Electrical machine

C 3364C 3364Electrical Services 2Electrical Services 2

TOPIC 3: TOPIC 3:

ELECTRICAL MACHINEELECTRICAL MACHINE DefinitionDefinition TypesTypes Operation principlesOperation principles I.E.E. RegulationsI.E.E. Regulations

Mesin ElektrikMesin Elektrik

Prinsip Motor ATPrinsip Motor AT Mesin yg tukar tenaga elektrik kpd tenaga Mesin yg tukar tenaga elektrik kpd tenaga

mekanikmekanik Peranti yg dibekalkan dgn arus elektrik akan Peranti yg dibekalkan dgn arus elektrik akan

menjalankan kerja2 gerakan berputar, cth: menjalankan kerja2 gerakan berputar, cth: kipas, roda tenaga dsb.kipas, roda tenaga dsb.

Prinsip Kerja Motor Arus TerusPrinsip Kerja Motor Arus Terus

Gegelung pd kedudukan mengufukGegelung pd kedudukan mengufuk Arah pengaliran arus dlm gegelung dr Y ke XArah pengaliran arus dlm gegelung dr Y ke X Berus karbon P & Q menyentuh Y & XBerus karbon P & Q menyentuh Y & X Arus pd d-c: daya F ke bawahArus pd d-c: daya F ke bawah Arus pd b-a: daya F ke atasArus pd b-a: daya F ke atas


Gegelung pd kedudukan menegakGegelung pd kedudukan menegak Pengaliran arus terputusPengaliran arus terputus Berus karbon P & Q tidak menyentuh Y & XBerus karbon P & Q tidak menyentuh Y & X Gegelung terus berputar disebabkan inersia dan momentumGegelung terus berputar disebabkan inersia dan momentum Kedudukan mendatar – berus sentuh komutator sekali lagiKedudukan mendatar – berus sentuh komutator sekali lagi

Arus mengalir dalam gegelung pada arah Arus mengalir dalam gegelung pada arah dcbadcba Komutator : tukar arah pengaliran arus dalam gegelung setiap Komutator : tukar arah pengaliran arus dalam gegelung setiap

kali gegelung melampaui kedudukan menegak, memastikan kali gegelung melampaui kedudukan menegak, memastikan gegelung terus berputar dlm satu arah sahajagegelung terus berputar dlm satu arah sahaja


Kelajuan motor bertambah Kelajuan motor bertambah apabila:apabila: Kekuatan magnet bertambahKekuatan magnet bertambah Arus bertambahArus bertambah Bilangan lilitan bertambahBilangan lilitan bertambah Luas gegelung bertambahLuas gegelung bertambah Melilitkan gegelung pd teras besiMelilitkan gegelung pd teras besi

Hubungan Motor dgn Aturan Hubungan Motor dgn Aturan Tangan Kiri FlemingTangan Kiri Fleming

Petua Tangan Kiri FlemingPetua Tangan Kiri Fleming Ibu jari : daya gerakan Ibu jari : daya gerakan Jari telunjuk : medan magnetJari telunjuk : medan magnet Jari hantu : arusJari hantu : arus

Kekuatan yg terhasil menolak pengalir adalah Kekuatan yg terhasil menolak pengalir adalah berkadar terus dgn ketumpatan fluks magnet, arus berkadar terus dgn ketumpatan fluks magnet, arus dlm pengalir & panjang pengalirdlm pengalir & panjang pengalir

Semakin panjang pengalir, semakin bertambah Semakin panjang pengalir, semakin bertambah ketumpatan fluks magnet, arus dlm pengalir & ketumpatan fluks magnet, arus dlm pengalir & kekuatan daya tolakankekuatan daya tolakan

Hubungan Motor dgn Aturan Hubungan Motor dgn Aturan Tangan Kiri FlemingTangan Kiri Fleming

Rumus: Rumus: F = B I F = B I ll

F : Daya tolakan (Newton)F : Daya tolakan (Newton)

B : Ketumpatan fluks magnet (wb/mB : Ketumpatan fluks magnet (wb/m22))

I : Arus dlm pengalir (ampere)I : Arus dlm pengalir (ampere)

ll : Panjang pengalir (meter): Panjang pengalir (meter)

