parameter motor.pdf

8/18/2019 parameter motor.pdf

http://slidepdf.com/reader/full/parameter-motorpdf 1/42

BAB III

PARAMETER DAN TORSI MOTOR INDUKSI TIGA FASA

3.1. Parameter Motor Induksi Tiga Fasa

Parameter rangkaian ekivalen dapat dicari dengan melakukan pengukuran

pada percobaan tahanan DC, percobaan beban nol, dan percobaan rotor tertahan (

block- rotor). Dengan penyelidikan pada setiap rangkaian ekivalen, percobaan

beban nol motor induksi dapat disimulasikan dengan memaksimalkan tahanan

rotors

R 2'

. Hal ini bisa terjadi pada keadaan normal jika slip dalam nilai yang

minimum. Slip yang mendekati nol terjadi ketika tidak ada beban mekanis, dan

mesin dikatakan dalam keadaan berbeban ringan.

Pengukuran rotor tertahan dilakukan dengan menahan rotor tetap diam.

Pada kondisi ini slip bernilai satu yang merupakan nilai slip tertinggi untuk

kondisi motor, jadi nilais

R 2'

bernilai minimum. Untuk menentukan bentuk

rangkaian ekivalen, pola fluksi dianggap sinusoidal, demikian juga rugi-rugi yang

diukur proporsional terhadap fluksi utama, dan kejenuhan diabaikan

3.1.1 Percobaan DC

Untuk memperoleh harga 1 R dilakukan dengan pengukuran DC yaitu

dengan menghubungkan sumber tegangan DC (V DC) pada dua terminal input dan

Universitas Sumatera Utara



arus DC-nya ( I DC) lalu diukur. Di sini tidak mengalir arus rotor karena tidak ada

tegangan yang terinduksi.

1. Kumparan hubungan Wye (Y)

Gambar rangkaian ketika kumparan motor induksi tiga phasa terhubung Y,

dan diberi suplai DC dapat dilihat pada Gambar 3.1 di bawah ini.

a

b

c

RDC

RDC

RDC

VDC

+

-

IDC

Gambar -3.1a Kumparan HubunganWye(Y)

Harga DC R1 dapat dihitung, untuk kumparan dengan hubungan Y, adalah

sebagai berikut :D

DD C1

2

1

I

V R = ( Ohm )..................(3.1)

2. Kumparan Hubungan Delta (∆)

Gambar rangkaian ketika kumparan motor induksi tiga phasa terhubung

delta dan diberi suplai DC, dapat dilihat pada Gambar 3.1b di bawah ini.

Gambar-3.1b Kumparan Hubungan Delta (∆)




Diketahui bahwa tahanan pada kumparan pada masing – masing phasa dianggap

sama, maka R R R R C B A === .

Jadi gambar diatas dapat disederhanakan menjadi gambar berikut.

A R

P R

D C

V

D C I

A I

Dimana P R = C B R R +

Jadi A R = A

DC

I

V

DimanaP A

P

D C A R R

R I I

+×=

D C A I I 3

2= , maka

dc R1 = DC

DC

I

V

32 =

DC

DC

I

V ×

2

3

Harga R1 ini dinaikkan dengan faktor pengali 1,1-1,5 untuk operasi arus bolak-

balik, karena pada operasi arus bolak-balik resistansi konduktor meningkat karena

distribusi arus yang tidak merata akibat efek kulit dan medan magnet yang

melintasi alur.

dcac Rk R 11 ×= ( Ohm )...........................(3.2)

Dimana=k

faktor pengali, besarnya 1,1 – 1,5




Karena besar tahanan konduktor stator dipengaruhi oleh suhu, dan biasanya bila

rugi-rugi motor ditentukan dengan pengukuran langsung pada motor, maka untuk

mengetahui nilai tahanan yang paling mendekati, biasanya dilakukan dengan

beberapa kali pengukuran dan mengambil besar rata-rata dari semua pengukuran

yang dilakukan.

3.1.2 Percobaan Beban Nol

Motor induksi dalam keadaan beban nol dibuat dalam keadaan berputar

tanpa memikul beban pada rating tegangan dan frekuensinya. Besar tegangan

yang digunakan ke belitan stator perphasanya adalah 1V ( tegangan nominal), arus

masukan sebesar 0 I dan dayanya 0P . Nilai ini semua didapat dengan melihat alat

ukur pada saat percobaan beban nol.

Dalam percobaan beban nol, kecepatan motor induksi mendekati

kecepatan sinkronnya. Dimana besar s 0, sehingga s

R'

2 ~ sehingga besar

impedansi total bernilai tak berhingga yang menyebabkan arus 2' I pada Gambar

3.2 bernilai nol sehingga rangkaian ekivalen motor induksi pada pengukuran

beban nol ditunjukkan pada Gambar 3.3. Namun karena pada umumnya nilai

kecepatan motor pada pengukuran ini 0r n yang diperoleh tidak sama dengan ns

maka slip tidak sama dengan nol sehingga ada arus I 2’ yang sangat kecil mengalir

pada rangkaian rotor, arus 2'

I tidak diabaikan tetapi digunakan untuk menghitung

rugi – rugi gesek + angin dan rugi – rugi inti pada percobaan beban nol. Pada

pengukuran ini didapat data-data antara lain : arus input ( I 1= 0 I ), tegangan input




(V 1 = 0V ), daya input perphasa ( P0) dan kecepatan poros motor ( 0r n ). Frekuensi

yang digunakan untuk eksitasi adalah frekuensi sumber f, maka rangkaian pada

saat beban nol adalah sepeti pada gambar di bawah ini.

