r In d u k s i
T ig a F a sa
K o n ta k to r1
P ilo t L a m p
K 2
T1
R 1
Gambar 3.2 Rangkaian penghentian motor induksi tiga fasa
tanpa pengereman dinamik
3.2. Perhitungan Besar Arus Injeksi DC untuk
Pengereman Dinamik pada Motor Induksi
Tiga Fasa
Konfigurasi A
Idc =
2
Konfigurasi B
3
Konfigurasi C
4
Konfigurasi D
5
Konfigurasi E
6
Konfigurasi F
Idc = 2 Iac
3
Idc =
Iac
2
2
Idc =
Iac
3
3Iac
Idc =
2 2
3Iac
Idc =
2 2
3.3. Pengujian Lama Waktu Berhenti Motor Induksi
Tiga Fasa dengan Pengereman Dinamik
Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui lama
waktu berhenti motor induksi tiga fasa dengan
pengereman dinamik. Hasil percobaan ini untuk
mengetahui selisih lama waktu berhenti dengan dan
tanpa pengereman dinamik. Gambar rangkaian
penghentian motor induksi tiga fasa dengan pengereman
dinamik untuk keenam konfigurasi hubungan belitan
stator diperlihatkan pada gambar 3.3.
Sebelum
melaksanakan
pengujian
pengereman dinamik terlebih dahulu melakukan
perhitungan besar arus injeksi sesuai rumus pada
masing-masing konfigurasi dibawah ini.
K o n ta k N C T im e r 1
P e n y ea ra h
P u s h B u tto n 1 N C
K o n ta k N O K o n ta k to r 2
P u s h B u tto n 1 N 0
K o n ta k N O K o n ta k to r 1
2/3
1/3
STATOR
STATOR
1/3
(b)
(c)
K o n ta k N C K o n ta k to r 1
K o n ta k N C K o n ta k to r 2
M
M o to r In d u k si
T ig a F a s a
K 1 P ilo t L a m p
I DC
I DC
M C B S a tu F a s a
IDC
STATOR
(a)
T ra fo S te p D o w n
M C B T ig a F a sa
K o n ta k U ta m a N 0
K o n ta k to r 1
TO LR
I DC
IDC
3
Iac
2
1
M C B 1 F a sa
M C B 3 F asa
TO LR
(A. Warsito, M. Facta, M Anantha BP)
K2
T1
R1
1/2
I DC
STATOR
1/2
(d)
STATOR
STATOR
(e)
(f)
Gambar 3.3 Konfigurasi hubungan belitan stator untuk
pengereman dinamik
Pada rangkaian pengereman dinamik untuk
keenam konfigurasi rumus arus injeksi Idc
ditabulasikan pada tabel 3.1.
Tabel 3.1 Rumus arus injeksi DC pada keenam konfigurasi
hubungan belitan stator untuk pengereman dinamis
N
o.
Uraian
Gambar 3.4 Rangkaian penghentian motor induksi tiga fasa dengan
pengereman dinamik pada salah satu konfigurasi
Rumus
IV. HASIL PENGUJIAN.
4.1 Lama Waktu Berhenti Motor Induksi Tiga Fasa
tanpa Pengereman Dinamik pada Variasi
Tegangan 110, 220, 380 Volt Beban Lampu 75
dan 150 Watt
Pada pengujian untuk mengetahui waktu berhenti
motor induksi tiga fasa tanpa pengereman dinamik untuk
variasi tegangan 110, 220, 380 Volt beban lampu 75 dan
150 Watt pada keenam variasi hubungan belitan stator
hasilnya digambarkan dalam grafik sebagai berikut :
3
5,55
5,4
6
Besar Waktu Berhen ti d an Arus
Besar Waktu Berhenti dan Arus
Transmisi, Vol. 11, No. 1, Juni 2006 : 1 - 5
5,6
5
4
3
2
1,31
0,38
1
0,57
5
4.25
4.27
4
2.33
3
2
0.91
1
0
110
0
110
220
220
Teg angan Belitan Stato r
380
Tegangan Belitan Stator
Waktu Berhenti (Detik)
Waktu Berhenti (Detik)
4.04
4.38
4.3
4
3
1.32
2
1
0.48
0.59
0
110
220
380
Tegangan Belitan Stator
Waktu Berhenti (Detik)
Arus (Ampere)
Gambar 4.2 Grafik hubungan waktu berhenti dengan arus
pada variasi hubungan belitan stator hubung bintang beban
lampu 150 Watt
Besar Wak tu Berhen ti dan Arus
Berdasarkan grafik 4.1 dan 4.2 dapat
dianalisa berdasarkan hasil pengujian
untuk
belitan stator hubung bintang bahwa waktu ratarata berhenti untuk beban lampu 150 Watt lebih
cepat dibanding beban lampu 75 Watt. Namun
waktu berhenti rata-rata beban lampu 75 Watt dan
150 Watt cenderung semakin lama jika tegangan
cenderung naik.
