MOTOR INDUKSI 1. PENGGUNAAN MOTOR LISTRI
MOTOR INDUKSI
1. PENGGUNAAN MOTOR LISTRIK
Dimana motor digunakan..?. Motor listrik merupakan sebuah perangkat
elektromagnetis yang mengubah energi listrik menjadi energi mekanik. Energi mekanik
ini digunakan untuk, misalnya, memutar impeller pompa, fan atau blower,
menggerakan kompresor, mengangkat bahan, dll. Motor listrik digunakan juga di rumah
(mixer, bor listrik, fan angin) dan di industri. Motor listrik kadangkala disebut “kuda
kerja” nya industri sebab diperkirakan bahwa motor-motor menggunakan sekitar 70%
beban listrik total di industri.
Mekanisme kerja untuk seluruh jenis motor secara umum sama (Gambar 1):
Arus listrik dalam medan magnet akan memberikan gaya Jika kawat yang membawa
arus dibengkokkan menjadi sebuah lingkaran/loop, maka kedua sisi loop, yaitu pada
sudut kanan medan magnet, akan mendapatkan gaya pada arah yang berlawanan.
Pasangan gaya menghasilkan tenaga putar/ torque untuk memutar kumparan.
Motor-
motor memiliki beberapa loop pada dinamonya untuk memberikan tenaga putaran
yang lebih seragam dan medan magnetnya dihasilkan oleh susunan elektromagnetik
yang disebut kumparan medan.
Dalam memahami sebuah motor, penting untuk mengerti apa yang dimaksud
dengan beban motor. Beban mengacu kepada keluaran tenaga putar/ torque sesuai
dengan kecepatan yang diperlukan. Beban umumnya dapat dikategorikan kedalam
tiga kelompok (BEE India, 2004):
Beban torque konstan adalah beban dimana
permintaan keluaran energinya bervariasi dengan kecepatan operasinya namun torque
nya tidak bervariasi. Contoh beban dengan torque konstan adalah conveyors, rotary
kilns, dan pompa displacement konstan. Beban dengan variabel torque adalah beban
dengan torque yang bervariasi dengan kecepatan operasi. Contoh beban dengan
variabel torque adalah pompa sentrifugal dan fan (torque bervariasi sebagai kwadrat
kecepatan).
2. JENIS – JENIS MOTOR LISTRIK
Dalam dunia penggerak atau daya dewasa ini motor listrik sangat berperan
penting, dan menjadi keperluan yang mendasar. Disamping karena tidak terlalu
memakan tempat yang lebar. Juga tidak berisik pada saat dioperasikan.
Berikut pengelompokan motor listrik ;
PUSAT PENGEMBANGAN BAHAN AJAR-UMB
Ismail Muchsin ST., MT.
ELEKTRONIKA & TENAGA LISTRIK
1
3. KOMPONEN UTAMA MOTOR LISTRIK SINKRON
Namun dalam pembahasan ini penulis akan mengulas tentang motor listrik
sinkron AC. Motor sinkron adalah motor AC, bekerja pada kecepatan tetap pada sistim
frekwensi tertentu.
Motor ini memerlukan arus searah (DC) untuk pembangkitan daya dan memiliki
torque awal yang rendah, dan oleh karena itu motor sinkron cocok untuk penggunaan
awal dengan beban rendah, seperti kompresor udara, perubahan frekwensi dan
generator motor. Motor sinkron mampu untuk memperbaiki faktor daya sistim,
sehingga sering digunakan pada sistim yang menggunakan banyak listrik.
PUSAT PENGEMBANGAN BAHAN AJAR-UMB
Ismail Muchsin ST., MT.
ELEKTRONIKA & TENAGA LISTRIK
2
Komponen utama motor sinkron adalah (Gambar 7):
a. Rotor.
Perbedaan utama antara motor sinkron dengan motor induksi adalah bahwa
rotor mesin sinkron berjalan pada kecepatan yang sama dengan perputaran medan
magnet.