I φ

Zm

V 1

I 1 = I φ

I m

I c

Rc

jX1R1

Xm

s

R 2'

2' X

Gambar- 3.2 Rangkaian Ekivalen pada Saat Beban Nol

Dengan tidak adanya beban mekanis yang terhubung ke rotor dan

tegangan normal diberikan ke terminal, dari Gambar 3.2 didapat besar sudut phasa

antara arus antara 0 I dan 0V adalah :

= −

00

01

0 I V

PC o sθ ..................................................(3.3)

Dimana: == n lPP0 daya saat beban nol perphasa




10 V V = = tegangan masukan saat beban nol

==n l

I I 0 arus beban nol

dengan P0 adalah daya input perphasa. Sehingga besar E1 dapat dinyatakan

dengan

)) (( 11011 0 j X R I V E o θϕ (Volt )................(3.4)

ron adalah kecepatan rotor pada saat beban nol. Daya yang didissipasikan oleh Rc

dinyatakan dengan :

1

2

00c R I PP −= ( Watt )..................................(3.5)

1 R didapat pada saat percobaan dengan tegangan DC.

Harga Rc dapat ditentukan dengan

0

2

1

c P

E R =

(Ohm )..........................................(3.6)

Dalam keadaan yang sebenarnya 1 R lebih kecil jika dibandingkan dengan m X

dan juga c R jauh lebih besar dari m X , sehingga impedansi yang didapat dari

percobaan beban nol dianggap 1 jX dan m jX yang diserikan.

nl Z =3

1

nl I

V ≅ )( 1 m X X j + ( Ohm ).....................(3.7)

Sehingga didapat

11

3 X

I

V X

n l

m −= ( ohm ).......................................(3.8)




3.1.3 Percobaan Rotor Tertahan

Pada pengukuran ini rotor dipaksa tidak berputar ( r n = 0, sehingga s = 1)

dan kumparan stator dihubungkan dengan tegangan seimbang. Karena slip s = 1,

maka pada Gambar 3.2, harga 2'

'

2 Rs

R= . Karena mc22 j X R j X R

''

maka

arus yang melewati mc jX R dapat diabaikan.

Sehingga rangkaian ekivalen motor induksi dalam keadaan rotor tertahan atau

hubung singkat seperti ditunjukkan pada gambar 3.3

jX 1+j X’2 R1 + R’2

V 1

I 1

Gambar- 3.3 Rangkaian Ekivalen Pada Saat Rotor Tertahan (s = 1)

Impedansi perphasa pada saat rotor tertahan ( BR Z ) dapat dirumuskan sebagai

berikut:

BB R '21

'21B R )( j X R X X j R R Z +=+++= ( Ohm )...........(3.9)

Pengukuran ini dilakukan pada arus mendekati arus rating motor. Data hasil

pengukuran ini meliputi : arus input ( I 1 = BR I ), tegangan input (V 1 = BRV ) dan

daya input perphasa ( BRP = Pin ). Karena adanya distribusi arus yang tidak merata

pada batang rotor akibat efek kulit, harga'2 R menjadi tergantung frekuensi. Maka




umumnya dalam praktek, pengukuran rotor tertahan dilakukan dengan

mengurangi frekuensi eksitasi menjadi BR f untuk mendapatkan harga '2 R yang

sesuai dengan frekuensi rotor pada saat slip rating. Dari data-data tersebut, harga

BR R dan BR X dapat dihitung :

2

1

B R B R

I

P R = (Ohm )....................(3.10)

'

21 R R R B R += (Ohm )................(3.11)

B R

B R B R

I

V Z = (Ohm )....................(3.12)

2

B

2

B R B R R Z X −= (Ohm ).......(3.13)

Untuk menentukan harga X 1 dan X 2 digunakan metode empiris berdasarkan

IEEE standar 112. hubungan X 1 dan X 2 terhadap Xbr dapat dilihat pada Tabel 2.1

Tabel 2.1 Distribusi Empiris dari Xbr

Disain

Kelas Motor X 1

'

2 X

A 0,5 Xbr 0,5 Xbr

B 0,4 Xbr 0,6 Xbr

C 0,3 Xbr 0,7 Xbr

D 0,5 Xbr 0,5 Xbr

Rotor Belitan 0,5 Xbr 0,5 Xbr




di sini besar X BR harus disesuaikan dahulu dengan frekuensi rating f .

BB R '

X f

f X

B R

= (Ohm )................(3.14)

2'

1

' X X X B R −= (Ohm )...................(3.15)

3.2 Torsi Motor Induksi Tiga Fasa

Suatu persamaan torsi pada motor induksi dapat dihasilkan dengan

bantuan teori rangakaian thevenin. Dalam bentuk umumnya, teorema thevenin

mengijinkan penggantian sembarang jaringan yang terdiri atas unsur – unsur

rangkaian linier dan sumber tegangan fasor tetap. Rangkaian rotor direfrensikan

terhadap stator. Misalkan 1V tegangan input motor, dengan melihat dari sisi

terminal a-b, dapat dicari tegangan theveninnya. Perhatikan gambar berikut ini.