6
5.66
5.6
Gambar 4.4 Grafik hubungan waktu berhenti dengan arus pada
variasi hubungan belitan stator hubung segitiga beban lampu
150 Watt
Berdasarkan grafik 4.3 dan 4.4 dapat dianalisa
berdasarkan hasil percobaan untuk belitan stator hubung
bintang bahwa waktu rata-rata berhenti untuk beban
lampu 150 Watt lebih cepat dibanding beban lampu 75
Watt. Namun waktu berhenti rata-rata beban lampu 75
Watt dan 150 Watt cenderung semakin lama jika
tegangan cenderung naik.
Berdasarkan grafik 4.1, 4.2, 4.3 dan 4.4 dapat
dianalisa berdasarkan hasil percobaan untuk belitan
stator hubung bintang dan segitiga bahwa waktu rata-rata
berhenti cenderung sama pada masing-masing variasi
tegangan karena tanpa pengereman dinamik.
4.2 Lama Waktu Berhenti Motor Induksi Tiga Fasa
dengan Pengereman Dinamik pada Variasi
Tegangan 110, 220, 380 Volt Beban Lampu 75
dan 150 Watt
Pada pengujian untuk mengetahui waktu berhenti
motor induksi tiga fasa dengan pengereman dinamik
untuk variasi tegangan 110, 220, 380 Volt beban lampu
75 dan 150 Watt pada keenam variasi hubungan belitan
stator hasilnya digambarkan dalam grafik sebagai
berikut :
5
4
3
2.29
2
0.87
1
0
110
Waktu Berhenti (Detik)
220
Tegang an Belitan Stator
Arus (Ampere)
Gambar 4.3 Grafik hubungan waktu berhenti dengan arus
pada variasi hubungan belitan stator hubung segitiga beban
lampu 75 Watt
Besar Waktu Berhenti dan Arus
Besar Waktu Berhenti dan Arus
Gambar 4.1 Grafik hubungan waktu berhenti dengan arus
pada variasi hubungan belitan stator hubung bintang beban
lampu 75 Watt
5
Arus (Ampere)
Arus (Ampere)
5
4
4.07
3.15
3
1.26
2
1
0.47
1.6
0.71
0
110
220
380
Tegangan Belitan Stator
Waktu Berhenti (Detik)
Arus (Ampere)
Gambar 4.5 Grafik hubungan waktu berhenti dengan arus pada variasi
hubungan belitan stator hubung bintang beban lampu 75 Watt
4
Besar Waktu Berhenti dan Arus
Pengereman Dinamik Pada Motor Induksi Tiga Fasa
3.5
3
2.5
2
1.5
1
0.5
0
2.89
2.15
0.6
1.61
0.96
0.72
110
220
380
Tegangan Belitan Stator
Waktu Berhenti (Detik)
Arus (Ampere)
Gambar 4.6 Grafik hubungan waktu berhenti dengan arus
pada variasi hubungan belitan stator hubung bintang beban
lampu 150 Watt
Besar Waktu Berhenti dan Arus
Berdasarkan grafik 4.5 dan 4.6 dapat
dianalisa berdasarkan hasil pengujian untuk belitan
stator hubung bintang bahwa waktu rata-rata
berhenti untuk beban lampu 150 Watt lebih cepat
dibanding beban lampu 75 Watt walau arus injeksi
DC relatif sama.
2.84
2.54
3
2.5
2
1.5
1.27
1.02
1
0.5
0
110
220
Waktu Berhenti (Detik)
Tegangan Belitan Stator
Arus (Ampere)
Besar Waktu Berhenti dan Arus
Gambar 4.7 Grafik hubungan waktu berhenti dengan arus
pada variasi hubungan belitan stator hubung segitiga beban
lampu 75 Watt
2.58
3
2.5
2.33
2
1.31
1.5
0.95
1
0.5
0
110
Waktu Berhenti (Detik)
220
Tegangan Belitan Stator
Arus (Ampere)
Gambar 4.8 Grafik hubungan waktu berhenti dengan arus
pada variasi hubungan belitan stator hubung segitiga beban
lampu 150 Watt
Berdasarkan grafik 4.7 dan 4.8 dapat
dianalisa berdasarkan hasil pengujian untuk belitan
stator hubung bintang bahwa waktu rata-rata
berhenti untuk beban lampu 150 Watt lebih cepat
dibanding beban lampu 75 Watt walau arus injeksi
DC relatif sama.
