BAB III. Motor Induksi 3-Fase Umum. Motor-motor induksi 3-fase banyak digunakan secara luas di Industri. Sesungguhnya motormotor tersebut mempunyai kecepatan putar yang setabil baik berbeban maupun tanpa beban. ecepatannya tergantung pada frekuensi! sebagai akibatnya motor-motor tersebut tidak mudah diatur kecepatannya. Biasanya kita lebih memilih motor-motor dc! karena "ariasi kecepatannya luas. Meskipun demikian! motor induksi 3- fase lebih mempunyai keunggulan! yaitu # simple $sederhana%! rugged $kokoh%! lo&-price $murah harganya%! easy to maintain $mudah pera&atannya%! dan dapat diproduksi dengan karakteristik yang sesuai dengan kebutuhan industri 3.' Motor induksi 3-Fase. Seperti motor listrik yang lain! motor induksi 3-phase (uga mempunyai stator dan rotor. Stator memiliki sebuah belitan 3-phase $disebut belitan stator% sedangkan rotor memiliki sebuah belitan yang terhubung singkat $disebut belitan rotor%. )anya belitan stator yang dapat dihubungkan ke sumber listrik 3-phase $ )al ini berlainan dengan motor dc yang kedua belitan stator $*eld &inding% dan belitan rotor $armature &inding% dapat saling dihubungkan ke sumber listrik. Belitan rotor memperoleh tegangan dan daya melalui induksi elektromagnetik dari daya eksternal belitan stator. Motor induksi dapat digambarkan sebagai mesin ac tipe transformator dengan bagian sekunder yang dapat berputar yang mengubah energi listrik men(adi energi mekanik. ebaikannya # '. Mempunyai konstruksi yang sederhana $simple% dan kasar+ lugu+ kokoh $rugged%. ,. )arganya relatif murah. 3. Membutuhkan pera&atan yang sedikit. . Mempuyai e*siensi yang tinggi dan faktor daya $po&er factor % yang baik . Membangkitkan torsi a&al $starting tor/ue% sendiri. e(elekannya # '. Mempunyai kecepatan yang konstan dan kecepatan tidak mudah diganti. ,. 0orsi a&al lebih rendah dari pada motor dc shunt. 3., onstruksi. Motor induksi mempunyai , bagian utama yaitu stator sebagai bagian yang diam dan rotor sebagai bagian yang berputar. 1otor merupakan bagian yang terpisah dari stator dengan dipisahkan oleh celah udara $air-gap% yang kecil yang berkisar antara 2! mm sampai mm! tergantung daya motor. 3.,.' Stator. 0erdiri 0 erdiri atas atas rangka rangka ba(a yang yang mengelilingi mengelilingi sebuah sebuah lubang! silinder silinder inti dilapis dengan dengan ba(a silikon tipis untuk mengurangi rugi-rugi hysterisis dan ddy current. 4ilengkapi se(umlah alur $slot% dengan (arak yang sama rata pada bagian dalam lapisan $lihat gambar 3.,.'-'%. 5enghantar ber-isolasi diletakkan pada alur stator dan dengan mudah disambung dalam bentuk rangkaian star atau delta yang seimbang. Belitan stator 3-fase digulung untuk membatasi (umlah kutub $pole% per kecepatan yang dibutuhkan. Makin besar (umlah kutub! makin kecil kecepatannya dan sebaliknya. 6ika sumber 3-fase dipasang pada belitan stator! maka timbul medan magnet yang berputar dengan magnitude yang konstan. Medan putar akan meng-induksi arus ke rotor dengan cara induksi elektromagnet
eterangan gambar '# -'. 7incin untuk mengait. -,. Alur stator $slot%. -3. 0erminal bo8. -. Belitan medan stator. -. 4udukan + kaki motor. 9ambar 3.,.'-'. Bentuk stator 3.,., 1otor. 1otor tersambung pada sebuah batang poros $shaft%! inti yang dilapis dengan semacam lekukan mempunyai alur pada bagian luarnya. Belitan diletakkan pada slot $disebut belitan rotor% adalah salah satu dari , type# '. type s/uirrel cage $sangkar tupai% dan ,. type belitan $&ound%. 3.,.,.' 1otor Sangkar 0upai $S/uirrel 7age 1otor%. 0erdiri 0 erdiri atas atas inti yang yang berlapis dan mempunyai mempunyai alur yang se(a(ar se(a(ar pada permuka permukaannya. annya. Sebuah Sebuah batang aluminium $aluminium bar% diletakkan pada masing-masing alur. Semua batang disambung u(ungnya dengan cincin logam dan biasa disebut dengan :end ring;. $lihat gambar 3.,.,.'