Gambar-3.4

Untuk mempermudah perhitungan maka pada gambar -3.4 terminal a-b dibuka.

Perhatikan gambar berikut.




Gambar-3.5

Dari gambar – 3.5 dapat dihitung tegangan thevenin ( ThV )

ThV = 1V

++ )( 11 m

m

X X j R

j X ( Volt )………………….......(3.16)

Th Z = e R + e

jX =)(

)(

11

11

m

m

X X j R

j X R j X

++

+ (Ohm )………….........(3.17)

Rangkaian ekivalen pada gambar – 3.5 berubah menjadi seperti pada

gambar – 3.7 berikut.

Gambar-3.6

Dengan demikian 2 I dapat dihitung dengan persamaan

2' I =

)( 2'2

'

X X js

R R

V

ee

T h

+++ ( Ampere )…………………(3.18)




Torsi ( T d ) dapat juga dihitung dengan persamaan

T d =s

gP

ω =

s

R I

s

2'

22

'31

×

ω (Nm)…………………….............(3.19)

subsitusikan persamaan (3.18) di atas ke persamaan (3.19), maka didapat

T d =

+++ 2

2'22

'

2'

2

)()(

)(3

X X s

R R

s

RV

ee

T h

sω ( Nm )………….......(3.20)

pada keadaan motor bekerja normal, rotor berputar pada arah putaran medan

magnetik yang dihasilkan oleh arus stator, kecepatannya diantara nol sampai

kecepatan serempak, dan slipnya diantara nol dengan satu. Lihat gambar – 3.7

berikut

Gambar-3.7 Kurva Daerah Motor dan Generator

Untuk mendapatkan mesin induksi yang bekerja sebagai generator, maka

terminal stator dihubungkan pada suatu sumber tegangan dengan frekuensi tetap

dan rotornya digerakkan diatas kecepatan serempak dengan suatu penggerak




mula, seperti pada gambar diatas. Sumber tersebut menjaga supaya kecepatan

serempak tetap dan mencatu masukan daya reaktif yang diperlukan untuk meneral

medan magnetis celah udara. Karenanya slip berharga negatif.

3.2.1 Torsi Awal ( Torsi Start )

Pada saat pengasutan, ketika motor dalam keadaan diam, besar slip adalah

satu, dan daya mekanis bernilai nol, torsi pengasutan didapat dengan

mensubstitusikan besar s =1 ke persamaan (3.20), maka di dapat

=start T [ ]22

'22

'

2'2

)()(

3

X X R R

RV

ee

T h

s +++ω (Nm)…………..……….....…(3.21)

Pada motor induksi tiga phasa rotor belitan torsi awal perlu diperbesar

apabila torsi beban lebih besar dari torsi awal,maka untuk menggerakkan beban

maka torsi awal perlu diperbesar.Torsi awal ( torsi start ) start τ besarnya dapat

diatur ( diubah ) besarnya dengan menggunakan tahanan variabel dari luar (R luar )

yang dihubungkan secara seri ke kumparan rotor melalui sikat ( pada motor

induksi tiga fasa rotor belitan ),

=start T [ ]2

2'2

2'

2'2

)()(

)(3

X X Rluar R R

Rluar RV

ee

Th

s ++++

+

ω (Nm)......................(3.22)

3.2.2 Torsi Maksimum

Dari persamaan (3.19), torsi maksimum terjadi ketika daya celah udara

bernilai maksimum. Karena daya celah udara sebanding dengan daya yang

terpakai pada tahanan R2’/ s, maka torsi induksi maksimum terjadi ketika daya




yang dikonsumsi tahanan tersebut maksimum. Dengan berperinsip pada

penyesuian impedansi dalamteori rangkaian, daya tersebut akan merupakan yang

terbesar bila impedansis

R 2'

sama dengan besar impedansi diantaranya dan

tegangan ThV , atau pada harga maxτ s slip yang mempunyai hubungan

( )2'

2e

2

e

max

2'

)( X X Rs

R

T

++= ................................................(3.23)

Untuk motor tiga fasa rotor belitan

= ( )2'

2e

2

e )( X X R ++ (Nm)..........................................(3.24)

Dari sini didapat besar slip pada saat torsi maksimum maxτ s adalah

( )2'

2e

2

e

2'

max

)( X X R

RsT

++= ...........................................................(3.25)


( )2'

2e

2

e

2'

max

)( X X R

R Rs luar

T

++

+= .........................................................(3.26)

Besar torsi maksimum didapat dengan mensubstitusikan slip pada torsi

maksimum pada persamaan (3.23). Persamaan besar torsi maksimumnya didapat

[ ]2'

2e

2

ees

2

thmaks

)(2

3

X X R R

V T

+++=

ω

(Nm)....................................(3.27)





[ ]2'

2e

2

ees

2th

maks

)(2

3

X X R R

V T

+++=

ω

(Nm).....................................(3.28)

Persamaan (3.25) dan (3.26) menunjukkan bahwa slip yang terjadi saat

torsi maksimum sangat bergantung pada besarnya harga'

2 R dan Rluar , tetapi pada

persamaan (3.27) dan (3.28) yang mana persamaan ini mengindikasikan bahwa

torsi maksimum maxT tidak ada hubungan dengan'

2 R . Maksud dari hal ini bahwa

jika'

2 R ditambah besarnya dengan menggunakan tahanan luar yang terhubung

seri dengan kumparan rotor pada motor induksi jenis rotor belitan ( Rluar ) , besar

torsi maksimum yang dihasilkan tidak berpengaruh tetapi berpengaruh hanya pada

nilai slip dimana terjadi torsi maksimum.