Hal ini memungkinkan sebab medan magnit rotor tidak lagi terinduksi. Rotor memiliki
magnet permanen atau arus DC-excited, yang dipaksa untuk mengunci pada posisi
tertentu bila dihadapkan dengan medan magnet lainnya.
b. Stator.
Stator menghasilkan medan magnet berputar yang sebanding dengan
frekwensi yang dipasok. Motor ini berputar pada kecepatan sinkron, yang diberikan
oleh persamaan berikut (Parekh, 2003):
Dimana:
f = frekwensi dari pasokan frekwensi
P= jumlah kutub
4. KARAKTERISTIK MOTOR SINKRON
PUSAT PENGEMBANGAN BAHAN AJAR-UMB
Ismail Muchsin ST., MT.
ELEKTRONIKA & TENAGA LISTRIK
3
Sebuah motor sinkron dapat dinyalakan oleh sebuah motor dc pada satu
sumbu. Ketika motor mencapai kecepatan sinkron, arus AC diberikan kepada belitan
stator. Motor dc saat ini berfungsi sebagai generator dc dan memberikan eksitasi
medan dc kepada rotor. Beban sekarang boleh diberikan kepada motor sinkron. Motor
sinkron seringkali dinyalakan dengan menggunakan belitan sangkar tupai (squirrelcage) yang dipasang di hadapan kutub rotor. Motor kemudian dinyalakan seperti
halnya motor induksi hingga mencapai –95% kecepatan sinkron, saat mana arus
searah diberikan, dan motor mencapai sinkronisasi. Torque yang diperlukan untuk
menarik motor hingga mencapai sinkronisasi disebut pull-in torque.
Seperti diketahui, rotor motor sinkron terkunci dengan medan putar dan harus
terus beroperasi pada kecepatan sinkron untuk semua keadaan beban. Selama kondisi
tanpa beban (no-load), garis tengah kutub medan putar dan kutub medan dc berada
dalam satu garis (gambar dibawah bagian a). Seiring dengan pembebanan, ada
pergeseran kutub rotor ke belakang, relative terhadap kutub stator (gambar bagian b).
Tidak ada perubahan kecepatan. Sudut antara kutub rotor dan stator disebut sudut
torque .
Jika beban mekanis pada motor dinaikkan ke titik dimana rotor ditarik keluar dari
sinkronisasi , maka motor akan berhenti. Harga maksimum torque sehingga motor
tetap bekerja tanpa kehilangan sinkronisasi disebut pull-out torque.
5. MOTOR INDUKSI 3 FASE
PUSAT PENGEMBANGAN BAHAN AJAR-UMB
Ismail Muchsin ST., MT.
ELEKTRONIKA & TENAGA LISTRIK
4
Motor induksi tiga fasa merupakan motor elektrik yang paling banyak digunakan
dalam dunia industri. Salah satu kelemahan motor induksi yaitu memiliki beberapa
karakteristik parameter yang tidak linier, terutama resistansi rotor yang memiliki nilai
yang bervariasi untuk kondisi operasi yang berbeda, sehingga tidak dapat
mempertahankan kecepatannya secara konstan bila terjadi perubahan beban. Oleh
karena itu untuk mendapatkan kecepatan yang konstan dan peformansi sistem yang
lebih baik terhadap perubahan beban dibutuhkan suatu pengontrol
Motor induksi 3 fasa adalah alat penggerak yang paling banyak digunakan
dalam dunia industri. Hal ini dikarenakan motor induksi mempunyai konstruksi yang
sederhana, kokoh, harganya relatif murah, serta perawatannya yang mudah, sehingga
motor induksi mulai menggeser penggunaan motor DC pada industri. Motor induksi
memiliki beberapa parameter yang bersifat non-linier, terutama resistansi rotor, yang
memiliki nilai bervariasi untuk kondisi operasi yang berbeda.
Hal ini yang
menyebabkan pengaturan pada motor induksi lebih rumit dibandingkan dengan motor
DC.