-'a. )al tersebut dapat digambarkan sebagai bentuk belitan yang hubung singkat secara permanen yang tidak dapat dirusak. Seluruh konstruksi $batang dan end ring% menyerupai sangkar tupai! maka dinamakan dengan sangkar tupai. 1otor tidak dihubungkan secara listrik dengan sumber tegangan! tetapi mendapatkan induksi arus akibat aksi transformasi dari stator $seolah-olah transformator%. Motor induksi yang beker(a dengan rotor sangkar tupai disebut dengan motor induksi sangkar tupai $s/uirrel cage induction motor%. ebanyakan motor induksi yang menggunakan sangkar tupai mempunyai konstruksi yang sederhana dan kokoh yang memungkinkan digunakan untuk ker(a kasar. Meskipun demikian motor ini mempunyai torsi a&al yang rendah. )al tersebut dikarenakan batang rotor secara permanen terhubung singkat dan tidak akan mungkin ditambah dengan hambatan luar pada rangkaian rotornya yang akan memperbesar torsi a&al. $a% $b% 9ambar 3.,.,.'-' $a% 1otor sangkar tupai! $b% 1otor lilit 3.,.,., 1otor
3.3 Medan 5utar Magnetik oleh Arus 3-Fase. Belitan 3-fase (ika disuplai daya dari sumber 3-fase! maka akan menimbulkan medan putar magnetik. Medan yang demikian kutub-nya tidak berada pada posisi yang tetap pada stator! tetapi selalu bergeser kedudukannya mengelilingi stator. eadaan ini disebut medan putar. )al tersebut dapat dilihat bah&a magnitude medan putar tetap dan sama dengan '! fm dimana fm adalah >uks maksimum untuk setiap fase. Untuk melihat bagaimana medan putar dihasilkan! anggap belitan ,-kutub! 3-fase $ketiga belitan terpisah secara listrik sebesar ',2?% seperti pada gambar 3.3-,$i%! ketiga fase @! dan diberi daya dari sumber 3-fase dan arus pada masing-masing fase ditandai oleh I8! Iy dan IC Dlihat gambar 3.3-, $ii%E. 5embahasan 9ambar 3.3-, $ii% $>uks dibangkitkan oleh arus dengan fase yang sama dengan arus yang membangkitkannya%. Fluks dihasilkan+ dibangkitkan oleh arus yang diberikan oleh #
f8 fm sin &t fy fm sin $&t - ',2?% fC fm sin $&t - ,2?% 9ambar 3.3-' 4isini fm adalah >uks maksimum untuk setiap fase. 9ambar 3.3-' memperlihatkan diagram dari ketiga >uks. Sekarang akan ditun(ukkan bah&a suplai 3-fase menghasilkan medan putar dengan magnitude konstan sama dengan '! fm.
9ambar 3.3-, Fluks yang dibangkitkan oleh arus. $i% Saat yang pertama Dlihat gambar 3.3., $ii% dan $iii%E! arus pada fase @ adalah nol dan arus pada fase dan sama dan berla&anan. 5ada konduktor bagian atas arus mengalir keluar dan masuk pada bagian konduktor ba&ah. eadaan tersebut menghasilkan >uks kearah kanan. Magnitude dari resultan >uks konstan dan besarnya '! fm ditun(ukkan seperti diba&ah # 5ertama kali! &t 2?. Maka! ketiga >uks diberikan oleh # f8 2 G fy fm sin $-',2?% fm G fC fm sin $-,2?% fm 5en(umlahan fasor dari -fy dan fC adalah resultan >uks fr $lihat gambar 3.3-3%. 0erlihat (elas bah&a # 1esultan >uks! fr , fm cos , fm '! fm . 9ambar 3.3-3 Fasor resultan >uks saat pertama. $ii% Saat yang ke ,! arusnya maksimum $negati"e% pada fase dan 2! maksimum $positif% pada fase @ dan . Magnitude dari resultan >uks adalah '! fm seperti ditun(ukkan diba&ah # 5ada saat yang kedua! &t 32?! maka ketiga >uks adalah # f8 fm sin 32? G fy fm sin $-H2?% - fm G fC fm sin $-,'2?% 5en(umlahan fasor dari f8 ! -fy dan fC adalah fr . 5en(umlahan fasor f8 dan fC ! fr , cos J J.. sepan(ang -fy