Sekarang yang berpengaruh terhadap torsi maksimum adalah tegangan

masukan pada kumparan stator 1V , e R yang sebanding dengan tahanan pada

kumparan stator ( 1 R ) , induktansi pada kumparan rotor ('

2 X ) dan e X yang

mana sebanding dengan induktansi kumparan stator ( 1 X ). Dalam tinjauan yang

sebenarnya, persamaan (3.24) menunjukkan bahwa:

1. maxT sebanding dengan besar tegangan masuk ( input ) pada stator.

2. maxT dipengaruhi oleh besarnya tahanan stator ( 1 R ).

3. maxT dipengaruhi oleh dua induktansi, yaitu induktansi pada kumparan

stator ( 1 X ) dan induktansi pada kumparan rotor ('

2 X ).




Hubungan antara torsi dan slip untuk motor induksi dengan adanya

penambahan tahanan luar pada belitan rotor ditunjukkan oleh gambar berikut.

Untuk kurva torsi beban seperti yang ada pada gambar, dengan kecepatan 1n pada

tahanan rotor sebesar 2r , kecepatan yang dihasilkan 2n pada tahanan rotor'

2r .

Dimana'

2r > 2r dan seterusnya.

Dan T1<T2<T3.......dan seterusnya

Gambar-3.9 Hubungan Antara Torsi dan Slip Dimana ( R2>R2’>R2

’’>R2

’’’)

Dari gambar diatas, kita dapat menyimpulkan untuk motor induksi rotor

belitan bahwa:

1. kecepatan motor dapat diatur dengan variasi tahanan rotor tetapi torsi

maksimum tidak dapat dipengaruhi.

2.

torsi awal motor induksi dipebesar dengan menambah tahanan rotor.

3. Penambahan tahanan luar mengkibatkan torsi maksimum semakin cepat

diperoleh.

4. arus awal dapat diperkecil dengan mengubah – ubah tahan rotor.

5. faktor daya motor pada saat start dapat diperbaiki dengan tahanan rotor.

6.

Torsi maksimum terjadi pada slip yang berbeda-beda.




3.2.3 Torsi Beban Penuh

Telah diketahui bahwa persamaan untuk mendapatkan nilai dari torsi yaitu

T d =

+++ 2

2'22

'

2'

2

)()(

)(3

X X s

R R

s

RV

ee

T h

sω (Nm)…………………………(3.29)

Pada saat motor berbeban penuh ( full-load ), motor berputar dengan

kecepatan rfl

n ( kecepatan dengan beban penuh ). Maka akan dihasilkan slip

pada beban penuh ( fls ) sebesar

fls =s

rfls

n

nn −

Dengan menggunakan persamaan (3.29) dimana s digantikan dengan fls ,

maka didapat torsi pada saat beban penuh ( fl

τ

) sebesar = flT

+++ 2

2'22

'

2'

2

)()(

)(3

X X s

R R

s

RV

e

f l

e

f l

T h

sω (Nm)……………….……………(3.30)

Di bawah ini gambar kurva karva karakteristik torsi- kecepatan motor induksi

100

200

300

20 40 60 80 100

Torsi Maksimum

Kecepatan

beban penuh Kecepatan

sinkron

Torsi

beban penuh

Torsi start

Kecepatan (% Kecepatan sinkron)

T o r s i ( % T

o r s i b e b a n p e n u h )

0

Torsi

beban nol

Gambar- 3.10 Kurva Karakteristik Torsi-Kecepatan Motor Induksi




Kurva torsi kecepatan tipikal motor induksi ditunjukkan pada Gambar 3.9

Karakteristik penting yang terdapat dalam kurva tersebut adalah kurva Torsi-

Kecepatan. Dari gambar tersebut dapat dijabarkan :

5. Jangkauan motor meliputi slip yang berada di 0<s<1. Kecepatan

putaran antara diam ( s = 1) sampai kecepatan sinkron ( s = 0), dan putaran

memiliki arah yang sama dengan putaran medan magnetik. Mesin menjadi motor

ditandai dengan daya mekanis keluaran yang bernilai positif.

6. Kurva torsi-kecepatan hampir mendekati linier antara keadaan beban

nol dengan keadaan beban penuh. Pada daerah ini tahanan rotor jauh lebih besar

dibanding reaktansi rotor, sehingga arus rotor, medan magnetik rotor, dan torsi

meningkat linier seiring dengan naiknya slip.

7.

Ada titik maksimum torsi yang terjadi ketika kenaikan putaran tidak

lagi menaikkan besar torsi. Titik ini disebut sebagai titik torsi maksimum yang

mampu dihasilkan motor.

8. Torsi pengasutan motor lebih besar dibanding torsi beban penuh

motor

3.3 Disain Motor Induksi Tiga Fasa

Motor asinkron yang sering kita temukan sehari-hari misalnya adalah :

kipas angin, mesin pendingin, kereta api listrik gantung, dan lain sebagainya.

