mesin induksi tiga fasa

7/29/2019 mesin induksi tiga fasa

1/22

4

BAB II

MOTOR INDUKSI TIGA PHASA

2.1 UMUM

Motor induksi merupakan motor listrik arus bolak balik (ac) yang paling luas

digunakan. Penamaannya berasal dari kenyataan bahwa motor ini bekerja berdasarkan

induksi medan magnet stator ke rotornya, dimana arus rotor motor ini bukan diperoleh

dari sumber tertentu, tetapi merupakan arus yang terinduksi sebagai akibat adanya

perbedaan relatif antara putaran rotor dengan medan putar (rotating magnetic field) yang

dihasilkan oleh arus stator.

Mesin ini juga disebut mesin asinkron (mesin tak serempak), hal ini dikarenakan

putaran motor tidak sama dengan putaran fluks magnet stator. Dengan perkataan lain,

bahwa antara rotor dan fluks magnet stator terdapat selisih perputaran yang disebut

dengan slip.

Pada umumya motor ac yang digunakan adalah motor induksi, terutama motor

induksi tiga phasa yang paling banyak dipakai di perindustrian. Motor induksi tiga phasa

sangat banyak dipakai sebagai penggerak di perindustrian karena banyak memiliki

keuntungan, tetapi juga memiliki beberapa kelemahan.

Keuntungan motor induksi tiga phasa:

1. Sangat sederhana dan daya tahan kuat (konstruksi hampir tidak pernah terjadi

kerusakan, khususnya tipe squirel cage).

2. Harga relatif murah dan perawatan mudah.

3. Efisiensi tinggi. Pada kondisi berputar normal, tidak dibutuhkan sikat dan karenanya

rugi daya yang diakibatkannya dapat dikurangi.

4. Tidak memerlukan starting tambahan dan tidak harus sinkron.

Universitas Sumatera Utara


2/22

5

Kerugian motor induksi tiga phasa:

1. Kecepatan tidak dapat berubah tanpa mengorbankan efisiensi.

2. Kecepatannya menurun seiring dengan pertambahan beban.

2.2 KONSTRUKSI MOTOR INDUKSI TIGA PHASA

Motor induksi merupakan motor listrik arus bolak balik (ac) yang paling luas

digunakan, karena konstruksinya yang kuat dan karakteristik kerjanya yang baik. Secara

umum motor induksi terdiri dari rotor dan stator. Rotor merupakan bagian yang bergerak,

sedangkan stator bagian yang diam. Diantara stator dengan rotor ada celah udara yang

jaraknya sangat kecil. Konstruksi motor induksi dapat diperlihatkan pada gambar 2.1.

Gambar 2.1 : Konstruksi motor induksi

Komponen stator adalah bagian terluar dari motor yang merupakan bagian yang

diam dan mengalirkan arus phasa. Stator terdiri atas tumpukan laminasi inti yang

memiliki alur yang menjadi tempat kumparan dililitkan yang berbentuk silindris. Alur

pada tumpukan laminasi inti diisolasi dengan kertas (Gambar 2.2.(b)). Tiap elemen

laminasi inti dibentuk dari lembaran besi (Gambar 2.2 (a)). Tiap lembaran besi tersebut

memiliki beberapa alur dan beberapa lubang pengikat untuk menyatukan inti. Tiap

kumparan tersebar dalam alur yang disebut belitan phasa dimana untuk motor tiga phasa,

belitan tersebut terpisah secara listrik sebesar 120o. Kawat kumparan yang digunakan



3/22

6

terbuat dari tembaga yang dilapis dengan isolasi tipis. Kemudian tumpukan inti dan

belitan stator diletakkan dalam cangkang silindris (Gambar 2.2.(c)). Berikut ini contoh

lempengan laminasi inti, lempengan inti yang telah disatukan, belitan stator yang telah

dilekatkan pada cangkang luar untuk motor induksi tiga phasa.