5en(umlahan fasor fr dan -fy ! fr K fm '! fm J JJ.. sepan(ang -fy ! Sebagai catatan! resultan >uks menyimpang 32? searah (arum (am dari posisi '. 9ambar 3.3- Fasor resultan >uks saat ke ,. $iii% 5ada saat ke 3! arus pada fase adalah nol dan arus pada fase @ dan adalah sama besar dan berla&anan $arus pada fase @ dan adalah 2!L 8 nilai maksimum%. Magnitude dari resultan >uks adalah '! fm seperti ditun(ukkan diba&ah# 5ada saat yang ketiga! &t 2?! maka ketiga >uks diberikan olehG f8 fm sin 2? fm fy fm sin $-2?% fm fC fm sin $-'L2?% 2 1esultan f8 adalah pen(umlahan fasor f8 dan -fy $ fC 2%. fr , fm cos '! fm 7atatan bah&a resultan >uks menyimpang 2? searah (arum (am dari posisi pertama. 9ambar 3.3- Fasor resultan >uks pada saat ke 3. $i"% 5ada saat yang ke empat! arus pada fase @ maksimum $positif% dan arus pada fase dan sama dan negati"e $arus pada fase dan 2! nilai maksimum%. Membentuk sebuah resultan >uks ke arah ba&ah sebagai berikut# 5ada saat yang ke ! &t H2?. Maka >uks diberikan oleh# f8 fm sin 2? fm fy fm sin $-32?% fC fm sin $-'2?% 5en(umlahan fasor dari f8 ! -fy dan -fC adalah resultan >uks fr . 5en(umlahan fasor dari -fC dan -fy ! fr , cos J sepan(ang Kf8 5en(umlahan fasor dari fr dan f8 ! fr K fm '! fm J J.. sepan(ang -f8 7atatan bah&a resultan >uks mengarah ke ba&ah! menyimpang H2? searah (arum (am dari posisi pertama. 9ambar 3.3- Fasor resultan >uks pada saat ke . Mengikuti pembahasan diatas bah&a suplai 3-fase menghasilkan sebuah medan putar dengan nilai konstan $'! fm dimana fm adalah >uks maksimum untuk setiap fase. 3.3.' ecepatan Medan 5utar Magnetik. ecepatan pada saat medan putar magnetik berputar $re"olusion% disebut dengan kecepatan sinkron $synchronous speed% Ns . 5embicaraan pada gambar 3.3-,$ii%! pada saat yang ke menggambarkan penyelesaian dari seper empat siklus $cycle% arus rangga $bolakbalik% I8 dari saat ke '. Selama seper empat siklus medan berputar sepan(ang H2?. 5ada saat penggambaran titik '3 yaitu saat IC! Iy dan IC menyelesaikan satu siklus penuh dari titik pusat! maka medan (uga menyelesaikan satu re"olusi. Sehingga! untuk sebuah belitan stator ,-pole! medan membuat satu re"olusi dalam satu siklus arus. 5ada belitan stator pole! dapat dilihat bah&a medan putar membuat satu re"olusi dalam dua siklus arus. Secara umum! untuk 5 pole! medan putar membuat satu re"olusi dalam siklus arus. Siklus arus re"olusi medan. atau Siklus arus per detik re"olusi medan per detik. etika re"olusi medan per detik sama dengan re"olusi per menit $Ns% dibagi dengan 2 dan (umlah siklus per detik adalah frekuensi f.
Maka f Atau ecepatan putar medan magnetik sama dengan kecepatan alternator yang menyuplai daya ke motor (ika keduanya mempunyai (umlah pole yang sama. Maka >uks magnetik tersebut dikatakan berputar pada kecepatan sinkron. 3.3., Arah Medan 5utar Magnetik. Urutan fase dari tegangan tiga-fase yang digunakan untuk belitan stator pada gambar 3.3,$ii% adalah @--. 6ika urutan diubah men(adi @--! maka arah putaran medan terbalik $(ika arah sebelumnya berla&anan arah (arum (am! maka men(adi searah (arum (am%. Meskipun (umlah pole dan kecepatan putar yang ter(adi pada medan magnetik tidak berubah. Maka hal tersebut hanya diperlukan untuk mengganti urutan fase dalam hal untuk mengubah putaran medan magnetik. Untuk suplai 3-fase! maka dapat dilakukan perubahan salah satu dari dua cara pada tiga (alur suplai $@-- atau -@-%. Sebagaimana akan kita lihat! rotor pada motor induksi 3-fase berputar dalam arah yang sama dengan putaran medan magnetik. Oleh karena itu! arah putaran dari motor induksi 3-fase dapat dibalik dengan cara menukar dua dari tiga (alur suplai. 3. Analisa Mathematik untuk Medan Magnetik. Sekarang akan menggunakan metoda yang lain untuk mendapatkan besaran $magnitude% dan kecepatan $speed% dari resultan >uks akibat arus tiga-fase. Arus sinusoidal tiga-fase menghasilkan >uks f'! f, dan f3 yang berubah secara sinusoidal. 1esultan >uks pada setiap saat merupakan (umlahan "ektor dari ketiga fase pada saat yang sama. Fluks digambarkan oleh tiga "ariabel magnitude "ektor $lihat gambar 3.-'%. 5ada gambar 3.-'! arah >uks indi"idual adalah tetap! tetapi magnitude-nya berubah secara sinusoidal sebagaimana arus membangkitkannya. Untuk mendapatkan magnitude $besaran% dari resultan >uks! tetapkan >uks kedalam komponen horisontal dan "ertikal dan kemudian dicari (umlahan "ektornya.