Berdasarkan grafik 4.5, 4.6, 4.7 dan 4.8 dapat
dianalisa berdasarkan hasil percobaan untuk
belitan stator hubung bintang dan segitiga bahwa
waktu rata-rata berhenti cenderung semakin kecil
ketika tegangan dan arus injeksi DC semakin
besar.
(A. Warsito, M. Facta, M Anantha BP)
IV.
KESIMPULAN
Dari hasil pengujian dapat ditarik kesimpulan sebagai
berikut :
1. Waktu berhenti motor induksi tanpa pengereman
dinamik semakin lama jika tegangan belitan stator
bertambah besar dan waktu berhenti berkurang jika
beban lampu bertambah besar.
2. Waktu berhenti motor induksi belitan stator hubung
bintang konfigurasi A, B dan E dengan pengereman
dinamik berkurang jika arus injeksi dc, tegangan
belitan stator dan beban lampu bertambah besar .
3. Waktu berhenti motor induksi belitan stator hubung
segitiga konfigurasi C, D dan F dengan pengereman
dinamik berkurang jika arus injeksi dc, tegangan
belitan stator dan beban lampu bertambah besar.
4. Waktu berhenti motor induksi dengan pengereman
dinamik berkurang dibandingkan tanpa pengereman
dinamik.
5. Pengereman dinamik konfigurasi A, B, E untuk
belitan stator hubung bintang cenderung mempunyai
karakteristik yang sama
6. Pengereman dinamik konfigurasi F untuk belitan
stator hubung segitiga cenderung mempunyai
karakteristik yang lebih baik dibanding konfigurasi
C, D karena arus injeksi DC tidak terlalu besar tetapi
mempunyai waktu berhenti yang kecil.
DAFTAR PUSTAKA
[1] Eugene C. Lister, Ir. Drs. Hanapi Gunawan, Mesin
Dan Rangkaian Listrik, Penerbit Erlangga, Jakarta, 1993.
[2] Fizgerald, Kingsley, Umans, Mesin - Mesin Listrik,
Penerbit Erlangga, Jakarta, 1997.
[3] Harten, P. Van, Instalasi Listrik Arus Kuat 3,
CV. Trimitra Mandiri, Jakarta, 1978.
[4] I J Nagrath, D P kothari, Electric Machines, Tata
McGraw-Hill Publishing Co. Ltd., New Delhi, 1985.
[5] Kadir A, Mesin Tak Serempak, Djambatan,
Jakarta,1981.
[6] M. Chilikin, Electric Drive, MIR Publisher, Moscow,
1970.
[7] M. Rashid, Power Electronics Circuit, Device, and
Aplication 2nd, Prentice-Hall International Inc, 1988.
[8] M. V. Deshpande, Electric Motors: Applications And
Control, A. H. Wheeler & Co.Ltd, India, 1990.
[9] ---, Peraturan Umum Instalasi Listrik 2000.
[10] P. C. Sen, Principles Of Electric Machines And
Power Electronics, Second Edition, John Wiley & Sons,
USA, 1997.
[11] Sumanto, MA, Motor Listrik Arus Bolak-Balik, Endi
Offset, Yogyakarta, 1993.
[12] Team, Instalasi Listrik, TEDC, Bandung.
[13] Theodore Wildi, Electrical Machines, Drives and
Power Systems 3rd,Prentice Hall Inc, New Jersey, 1997.
5
Transmisi, Vol. 11, No. 1, Juni 2006 : 1 - 5
[14] Vedam Subrahmanyam, Electric Drives,
Concepts and Applications, Tata McGraw-Hill,
New Delhi, 1994.
[15] Zuhal, Dasar Tenaga Listrik Dan Elektronika
Daya, Gramedia, Jakarta, 1995.