Gambar 2.2 : Komponen Stator motor induksi tiga phasa

(a) Lempengan Inti, (b) Tumpukan Inti dengan Kertas Isolasi pada Beberapa Alurnya,(c) Tumpukan Inti dan Kumparan Dalam Cangkang Stator

Diantara stator dan rotor terdapat celah udara yang merupakan ruangan antara

stator dan rotor. Pada celah udara ini lewat fluks induksi stator yang memotong kumparan

rotor sehingga meyebabkan rotor berputar. Celah udara yang terdapat antara stator dan

rotor diatur sedemikian rupa sehingga didapatkan hasil kerja motor yang optimum. Bila

celah udara antara stator dan rotor terlalu besar akan mengakibatkan efisiensi motor

induksi rendah, sebaliknya bila jarak antara celah terlalu kecil/sempit akan menimbulkan

kesukaran mekanis pada mesin.

Untuk rotor akan dibahas pada bagian berikutnya, yaitu jenis motor induksi tiga

phasa berdasarkan jenis rotornya.

(a) (b) (c)



4/22

7

2.3 JENIS MOTOR INDUKSI TIGA PHASA

Ada dua jenis motor induksi tiga phasa berdasarkan rotornya yaitu:

1. Motor induksi tiga phasa sangkar tupai ( squirrel-cage motor)

2. Motor induksi tiga phasa rotor belitan ( wound-rotor motor )

kedua motor ini bekerja pada prinsip yang sama dan mempunyai konstruksi stator yang

sama tetapi berbeda dalam konstruksi rotor.

2.3.1 Motor Induksi Tiga Phasa Sangkar Tupai

Penampang motor sangkar tupai memiliki konstruksi yang sederhana. Inti stator

pada motor sangkar tupai tiga phasa terbuat dari lapisan lapisan pelat baja beralur yang

didukung dalam rangka stator yang terbuat dari besi tuang atau pelat baja yang

dipabrikasi. Lilitan lilitan kumparan stator diletakkan dalam alur stator yang terpisah

120 derajat listrik. Lilitan phasa ini dapat tersambung dalam hubungan delta ( ) ataupun

bintang ( ).

Rotor jenis rotor sangkar ditunjukkan pada Gambar 2.3 di bawah ini.

Gambar 2.3 : Konstruksi rotor motor induksi rotor sangkar

(a) Tipikal Rotor Sangkar, (b) Bagian-bagian Rotor Sangkar

Batang rotor dan cincin ujung motor sangkar tupai yang lebih kecil adalah coran

tembaga atau aluminium dalam satu lempeng pada inti rotor. Dalam motor yang lebih

besar, batang rotor tidak dicor melainkan dibenamkan ke dalam alur rotor dan kemudian

dilas dengan kuat ke cincin ujung. Batang rotor motor sangkar tupai tidak selalu

(a) (b)



5/22

8

ditempatkan paralel terhadap poros motor tetapi kerapkali dimiringkan. Hal ini akan

menghasilkan torsi yang lebih seragam dan juga mengurangi derau dengung magnetik

sewaktu motor sedang berputar.

Pada ujung cincin penutup dilekatkan sirip yang berfungsi sebagai pendingin.

Rotor jenis rotor sangkar standar tidak terisolasi, karena batangan membawa arus yang

besar pada tegangan rendah. Motor induksi dengan rotor sangkar ditunjukkan pada

Gambar 2.4.

Gambar 2.4 : Konstruksi motor induksi rotor sangkar(a) Konstruksi Motor Induksi Rotor Sangkar Ukuran Kecil,(b) Konstruksi Motor Induksi Rotor Sangkar Ukuran Besar

2.3.2 Motor Induksi Tiga Phasa Rotor Belitan

Motor rotor belitan ( motor cincin slip ) berbeda dengan motor sangkar tupai

dalam hal konstruksi rotornya. Seperti namanya, rotor dililit dengan lilitan terisolasi

serupa dengan lilitan stator. Lilitan Phasa rotor dihubungkan secara dan masing

masing phasa ujung terbuka yang dihubungkan ke cincin slip yang terpasang pada poros

rotor. Secara skematik dapat dilihat pada gambar 2.5. Dari gambar ini dapat dilihat bahwa

cincin slip dan sikat semata mata merupakan penghubung tahanan kendali variabel luar

ke dalam rangkaian rotor.