9ambar 3.-' Arah >uks. fh fm cos &t - fm cos $&t -',2?% cos 2?- fm cos $&t -,2?% cos 2? fm cos &t . f" 2 - fm cos $&t -',2?% sin 2? K fm cos $&t -,2?% sin 2? - fm sin &t . P $fm adalah >uks maksimum tiap fase. 7atatan bah&a cara yang "alid adalah f fm sin &t %. 4iperoleh resultan >uks # fr fm fm '! fm konstan 9ambar 3.-, 1esultan >uks. Maka resultan >uks mempunyai magnitude yang konstan $'. fm% dan tidak berubah terhadap &aktu. Simpangan angguler $angular displacement% dari fr relatif terhadap aksis O@ adalah# tg / &t Maka resultan medan magnetik berputar secara konstan pada kecepatan angular & $ ,pf %
radian+ detik. Untuk sebuah mesin 5-pole! $kita akan mencari kecepatan putar+rotasi >uks dalam r.p.m% maka kecepatan rotasi $&m% adalah # &m & rad+ dt atau J Ns dalam r.p.m Sehingga resultan >uks oleh arus 3-fase adalah nilai konstan $'. fm dimana fm adalah >uks maksimum tiap fase% dan >uks-nya berputar mengelilingi belitan stator pada kecepatan sinkron ',2 f + 5 r.p.m . Sebagai contoh! untuk sebuah motor induksi 3-fase! -pole! 2 )C! maka # Ns '222 r.p.m 3. 5rinsip Operasi. Anggap sebuah bagian motor induksi 3-fase seperti gambar 3.-'. 9ambar 3.-' 9erakan medan putar. Operasi motor dapat di terangkan sebagai berikut # $i% 6ika belitan stator 3-fase disuplai daya dari sumber 3-fase! sebuah medan putar mulai berputar mengelilingi stator pada kecepatan sinkron Ns $ ',2 f + 5 %. $ii% Medan putar menembus celah udara $air gap% dan memotong penghantar pada rotor! dengan keadaan stasioner. 4engan kecepatan relatif antara putaran >uks dan rotor stasioner! e.m.f diinduksikan dalam penghantar rotor. etika rangkaian rotor dihubung singkat! arus mulai mengalir dalam penghantar rotor. $iii% Arus ba&aan penghantar rotor berada pada medan magnetik yang dihasilkan oleh stator. Akibatnya! tenaga mekanik bertindak berdasarkan penghantar rotor. 5en(umlahan tenaga mekanik pada semua penghantar rotor menghasilkan torsi yang memelihara gerakan rotor dalam arah yang sama sebagaimana medan putar. $i"% enyataan bah&a rotor didorong mengikuti medan stator $rotor bergerak dalam arah medan stator% dapat diterangkan dengan hukum
uks stator. 6ika demikian! akan ter(adi tanpa kecepatan relatif antara medan stator dan penghantar rotor! tanpa induksi arus rotor dan oleh karena itu tanpa torsi untuk memutar rotor. 9esekan $friction% dan belitan $&indage% akan segera men(adikan+ menyebabkan rotor berkurang putarannya. Maka kecepatan rotor $N% selalu lebih kecil dari pada kecepatan medan stator $Ns%. 5erbedaan kecepatan tergantung pada beban yang ada pada motor. 5erbedaan antara kecepatan sinkron Ns dari putaran medan stator dan kecepatan aktual rotor N dinamakan slip $istilah slip digunakan karena menggambarkan bagaimana pengamat naik pada medan stator dan menghadap kearah rotor-akan tampak tergelincir kebelakang%. )al tersebut biasanya digambarkan sebagai prosentase $percentage% kecepatan sinkron! yaitu # $i% uantitas Ns Q N kadang-kadang disebut kecepatan slip.