Daya Gerak Elektrik BalasDaya Gerak Elektrik Balas

Pengalir di angker berputar apabila motor berputarPengalir di angker berputar apabila motor berputar Pengalir memotong fluks magnet di kutub dan Pengalir memotong fluks magnet di kutub dan

seterusnya daya gerak elektrik akan terjana (dge seterusnya daya gerak elektrik akan terjana (dge balas)balas)

EEb = b = VVtt - [I - [Ia a rraa + I + Ia a rrs s ((jika adajika ada) + susut voltan pd berus]) + susut voltan pd berus]

EEb b : dge balas: dge balas

VVtt : voltan pangkalan : voltan pangkalan

IIaa : arus angker : arus angker

rraa : rintangan angker : rintangan angker

rrss : rintangan belitan siri : rintangan belitan siri

Kilas (Torque)Kilas (Torque)

Daya piuhan / gerakan dihasilkan oleh Daya piuhan / gerakan dihasilkan oleh pengalir tunggal dari atas satu sudut paksi pengalir tunggal dari atas satu sudut paksi aci motor yang membolehkan pengalir aci motor yang membolehkan pengalir berpusingberpusing

Hasil darab daya mekanik pada pengalir Hasil darab daya mekanik pada pengalir dengan jarak jejari dari tempat daya dengan jarak jejari dari tempat daya bertindak ke pusatbertindak ke pusat

Jumlah kilas: jumlah kilas yg didapati pada Jumlah kilas: jumlah kilas yg didapati pada setiap pengalirsetiap pengalir

Kilas (Torque)Kilas (Torque)

Kilas berkadar terus dengan jumlah fluks Kilas berkadar terus dengan jumlah fluks magnet (magnet (ФФ) dan arus di angker (Ia)) dan arus di angker (Ia)

T T αα ФФ I Iaa

Sekiranya kilas yang terhasil melebihi yang Sekiranya kilas yang terhasil melebihi yang diperlukan oleh beban, motor akan diperlukan oleh beban, motor akan berputar dengan laju & daya gerak elektrik berputar dengan laju & daya gerak elektrik balas meningkat, arus di angker berkurang balas meningkat, arus di angker berkurang sehingga ke nilai arus yang diperlukan oleh sehingga ke nilai arus yang diperlukan oleh kilas bebankilas beban

Tiga Jenis Motor Arus TerusTiga Jenis Motor Arus Terus Motor belitan medan siriMotor belitan medan siri Motor belitan medan pirauMotor belitan medan pirau Motor belitan medan majmukMotor belitan medan majmuk

Lakaran litar pendawaian motor:Lakaran litar pendawaian motor:

Kelajuan/Daya Kilas melawan Arus Kelajuan/Daya Kilas melawan Arus AngkerAngker

Faktor-Faktor yang Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Motor Arus Mempengaruhi Motor Arus TerusTerus Faktor yang boleh mengawal kelajuan motorFaktor yang boleh mengawal kelajuan motor

Ubah nilai voltan fluks magnetUbah nilai voltan fluks magnet Voltan bekalan berkadar terus dengan kelajuanVoltan bekalan berkadar terus dengan kelajuan Fluks magnet berkadar songsang dengan Fluks magnet berkadar songsang dengan

kelajuankelajuan Rumus: E = K Rumus: E = K ФФ N N

E = voltan bekalanE = voltan bekalan

K = faktor tetapK = faktor tetap

ФФ = fluks magnet = fluks magnet

N = kelajuanN = kelajuan

Aplikasi Pelbagai Jenis Motor Aplikasi Pelbagai Jenis Motor Arus TerusArus Terus Motor belitan medan siriMotor belitan medan siri

Sesuai untuk penarikan beban, cth: Sesuai untuk penarikan beban, cth: keretapi eletrikkeretapi eletrik

Boleh beroperasi pada voltan arus Boleh beroperasi pada voltan arus terus & voltan arus ulang-alikterus & voltan arus ulang-alik

Aplikasi Pelbagai Jenis Motor Aplikasi Pelbagai Jenis Motor Arus TerusArus Terus Motor belitan medan pirauMotor belitan medan pirau

Memberikan kelajuan pada kawalan Memberikan kelajuan pada kawalan yg baik (kelajuan malar), walaupun yg baik (kelajuan malar), walaupun kelajuan menurun sedikit apabila kelajuan menurun sedikit apabila beban meningkatbeban meningkat