(a) (b)



6/22

9

Gambar 2.5 : Skematik motor induksi rotor belitan

Pada motor ini, cincin slip yang terhubung ke sebuah tahanan variabel eksternal

yang berfungi membatasi arus pengasutan dan yang bertanggung jawab terhadap

pemanasan rotor. Selama pengasutan, penambahan tahanan eksternal pada rangkaian rotor

belitan menghasilkan torsi pengasutan yang lebih besar dengan arus pengasutan yang

lebih kecil dibanding dengan rotor sangkar. Konstruksi motor tiga phasa rotor belitan

ditunjukkan pada gambar di bawah ini.

(a) Rotor Belitan



7/22

10

(b) Konstruksi Motor Induksi Tiga Phasa dengan Rotor Belitan

Gambar 2.6 : Konstruksi motor induksi rotor belitan(a) Rotor Belitan, (b) Konstruksi Motor Induksi Tiga Phasa dengan Rotor Belitan

2.4 PRINSIP KERJA MOTOR INDUKSI

Jika pada belitan stator diberi tegangan tiga phasa, maka pada stator akan

dihasilkan arus tiga phasa, arus ini menghasilkan medan magnetik yang berputar dengan

kecepatan sinkron. Ketika medan melewati konduktor rotor, dalam konduktor ini

diinduksikan ggl yang sama seperti ggl yang diinduksikan dalam belitan sekunder

transformator oleh fluksi arus primer. Rangkaian rotor merupakan rangkaian tertutup, baik

melalui ujung cincin atau tahanan luar, ggl induksi menyebabkan arus mengalir dalam

konduktor rotor. Jadi arus yang mengalir pada konduktor rotor dalam medan magnet yang

dihasilkan stator akan menghasilkan gaya (F) yang bekerja pada rotor.

Gambar 2.7 di bawah ini menggambarkan penampang stator dan rotor motor

induksi, dengan medan magnet diumpamakan berputar searah jarum jam dan dengan

statornya diam seperti pada saat start.

Untuk arah fluksi dan gerak yang ditunjukkan gambar 2.7, penggunaan aturan

tangan kanan fleming bahwa arah arus induksi dalam konduktor rotor menuju pembaca.

Pada kondisi seperti itu, dengan konduktor yang mengalirkan arus berada dalam medan



8/22

11

magnet seperti yang ditunjukkan, gaya pada konduktor mengarah ke atas karena medan

magnet di bawah konduktor lebih kuat dari pada medan di atasnya. Agar sederhana, hanya

Gambar 2.7 : Penampang rotor dan stator motor Induksi memperlihatkan

medan magnet dalam celah udara.

satu konduktor rotor yang diperlihatkan. Tetapi, konduktor konduktor rotor yang

berdekatan lainnya dalam medan stator juga mengalirkan arus dalam arah seperti pada

konduktor yang ditunjukkan, dan juga mempunyai suatu gaya ke arah atas yang

dikerahkan pada mereka. Pada setengah siklus berikutnya, arah medan stator akan dibalik,

tetapi arus rotor juga akan dibalik, sehingga gaya pada rotor tetap ke atas. Demikian pula

konduktor rotor di bawah kutup kutup medan stator lain akan mempunyai gaya yang

semuanya cenderung memutarkan rotor searah jarum jam. Jika kopel yang dihasilkan

cukup besar untuk mengatasi kopel beban yang menahan, motor akan melakukan

percepatan searah jarum jam atau dalam arah yang sama dengan perputaran medan

magnet stator.

Untuk memperjelas prinsip kerja motor induksi maka dapat dijabarkan langkah-

langkah terjadinya prinsip kerja motor induksi adalah sebagai berikut :



9/22

12

1. Apabila belitan stator dihubungkan dengan sumber tegangan tiga phasa yang

sinusoidal dan setimbang, maka akan dihasilkan arus yang juga sinusoidal pada tiap

belitan phasa.