$ii% 6ika rotor stasioner $yaitu N 2%! slip s ' atau '22R. $iii% 5ada motor induksi! perubahan pada slip dari tanpa beban $no load% sampai beban penuh $full load% biasanya hanya 2!'R sampai 3R! karena pada dasarnya motor tersebut kecepatannya konstan. R age slip! s '22 3. Frekuensi Arus 1otor. Frekuensi dari tegangan atau arus yang diinduksikan untuk kecepatan relatif antara belitan dan medan magnetik diberikan oleh rumus umum # Frekuensi 4engan # N ecepatan relatif antara medan magnetik dan belitan. 5 6umlah pole. Untuk kecepatan rotor N ! maka kecepatan relatif antara >uks putar dan rotor adalah Ns Q N. Sebagai akibatnya! frekuensi arus rotor f adalah# f s.f yaitu! frekuensi arus rotor fractional slip 8 frekuensi suplai $i% 6ika rotor dalam keadaan berhenti atau stasioner $yaitu! s'%! frekuensi arus rotor sama seperti frekuensi suplai $ f s . f ' f f %. $ii% etika rotor mela(u! kecepatan relatif antara >uks putar dan rotor berkurang. Sebagai akibatnya! slip s dan frekuensi arus rotor berkurang. 7atatan. ecepatan relatif antara medan putar dan belitan stator adalah - 2 . Maka frekuensi arus induksi dan belitan stator adalah # f adalah frekuensi suplai. 7ontoh Sebuah motor induksi 3-fase! -pole dihubungkan pada suplai 2 )C. 6ika berputar pada kecepatan H2 r.p.m! berapa slip-nya. 6a&ab # ecepatan sinkron! '222 r.p.m Slip! s '22 '22 3R atau 2!23 7ontoh Sebuah alternator -pole berputar pada kecepatan '222 r.p.m! menyuplai sebuah motor induksi L-pole. )itung kecepatan aktual dari motor (ika slip-nya ,!R. 6a&ab # Frekuensi suplai 3-fase diberikan kepada motor induksi ditentukan dari kecepatan alternator dan (umlah pole. Frekuensi suplai! f N 5 + ',2 '222 + ',2 2 )C ecepatan sinkron! ',2 f + 5 ',2 2+ L 2 r.p.m Slip! s '22 ,! '22 N 3'!, r.p.m 3.L 5engaruh Slip pada 1angkaian 1otor. etika rotor dalam keadaan stasioner! s '. 5ada keadaan tersebut! e.m.f rotor per-fase , mempunyai frekuensi sama dengan frekuensi suplai f . 5ada setiap slip s! kecepatan relatif antara medan stator dan rotor berkurang. Sebagai akibatnya! e.m.f rotor dan frekuensi terreduksi secara proporsional berturut-turut ke s., dan sf . 5ada saat yang sama! reaktansi rotor per-fase @, ! men(adi tergantung frekuensi! berkurang sampai s.@,.
Anggap sebuah motor induksi 3-fase! -pole 2 )C! mempunyai kecepatan sinkron ',2.f + 5 ',2 2+ '222 r.p.m. 5ada keadaan stasioner! kecepatan relatif antara >uks stator dan rotor adalah '222 r.p.m dan e.m.f rotor per-fase ,. 6ika kecepatan beban-penuh motor adalah H2 r.p.m! maka s 2!2 $i% ecepatan relati"e antara >uks stator dan rotor sekarang hanya 2 r.p.m. Sebagai akibatnya! e.m.f rotor + fase berkurang men(adi # , 2!2 , atau s. , I D6ika kecepatan relati"e antara >uks stator dan rotor adalah '222 r.p.m! e.m.f rotor+ fase ,. 6ika kecepatan relatif 2 r.p.m! e.m.f rotor+ fase adalah , J J J metode unitaryE $ii% frekuensi (uga tereduksi dengan perbandingan yang sama! men(adi # 2 2 2!2 atau s . f $iii% 1eaktansi rotor per-fase @, demikian (uga tereduksi men(adi # @, 2!2 @, atau s. @, Maka pada setiap slip s! e.m.f rotor+ fase s., reaktansi rotor+ fase s.@, frekuensi rotor+ fase s.f 4imana ,! @,! dan f nilainya saling berhubungan pada keadaan diam. 7ontoh Sebuah motor induksi 3-fase! -pole dihubungkan ke suplai 2 )C. etika dalam keadaan diam tegangan yang diinduksikan pada rotor bars adalah T. )itung tegangan dan frekuensi yang terinduksi pada rotor bars pada 322 r.p.m . 6a&ab # ecepatan sinkron! ',2.f + 5 ',2 2+ ',22 r.p.m Slip! s 3+ )ubungannya terhadap slip! 0egangan induksi s 3 T Frekuensi f s 2 )C 7atatan. Subscript ' $misalnya 1'! @'! ' dsb.% digunakan untuk nilai stator! sedangkan subscript , $misalnya 1,! @,! , dsb.% digunakan untuk nilai rotor pada keadaan diam. Sedangkan superscript+ $dash% bersamaan dengan subscript , $misalnya ! dsb.% digunakan untuk nilai rotor dalam keadaan berputar $running%. 5erhatikan bah&a f menun(ukkan frekuensi stator dan f $s f % menun(ukkan frekuensi rotor. 3.H Arus 1otor. 9ambar 3.H-' memperlihatkan rangkaian motor induksi 3-fase pada suatu slip s. 1otor diasumsikan sebagai suatu tipe belitan dengan hubungan star. 7atatan bah&a e.m.f rotor+ fase dan reaktansi rotor+ fase adalah s., dan s.@,. 1esistansi rotor+ fase adalah 1, dan tidak ter-gantung frekuensi! maka tidak tergantung slip. 4emikian (uga! nilai belitan stator ' dan @' tidak tergantung slip. 9ambar 3.H-' Skema belitan 3-fase. 6ika motor digambarkan sebagai sebuah beban seimbang 3-fase! diperlukan anggapan seolah-olah hanya satu fase sa(aG demikian (uga untuk dua fase yang lain (uga dianggap sama. 9ambar 3.H-, Skema rangkaian rotor. 5ada keadaan diam. 9ambar 3.H-, $i% memperlihatkan sebuah fase dari rangkaian rotor pada saat diam+ berhenti.