Salah
satu
kelemahan
dari
motor
induksi
adalah
tidak
mampu
mempertahankan kecepatannya dengan konstan bila terjadi perubahan beban.
Apabila terjadi perubahan beban maka kecepatan motor induksi akan menurun. Untuk
mendapatkan kecepatan konstan serta memperbaiki kinerja motor induksi terhadap
perubahan beban, maka dibutuhkan suatu pengontrol. Penggunaan motor induksi tiga
fasa di beberapa industri membutuhkan performansi yang tinggi dari motor induksi
untuk dapat mempertahankan kecepatannya walaupun terjadi perubahan beban.
Salah satu contoh aplikasi motor induksi yaitu pada industri kertas.
Pada industri
kertas ini untuk menghasilkan produk dengan kualitas yang baik, dimana ketebalan
kertas yang dihasilkan dapat merata membutuhkan ketelitian dan kecepatan yang
konstan dari motor penggeraknya, sedangkan pada motor induksi yang digunakan
dapat terjadi perubahan beban yang besar.
Beberapa penelitian pengaturan kecepatan motor induksi yang telah dilakukan
antara lain oleh Brian heber, Longya Xu dan Yifan tang (1997) menggunakan kontroller
logika fuzzy untuk memperbaiki performansi kontroller PID pada pengaturan kecepatan
motor induksi. Demikian juga penelitian yang dilakukan oleh Mohammed dkk(2000)
mengembangkan kontroller fuzzy yang digunakan untuk menala parameter PI.
Kontroller fuzzy juga dikembangkan pada penelitian yang dilakukan Chekkouri MR dkk
(2002) dan Lakhdar M & Katia K (2004) dengan melengkapi mekanisme adaptasi pada
kontroller fuzzy pada pengaturan motor induksi.
Pada penelitian ini dirancang suatu pengaturan kecepatan motor induksi 3
fasa dengan menggunakan pengontrol adaptif fuzzy.
PUSAT PENGEMBANGAN BAHAN AJAR-UMB
Ismail Muchsin ST., MT.
Dengan adanya pengaturan
ELEKTRONIKA & TENAGA LISTRIK
5
kecepatan ini diharapkan kecepatan motor induksi dapat konstan sesuai
diinginkan,
walaupun
mendapat
perubahan
beban,
sehingga
yang
menghasilkan
performansi motor induksi yang tinggi .
Motor induksi merupakan motor arus bolak balik (ac) yang paling luas
penggunaannya. Penamaannya berasal dari kenyataan bahwa arus rotor motor ini
bukan diperoleh dari sumber tertentu, tetapi merupakan arus yang terinduksi sebagai
akibat adanya perbedaan relative antara putaran rotor dengan medan putar (rotating
magnetic field) yang dihasilkan oleh arus stator.
Belitan stator yang dihubungkan dengan suatu sumber tegangan tiga fasa akan
menghasilkan medan magnet yang berputar dengan kecepatan sinkron (ns = 120f/2p).
Medan putar pada stator tersebut akan memotong konduktor-konduktor pada rotor,
sehingga terinduksi arus; dan sesuai dengan Hukum Lentz, rotor pun akan ikut
berputar mengikuti medan putar stator.
Perbedaan putaran relative antara stator dan rotor disebut slip. Bertambahnya
beban, akan memperbesar kopel motor, yang oleh karenanya akan memperbesar pula
arus induksi pada rotor, sehingga slip antara medan putar stator dan putaran rotor pun
akan bertambah besar. Jadi , bila beban motor bertambah, putaran rotor cenderung
menurun. Dikenal dua tipe motor induksi yaitu motor induksi dengan rotor belitan dan
rotor sangkar.
Sebelum kita membahas bagaimana rotating magnetic field (medan putar)
menyebabkan sebuah motor berputar, marilah kita tinjau bagaimana medan putar ini
PUSAT PENGEMBANGAN BAHAN AJAR-UMB
Ismail Muchsin ST., MT.