2. Arus pada tiap phasa menghasilkan fluksi yang juga sinusoidal. Dengan menganggap

belitan stator adalah reaktif murni dimana arus tertinggal 900

dari tegangan, maka

fluksi yang dihasilkan adalah :

tsinm ==== (Weber) ..................................................................................(2.1)

3. Akibat fluksi yang berputar timbul ggl induksi pada belitan stator motor yang

besarnya adalah

e1 =dt

dN1

( Volt ).................................................................................(2.2a)

( )

dt

tsindN m1

=

tcosNe m11 =

Pada kondisi maksimum, e1maks = N1 m , dimana = 2f1 sehingga harga

efektifnya adalah :

2

f2N

2

eE m11maks11

==

m111 Nf44,4E ==== ( Volt ).........................................................................(2.2b)

4. Penjumlahan ketiga fluksi bolak-balik tersebut disebut medan putar yang berputar

dengan kecepatan sinkron ns, besarnya nilai ns ditentukan oleh jumlah kutub p dan

frekuensi stator fyang dirumuskan dengan :

p

f120n 1s

==== ( rpm )..................................................................................(2.3)



10/22

13

5. Fluksi yang berputar tersebut akan memotong batang konduktor pada rotor. Akibatnya

pada belitan rotor timbul tegangan induksi (ggl) sebesarE2 yang besarnya :

m222 Nf44,4E ==== ( Volt )............................................................................(2.4)

dimana :

E2 = Tegangan induksi pada rotor saat rotor dalam keadaan diam (Volt)

N2 = Jumlah belitan belitan rotor

m = Fluksi maksimum (Wb)

6. Karena belitan rotor merupakan rangkaian tertutup, maka ggl tersebut akan

menghasilkan arusI2.

7. Adanya arusI2 di dalam medan magnet akan menimbulkan gaya Fpada rotor

8. Bila kopel mula yang dihasilkan oleh gaya Fcukup besar untuk memikul kopel beban,

rotor akan berputar searah medan putar stator.

9. Perputaran rotor akan semakin meningkat hingga mendekati kecepatan sinkron.

Perbedaan kecepatan medan stator (ns) dan kecepatan rotor (nr) disebut slip (S) dan

dinyatakan dengan

%100n

nn

Ss

rs

==== .........................................................................................(2.5)

10.Pada saat rotor dalam keadaan berputar, besarnya tegangan yang terinduksi pada

belitan rotor akan bervariasi tergantung besarnya slip. Tegangan induksi ini

dinyatakan denganE2s yang besarnya

m21s2 NSf44,4E ==== ( Volt )......................................................................(2.6)

dimana

E2s = tegangan induksi pada rotor dalam keadaan berputar (Volt)

f2 = S.f1 = frekuensi rotor (frekuensi tegangan induksi pada rotor dalam keadaan

berputar)



11/22

14

11.Bila ns = nr, tegangan tidak akan terinduksi dan arus tidak akan mengalir pada belitan

rotor, karenanya tidak dihasilkan kopel. Kopel ditimbulkan jika nr < ns.

2.5 FREKUENSI ARUS ROTOR

Ketika rotor masih dalam keadaan diam, dimana frekuensi arus pada rotor sama

seperti frekuensi masukan ( sumber ). Tetapi ketika rotor sudah berputar, maka frekuensi

rotor akan bergantung kepada kecepatan relatif atau bergantung terhadap besarnya slip.

Untuk besar slip tertentu, maka frekuensi rotor sebesar f2 yaitu :

120

)(2

rs nnpf

=

dengan mengalikan persamaan diatas dengans

s

n

ndidapat :

s

srs

n

nnnpf

=

120

)(2

s

rss

n

nnpnf

=

1202

dimana,s

rs

n

nnS

= dan

1201

spnf = maka frekuensi di rotor adalah :

12 fSf ==== (Hertz).....(2.7)

Dari persamaan ini terlihat bahwa pada saat start dan rotor belum berputar,

frekuensi pada stator dan rotor akan sama. Dalam keadaan rotor berputar, frekuensi arus

motor dipengaruhi oleh slip ( f2=Sf1 ). Karena tegangan induksi dan reaktansi kumparan

rotor merupakan fungsi frekuensi, maka harganya turut pula dipengaruhi oleh slip.