Untuk itu perlu diketahui kelas-kelas dari motor tersebut untuk mengetahui unjuk

kerja dari motor tersebut. Adapun kelas-kelas tersebut adalah sebagai berikut :

4. Kelas A : Torsi start normal, arus start normal dan slip kecil




Tipe ini umumnya memiliki tahanan rotor sangkar yang rendah. Slip pada

beban penuh kecil atau rendah namun efisiensinya tinggi. Torsi maksimum

biasanya sekitar 21% dari torsi beban penuh dan slipnya kurang dari 21%.

Motor kelas ini berkisar hingga 20 Hp.

5. Kelas B : Torsi start normal, arus start kecil dan slip rendah

Torsi start kelas ini hampir sama dengan kelas A tetapi arus startnya

berkisar 75%Ifl . Slip dan efisiensi pada beban penuh juga baik. Kelas ini

umumnya berkisar antara 7,5 Hp sampai dengan 200 Hp. Penggunaan

motor ini antara lain : kipas angin, boiler, pompa dan lainnya.

6. Kelas C : Torsi start tinggi dan arus start kecil

Kelas ini memiliki resistansi rotor sangkar yang ganda yang lebih besar

dibandingkan dengan kelas B. Oleh sebab itu dihasilkan torsi start yang

lebih tinggi pada arus start yang rendah, namun bekerja pada efisisensi dan

slip yang rendah dibandingkan kelas A dan B.

7. Kelas D : Tosi start tinggi, slip tinggi

Kelas ini biasanya memiliki resistansi rotor sangkar tunggal yang tinggi

sehingga dihasilkan torsi start yang tinggi pada arus start yang rendah




BAB IV

PERHITUNGAN PARAMETER DAN PENGGUNAAN TAHANAN LUAR

UNTUK MEMPERBESAR TORSI AWAL MOTOR INDUKSI TIGA FASA

ROTOR BELITAN

4.1 Umum

Untuk mendapatkan parameter dari rangkaian ekivalen motor induksi tiga

fasa, maka dapat dihitung dari data yang didapat dari percobaan beban nol, rotor

tertahan ( block rotor ), dan percobaan tahanan DC. Pada percobaan beban nol

dimana tidak ada beban yang terhubung pada poros rotor sehingga putaran rotor

dikatakan maksimum. Percobaan rotor tertahan ( block rotor ) harus dilakukan

jauh dibawah keadaan nominal, karena dengan tegangan stator yang kecil sudah

menghasilkan arus yang besar pada rotor. Dipercobaan rotor tertahan putaran rotor

dikatakan dalam keadan minimum (r n = 0 ). Untuk percobaan tahanan DC dimana

pada percobaan ini akan mengukur besarnya tahanan DC pada kumparan motor.

Percobaan penggunaan tahanan luar untuk mendapatkan torsi awal yang

besar dilakukan untuk mendapatkan nilai torsi awal yang berubah nilainya akibat

bertambahnya tahanan rotor. Adakalanya suatu motor induksi tiga fasa dibebani

dengan suatu beban, dimana torsi beban yang dipikul lebih besar dari torsi awal

yang dihasilkan oleh motor induksi, untuk menanggulangi masalah ini maka pada

motor induksi tiga fasa rotor belitan ditambahkan tahanan luar yang diserikan

dengan belitan rotor melalui sikat untuk memperbesar torsi awal dan memperkecil

arus awal. Data yang didapat dari percobaan penggunaan tahanan luar terhadap




torsi awal yang dihasilkan akan dibandingkan dengan besar torsi dan arus hasil

dari perhitungan.

4.2. Peralatan Yang Digunakan

1. motor induksi tiga fasa

tipe : rotor belitan

spesifikasi motor: - AEG Typ C AM 112MU 4RI

- ∆/Y 220/380 V 10,7 / 6,2 A

- 2,2 Kw, cosφ 0,67

- 1410 rpm, 50 Hz

-Kelas B

2.

Amperemeter

3. Volt Meter

4. Tahanan Geser

5. Watt Meter 3φ

6. sumber tegangan AC dan DC

4.3 Percobaan Untuk Mendapatkan Parameter – Parameter Motor Induksi

Tiga Fasa

Untuk dapat menentukan parameter motor induksi tiga fasa jenis rotor belitan,

maka dapat dilakukan dengan percobaan berikut ini:




4.3.1 Percobaan Tahanan DC

4.3.1.1

Percobaan Tahanan DC Pada Belitan Stator

1. Rangkaian Percobaan

Gambar – 4.1 Rangkaian Percobaan Tahanan DC pada Stator

2. Prosedur Percobaan

1. Hubungkan belitan stator dengan hubungan Y dan yang akan diukur adalah

dua dari ketiga tahanan belitan stator.

2. Belitan stator dihubungkan dengan suplai tegangan DC

3. Tegangan DC dinaikkan sampai pada nilai tertentu.

4. Ketika tegangan menunjukkan pada besaran 13,6 Volt, nilai voltmeter dan

amperemeter dicatat

5.

Pecobaan selesai,rangkaian dilepas.




3. Data Hasil Percobaan

R u=R v=R w=R 1dc

Phasa V(volt) I(Ampere)

U-V 13,6 4,3

U-W 13,6 4,3

V-W 13,6 4,3

4.3.1.2 Percobaan Tahanan DC pada Belitan Rotor

1. Rangnkaian Percobaan

Gambar – 4.2. gambar percobaan tahanan DC pada Rotor


1. Hubungkan belitan rotor dengan hubungan Y dan yang akan diukur adalah

dua dari ketiga tahanan belitan rotor..