6
(A. Warsito, M. Facta, M Anantha BP)
PENGEREMAN DINAMIK PADA
MOTOR INDUKSI TIGA FASA
Agung Warsito, Mochammad Facta, M Anantha B P
a.warsito@elektro.ft.undip.ac.id, facta@elektro.ft.undip.ac.id
Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Diponegoro
Abstrak
Motor induksi tiga fasa banyak digunakan
oleh dunia industri karena memiliki beberapa
keuntungan antara lain motor ini sederhana, murah
dan mudah pemeliharaannya. Pada penggunaan
motor
induksi
sering
dibutuhkan
proses
menghentikan putaran motor dengan cepat,
terutama aplikasi untuk konveyor. Untuk
menghentikan putaran rotor, torsi pengereman
diperlukan yang dapat dihasilkan secara mekanik
maupun secara elektrik.
Pengereman untuk menghentikan putaran
motor induksi dapat dirancang secara dinamik,
yaitu sistem pengereman yang dilakukan dengan
membuat medan magnetik motor stasioner.
Keadaan
tersebut
dilaksanakan
dengan
menginjeksikan arus DC pada kumparan stator
motor induksi tiga fasa setelah hubungan kumparan
stator dilepaskan dari sumber tegangan suplai AC.
Metode pengereman dinamik memiliki
keuntungan antara lain kemudahan
pengaturan kecepatan pengereman
terhadap motor induksi tiga fasa dan
kerugian mekanis dapat dikurangi.
Dengan mengaplikasikan pengereman
dinamik pada motor induksi tiga fasa
didapatkan hasil proses menghentikan
putaran motor induksi lebih cepat
dibandingkan
tanpa
pengereman
dinamik
I.
PENDAHULUAN
Motor induksi tiga fasa banyak digunakan
oleh dunia industri karena memiliki beberapa
keuntungan. Keuntungan yang dapat diperoleh
dalam pengendalian motor–motor induksi tiga fasa
yaitu, struktur motor induksi tiga fasa lebih ringan
(20% hingga 40%) dibandingkan motor arus
searah (DC) untuk daya yang sama, harga satuan
relatif lebih murah, dan perawatan motor induksi
tiga fasa lebih hemat.
Pengereman pada motor induksi tiga fasa,
secara umum masih menggunakan metoda yang
sederhana, dengan cara pengereman mekanik
dimana torsi pengereman dihasilkan oleh peralatan
pengereman yang berupa sepatu rem dan drum
yang terpasang pada poros rotor. Pada pengereman ini
energi putar dari rotor dikurangi dengan cara menekan
poros rotor menggunakan sepatu rem. Pengereman
secara mekanik membutuhkan jadwal pemeliharaan
teratur karena terdapat rugi – rugi mekanis seperti
gesekan yang menimbulkan panas dan menghasilkan
debu akibat gesekan. Pengereman untuk menghentikan
putaran motor induksi dapat dirancang secara dinamik,
yaitu menggunakan sistem pengereman yang dilakukan
dengan membuat medan magnetik motor stasioner.
Keadaan tersebut dilaksanakan dengan menginjeksikan
arus DC pada kumparan stator motor induksi tiga fasa
setelah hubungan kumparan stator dilepaskan dari
sumber tegangan suplai AC. Metode pengereman
dinamik (dynamic braking) memiliki keuntungan antara
lain kemudahan pengaturan kecepatan pengereman
terhadap motor induksi tiga fasa.
II.
DASAR TEORI
2.1 Motor Induksi [1,3]
Pada motor induksi arus rotor bukan diperoleh dari
sumber tertentu, tetapi merupakan arus yang terinduksi
sebagai akibat perbedaan relatif antara putaran rotor
dengan medan putar yang dihasilkan oleh stator.
2.2 Konstruksi Motor Induksi Tiga Fasa[1,3]
Motor induksi tiga fasa memiliki dua komponen
dasar yaitu stator dan rotor, bagian
rotor dipisahkan dengan bagian stator oleh celah udara
yang sempit (air gap) dengan jarak antara 0,4 mm
sampai 4 mm. Tipe dari motor induksi tiga fasa
berdasarkan lilitan pada rotor dibagi menjadi dua macam
yaitu rotor belitan (wound rotor) adalah tipe motor
induksi yang memiliki rotor terbuat dari lilitan yang
sama dengan lilitan statornya dan rotor sangkar tupai
(Squirrel-cage rotor) yaitu tipe motor induksi dimana
konstruksi rotor tersusun oleh beberapa batangan logam
yang dimasukkan melewati slot-slot yang ada pada rotor
motor induksi, kemudian setiap bagian disatukan oleh
cincin sehingga membuat batangan logam terhubung
singkat dengan batangan logam yang lain.
2.3
Beban Motor Induksi Tiga Fasa
Dalam melaksanakan pengujian pengereman
dinamik digunakan dinamometer DC (generator-motor
1
Transmisi, Vol. 11, No. 1, Juni 2006 : 1 - 5
arus searah) sebagai beban motor induksi.