12/22

15

E2s = 4,44 f2 N2m

= 4,44 S f1 N2m

E2s = S E2 (Volt)........ (2.8)

E2 : ggl pada saat rotor diam (nr = ns)

E2s : ggl pada saat rotor berputar

X2s = 2 f2L2

= 2 S f1L2

X2s = S X2 (ohm)......(2.9)

X2 : reaktansi pada saat rotor diam (nr = ns)

X2s : reaktansi pada saat rotor berputar

2.6 RANGKAIAN EKIVALEN MOTOR INDUKSI

Untuk menentukan rangkaian ekivalen dari motor induksi tiga phasa, pertama -

tama perhatikan keadaan pada stator. Gelombang fluks pada celah udara yang berputar

serempak membangkitkan ggl lawan tiga phasa yang seimbang di dalam phasa-phasa

stator. Besarnya tegangan terminal stator berbeda dengan ggl lawan sebesar jatuh

tegangan pada impedansi bocor stator, sehingga dapat dinyatakan dengan persamaan

1V = 1E + 1I ( 11 jXR ++++ ) (Volt) ....(2.10)

Di mana: 1V = tegangan terminal stator (Volt)

1E= ggl lawan yang dihasilkan oleh fluks celah udara resultan (Volt)

1I = arus stator (Ampere)

1R = resistansi efektif stator (Ohm)

1X = reaktansi bocor stator (Ohm)



13/22

16

Seperti halnya transformator, arus stator dapat dipecah menjadi dua komponen,

komponen beban dan komponen peneralan. Komponen beban 2I menghasilkan suatu

fluks yang akan melawan fluks yang diakibatkan arus rotor. Komponen peneralan

I ,

merupakan arus stator tambahan yang diperlukan untuk menghasilkan fluks celah udara

resultan. Arus peneralan dapat dipecah menjadi komponen rugi rugi intic

I yang

sephasa dengan 1E dan komponen magnetisasi mI yang tertinggal dari 1E sebesar 90 .

Sehingga dapat dibuat rangkaian ekivalen pada stator, seperti gambar 2.8 berikut ini :

1V

1R

1X

1I

cR

mX

I

cI

mI

2I

1E

Gambar 2.8 : Rangkaian ekivalen Stator

Misalkan pada rotor belitan, jika belitan yang dililit sama banyaknya dengan

jumlah kutub dan phasa stator. Jumlah lilitan efektif tiap phasa pada lilitan stator

banyaknya a kali jumlah lilitan rotor. Bandingkan efek magnetis rotor ini dengan yang

terdapat pada rotor ekivalen magnetik yang mempunyai jumlah lilitan yang sama seperti

stator. Untuk kecepatan dan fluks yang sama, hubungan antara tegangan Erotor yang

diimbaskan pada rotor yang sebenarnya dan tegangan E2s yang diimbaskan pada rotor

ekivalen adalah

E2s = a Erotor (Volt)......(2.11)

Bila rotor rotor akan diganti secara magnetis, lilitan-ampere masing-masing

harus sama, dan hubungan antara arus rotor sebenarnya Irotor dan arus I2s pada rotor

ekivalen haruslah :



14/22

17

I2s=a

Irotor (Volt)...(2.12)

Akibatnya hubungan antara impedansi bocor frekuensi slipS2Z dari rotor ekivalen

dan impedansi bocor frekuensi slip rotorZ dari rotor yang sebenarnya haruslah sebagai

berikut.

s2Z = ====s2

s2

I

E====

rotor

rotor

2

I

Earotor

2Za ( Ohm )..(2.13)

Karena rotor terhubung singkat, hubungan antara ggl frekuensi slip E2s yang

dibangkitkan pada phasa patokan dari rotor patokan dan arus I2s pada phasa tersebut

adalah

====

s2

s2

I

Es2Z = 2R + 2jSX (Ohm)....(2.14)

Dimana

SZ2 = impedansi bocor rotor frekuensi slip tiap phasa berpatokan pada stator (Ohm)

2R = tahanan rotor (Ohm)

SX2 = reaktansi bocor patokan pada frekuensi slip (Ohm)

Reaktansi yang didapat pada persamaan (2.14) dinyatakan dalam cara demikian karena

sebanding dengan frekuensi rotor dan slip. Jadi 2X didefinisikan sebagai harga yang akan

dimiliki oleh reaktansi bocor pada rotor dengan patokan pada frekuensi stator.