ELEKTRONIKA & TENAGA LISTRIK
6
dihasilkan. Gambar berikut menunjukkan sebuah stator tiga fasa dengan suplai arus
bolak balik tiga fasa pula.
Belitan stator terhubung wye (Y). Dua belitan pada masing-masing fasa
dililitkan dalam arah yang sama. Sepanjang waktu, medan magnet yang dihasilkan
oleh setiap fasa akan tergantung kepada arus yang mengalir melalui fasa tersebut.
Jika arus listrik yang melalui fasa tersebut adalah nol (zero), maka medan magnet
yang dihasilkan akan nol pula. Jika arus mengalir dengan harga maksimum, maka
medan magnet berada pada harga maksimum pula. Karena arus yang mengalir pada
system tiga fasa mempunyai perbedaan 120o, maka medan magnet yang dihasilkan
juga akan mempunyai perbedaan sudut sebesar 120o pula.
Ketiga medan magnet yang dihasilkan akan membentuk satu medan, yang
akan beraksi terhadap rotor. Untuk motor induksi, sebuah medan magnet diinduksikan
kepada rotor sesuai dengan polaritas medan magnet pada stator. Karenanya, begitu
medan magnet stator berputar, maka rotor juga berputar agar bersesuaian dengan
medan magnet stator.
Pada sepanjang waktu, medan magnet dari masing-masing fasa bergabung
untuk menghasilkan medan magnet yang posisinya bergeser hingga beberapa derajat.
Pada akhir satu siklus arus bolak balik, medan magnet tersebut telah bergeser hingga
360o, atau satu putaran. Dan karena rotor juga mempunyai medan magnet berlawanan
arah yang diinduksikan kepadanya, rotor juga akan berputar hingga satu putaran.
Penjelasan mengenai ini dapat dilihat pada gambar selanjutnya.
Putaran
medan
magnet
dijelaskan
pada
gambar
di
bawah
dengan
“menghentikan” medan tersebut pada enam posisi. Tiga posisi ditandai dengan interval
60o pada gelombang sinus yang mewakili arus yang mengalir pada tiga fasa A,B, dan
C. Jika arus mengalir dalam suatu fasa adalah positif, medan magnet akan
PUSAT PENGEMBANGAN BAHAN AJAR-UMB
Ismail Muchsin ST., MT.
ELEKTRONIKA & TENAGA LISTRIK
7
menimbulkan kutub utara pada kutub stator yang ditandai dengan A’, B’, dan C’.
NS= kecepatan sinkron (rpm) NR= kecepatan rotor (rpm)
Kecepatan medan putar atau kecepatan sinkron dari suatu motor dapat dicari dengan
menggunakan Equation (12-2).
dimana:
NS= kecepatan sinkron (rpm) NR= kecepatan rotor (rpm)
Kecepatan medan putar atau kecepatan sinkron dari suatu motor dapat dicari dengan
menggunakan Equation (12-2).
dimana:
Contoh:
Sebuah motor induksi dua kutub, 60 Hz, mempunyai kecepatan pada beban penuh
sebesar 3554 rpm. Berapakah persentase slip pada beban penuh?
Solusi:
PUSAT PENGEMBANGAN BAHAN AJAR-UMB
Ismail Muchsin ST., MT.
ELEKTRONIKA & TENAGA LISTRIK
8
Satuan listrik :
Arus listrik (I) => ampere
Tegangan listrik (V) = beda potensial => volt
Tahanan (R) = resistansi => ohm
Reaktansi (X)=> ohm
Impedansi (Z)= R ± jX => ohm
Daya (S) = P ± jQ => volt ampere
Daya aktif (P) => watt
Daya reaktif (Q) => volt ampere reaktif
Energi (E) => watt-hour (watt-jam)
Faktor daya (cos j) => tidak ada satuan
PUSAT PENGEMBANGAN BAHAN AJAR-UMB
Ismail Muchsin ST., MT.