2. Belitan rotor dihubungkan dengan suplai tegangan DC

3. Tegangan DC dinaikkan sampai pada nilai tertentu




4. Ketika tegangan menunjukkan pada besaran 4,0 Volt, nilai voltmeter dan

amperemeter dicatat

5. Pecobaan selesai,rangkaian dilepas


R k =R l=R m=R 2dc

Phasa V(volt) I(Ampere)

K-M 4,0 5,4

K-L 4,0 5,4

L-M 4,0 5,4

4.3.2 Percobaan Rotor Tertahan ( Block Rotor )


Dari data pengukuran motor dalam keadaan rotor tertahan atau hubung

singkat dapat dihitung X 1 dan X 2'.

Gambar – 4.3. gambar rangkaian percobaan rotor tertahan





Prosedur yang dilakukan untuk memperoleh data hubung singkat adalah :

1. Motor induksi dikopel dengan mesin DC

2. Semua switch dalam keadaan terbuka, pengatur tegangan dalam kondisi nol.

3. Switch S1 ditutup, PTAC1 dinaikkan sehingga motor induksi mulai berputar.

4. Switch S3 kemudian ditutup, PTDC1 dinaikkan sampai penunjukan

amperemeter A3 mencapai harga arus penguat nominal mesin arus searah

5. Catat harga V2, kemudian naikkan teganganV3 sampai V3=V2

6. Switch S2 ditutup dan PTDC2 dinaikkan sehingga mesin arus searah memblok

putaran motor induksi dan putaran berhenti.

3. Data Hasil Percobaan Rotor Tertahan

BRV ( Volt ) BR I ( Ampere )

BRP ( Watt )

94 6,1 550

4.3.2 Percobaan Beban Nol

1. Rangkaian percobaan

Gambar 4.4 Rangkaian Percobaan Beban Nol





1.

Semua switch terbuka, tegangan pada posisi minimum

2. Switch S1 kemudian ditutup, PTAC1 dinaikkan perlahan sampai tegangan

370 Volt.

3. Ketika tegangan 370 Volt, nilai amperemeter masing masing phasa dan

wattmeter dicatat

4. Percobaan selesai


0V ( Volt ) 0P ( watt ) 0 I (Ampere)

370 325 3,45

4.4 Percobaan Penggunaan Tahanan Luar Untuk Mendapatkan Torsi Awal

yang Besar


Gambar-4.5 Rangkaian Percobaan





1. Rangkai rangkaian percobaan seperti gambar di atas.

2. tahanan luar dibuat dalam hubungan Y.

3. hubungkan tahanan luar ke terminal rotor.

4. tutup saklar S1 yang menghubungkan PTAC1 dengan terminal stator motor.

5. tutup switch S 2 dan S3.

6. tahanan luar buat pada harga 0 Ohm.

7. PTDC1 dan PTDC2 dinaikkan tegangannya sampai pada nilai tertentu.

8. naikan tegangan PTAC1 sampai pada tegangan 360 Volt.

9. pada saat tegangan dinaikkan maka catat arus dan torsi awalnya.

10. setelah itu turunkan tegangan , nikkan tahanan luar menjadi 1 Ohm.

11. naikkan kembali tegangan PTAC1, catat torsi dan arus awal yang dihasilkan.

12. lakukan kembali prosedur itu untuk harga tahanan luar 2,3,4,5,dan 6 Ω

13. percobaan selesai.


Data Percobaan Pengaruh Penambahan Tahanan Luar Terhadap Torsi Awal

V 1 = 370 Volt

R Luar

( Ohm ) AWALτ ( Nm ) I

Rotor ( Ampere

)

IStator

(

Ampere )

0 3,19 25,6 16,7

1 3,48 22,7 13,3

2 4,35 21,3 10,9

3 5,64 19,8 8,3




4 8,75 18,2 6,2

5 11,22 17,5 5,8

6 13,98 16,1 4,9

4.5 Percobaan Pengaruh Tahanan Luar Terhadap Torsi dan Kecepatan


Gambar-4.6 Rangkaian Percobaan


1. Rangkailah rangkaian percobaan seperti gambar – 4.6 di atas.

2. buat hubungan tahanan luar dalam hubungan Y.

3. hubungkan tahanan luar ke terminal rotor.

4. tutup S1 yang menghubungkan PTAC1 dengan terminal stator.

5. tutup switch S2

dan S3

.

6. tahanan luar buat pada harga 0 Ohm.

7. PTDC1 dan PTDC2 dinaikkan tegangannya sampai pada nilai tertentu.

8. naikan tegangan PTAC1 sampai pada nilai 360 Volt.

9. catat kecepatan, torsi, arus, dan daya.




10. tambahkan beban yang dipikul motor, lalu catat kecepatan ,torsi, arus, dan

daya. ulangi percobaan ini sampai 3 kali.

11. setelah menghasilkan 5 buah data, maka turunkan tegangan.

12. naikkan tahanan luar menjadi 1 Ohm. Dan ulangi prosedur 8 – 11.

13. lakukan posedur 8 s/d 11 untuk tahanan luar sebesar 2,3,4,5, dan 6 Ohm.

14. percobaan selesai.