Pada stator ada gelombang fluks yang berputar pada kecepatan sinkron.

Gelombang fluks ini akan mengimbaskan tegangan pada rotor dengan frekuensi slip

sebesar E2s dan ggl lawan stator E1. Bila bukan karena efek kecepatan, tegangan rotor

akan sama dengan tegangan stator, karena lilitan rotor identik dengan lilitan stator. Karena

kecepatan relatif gelombang fluks terhadap rotor adalah Skali kecepatan terhadap stator,

hubungan antara ggl efektif pada stator dan rotor adalah



15/22

18

E2s = S E1 (Volt).....(2.15)

Gelombang fluks magnetik pada rotor dilawan oleh fluks magnetik yang

dihasilkan komponen bebanI2 dari arus stator, dan karenanya, untuk harga efektif

I2s = I2 (Ampere)....................................................................................(2.16)

Dengan membagi persamaan (2.15) dengan persamaan (2.16) didapatkan

s2

s2

I

E=

2

1

I

SE

Didapat hubungan

====

s2

s2

I

E

2

1

I

SE= 2R + 2jSX (Ohm)....(2.17)

Dengan membagi persamaan (2.22) dengan S, maka didapat :

2

1

I

E=

S

R2 + 2jX (Ohm)....(2.18)

Dari persamaan (2.14), (2.15) dan (2.18) maka dapat digambarkan rangkaian ekivalen

pada rotor sebagai berikut.

s2E

1E

2R

2SX

2X

S

R2

2R

)1S

1(R

2

2I 2I

2X

2I

1E

Gambar 2.9 : Rangkaian ekivalen Rotor

dimana :

S

R2 =S

R2 + 22 RR



16/22

19

S

R2 = 2R + )1S

1(R

2 (Ohm)....(2.19)

Dari penjelasan mengenai rangkaian ekivalen pada stator dan rotor di atas, maka

dapat dibuat rangkaian ekivalen motor induksi tiga phasa pada masing masing

phasanya. Perhatikan gambar di bawah ini :

1V

1R

1X

1I

cR

mX

I

cI

mI

2I

1E

2SX

2I

2R

2SE

Gambar 2.10 : Rangkaian ekivalen Motor Induksi

Untuk mempermudah perhitungan maka rangkaian ekivalen pada gambar 2.10

diatas dapat dilihat dari sisi stator, rangkaian ekivalen motor induksi tiga phasa akan dapat

digambarkan sebagai berikut.

1V

1R

1X

cR

mX

'

2X

1E

1I

0I

cI

mI

2'

I

s

R'

2

Gambar 2.11 : Rangkaian ekivalen Motor Induksi dilihat dari sisi Stator



17/22

20

Atau seperti gambar berikut.

1V

1R 1X

cRmX

2'

R'

2X

)11(

'

2

s

R

1E

1I0I

cI

mI

2'

I

Gambar 2.12 : Bentuk lain rangkaian ekivalen motor induksi dilihat dari sisi stator

Dimana:

2'

X = 22Xa

2'

R = 22Ra

Dalam teori transformator-statika, analisis rangkaian ekivalen sering

disederhanakan dengan mengabaikan seluruh cabang penalaran atau melakukan

pendekatan dengan memindahkan langsung ke terminal primer. Pendekatan demikian

tidak dibenarkan dalam motor induksi yang bekerja dalam keadaan normal, karena adanya

celah udara yang menjadikan perlunya suatu arus peneralan yang sangat besar (30%

sampai 40% dari arus beban penuh) dan karena reaktansi bocor juga perlu lebih tinggi.