ELEKTRONIKA & TENAGA LISTRIK
9
1. PENGGUNAAN MOTOR LISTRIK
Dimana motor digunakan..?. Motor listrik merupakan sebuah perangkat
elektromagnetis yang mengubah energi listrik menjadi energi mekanik. Energi mekanik
ini digunakan untuk, misalnya, memutar impeller pompa, fan atau blower,
menggerakan kompresor, mengangkat bahan, dll. Motor listrik digunakan juga di rumah
(mixer, bor listrik, fan angin) dan di industri. Motor listrik kadangkala disebut “kuda
kerja” nya industri sebab diperkirakan bahwa motor-motor menggunakan sekitar 70%
beban listrik total di industri.
Mekanisme kerja untuk seluruh jenis motor secara umum sama (Gambar 1):
Arus listrik dalam medan magnet akan memberikan gaya Jika kawat yang membawa
arus dibengkokkan menjadi sebuah lingkaran/loop, maka kedua sisi loop, yaitu pada
sudut kanan medan magnet, akan mendapatkan gaya pada arah yang berlawanan.
Pasangan gaya menghasilkan tenaga putar/ torque untuk memutar kumparan.
Motor-
motor memiliki beberapa loop pada dinamonya untuk memberikan tenaga putaran
yang lebih seragam dan medan magnetnya dihasilkan oleh susunan elektromagnetik
yang disebut kumparan medan.
Dalam memahami sebuah motor, penting untuk mengerti apa yang dimaksud
dengan beban motor. Beban mengacu kepada keluaran tenaga putar/ torque sesuai
dengan kecepatan yang diperlukan. Beban umumnya dapat dikategorikan kedalam
tiga kelompok (BEE India, 2004):
Beban torque konstan adalah beban dimana
permintaan keluaran energinya bervariasi dengan kecepatan operasinya namun torque
nya tidak bervariasi. Contoh beban dengan torque konstan adalah conveyors, rotary
kilns, dan pompa displacement konstan. Beban dengan variabel torque adalah beban
dengan torque yang bervariasi dengan kecepatan operasi. Contoh beban dengan
variabel torque adalah pompa sentrifugal dan fan (torque bervariasi sebagai kwadrat
kecepatan).
2. JENIS – JENIS MOTOR LISTRIK
Dalam dunia penggerak atau daya dewasa ini motor listrik sangat berperan
penting, dan menjadi keperluan yang mendasar. Disamping karena tidak terlalu
memakan tempat yang lebar. Juga tidak berisik pada saat dioperasikan.
Berikut pengelompokan motor listrik ;
PUSAT PENGEMBANGAN BAHAN AJAR-UMB
Ismail Muchsin ST., MT.
ELEKTRONIKA & TENAGA LISTRIK
1
3. KOMPONEN UTAMA MOTOR LISTRIK SINKRON
Namun dalam pembahasan ini penulis akan mengulas tentang motor listrik
sinkron AC. Motor sinkron adalah motor AC, bekerja pada kecepatan tetap pada sistim
frekwensi tertentu.
Motor ini memerlukan arus searah (DC) untuk pembangkitan daya dan memiliki
torque awal yang rendah, dan oleh karena itu motor sinkron cocok untuk penggunaan
awal dengan beban rendah, seperti kompresor udara, perubahan frekwensi dan
generator motor. Motor sinkron mampu untuk memperbaiki faktor daya sistim,
sehingga sering digunakan pada sistim yang menggunakan banyak listrik.
PUSAT PENGEMBANGAN BAHAN AJAR-UMB
Ismail Muchsin ST., MT.
ELEKTRONIKA & TENAGA LISTRIK
2
Komponen utama motor sinkron adalah (Gambar 7):
a. Rotor.
Perbedaan utama antara motor sinkron dengan motor induksi adalah bahwa
rotor mesin sinkron berjalan pada kecepatan yang sama dengan perputaran medan
magnet.