Arus rotor+ fase! I, Faktor daya $po&er factor% rotor! cos f, etika berputar pada slip s. 9ambar 3.H-,$ii% memperlihatkan satu fase dari rangkaian rotor ketika motor berputar pada slip s. Arus rotor! Faktor daya $p.f% motor! cos f, 7ontoh Sebuah motor 3-fase! 22 T dengan rotor tipe belitan $&ound rotor motor%! belitan stator disambung secara delta dan belitan rotor disambung star. Stator mempunyai L belitan+ fase sedangkan rotornya mempunyai , belitan+ fase. )itung tegangan yang le&at slip-ring pada keadaan diam+ berhenti $standstill% dan keadaan rangkaian terbuka $open circuited%. 9ambar 3.H-3 eadaan belitan. 6a&ab # e.m.f stator+ fase! ' 22 T belitan stator+ fase! N' L belitan rotor+ fase! N, , N,+ N' ,+L '+ , e.m.f rotor+ fase .' $'+,% 22 ,22 T tegangan antara slip ring tegangan (alur rotor ,22 3 T 3.'2 0orsi 1otor. 0orsi 0 dihasilkan oleh rotor secara langsung dan proporsional terhadap # $i% arus rotor $ii% e.m.f rotor $iii% faktor daya rangkaian rotor maka! 0 V , I, cos f, 0 , I, cos f, 4imana # I, arus rotor saat berhent , e.m.f rotor saat berhenti cos f, faktor daya rotor saat berhenti 7atatan bah&a nilai e.m.f rotor! arus rotor dan faktor daya rotor digunakan untuk memberikan suatu keadaan. 3.'' 0orsi A&al+ 0orsi 5engasutan $Starting tor/ue% 0s. 6ika , e.m.f rotor per fase saat berhenti @, reaktansi rotor per fase saat berhenti 1, resistansi rotor per fase Impedansirotor+ fase! , Arus rotor+ fase! I, Faktor daya rotor! cos f, 0orsi a&al! , I, cos f, , 8
Secara umum! tegangan suplai stator T konstan sehingga >uks per pole f diatur $set up% oleh stator sehingga bersifat tetap $*8%. Maksudnya bah&a dalam belitan tersebut induksi e.m.f , didalam rotor akan men(adi tetap. 0s dimana ' adalah konstanta dari stator. )al tersebut men(elaskan bah&a magnitude torsi a&al akan tergantung pada nilai relatif dari 1, dan @, ! yaitu resistan rotor + fase dan reaktansi rotor+ fase saat diam. 4apat dilihat bah&a 3+, p Ns . ! Ns dalam r.p.s 3.', eadaan pada 0orsi 5engasutan+A&al Maksimum. 4apat dibuktikan bah&a torsi pengasutan+ a&al akan men(adi maksimum (ika resistan rotor+ fase sama dengan reaktan rotor+ fase saat berhenti. Sekarang J $i% Mendeferensialkan persamaan $i% ke 1, dan persamaan menghasilkan nol! maka akan diperoleh! ' 2 atau atau 1, @, Maka torsi a&al akan maksimum (ika # 1esitan rotor+ fase 1eaktan rotor+ fase saat berhenti WWW 5ada keadaan torsi a&al maksimum! f, ? dan faktor daya rotor 2!2 lagging D
torsi a&al bertambah. $i% motor sangkar tupai $s/uirrel-cage motor%. etika batangan rotor $rotor bars% terhubung singkat secara permanen! hal tersebut tidak memungkinkan untuk menambah resistan lain diluar rangkaian rotor pada saat pengasutan. Sebagai akibatnya! torsi asut untuk motor (enis ini rendah. Motor sangkar tupai mempunyai torsi asut '! sampai , kali nilai beban-penuh dengan arus pengasutan sampai H kali arus beban-penuh. $ii% motor rotor lilit $&ound rotor motor%. 1esistan rangkaian rotor motor (enis ini dapat ditambah melalui penambahan resistan luar $e8ternal resistance%. 4engan menyisipkan resistan luar dengan nilai yang tepat $sehingga 1, @,%! torsi asut maksimum dapat dicapai. Sebagai percepatan motor $motor accelerates%! resistan luar di turunkan nilainya secara berangsur-angsur sampai rangkaian rotor hubung singkat! sehingga rotor dapat berputar sendiri. 9ambar 3.'-' 1angkaian rotor terhubung rheostat. 