Untuk itu dalam rangkaian ekivalen cR dapat dihilangkan (diabaikan). Rangkaian ekivalen

menjadi gambar berikut.

1V

1R

1X

mX

2'

R'

2X

)11('

2s

R

1E

1I

0I

2'

I

Gambar 2.13 : Rangkaian ekivalen motor induksi dengan mengabaikan tahanan Rc



18/22

21

2.7 ALIRAN DAYA PADA MOTOR INDUKSI

Pada motor induksi, tidak ada sumber listrik yang langsung terhubung ke rotor,

sehingga daya yang melewati celah udara sama dengan daya yang diinputkan ke rotor.

Daya total yang dimasukkan pada kumparan stator (Pin) dirumuskan dengan

cosIV3P 11in ==== ( Watt )........................................................................(2.20)

Dimana :

V1 = tegangan sumber (Volt)

I1 = arus masukan (Ampere)

= perbedaan sudut phasa antara arus masukan dengan tegangan sumber.

Sebelum daya ditransfer melalui celah udara, motor induksi mengalami rugi-rugi

berupa rugi-rugi tembaga stator (PSCL) dan rugi-rugi inti stator (PC). Daya yang ditransfer

melalui celah udara (PAG) sama dengan penjumlahan rugi-rugi tembaga rotor (PRCL) dan

daya yang dikonversi (Pconv). Daya yang melalui celah udara ini sering juga disebut

sebagai daya input rotor.

convRCLAG PPP ++++==== (Watt)........................................................................(2.21)

(((( )))) (((( )))) 22

2

22

2 RI3s

RI3 ==== + (((( ))))

s

)s1(RI3 2

2

2

(Watt).................................(2.22)



19/22

22

Diagram aliran daya motor induksi dapat dilihat pada Gambar 2.14 di bawah ini.

roadout lP ====

cos. LLin 3 IVP ====

AGP convP

SCLP

CP

RCLP

W&FP

SLLP

Gambar 2.14 : Aliran Daya Motor Induksi

Dimana :

-SCLP = rugi rugi tembaga pada kumparan stator (Watt)

- CP = rugi rugi inti pada stator (Watt)

- AGP = daya yang ditranfer melalui celah udara (Watt)

-RCL

P = rugi rugi tembaga pada kumparan rotor (Watt)

-WF

P+

= rugi rugi gesek + angin (Watt)

-SLLP = stray losses (Watt)

- CONVP = daya mekanis keluaran (output) (Watt)

Hubungan antara rugi-rugi tembaga rotor dan daya mekanis dengan daya masukan

rotor dinyatakan dengan persamaan sebagai berikut :

(((( ))))AG2

2

2RCL sPRI3P ======== ( Watt )................................................................(2.23)

(((( )))) AG22

2conv sP)s1(Rs

)s1(I3P ====

==== ( Watt )........................................(2.24)



20/22

23

Dari gambar 2.14 dapat dilihat bahwa motor induksi juga mengalami rugi-rugi

gesek + angin (PF&W), sehingga daya mekanis keluaran sama dengan daya yang

dikonversi (Pconv) dikurangi rugi-rugi gesek + angin.

Pout =Pconv PF&W

Secara umum, perbandingan komponen daya pada motor induksi dapat dijabarkan

dalam bentuk slip yaitu :

PAG :PRCL :Pconv = 1 :s : 1 s ......................................................................(2.25)

2.8 EFISIENSI

Efisiensi motor induksi adalah ukuran keefektifan motor induksi untuk mengubah

energi listrik menjadi energi mekanis yang dinyatakan sebagai perbandingan antara

masukan dan keluaran atau dalam bentuk energi listrik berupa perbandingan watt keluaran

dan watt masukan. Defenisi NEMA terhadap efisiensi energi adalah bahwa efisiensi

merupakan perbandingan atau rasio dari daya keluaran yang berguna terhadap daya input

total dan biasanya dinyatakan dalam persen. Juga sering dinyatakan dengan perbandingan

antara keluaran dengan keluaran ditambah rugi-rugi, yang dirumuskan dalam persamaan

(2.26) :

Lossout

out

in

lossin

in

out

PP

P

P

PP

P

P

++++====

======== %100 .............................................(2.26)

Dari persamaan terlihat bahwa efisiensi motor bergantung pada besar rugi-ruginya.