Dinamometer DC dalam percobaan berfungsi
untuk mengubah energi mekanik menjadi energi
listrik.
2.4 Pengereman pada Motor listrik[6,8,10,14]
Pengereman
secara
elektrik,
torsi
pengereman dihasilkan berdasarkan nilai arus
injeksi yang diberikan pada belitan stator.
Pada pengereman secara elektrik energi
putaran rotor diubah menjadi energi elektrik yang
kemudian dikembalikan ke suplai daya, atau
dengan memberikan suatu medan magnet stasioner
pada stator sehingga putaran rotor akan berkurang
dengan sendirinya, pengereman secara elektrik
lebih halus dan tidak ada hentakan yang terjadi.
Pengereman secara elektrik tidak dapat
menghasilkan torsi untuk menahan beban dalam
keadaan sudah berhenti dan membutuhkan sumber
energi listrik untuk mengoperasikannya.
2.5
Pengereman Dinamik
Pengereman dinamik digunakan untuk
menghentikan putaran rotor motor induksi.
Tegangan pada stator diubah dari sumber tegangan
AC menjadi tegangan DC dalam waktu yang
sangat singkat. Torsi yang dihasilkan dari
pengereman tergantung pada besar arus DC yang
diinjeksikan pada belitan stator. Pada gambar 2.1.
menunjukkan bentuk rangkaian pengereman
dengan injeksi arus searah pada motor induksi tiga
fasa.
berlawanan untuk menjadikan stasioner terhadap stator.
Interaksi medan resultan dan gerak gaya magnet rotor
akan mengembangkan torsi yang berlawanan dengan
torsi motor sehingga pengereman terjadi. Torsi
pengereman yang dihasilkan tergantung pada besarnya
arus injeksi DC pada belitan stator, karena torsi
pengereman sebanding dengan arus injeksi. Sedangkan
nilai tahanan (R) berpengaruh pada nilai kecepatan torsi
pengereman terjadi. Semakin kecil nilai tahanan (R),
semakin cepat torsi pengereman terjadi.
2.6 Penyearah Penuh Satu Fasa
Penyearah yang dipakai pada alat ini adalah
penyearah gelombang penuh dengan menggunakan
transformator step down dan mempunyai keluaran
tegangan DC positif. Rangkaian penyearah gelombang
penuh dengan menggunakan transformator step down
dapat dilihat pada gambar 2.2.
Pada saat setengah siklus positif dioda D2 dan D3
akan konduksi untuk menghasilkan satu siklus positif
dan pada siklus negatip dioda D4 dan D1 akan konduksi
untuk menghasilkan satu siklus negatif.
N
220 v
1
N
2
D
VA C
D
0 v
1
+
3
D
2
D
4
+
VDC
Gambar 2.2 Penyearah gelombang penuh
III.
PENGUJIAN
Blok diagram pengujian seperti tampak pada
gambar dibawah ini.
K1
SUPLAI AC
TIGA FASA
PANEL KONTROL
MOTOR INDUKSI
TIGA PHASA
SU PLAIAC
SATU FASA
TRAFO STEPDOW N
PENYEARAH
PENUH SATU FASA
GENERATOR DC
BEBAN
K2
Trafo
Step Down
Penyearah
M
3~
Stator
Motor
Gambar 2.1 Pengereman dinamis dengan injeksi arus searah
pada motor induksi tiga fasa.
Gambar 3.1 Diagram blok
Arus searah yang diinjeksikan pada
kumparan stator akan mengembangkan medan
stasioner untuk menurunkan tegangan pada rotor.
Oleh karena kumparan rotor terhubung singkat,
arus yang mengalir menghasilkan medan magnet.
Medan magnet akan berputar dengan kecepatan
yang sama dengan rotor tetapi dengan arah yang
2
3.1. Pengujian Lama Waktu Berhenti Motor Induksi
Tiga Fasa tanpa Pengereman Dinamik
Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui lama
waktu berhenti motor induksi tiga fasa tanpa pengereman
dinamik. Hasil pengujian ini untuk mengetahui selisih
Pengereman Dinamik Pada Motor Induksi Tiga Fasa
lama waktu berhenti dengan dan tanpa
pengereman
dinamik.
Gambar
rangkaian
penghentian motor induksi tiga fasa tanpa
pengereman dinamik diperlihatkan pada gambar
3.2.