Hal ini memungkinkan sebab medan magnit rotor tidak lagi terinduksi. Rotor memiliki
magnet permanen atau arus DC-excited, yang dipaksa untuk mengunci pada posisi
tertentu bila dihadapkan dengan medan magnet lainnya.
b. Stator.
Stator menghasilkan medan magnet berputar yang sebanding dengan
frekwensi yang dipasok. Motor ini berputar pada kecepatan sinkron, yang diberikan
oleh persamaan berikut (Parekh, 2003):
Dimana:
f = frekwensi dari pasokan frekwensi
P= jumlah kutub
4. KARAKTERISTIK MOTOR SINKRON
PUSAT PENGEMBANGAN BAHAN AJAR-UMB
Ismail Muchsin ST., MT.
ELEKTRONIKA & TENAGA LISTRIK
3
Sebuah motor sinkron dapat dinyalakan oleh sebuah motor dc pada satu
sumbu. Ketika motor mencapai kecepatan sinkron, arus AC diberikan kepada belitan
stator. Motor dc saat ini berfungsi sebagai generator dc dan memberikan eksitasi
medan dc kepada rotor. Beban sekarang boleh diberikan kepada motor sinkron. Motor
sinkron seringkali dinyalakan dengan menggunakan belitan sangkar tupai (squirrelcage) yang dipasang di hadapan kutub rotor. Motor kemudian dinyalakan seperti
halnya motor induksi hingga mencapai –95% kecepatan sinkron, saat mana arus
searah diberikan, dan motor mencapai sinkronisasi. Torque yang diperlukan untuk
menarik motor hingga mencapai sinkronisasi disebut pull-in torque.
Seperti diketahui, rotor motor sinkron terkunci dengan medan putar dan harus
terus beroperasi pada kecepatan sinkron untuk semua keadaan beban. Selama kondisi
tanpa beban (no-load), garis tengah kutub medan putar dan kutub medan dc berada
dalam satu garis (gambar dibawah bagian a). Seiring dengan pembebanan, ada
pergeseran kutub rotor ke belakang, relative terhadap kutub stator (gambar bagian b).
Tidak ada perubahan kecepatan. Sudut antara kutub rotor dan stator disebut sudut
torque .
Jika beban mekanis pada motor dinaikkan ke titik dimana rotor ditarik keluar dari
sinkronisasi , maka motor akan berhenti. Harga maksimum torque sehingga motor
tetap bekerja tanpa kehilangan sinkronisasi disebut pull-out torque.
5. MOTOR INDUKSI 3 FASE
PUSAT PENGEMBANGAN BAHAN AJAR-UMB
Ismail Muchsin ST., MT.
ELEKTRONIKA & TENAGA LISTRIK
4
Motor induksi tiga fasa merupakan motor elektrik yang paling banyak digunakan
dalam dunia industri. Salah satu kelemahan motor induksi yaitu memiliki beberapa
karakteristik parameter yang tidak linier, terutama resistansi rotor yang memiliki nilai
yang bervariasi untuk kondisi operasi yang berbeda, sehingga tidak dapat
mempertahankan kecepatannya secara konstan bila terjadi perubahan beban. Oleh
karena itu untuk mendapatkan kecepatan yang konstan dan peformansi sistem yang
lebih baik terhadap perubahan beban dibutuhkan suatu pengontrol
Motor induksi 3 fasa adalah alat penggerak yang paling banyak digunakan
dalam dunia industri. Hal ini dikarenakan motor induksi mempunyai konstruksi yang
sederhana, kokoh, harganya relatif murah, serta perawatannya yang mudah, sehingga
motor induksi mulai menggeser penggunaan motor DC pada industri. Motor induksi
memiliki beberapa parameter yang bersifat non-linier, terutama resistansi rotor, yang
memiliki nilai bervariasi untuk kondisi operasi yang berbeda.
Hal ini yang
menyebabkan pengaturan pada motor induksi lebih rumit dibandingkan dengan motor
DC.