Rugi-rugi pada persamaan tersebut adalah penjumlahan keseluruhan komponen rugi-rugi

yang dibahas pada sub bab sebelumnya.

Pada motor induksi pengukuran efisiensi motor induksi ini sering dilakukan dengan

beberapa cara seperti:



21/22

24

- Mengukur langsung daya elektris masukan dan daya mekanis keluaran

- Mengukur langsung seluruh rugi-rugi dan daya masukan

- Mengukur setiap komponen rugi-rugi dan daya masukan,

dimana pengukuran daya masukan tetap dibutuhkan pada ketiga cara di atas. Umumnya,

daya elektris dapat diukur dengan sangat tepat, keberadaan daya mekanis yang lebih sulit

untuk diukur. Saat ini sudah dimungkinkan untuk mengukur torsi dan kecepatan dengan

cukup akurat yang bertujuan untuk mengetahui harga efisiensi yang tepat. Pengukuran

pada keseluruhan rugi-rugi ada yang berdasarkan teknik kalorimetri. Walaupun

pengukuran dengan metode ini relatif sulit dilakukan, keakuratan yang dihasilkan dapat

dibandingkan dengan hasil yang didapat dengan pengukuran langsung pada daya

keluarannya.

Kebanyakan pabrikan lebih memilih melakukan pengukuran komponen rugi-rugi

secara individual, karena dalam teorinya metode ini tidak memerlukan pembebanan pada

motor, dan ini adalah suatu keuntungan bagi pabrikan. Keuntungan lainnya yang sering

disebut-sebut adalah bahwa memang benar error pada komponen rugi-rugi secara

individual tidak begitu mempengaruhi keseluruhan efisiensi. Keuntungannya terutama

adalah fakta bahwa ada kemungkinan koreksi untuk temperatur lingkungan yang berbeda.

Biasanya data efisiensi yang disediakan oleh pembuat diukur atau dihitung berdasarkan

standar tertentu.

2.9 DISAIN KELAS MOTOR INDUKSI

Untuk membantu industri dalam memilih motor dengan tepat untuk bermacam-

macam aplikasi, NEMA dan IEC merancang kurva torsi-kecepatan yang berbeda.

Rancangan standar ini dikenal dengan Desain Kelas (Design Classes). Adapun kelas-kelas

tersebut adalah sebagai berikut :



22/22

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

Torsi maksimum biasanya sekitar 200 sampai 300 % dari torsi beban penuh dan

terjadi pada slip yang kecil. Penggunaan motor ini antara lain : blower, pompa,

mesin bubut dan peralatan mesin lain.

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

Torsi start kelas ini hampir sama dengan kelas A. Torsi maksimum lebih besar

atau sama dengan 200 % dari torsi beban penuh, tetapi kurang dari kelas A karena

meningkatnya reaktansi rotor. Penggunaan motor ini sama dengan kelas A, tetapi

kelas B lebih disukai karena arus start yang lebih rendah.

3. Kelas C : Torsi start tinggi, arus start rendah dan slip kecil.

Torsi maksimum lebih rendah dari motor kelas A, sementara torsi start mencapai

250 % dari torsi beban penuh. Motor ini dirancang dengan double-cage rotors,

sehingga lebih mahal dari motor-motor kelas sebelumnya. Penggunaan motor ini

antara lain compressors dan conveyors.

4. Kelas D : Tosi start tinggi, arus start rendah dan slip tinggi.

Pada dasarnya motor kelas ini sama dengan motor kelas A, tetapi batang rotor

dibuat lebih kecil dengan material yang beresistansi tinggi.

Sebagai tambahan pada keempat kelas tersebut diatas, NEMA juga

memperkenalkan disain kelas E dan F, yang sering disebut motor induksi soft-start,

namun disain kelas ini sekarang sudah ditinggalkan.

mesin induksi tiga fasa

Documents

Transcript of mesin induksi tiga fasa