TUGAS PENGGUNAAN MOTOR LISTRIK
Nama
: Dyah Asikasari
Nim
: 2015-11-043
Kelas
:A
No Urut Absen
: 09
Jurusan
: S1 Teknik Elektro
Mata kuliah
: Penggunaan Motor Listrik
SEKOLAH TINGGI TEKNIK - PLN JAKARTA 2018
SOAL PAKET D NO. URUT ABSEN 09
Diketahui motor shunt dengan data dan beban sbb : MOTOR E - Daya motor P = 55 kW - Tegangan nominal V = 220 Volt - Putaran nominal motor N = 850 rpm Tmax= 2,2 x T nom - Torsi maksimum - Efisiensi nominal ηnom = 0,894 - Beban statis motor ini T b = 75 % T nom Jawablah pertanyaan dibawah ini : a. Jelaskan prinsip kerja motor shunt atau motor penguat bebas. Jawab : Kumparan medan di hubungkan hubungkan dengan suatu sumber tegangan, tegangan, maka pada kumparan tersebut itu akan mengalir arus ( If). Kumparan medan yang dialiri arus ini akan menimbulkan fluks magnet utama atau fluks stator. Fluks ini merupakan medan magnet yang arahnya dari kutub utara menuju ke kutub selatan. Nah apabila pada kumparan jangkar mengalir arus yakni arus jangkar, maka dari Hukum Lorentz kita ketahui bahwa apabila suatu konduktor dialiri oleh arus listrik dan kemudian di tempatkan pada sebuah medan magnet maka konduktor yang dialiri arus ditempatkan pada sebuah medan magnet maka pada konduktor tersebut akan timbul sebuah ga ya. Begitu juga dengan kumparan jangkar. Besarnya gaya ini bergantung kepada besarnya raus yang dialirkan pada kumparan jangkar ( Ia), juga pengaruh dari kerapatan fluks ( B ) dari kutub dan panjang konduktor jangkar (l). Semakin besar fluksinya yang terimbas pada kumparan jangkar maka arus yang mengalir pada kumparan jangkar juga sangat besar, dengan demikian gaya yang akan timbul pada konduktor juga semakin besar. Besar gaya yang timbul dapat dijelaskan dengan persamaan ini :
Bila kumparan jangkar dari motor berputar dalam medan magnet dan kemudian medan magnet tersebut momoton fluks utama maka sesuai dengan hokum induksi elektromagnetik maka pada kumparan jangkar akan timbul ggl ( gaya gerak listrik) induksi yang arahnya sesuai dengan kaidah tangan kanan, dimana arahnya berlawanan dengan tegangan yang diberikan kepada jangkar . Karena arahnya yang melawan maka ggl induksi ini disebut dengan ggl lawan .
b. Tulis persamaan Kirchoff dan jelaskan cara memperoleh karakteristik mekanis motor ini, dan jelaskan faktor-faktor faktor-faktor yang mempengaruhi karakteristik tersebut dan berbagai cara pengaturan kecepatan jenis motor ini! Jawab : Gambar rangkaian motor shunt :
Sehinga didapat persamaan Kirchoffnya : U = E + I aR a Darimana diperoleh arus jangkar : Ia=
−, dimana R = r + R a
d
t
ₐ
Cara memperoleh karakteristik mekanis pada motor ini Pada nilai tegangan yang tetap , biasanya sama dengan tegangan suplai nominal U nom, arus medan ini membangkitkan medan magnet kutub Dengan demikian persamaan untuk karakteristik kecepatan n = f(Ia),
= = .
n = f(I a ) =
- I = no ɸ ɸ a
k k 1 I a
–
dan persamaan karakteristik mekanis n = f(T), n = f(T) =
- T = ɸ ɸT = no
k k 2T
–
karakteristik kecepatan dan karakteristik motor jenis ini keduanya merupakan garis lurus dan memotong sumbu kecepatan n (biasanya digambarkan sebagai sumbu tegak) pada titik no, dimana pada titik tersebut arus dan torsi motor mencapai nilai ideal yaitu nol.