K o n ta k U ta m a N O
K o n ta k to r 1
K o n ta k N C T im e r 1
P u s h B u tto n N C 1
PB N O 1
K o n ta k B a n tu N O
K o n ta k to r 2
K o n ta k B a n tu N O
K o n ta k to r 1
K o n ta k B a n tu N C
K o n ta k to r 1
K o n ta k B a n tu N C
K o n ta k to r 2
M
M o to r In d u k s i
T ig a F a sa
K o n ta k to r1
P ilo t L a m p
K 2
T1
R 1
Gambar 3.2 Rangkaian penghentian motor induksi tiga fasa
tanpa pengereman dinamik
3.2. Perhitungan Besar Arus Injeksi DC untuk
Pengereman Dinamik pada Motor Induksi
Tiga Fasa
Konfigurasi A
Idc =
2
Konfigurasi B
3
Konfigurasi C
4
Konfigurasi D
5
Konfigurasi E
6
Konfigurasi F
Idc = 2 Iac
3
Idc =
Iac
2
2
Idc =
Iac
3
3Iac
Idc =
2 2
3Iac
Idc =
2 2
3.3. Pengujian Lama Waktu Berhenti Motor Induksi
Tiga Fasa dengan Pengereman Dinamik
Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui lama
waktu berhenti motor induksi tiga fasa dengan
pengereman dinamik. Hasil percobaan ini untuk
mengetahui selisih lama waktu berhenti dengan dan
tanpa pengereman dinamik. Gambar rangkaian
penghentian motor induksi tiga fasa dengan pengereman
dinamik untuk keenam konfigurasi hubungan belitan
stator diperlihatkan pada gambar 3.3.
Sebelum
melaksanakan
pengujian
pengereman dinamik terlebih dahulu melakukan
perhitungan besar arus injeksi sesuai rumus pada
masing-masing konfigurasi dibawah ini.
K o n ta k N C T im e r 1
P e n y ea ra h
P u s h B u tto n 1 N C
K o n ta k N O K o n ta k to r 2
P u s h B u tto n 1 N 0
K o n ta k N O K o n ta k to r 1
2/3
1/3
STATOR
STATOR
1/3
(b)
(c)
K o n ta k N C K o n ta k to r 1
K o n ta k N C K o n ta k to r 2
M
M o to r In d u k si
T ig a F a s a
K 1 P ilo t L a m p
I DC
I DC
M C B S a tu F a s a
IDC
STATOR
(a)
T ra fo S te p D o w n
M C B T ig a F a sa
K o n ta k U ta m a N 0
K o n ta k to r 1
TO LR
I DC
IDC
3
Iac
2
1
M C B 1 F a sa
M C B 3 F asa
TO LR
(A. Warsito, M. Facta, M Anantha BP)
K2
T1
R1
1/2
I DC
STATOR
1/2
(d)
STATOR
STATOR
(e)
(f)
Gambar 3.3 Konfigurasi hubungan belitan stator untuk
pengereman dinamik
Pada rangkaian pengereman dinamik untuk
keenam konfigurasi rumus arus injeksi Idc
ditabulasikan pada tabel 3.1.
Tabel 3.1 Rumus arus injeksi DC pada keenam konfigurasi
hubungan belitan stator untuk pengereman dinamis
N
o.
Uraian
Gambar 3.4 Rangkaian penghentian motor induksi tiga fasa dengan
pengereman dinamik pada salah satu konfigurasi
Rumus
IV. HASIL PENGUJIAN.
4.1 Lama Waktu Berhenti Motor Induksi Tiga Fasa
tanpa Pengereman Dinamik pada Variasi
Tegangan 110, 220, 380 Volt Beban Lampu 75
dan 150 Watt
Pada pengujian untuk mengetahui waktu berhenti
motor induksi tiga fasa tanpa pengereman dinamik untuk
variasi tegangan 110, 220, 380 Volt beban lampu 75 dan
150 Watt pada keenam variasi hubungan belitan stator
hasilnya digambarkan dalam grafik sebagai berikut :
3
5,55
5,4
6
Besar Waktu Berhen ti d an Arus
Besar Waktu Berhenti dan Arus
Transmisi, Vol. 11, No. 1, Juni 2006 : 1 - 5
5,6
5
4
3
2
1,31
0,38
1
0,57
5
4.25
4.27
4
2.33
3
2
0.91
1
0
110
0
110
220
220
Teg angan Belitan Stato r
380
Tegangan Belitan Stator
Waktu Berhenti (Detik)
Waktu Berhenti (Detik)
4.04
4.38
4.3
4
3
1.32
2
1
0.48
0.59
0
110
220
380
Tegangan Belitan Stator
Waktu Berhenti (Detik)
Arus (Ampere)
Gambar 4.2 Grafik hubungan waktu berhenti dengan arus
pada variasi hubungan belitan stator hubung bintang beban
lampu 150 Watt
Besar Wak tu Berhen ti dan Arus
Berdasarkan grafik 4.1 dan 4.2 dapat
dianalisa berdasarkan hasil pengujian
untuk
belitan stator hubung bintang bahwa waktu ratarata berhenti untuk beban lampu 150 Watt lebih
cepat dibanding beban lampu 75 Watt. Namun
waktu berhenti rata-rata beban lampu 75 Watt dan
150 Watt cenderung semakin lama jika tegangan
cenderung naik.