7ontoh 1esistan rotor dan reaktan rotor saat diam motor induksi 3-fase adalah 2!, = dan '!2 = per fase. 0egangan antara slip ring dengan rotor terkunci dan tegangan penuh pada stator adalah ''2 T. $i% 7arilah arus asutan rotor+ fase (ika slip ring terhubung singkat untuk membuat keadaan putaran normal. $ii% Berapakah nilai resistan luar per fase yang harus disisipkan pada rangkaian rotor untuk memperoleh torsi maksimum pada asutanX 7arilah (uga arus rotor+ fase pada keadaan tersebut. 9ambar 3.'-, 6a&ab # $i% 9ambar 3.'-,$i% memperlihatkan keadaan kasus. e.m.f rotor+ fase saat berhenti! , ''2+ 3! T Impedan rotor+ fase saat berhenti! , '!2, = Arus fase rotor saat berhenti! I, ,!3 A $ii% 1esistan luar yang perlu ditambahkan 18 =+ fase Dlihat gambar 3.'-,$ii%E untuk mendapatkan torsi asut maksimum. Y 0orsi asut akan men(adi maksimum (ika# 1esistan rotor+ fase 1eaktan rotor+ fase saat berhenti atau 2!, K 18 ' = atau 18 2!' Q 2!, 2!L =+ fase Impedan rotor+ fase '!' = Arus rotor+ fase 3!+ '!' ! A 7atatan! bah&a arus rotor+ fase berkurang sekitar 32R. )al tersebut lebih meningkatkan torsi men(adi dua kali lipat dengan perbaikan faktor daya rangkaian rotor. *siensi berkurang men(adi 3 I , 1 3 ,!3, 2!, 3 $!%, ' HH!3 =. Maka resistan eksternal harus diganti segera untuk menambah kecepatan. 3.' Motor Berbeban. Sekarang akan dibahas perilaku motor induksi 3-fase berbeban. $i% etika digunakan beban mekanik pada poros $shaft % motor! hal tersebut akan mulai menurunkan putaran dan >uks putar akan memotong konduktor rotor dengan tingkatan yang makin lama makin tinggi. 0egangan induksi dan resultan arus pada penghantar rotor makin lama makin bertambah! membangkitkan torsi makin lama makin besar. $ii% Motor dan beban mekanik akan segera mencapai keseimbangan ketika torsi motor secara pasti sama dengan torsi beban. etika keadaan tersebut dicapai! kecepatan akan
berhenti menurun lagi dan motor akan berputar pada kecepatan baru dengan la(u yang konstan. $iii% 5enurunan kecepatan motor induksi pada beban yang ditambah adalah kecil. )al tersebut dikarenakan impedan rotor rendah Dnilai resistan rotor bernilai kecil dan tetap. Frekuensi rotor saat berputar sangat kecil $ % dan oleh karena itu reaktan rotor rendah. )al tersebut menghasilkan impedan rotor yang rendah selama kondisi berputar.E dan penurunan kecepatan yang dihasilkan oleh arus rotor yang besar adalah sedikit. )al tersebut membuktikan mengapa motor induksi dipertimbangkan untuk tu(uan mesin dengan kecepatan konstan. Selain itu! karena dalam kenyataanya tidak pernah berputar pada kecepatan sinkron! maka mesin tersebut biasa disebut dengan mesin asinkron. 7atatan! bah&a perubahan beban pada motor induksi akan menyebabkan penyesuaian slip. 6ika beban pada motor bertambah! slip akan bertambah sedikit $karena kecepatan motor berkurang sedikit%. )al tersebut akan mengakibatkan kecepatan relatif lebih besar antara >uks putar dan penghantar rotor. Sebagai akibatnya! arus rotor bertambah dan membangkitkan torsi yang lebih besar untuk memenuhi+ menyesuaikan pertambahan beban. Akan ter(adi sebaliknya (ika beban pada motor berkurang. 9ambar 3.'-' $i"% 4engan bertambahnya beban! arus beban meningkat se(alan dengan berkurangnya >uks stator $hukum uks stator konstan dan oleh karena itu , akan men(adi konstan. 0r untuk , adalah konstanta yang lain 4apat dilihat bah&a torsi berputarnya adalah # $i% Berbanding lurus terhadap slip sehingga (ika slip bertambah $berarti kecepatan motor berkurang%! torsi akan bertambah dan sebaliknya.