Faktor – faktor Faktor – faktor yang mempengaruhi karakteristik mekanis motor ini 1. Besarnya U atau tegangan. Pengaruh nilai tegangan mempengaruhi besar nya arus jangkar, nilai tegangan besar maka arus yang di hasilkan juga besar, begitu juga sebaliknya. 2. Besarnya Rt atau resistansi tambahan. Pengaruh nilai resistansi mempengaruhi besar nya arus jangkar, berbanding terbalik dengan tegangan. Apabila nilai resistansi besar maka nilai arus yang dihasilkan kecil, begitu juga sebaiknya. 3. Besarnya Φ atau fluks. Pengaruh fluks mempengaruhi besar torsi yang dihasilkan, nilai torsi besar apabila besar fluks nya juga besar, begitu juga sebaliknya
Cara pengaturan kecepatan jenis motor ini Cara yang digunakan untuk melakukan pengaturan kecepatan pada motor ini adalah: 1) Melakukan pengaturan kecepatan dengan menggunakan resistansi. 2) Melakukan pengaturan kecepatan dengan mengubah besar tegangan. 3) Melakukan pengaturan kecepatan dengan mengubah besar fluks.
c. Gambar karakteristik mekanis asli motor ini dan karakteristik mekanis beban serta tentukan berapa nilai torsi maksimum yang terjadi di poros motor seandainya motor ini di-start langsung pada tegangan pengenal tanpa menggunakan resistans tambahan. Bolehkan demikian. Jelaskan jawabanmu! Jawab :
Karakteristik mekanis asli motor
= 1000 .55 = 279,642 = 1000 . 220 .0,. 0,894 = 0,510,894. ( 220 ) = 0,0417 Ω = 0,51 . 279,642 = . = 850 850((220 279,2206420,0417) = 897,5759 759 = 9550 550 .55 . 55 = 617,941 = 9550. 850 Gambar karakteristik mekanis asli motor (terlampir)
Karakteristik mekanis beban
= .. = 75% .617,941 = 463,4557 ℎ = = 0,220 794 0417 = 5275,7794 = 2,2 . = 2,2 .617,941 = 1359,4702
Nilai torsi maksimum saat start dengan tegangan pengenal
ℎ = 617,941 . 5275,7794 = 11658.2346 ℎ = . 279,641
Tidak boleh. Karena pada saat start (no= 0 rpm) torsi yang dihasilkannya sangat besar atau sangat tinggi dan melebihi torsi maksimum yang diperbolehkan oleh pabrik. Jika di-start dengan torsi yang sangat tinggi itu akan menyebabkan panas pada motor dan dapat menyebabkan kegagalan isolasi.
d. Rancang pengaturan start motor tersebut dengan sistem resistan variabel sehingga aman, tidak membahayakan motor. Gambarlah karakteristik mekanis beban dan karakteristik mekanis motor tersebut (asli/buatan) untuk keperluan start ini serta jelaskan apa alasannya. Berapa tahap diperlukan diperlukan untuk start menurut rancangan anda ? Gambar rangkaian daya untuk start motor ini dan jelaskan bekerjanya(cara mengatur resistans yang variabel). Jawab :
Gambar karakteristik mekanis motor (asli/buatan) (terlampir)
Start :
T1 = Tmax =
1359,4702
T2= (10-25)% x T nom Ambil interval 10% T2= 10%x Tnom= 0.1 x
1359,4702 = 135,94702
Nilai resistan variable tambahan :
= . = 10..645 .0,0417 = 0,1720 Ω = . = 00..84 . 0,0417 = 0.0834 Ω = . = 00..445 .0,0417 = 0.046091 Ω
Diperlukannya resistan variabel pada waktu start yaitu agar torsi saat motor di-start (no=0) itu tidak melebihi atau sama dengan torsi maksimum yang diperbolehkan pabrik ( tercantum di nameplate) sehingga motor bisa start dengan aman. Tahapan yang diperlukan untuk start menurut rancangan saya yaitu 7 tahapan dengan menggunakan resistan variable sebanyak 3 buah. Gambar rangkaian daya untuk start motor ini
e. Hitung kecepatan beban yang dicapai jika motor bekerja pada karakteristik mekanis tingkat pertama dan pada karakteristik asli. Jelaskan proses start motor ini sampai mencapai kecepatan beban maksimum. Jawab :
Kecepatan pada karakteristik mekanis tingkat pertama
= 1 1 + 279, 6 42 0, 0 417+0, 0 4691 = 897, 897,5759 575911 220 = 897,5759 (1 24,220779) = 796,4799 Kecepatan pada karakteristik asli
= 1 1 + 0,0417+0 = 897, 897,5759 575911 279,642220 = 897, 897,5759 5759(1(1 11,220661) = 850
f. Rancang pengereman motor ini dengan aman. Saat pengereman Gunakan sistem pengereman dinamis. Gambar rangkaian daya saat pengereman dinamis dan jelaskan prosesnya. Berapa nilai resistans dinamis Rd diperlukan ? Jelaskan jawabanmu! Jawab :
Pengereman Dinamis Pada kondisi ini rangkaian jangkar motor dilepas dari tegangan suplai dan disambung ke resistans R d yang berfungsi sebagai beban. Motor penggerak listrik yang dalam kondisi ini berfungsi sebagai generator mengubah energi kinetis beban motor menjadi energi listrik, selanjutnya energi listrik ini disalurkan ke resistans R d. d. Pada resistan ini energi listrik diubah menjadi energi panas.