Salah
satu
kelemahan
dari
motor
induksi
adalah
tidak
mampu
mempertahankan kecepatannya dengan konstan bila terjadi perubahan beban.
Apabila terjadi perubahan beban maka kecepatan motor induksi akan menurun. Untuk
mendapatkan kecepatan konstan serta memperbaiki kinerja motor induksi terhadap
perubahan beban, maka dibutuhkan suatu pengontrol. Penggunaan motor induksi tiga
fasa di beberapa industri membutuhkan performansi yang tinggi dari motor induksi
untuk dapat mempertahankan kecepatannya walaupun terjadi perubahan beban.
Salah satu contoh aplikasi motor induksi yaitu pada industri kertas.
Pada industri
kertas ini untuk menghasilkan produk dengan kualitas yang baik, dimana ketebalan
kertas yang dihasilkan dapat merata membutuhkan ketelitian dan kecepatan yang
konstan dari motor penggeraknya, sedangkan pada motor induksi yang digunakan
dapat terjadi perubahan beban yang besar.
Beberapa penelitian pengaturan kecepatan motor induksi yang telah dilakukan
antara lain oleh Brian heber, Longya Xu dan Yifan tang (1997) menggunakan kontroller
logika fuzzy untuk memperbaiki performansi kontroller PID pada pengaturan kecepatan
motor induksi. Demikian juga penelitian yang dilakukan oleh Mohammed dkk(2000)
mengembangkan kontroller fuzzy yang digunakan untuk menala parameter PI.
Kontroller fuzzy juga dikembangkan pada penelitian yang dilakukan Chekkouri MR dkk
(2002) dan Lakhdar M & Katia K (2004) dengan melengkapi mekanisme adaptasi pada
kontroller fuzzy pada pengaturan motor induksi.
Pada penelitian ini dirancang suatu pengaturan kecepatan motor induksi 3
fasa dengan menggunakan pengontrol adaptif fuzzy.
PUSAT PENGEMBANGAN BAHAN AJAR-UMB
Ismail Muchsin ST., MT.
Dengan adanya pengaturan
ELEKTRONIKA & TENAGA LISTRIK
5
kecepatan ini diharapkan kecepatan motor induksi dapat konstan sesuai
diinginkan,
walaupun
mendapat
perubahan
beban,
sehingga
yang
menghasilkan
performansi motor induksi yang tinggi .
Motor induksi merupakan motor arus bolak balik (ac) yang paling luas
penggunaannya. Penamaannya berasal dari kenyataan bahwa arus rotor motor ini
bukan diperoleh dari sumber tertentu, tetapi merupakan arus yang terinduksi sebagai
akibat adanya perbedaan relative antara putaran rotor dengan medan putar (rotating
magnetic field) yang dihasilkan oleh arus stator.
Belitan stator yang dihubungkan dengan suatu sumber tegangan tiga fasa akan
menghasilkan medan magnet yang berputar dengan kecepatan sinkron (ns = 120f/2p).
Medan putar pada stator tersebut akan memotong konduktor-konduktor pada rotor,
sehingga terinduksi arus; dan sesuai dengan Hukum Lentz, rotor pun akan ikut
berputar mengikuti medan putar stator.
Perbedaan putaran relative antara stator dan rotor disebut slip. Bertambahnya
beban, akan memperbesar kopel motor, yang oleh karenanya akan memperbesar pula
arus induksi pada rotor, sehingga slip antara medan putar stator dan putaran rotor pun
akan bertambah besar. Jadi , bila beban motor bertambah, putaran rotor cenderung
menurun. Dikenal dua tipe motor induksi yaitu motor induksi dengan rotor belitan dan
rotor sangkar.
Sebelum kita membahas bagaimana rotating magnetic field (medan putar)
menyebabkan sebuah motor berputar, marilah kita tinjau bagaimana medan putar ini
PUSAT PENGEMBANGAN BAHAN AJAR-UMB
Ismail Muchsin ST., MT.