3. Data percobaan

1. R Luar

= 0 Ohm, V 1 = 370 Volt

rotor n

(rpm)

slipinP (KWatt) Torsi

(Nm)I

stator

(Ampere)

I Rotor

(Ampere)

1445 0,0378 1,52 3,42 3,6 2,35

1440 0,0402 1,57 4.05 3,7 2,69

1435 0,0441 1,59 5.21 3,73 3,98

1430 0,0480 1,63 7,63 3,92 4,70

1425 0,0514 1,69 8,90 4,21 5.07

2. R Luar

= 1 Ohm, V 1 = 370 Volt

rotor n

(rpm)

slipin

P (KWatt) Torsi(Nm)

Istator

(Ampere)

I Rotor

(Ampere)

1345 0,1038 1,43 3,33 3,42 2,74

1320 0,1213 1,44 4,12 3,61 3,43

1310 0,1268 1,52 5,34 3,69 4,17




1295 0,1367 1,58 6,81 3,84 4,53

1285 0,1421 1,63 8.32 4,06 6,72

3. R Luar

= 2 Ohm, V 1 = 370 Volt

rotor n

(rpm)


(Nm)I

stator

(Ampere)

I Rotor

(Ampere)

1300 0,1339 1,42 3,24 3,46 3,04

1265 0,1567 1,41 3,97 3,71 3,36

1240 0,1745 1,47 4,54 3,42 3,62

1220 0,1872 1,51 5,52 3,58 4,23

1200 0,2004 1,59 6,67 3,47 5,34

4. R Luar

= 3 Ohm, V 1 = 370 Volt

rotor n (rpm) slip

inP (KWatt) Torsi (Nm) Istator

(Ampere)

I Rotor

(Ampere)

1220 0,1878 1,44 3,09 3,25 2,81

1200 0,1990 1,47 4,23 3,56 3,15

1185 0,2087 1,51 4,96 3,74 3,67

1175 0,2170 1,59 5,59 4,15 4,12

1145 0,2352 1,67 6,31 4,21 5,09




5. R Luar

= 4 Ohm, V 1 = 370 Volt

rotor n (rpm) slip

inP (KWatt) Torsi (Nm) I

stator

(Ampere)

I Rotor

(Ampere)

1130 0,2452 1,43 2,94 3,57 2,72

1110 0,2589 1,46 3,24 3,69 3,01

1085 0,2761 1,52 4,11 3,95 3,46

1030 0,3141 1,61 4,92 4,18 4,1

1020 0,3209 1,69 6,42 4,57 5,3

6. R Luar

= 5 Ohm, V 1 = 370 Volt

rotor n

(rpm)


(Nm)I

stator

(Ampere)

I Rotor

(Ampere)

1100 0,2649 1,43 2,76 3,7 2,6

1080 0,2809 1,47 3,01 3,8 2,8

1025 0,3152 1,51 3,92 4,0 3,2

990 0,3412 1,62 4,34 4,1 3,7

825 0,4509 1,68 6,01 4,2 4,3

7. R Luar

= 6 Ohm, V 1 = 370 Volt

rotor n

(rpm)

slipin

P (KWatt) Torsi(Nm)

Istator

(Ampere)

I Rotor

(Ampere)

1075 0,2821 1,44 2,65 3,9 2,5




1030 0,3143 1,49 2,97 4,1 2,7

980 0,3419 1,53 4,01 4,2 3,0

880 0,4134 1,56 4,26 4,4 3,4

765 0,4890 1,61 5,92 4,5 4,0

4.6 Analisa Data

Dalam penganalisaan ini akan membandingkan pengaruh tahanahan luar terhadap

torsi awal yang didapat dari hasil percobaan dengan hasil perhitungan.

4.6.1 Perhitungan Parameter Motor Induksi

Perhitungan Parameter Motor Induksi Tiga Fasa Rotor Belitan

A.Percobaan Tahanan DC pada Stator

= 1,5814 Ω

= 1.1× 1.581

= 1,7395 Ω

Tahanan Stator

Maka tahanan statornya adalah :

R1 = R1ac = 1,7395 Ω




B.Percobaan Tahanan DC pada Rotor

= 0,3703 Ω

R2ac = 1,1 × 0,3703

= 0,4073 Ω

Tahanan Rotor

Maka tahanan rotornya adalah : R2 = R2ac= 0,4073 Ω

C.Percobaan Rotor Tertahan (Block Rotor)

= arc cos 0,5537

= 56,37870

* Xbr 1 = Zbr sin (θbr)

= 8,8968× 0,8327 = 7,4085 Ω




Maka dari hasil diatas didapat :

Reaktansi stator

X 1 = 0.5× Xbr

= 3,7042 Ω

Reaktansi rotor

X 2 = 0.5× Xbr

= 3,7042Ω

D.Percobaan Beban Nol

• Reaktansi Magnetik

Xm =Znl- X 1

= 61,9155 – 3,7042

= 58,2133 Ω

4.6.2 Perhitungan Torsi Maksimum

•

Vin = Tegangan Sumber

• p = Jumlah Pole

A. Tegangan Thevenin




= 200,7606 Volt

B. Tahanan Ekivalen

=

Zth = 1,5363+ j3,5257 Ω

Maka tahanan kivalennya adalah:

• Tahanan Ekivalen ( Re)

Re=1,5363 Ω

C. Reaktansi Ekivalen

Zth=1,5363+ j3,5257

•

Reaktansi Ekivalen( Xe)

Xe=3,5257 Ω

D. Kecepatan Sinkron dalam rpm

• Kecepatan Sinkron




E. Kecepatan Sinkron dalam

• Kecepatan Sinkron

F. Torsi Maksimum

• Torsi Maksimum(Nm)