Gambar Rangkaian Daya saat pengereman dinamis
Prosesnya : Pada saat pengereman kontak normal buka (NB) kontraktor K terbuka dan kontak NB kontraktor dinamis K D menutup, sehingga terjadi rangkaian tertutup dengan GGL E motor yang kini bekerja sebagai generator dengan beban resistan Rd ini berfungsi untuk membatasi arus pengereman agar tidak melampaui batas yang diperkenankan. Tanpa resistan ini akan terjadi arus pengereman yang sangat besar sekali karena nilai GGL saat mulai proses pengereman sama dengan nilai GGL motor yang pada umumnya berputar dengan kecepatan penuh sebelum proses pengereman. Nilai arus maksimum saat pengereman harus dibatasi sebagaimana halnya dengan penentuan arus maksimum saat start motor yaitu antara 1,8 s/d 2,5 arus pengenalnya Inom.
g. Bila digunakan pengaturan kecepatan dengan tegangan variable, hitunglah berapa tegangan diperlukan agar kecepatan beban 600 rpm ? Jawab :
= 1 1 + 600 = 897,57591 279,6420,0417+0 600 = 897,5759(1 11,661) 600 = 1 11,661 897,5759 0,668 668 = 1 1 11,661 11,661 = 10,668
11,661 = 10,668 = 35,123 h. Peralatan apa saja yang diperlukan dipasang pada rangkaian daya motor ini untuk keperluan pengoperasian pengoperasian motor ini dan jelaskan masing masing fungsinya. Jawab :
Peralatan yang diperlukan untuk keperluan pengendalian motor ini beserta fungsinya: a. Armature : untuk menghasilkan ggl b. Rheostat Rheostat atau penghambat variable yaitu suatu penghambat yang nilai hambatan listriknya dapat diubah-ubah. Rheostat ini digunakan untuk mengubah kuat arus listrik yang mengalir melalui rangkaian listrik dan berfungsi sebagai penahan beban. c. R : sebagai pengendali agar arus sesuai
i. Jelaskan perbedaan pengaturan kecepatan antara pengaturan dengan R=VAR dan pengaturan dengan U=VAR! Jawab :
Pada pengaturan kecepatan dengan R=VAR pada kecepatan tinggi maka menghasilkan karakteristik motor yang keras dan pada kecepatan rendah maka mneghasilkan karakteristik motor yang lunak. Jadi dapat disimpulkan beban sangat mempengaruhi kecepatan . Sebaliknya pada pengaturan kecepatan dengan U=VAR, perubahan beban tidak terlalu mempengaruhi kecepatan. Jika diminta untuk memilih yang lebih baik tentu dengan pengaturan kecepatan U=VAR, karena pengaturan kecepatan dengan R=VAR tidak memberikan karakteristik yang tetap.
j. Apakah ada cara pengereman motor ini selain pengereman dinamis? Jelaskan prosesnya dan apa persyaratannya agar pengereman pengereman berlangsung aman ? Jawab :
Pengereman regeneratif Pengereman regeneratif terjadi jika kecepatan motor melampaui kecepatan ideal tanpa beban no. Ini bisa terjadi pada saat motor mesin pengangkat dijalanakan ke arah yang sama dengan arah gerakan beban misalnya ingin menurunkan beban dengan kecepatan yang tinggi. Kondisi ini terjadi juga saat kereta listrik sedang menurun jalannya. Pada kedua kondisi tersebut diatas , torsi beban arahnya sama dengan torsi motor penggerak sehingga kecepatan motor akan melampaui kecepatan ideal no