Untuk industri & aplikasi automotif Untuk industri & aplikasi automotif yang memerlukan ketepatan yang memerlukan ketepatan kawalan kelajuan & tork kawalan kelajuan & tork

Contoh soalan:Contoh soalan:

1)1) Diberi sebuah motor AT dengan kadaran malar KDiberi sebuah motor AT dengan kadaran malar KTT = 16.4 x = 16.4 x 1010-8-8. Medan magnet kutub adalah 6 x 10. Medan magnet kutub adalah 6 x 1066 Wb, dan Wb, dan kadaran arus angker beban penuh adalah 5A. Kirakan kadaran arus angker beban penuh adalah 5A. Kirakan jumlah daya kilas yang boleh terbinajumlah daya kilas yang boleh terbina

Penyelesaian:Penyelesaian:

T T αα ΦΦ x I x Iaa

TT = K= KTT x x ΦΦ x I x Iaa

= (16.4 x 10= (16.4 x 10-8-8) x (6 x 10) x (6 x 1066) x 5) x 5

= 4.92 Nm= 4.92 Nm

Contoh soalan:Contoh soalan:

2)2) Sebuah motor 220 V, 3730 W membina daya kilas sebanyakSebuah motor 220 V, 3730 W membina daya kilas sebanyak

12 Nm apabila arus adalah 10 A. Malar motor K12 Nm apabila arus adalah 10 A. Malar motor KTT = 15.2 x 10 = 15.2 x 10-8-8..

Dapatkan jumlah garis fluks yang terbina dalam medan Dapatkan jumlah garis fluks yang terbina dalam medan magnet.magnet.




1212 = (15.2 x 10= (15.2 x 10-8-8) x ) x ΦΦ x 10 x 10

= 1.52 x 10= 1.52 x 10-6 -6 ΦΦ

ΦΦ = 12 / (1.52 x 10= 12 / (1.52 x 10-6-6))

= 7.9 x 10= 7.9 x 1055 Wb Wb

Contoh soalan:Contoh soalan:3)3) Sebuah motor 240 V, 3500 W membina daya kilas sebanyakSebuah motor 240 V, 3500 W membina daya kilas sebanyak

20 Nm apabila arus adalah 15 A. Nilai fluks ialah = 5.5 x 1020 Nm apabila arus adalah 15 A. Nilai fluks ialah = 5.5 x 1066 Wb.Wb.Tentukan pemalar K.Tentukan pemalar K.




2020 = K= KT T x (5.5 x 10x (5.5 x 1066) x 15) x 15

= 8.25 x 10= 8.25 x 1077 KKTT

KKTT = 20 / (8.25 x 10= 20 / (8.25 x 1077))

= 2.42 x 10= 2.42 x 10-7-7

Contoh soalan:Contoh soalan:4) 4) Sebuah motor belitan medan pirau 220 V mempunyai rintangan Sebuah motor belitan medan pirau 220 V mempunyai rintangan

angker 0.4 ohm dan rintangan pirau sebanyak 100 ohm. Kira angker 0.4 ohm dan rintangan pirau sebanyak 100 ohm. Kira arus angker dan daya gerak elektrik balas jika arus beban penuh arus angker dan daya gerak elektrik balas jika arus beban penuh di angker ialah 15 ampere.di angker ialah 15 ampere.


EEb b == VVTT – [ I – [ Ia a rra a + Ia rs + Ia rs (jika ada)(jika ada) + susut voltan pd berus ] + susut voltan pd berus ]

IIll = 15 A= 15 A

IIshsh = V / R= V / Rsh sh = 220 / 100 = 2.2 A= 220 / 100 = 2.2 A

IIaa = I= Ill – I– Ish sh = 15 – 2.2= 15 – 2.2 = 12.8 A # = 12.8 A #

EEbb == 220 – 12.8(0.4)220 – 12.8(0.4)

= 220 - 5.12= 220 - 5.12

= 214.88 V #= 214.88 V #

Tugasan 2:Tugasan 2:

1)1) Sebuah motor 220 V, 3500 W membina daya Sebuah motor 220 V, 3500 W membina daya kilas sebanyak 45 Nm apabila arus adalah 18 A. kilas sebanyak 45 Nm apabila arus adalah 18 A. Nilai fluks ialah = 6.3 x 10Nilai fluks ialah = 6.3 x 1055 wb. Tentukan wb. Tentukan pemalar K.pemalar K.