6
5.66
5.6
Gambar 4.4 Grafik hubungan waktu berhenti dengan arus pada
variasi hubungan belitan stator hubung segitiga beban lampu
150 Watt
Berdasarkan grafik 4.3 dan 4.4 dapat dianalisa
berdasarkan hasil percobaan untuk belitan stator hubung
bintang bahwa waktu rata-rata berhenti untuk beban
lampu 150 Watt lebih cepat dibanding beban lampu 75
Watt. Namun waktu berhenti rata-rata beban lampu 75
Watt dan 150 Watt cenderung semakin lama jika
tegangan cenderung naik.
Berdasarkan grafik 4.1, 4.2, 4.3 dan 4.4 dapat
dianalisa berdasarkan hasil percobaan untuk belitan
stator hubung bintang dan segitiga bahwa waktu rata-rata
berhenti cenderung sama pada masing-masing variasi
tegangan karena tanpa pengereman dinamik.
4.2 Lama Waktu Berhenti Motor Induksi Tiga Fasa
dengan Pengereman Dinamik pada Variasi
Tegangan 110, 220, 380 Volt Beban Lampu 75
dan 150 Watt
Pada pengujian untuk mengetahui waktu berhenti
motor induksi tiga fasa dengan pengereman dinamik
untuk variasi tegangan 110, 220, 380 Volt beban lampu
75 dan 150 Watt pada keenam variasi hubungan belitan
stator hasilnya digambarkan dalam grafik sebagai
berikut :
5
4
3
2.29
2
0.87
1
0
110
Waktu Berhenti (Detik)
220
Tegang an Belitan Stator
Arus (Ampere)
Gambar 4.3 Grafik hubungan waktu berhenti dengan arus
pada variasi hubungan belitan stator hubung segitiga beban
lampu 75 Watt
Besar Waktu Berhenti dan Arus
Besar Waktu Berhenti dan Arus
Gambar 4.1 Grafik hubungan waktu berhenti dengan arus
pada variasi hubungan belitan stator hubung bintang beban
lampu 75 Watt
5
Arus (Ampere)
Arus (Ampere)
5
4
4.07
3.15
3
1.26
2
1
0.47
1.6
0.71
0
110
220
380
Tegangan Belitan Stator
Waktu Berhenti (Detik)
Arus (Ampere)
Gambar 4.5 Grafik hubungan waktu berhenti dengan arus pada variasi
hubungan belitan stator hubung bintang beban lampu 75 Watt
4
Besar Waktu Berhenti dan Arus
Pengereman Dinamik Pada Motor Induksi Tiga Fasa
3.5
3
2.5
2
1.5
1
0.5
0
2.89
2.15
0.6
1.61
0.96
0.72
110
220
380
Tegangan Belitan Stator
Waktu Berhenti (Detik)
Arus (Ampere)
Gambar 4.6 Grafik hubungan waktu berhenti dengan arus
pada variasi hubungan belitan stator hubung bintang beban
lampu 150 Watt
Besar Waktu Berhenti dan Arus
Berdasarkan grafik 4.5 dan 4.6 dapat
dianalisa berdasarkan hasil pengujian untuk belitan
stator hubung bintang bahwa waktu rata-rata
berhenti untuk beban lampu 150 Watt lebih cepat
dibanding beban lampu 75 Watt walau arus injeksi
DC relatif sama.