ELEKTRONIKA & TENAGA LISTRIK
6
dihasilkan. Gambar berikut menunjukkan sebuah stator tiga fasa dengan suplai arus
bolak balik tiga fasa pula.
Belitan stator terhubung wye (Y). Dua belitan pada masing-masing fasa
dililitkan dalam arah yang sama. Sepanjang waktu, medan magnet yang dihasilkan
oleh setiap fasa akan tergantung kepada arus yang mengalir melalui fasa tersebut.
Jika arus listrik yang melalui fasa tersebut adalah nol (zero), maka medan magnet
yang dihasilkan akan nol pula. Jika arus mengalir dengan harga maksimum, maka
medan magnet berada pada harga maksimum pula. Karena arus yang mengalir pada
system tiga fasa mempunyai perbedaan 120o, maka medan magnet yang dihasilkan
juga akan mempunyai perbedaan sudut sebesar 120o pula.
Ketiga medan magnet yang dihasilkan akan membentuk satu medan, yang
akan beraksi terhadap rotor. Untuk motor induksi, sebuah medan magnet diinduksikan
kepada rotor sesuai dengan polaritas medan magnet pada stator. Karenanya, begitu
medan magnet stator berputar, maka rotor juga berputar agar bersesuaian dengan
medan magnet stator.
Pada sepanjang waktu, medan magnet dari masing-masing fasa bergabung
untuk menghasilkan medan magnet yang posisinya bergeser hingga beberapa derajat.
Pada akhir satu siklus arus bolak balik, medan magnet tersebut telah bergeser hingga
360o, atau satu putaran. Dan karena rotor juga mempunyai medan magnet berlawanan
arah yang diinduksikan kepadanya, rotor juga akan berputar hingga satu putaran.
Penjelasan mengenai ini dapat dilihat pada gambar selanjutnya.
Putaran
medan
magnet
dijelaskan
pada
gambar
di
bawah
dengan
“menghentikan” medan tersebut pada enam posisi. Tiga posisi ditandai dengan interval
60o pada gelombang sinus yang mewakili arus yang mengalir pada tiga fasa A,B, dan
C. Jika arus mengalir dalam suatu fasa adalah positif, medan magnet akan
PUSAT PENGEMBANGAN BAHAN AJAR-UMB
Ismail Muchsin ST., MT.
ELEKTRONIKA & TENAGA LISTRIK
7
menimbulkan kutub utara pada kutub stator yang ditandai dengan A’, B’, dan C’.
NS= kecepatan sinkron (rpm) NR= kecepatan rotor (rpm)
Kecepatan medan putar atau kecepatan sinkron dari suatu motor dapat dicari dengan
menggunakan Equation (12-2).
dimana:
NS= kecepatan sinkron (rpm) NR= kecepatan rotor (rpm)
Kecepatan medan putar atau kecepatan sinkron dari suatu motor dapat dicari dengan
menggunakan Equation (12-2).
dimana:
Contoh:
Sebuah motor induksi dua kutub, 60 Hz, mempunyai kecepatan pada beban penuh
sebesar 3554 rpm. Berapakah persentase slip pada beban penuh?
Solusi:
PUSAT PENGEMBANGAN BAHAN AJAR-UMB
Ismail Muchsin ST., MT.
ELEKTRONIKA & TENAGA LISTRIK
8
Satuan listrik :
Arus listrik (I) => ampere
Tegangan listrik (V) = beda potensial => volt
Tahanan (R) = resistansi => ohm
Reaktansi (X)=> ohm
Impedansi (Z)= R ± jX => ohm
Daya (S) = P ± jQ => volt ampere
Daya aktif (P) => watt
Daya reaktif (Q) => volt ampere reaktif
Energi (E) => watt-hour (watt-jam)
Faktor daya (cos j) => tidak ada satuan
PUSAT PENGEMBANGAN BAHAN AJAR-UMB
Ismail Muchsin ST., MT.
ELEKTRONIKA & TENAGA LISTRIK
9