2)2) Sebuah motor belitan medan pirau 220 V Sebuah motor belitan medan pirau 220 V mempunyai rintangan angker 0.75 ohm dan mempunyai rintangan angker 0.75 ohm dan rintangan pirau sebanyak 200 ohm. Kira arus rintangan pirau sebanyak 200 ohm. Kira arus angker dan daya gerak elektrik balas jika arus angker dan daya gerak elektrik balas jika arus beban penuh di angker ialah 24 ampere.beban penuh di angker ialah 24 ampere.

3)3) Sebuah motor belitan medan pirau 220 V Sebuah motor belitan medan pirau 220 V mempunyai rintangan angker 0.5 ohm dan mempunyai rintangan angker 0.5 ohm dan rintangan belitan siri 8.0 ohm. Arus angker ialah rintangan belitan siri 8.0 ohm. Arus angker ialah 18 A. Kira daya gerak elektrik balas.18 A. Kira daya gerak elektrik balas.

Penyelesaian Tugasan 2:Penyelesaian Tugasan 2:

1)1) Sebuah motor 220 V, 3500 W membina daya Sebuah motor 220 V, 3500 W membina daya kilas sebanyak 45 Nm apabila arus adalah 18 A. kilas sebanyak 45 Nm apabila arus adalah 18 A. Nilai fluks ialah = 6.3 x 10Nilai fluks ialah = 6.3 x 1055 wb. Tentukan wb. Tentukan pemalar K.pemalar K.


TT = K = KTT x x ΦΦ x I x Iaa

45 = K45 = KT T x (6.3 x 10x (6.3 x 1055) x 18) x 18

= 1.134 x 10= 1.134 x 1077 KKTT

KKT T = 45 / (1.134 x 10= 45 / (1.134 x 1077))

= 3.97 x 10= 3.97 x 10-6-6

Penyelesaian Tugasan 2:Penyelesaian Tugasan 2:2)2) Sebuah motor belitan medan pirau 220 V mempunyai Sebuah motor belitan medan pirau 220 V mempunyai

rintangan angker 0.75 ohm dan rintangan pirau sebanyak rintangan angker 0.75 ohm dan rintangan pirau sebanyak 200 ohm. Kira arus angker dan daya gerak elektrik balas 200 ohm. Kira arus angker dan daya gerak elektrik balas jika arus beban penuh di angker ialah 24 ampere.jika arus beban penuh di angker ialah 24 ampere.

EEb b == VVTT – I – Ia a rra a + I+ Ia a rrs s (jika ada)(jika ada) + susut voltan pd berus + susut voltan pd berus

IIll = 24 A= 24 A

IIshsh = V / R = V / Rsh sh = 220 / 200 = 1.1 A= 220 / 200 = 1.1 A


EEbb == 220 – 22.9(0.75)220 – 22.9(0.75)

= 220 - 17.175= 220 - 17.175

= 202.83 V #= 202.83 V #

Penyelesaian Tugasan 2:Penyelesaian Tugasan 2:

3)3) Sebuah motor belitan medan pirau 220 V mempunyai rintangan Sebuah motor belitan medan pirau 220 V mempunyai rintangan angker 0.5 ohm dan rintangan belitan siri 8.0 ohm. Arus angker angker 0.5 ohm dan rintangan belitan siri 8.0 ohm. Arus angker ialah 18 A. Kira daya gerak elektrik balas.ialah 18 A. Kira daya gerak elektrik balas.

EEb b == VVTT – I – Ia a rra a + I+ Ia a rrss (jika ada) + susut voltan pd berus (jika ada) + susut voltan pd berus

= V= VTT – I – Ia a rra a + I+ Ia a rrss I Ill = 15 A= 15 A

IIshsh = V / R = V / Rsh sh = 220 / 100 = 2.2 A= 220 / 100 = 2.2 A


EEbb == 220 – [ 18(0.5) + 18(8.0) ]220 – [ 18(0.5) + 18(8.0) ]

= 220 – [ 9 + 144 ]= 220 – [ 9 + 144 ]

= 220 – 153= 220 – 153

= 67 V #= 67 V #

Electrical machine

Education

Transcript of Electrical machine