2.84
2.54
3
2.5
2
1.5
1.27
1.02
1
0.5
0
110
220
Waktu Berhenti (Detik)
Tegangan Belitan Stator
Arus (Ampere)
Besar Waktu Berhenti dan Arus
Gambar 4.7 Grafik hubungan waktu berhenti dengan arus
pada variasi hubungan belitan stator hubung segitiga beban
lampu 75 Watt
2.58
3
2.5
2.33
2
1.31
1.5
0.95
1
0.5
0
110
Waktu Berhenti (Detik)
220
Tegangan Belitan Stator
Arus (Ampere)
Gambar 4.8 Grafik hubungan waktu berhenti dengan arus
pada variasi hubungan belitan stator hubung segitiga beban
lampu 150 Watt
Berdasarkan grafik 4.7 dan 4.8 dapat
dianalisa berdasarkan hasil pengujian untuk belitan
stator hubung bintang bahwa waktu rata-rata
berhenti untuk beban lampu 150 Watt lebih cepat
dibanding beban lampu 75 Watt walau arus injeksi
DC relatif sama.
Berdasarkan grafik 4.5, 4.6, 4.7 dan 4.8 dapat
dianalisa berdasarkan hasil percobaan untuk
belitan stator hubung bintang dan segitiga bahwa
waktu rata-rata berhenti cenderung semakin kecil
ketika tegangan dan arus injeksi DC semakin
besar.
(A. Warsito, M. Facta, M Anantha BP)
IV.
KESIMPULAN
Dari hasil pengujian dapat ditarik kesimpulan sebagai
berikut :
1. Waktu berhenti motor induksi tanpa pengereman
dinamik semakin lama jika tegangan belitan stator
bertambah besar dan waktu berhenti berkurang jika
beban lampu bertambah besar.
2. Waktu berhenti motor induksi belitan stator hubung
bintang konfigurasi A, B dan E dengan pengereman
dinamik berkurang jika arus injeksi dc, tegangan
belitan stator dan beban lampu bertambah besar .
3. Waktu berhenti motor induksi belitan stator hubung
segitiga konfigurasi C, D dan F dengan pengereman
dinamik berkurang jika arus injeksi dc, tegangan
belitan stator dan beban lampu bertambah besar.
4. Waktu berhenti motor induksi dengan pengereman
dinamik berkurang dibandingkan tanpa pengereman
dinamik.
5. Pengereman dinamik konfigurasi A, B, E untuk
belitan stator hubung bintang cenderung mempunyai
karakteristik yang sama
6. Pengereman dinamik konfigurasi F untuk belitan
stator hubung segitiga cenderung mempunyai
karakteristik yang lebih baik dibanding konfigurasi
C, D karena arus injeksi DC tidak terlalu besar tetapi
mempunyai waktu berhenti yang kecil.
DAFTAR PUSTAKA
[1] Eugene C. Lister, Ir. Drs. Hanapi Gunawan, Mesin
Dan Rangkaian Listrik, Penerbit Erlangga, Jakarta, 1993.
[2] Fizgerald, Kingsley, Umans, Mesin - Mesin Listrik,
Penerbit Erlangga, Jakarta, 1997.
[3] Harten, P. Van, Instalasi Listrik Arus Kuat 3,
CV. Trimitra Mandiri, Jakarta, 1978.
[4] I J Nagrath, D P kothari, Electric Machines, Tata
McGraw-Hill Publishing Co. Ltd., New Delhi, 1985.
[5] Kadir A, Mesin Tak Serempak, Djambatan,
Jakarta,1981.
[6] M. Chilikin, Electric Drive, MIR Publisher, Moscow,
1970.
[7] M. Rashid, Power Electronics Circuit, Device, and
Aplication 2nd, Prentice-Hall International Inc, 1988.
[8] M. V. Deshpande, Electric Motors: Applications And
Control, A. H. Wheeler & Co.Ltd, India, 1990.
[9] ---, Peraturan Umum Instalasi Listrik 2000.
[10] P. C. Sen, Principles Of Electric Machines And
Power Electronics, Second Edition, John Wiley & Sons,
USA, 1997.
[11] Sumanto, MA, Motor Listrik Arus Bolak-Balik, Endi
Offset, Yogyakarta, 1993.
[12] Team, Instalasi Listrik, TEDC, Bandung.
[13] Theodore Wildi, Electrical Machines, Drives and
Power Systems 3rd,Prentice Hall Inc, New Jersey, 1997.
5
Transmisi, Vol. 11, No. 1, Juni 2006 : 1 - 5
[14] Vedam Subrahmanyam, Electric Drives,
Concepts and Applications, Tata McGraw-Hill,
New Delhi, 1994.
[15] Zuhal, Dasar Tenaga Listrik Dan Elektronika
Daya, Gramedia, Jakarta, 1995.
6