= 43,1114 Nm

4.6.3 Perhitungan Nilai Torsi Awal Terhadap Penambahan Tahanan Luar

Perhitungan pengaruh tahanan luar ( Rluar ) dari (0–6 )ohm,terhadap torsi awal

yang dihasilkan

Maka untuk Rluar (0–8) ohm adalah :

a.Rluar = 0 Ω

= 5,5941 Nm




Maka dengan cara yang sama didapat:

b.Rluar = 1 Ω e Rluar = 4 Ω

T start = 17,7787 Nm T start = 38,7320 Nm

c.Rluar = 2 Ω f. Rluar = 5 Ω


d.Rluar = 3 Ω g. Rluar = 6 Ω


Dari perhitungan maka didapat kurva torsi awal yang dihasilkan terhadap tahanan

luar, seperti berikut ini.

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

0 1 2 3 4 5 6 7

T o r s i A w a l ( N m )

Tahanan Luar (Ohm)

Kurva Torsi Vs Tahanan Luar




Sedangkan kurva torsi awal terhadap penambahan tahanan luar yang

dilakukan di laboratorium didapat sebagai berikut.

4.6.4 Perhitungan Arus Start dengan Adanya Penambahan Tahanan Luar

( Rluar)

Dengan penambahan tahanan luar dari (0–6) ohm,maka arus startya adalah

sebagai berikut yaitu:

0

2

4

6

8

10

12

14

16

0 2 4 6 8

T o r s i A w a l ( N m )

Tahanan Luar (Ohm)

Kurva Torsi Vs Tahanan Luar




Maka untuk Rluar (0–6) ohm adalah:a. Rluar = 0 Ω

= 26,8163 AMaka dengan cara yang sama didapat:

b. Rluar = 1 Ω e.Rluar = 4 Ω

I start = 25,7184 A I start = 21,4503 A

c. Rluar = 2 Ω f. Rluar = 5 Ω

I start = 24,3777 A I start = 20,0275 A

d. Rluar = 3 Ω g. Rluar = 6 Ω

I start = 22,9220 A I start = 18,6908 A

Dari nilai perhitungan di atas didapat grafik antara arus start dengan penambahan

tahanan luar, sebagai berikut

0

5

10

15

20

25

30

0 2 4 6 8

A r u s S t a r t ( A m

p e r e )

Tahanan Luar(Ohm)

Kurva Arus Start Vs Tahanan Luar




4.6.5 Perhitungan Slip Maksimum pada Saat Terjadi Torsi Maksimum

Akibat Penambahan Tahanan Luar

Akibat adanya penambahan tahanan luar, maka torsi maksimum terjadi pada

slip yang berbeda-beda .

Maka untuk Rluar

(0–6) ohm adalah:

a. Rluar = 0 Ω

S = 0.0551

Maka dengan cara yang sama didapat:

b. Rluar = 1 Ω

S = 0,1903

c. Rluar = 2 Ω

S = 0,3256

d. Rluar = 3 Ω

S = 0,4609

e. Rluar = 4 Ω

S = 0,5962

f. Rluar = 5 Ω

S = 0,7315

g. Rluar = 6 Ω

S = 0,8668




Dari perhitungan dapat dihasilkan grafik torsi-kecepatan terhadap

penambahan tahanan luar.

........ R Luar = 0 ohm ........ R Luar = 4 ohm



........ R Luar = 3 ohm

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

0 500 1000 1500 2000

T o r s i ( N m )

nrot (rpm)

Kurva Kecepatan Vs Torsi Motor Induksi




Dari nilai slip maksimum, data percobaan torsi awal terhadap penambahan

tahanan luar dan data percobaan pengaruh tahanan luar terhadap torsi - kecepatan,

maka dapat digambarkan kurva torsi – kecepatan terhadap penambahan tahanan

luar seperti berikut ini.




........ R Luar = 3 ohm

-5

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

0 500 1000 1500 2000

T o r s i ( r p m )

nrot (rpm)

Kurva Kecepatan Vs Torsi




BAB V

KESIMPULAN

V.1. Kesimpulan

Dari pembahasan yang telah dilakukan, maka diperoleh kesimpulan

sebagai berikut:

1. Dari perhitungan untuk penambahan tahanan luar terhadap torsi awal yang

dihasilkan, memiliki kenaikan yang lebih halus dibandingkan dengan data

yang didapat dari percobaan.

2. Dengan penambahan tahanan luar ke rotor motor, maka arus start yang

dihasilkan akan semakin kecil.

3.

Dengan penambahan tahanan luar,maka torsi maksimum akan semakin cepat

didapat.

4. Pada percobaan pengaruh tahanan luar terhadap torsi awal yang dihasilkan,

diketahui bahwa jika tahanan luar yang dihubungkan ke rotor diperbesar

maka torsi awal yang dihasilkan juga akan bertambah, sampai pada suatu

nilai tahanan tertentu.

5.

Dari grafik torsi – kecepatan terhadap penambahan tahanan luar diketahui

bahwa besar torsi maksimum yang terjadi selalu tetap nilainya untuk setiap

penambahan tahanan luar, tetapi yang berubah hanya slip dimanana

terjadinya torsi maksimum.

parameter motor.pdf

Documents

Transcript of parameter motor.pdf