$ii% berbanding lurus dengan kuadrat tegangan suplai $ , V T%. 4apat dilihat bah&a nilai dari ' 3+, p Ns! untuk Ns dalam r.p.s. 0r 5ada saat asutan s '! maka torsi asutan adalah # 0s J sama seperti paragraf 3.'' 3.' 0orsi Maksimum pada ondisi Ber(alan. J $i% Untuk menemukan nilai resistan rotor yang memberikan tenaga putaran+ torsi maksimum $ma8imum tor/ue% pada kondisi ber(alan! turunkan ekspresi $i% ke dalam s dan samakan hasilnya terhadap nol! maka 2 atau 2 atau atau Maka untuk torsi maksimum $0 m% kondisi ber(alan # I 1esistan 1otor+ fase Fractional slip 8 1eaktan 1otor+ fase saat diam Sekarang V J dari ekspresi $i% diatas Untuk torsi maksimum! 1, s @, . Ambil 1, s @, dalam ekspresi diatas! maka torsi maksimum 0m diberikan oleh # 0m V Slip saling berhubungan dengan torsi maksimum! s 1, + @, . 4engan demikian dapat ditampilkan bah&a # N-m 4ari persamaan diatas teranglah bah&a # $i% Nilai hambatan rotor tidak mengubah nilai torsi maksimum tetapi hanya mengubah nilai slip pada saat ke(adian. $ii% 0orsi maksimum ber"ariasi secara terbalik seperti reaktansi saat diam. 4engan demikian hal tersebut akan ter(aga sekecil mungkin. $iii% 0orsi maksimum ber"ariasi secara langsung dengan kuadrat tegangan terpasang. $i"% Untuk memperoleh torsi maksimum pada saat asutan $s '%! hambatan rotor harus dibuat sama dengan rektansi rotor saat diam. 3.'L arakteristik 0orsi-Slip Seperti diperlihatkan dalam paragraf 3.'! torsi motor keadaan ber(alan dinyatakan oleh # 9ambar 3.'L-' arakteristik torsi-slip 6ika kur"a digambar antara torsi dan slip untuk sebuah nilai tersendiri dari resistan rotor ! gra*k yang dihasilkan disebut karakteristik torsi-slip. 9ambar 3.'L-' memperlihatkan keluarga karakteristik torsi-slip untuk rentang slip s 2 sampai s ' untuk nilai resistan rotor yang ber"ariasi. 0itik-titik yang mengikuti dapat ditandai secara baik. # $i% 5ada s 2! 0 2 dengan demikian liku torsi-slip mulai dari titik pusat. $ii% 5ada kecepatan normal! slip kecil sehingga s diabaikan seperti disamakan dengan . 0 V s+ V s . . . konstan
Maka kur"a torsi-slip adalah garis langsung dari slip nol ke slip yang sesuai dengan beban penuh. $iii% Slip yang bertambah terus sampai mele&ati slip beban-penuh! akan membuat torsi bertambah dan setelah mencapai maksimum akan menurun. Nilai tersebut paling sedikit dua kali nilai ketika motor beroperasi pada tegangan dan frekuensi ker(anya. $i"% etika slip bertambah melebihi torsi maksimum! faktor-faktor yang berhubungan dengan bertambah sangat cepat sehingga dapat diabaikan sebagaimana dibanding dengan . 0 V s + V '+ s Maka sekarang torsi terbalik secara proporsional terhadap slip. 4engan demikian kur"a torsislip berbentuk hiperbola segi pan(ang $rectangular hyperbola%. $"% 0orsi maksimum tetap sama dan tak tergantung pada nilai resistan rotor. I Maka! penambahan nilai resistan pada rangkaan motor tidak mengubah nilai maksimum torsi tetapi hanya mengubah nilai slip pada saat ter(adi torsi maksimum. 3.'H 0orsi 5engasutan dan 0orsi Maksimum! Beban-5enuh V . . . lihat 3.' V . . . lihat 3.'' V . . . lihat 3.' 7atatan bah&a s berhubungan dengan slip beban-penuh. $i% Membagi pembilang $numerator% dan penyebut $denominator% pada 1.).S dengan ! akan diperoleh # 4imana a $ii% Membagi pembilang $numerator% dan penyebut $denominator% pada 1.).S dengan ! akan diperoleh # 4imana a 3.,2 5erbandingan Motor Induksi dan 0ransformator Motor induksi bisa dipertimbangkan sebagai transformator dengan bagian sekundernya yang berputar karena dihubung-singkat. Belitan stator setara dengan bagian primer transformator dan belitan rotor setara dengan bagian sekunder transformator. Berikut ini adalah perbedaan tanpa nilai antara keduanya # $i% 0idak seperti pada transformator! rangkaian magnetik dari motor induksi 3-fase mempunyai celah dara $air gap%. Maka! arus magnetisasi motor induksi 3-fase lebih besar daripada yang terdapat pada transformator. Sebagai contoh! pada sebuah motor induksi diperkirakan rating arusnya mencapai 32-2R dibanding dengan transformator yang hanya '-R sa(a. $ii% 5ada motor induksi! terdapat celah udara dan belitan rotor dan stator tersebut terdistribusi sepan(ang batas luar celah udara tidak seperti yang terdapat pada transformator yang terkonsentrasi pada intinya sa(a. Maka reaktansi bocor dari belitan stator dan rotor benar-benar besar dibanding dengan transformator. $iii% 5ada motor induksi! masukan pada stator dan rotor berupa listrik! tetapi keluaran dari rotor adalah mekanik. Sedangkan pada transformator! masukan maupun keluarannya tetap berupa listrik. $i"% 5erbedaan utama antara motor induksi dan transformator terletak pada faktor tegangan dan frekuensinya yang keduanya proporsional terhadap slip s. 6ika f adalah frekuensi stator! adalah e.m.f rotor per fase saat diam dan adalah reaktan rotor+ fase saat diam! maka pada
setiap slip s! nilainya adalah # e.m.f rotor+ fase! 1eaktan rotor+ fase! Frekuensi rotor! f 3.,' 1egulasi ecepatan Motor Induksi Seperti setiap motor elektrik yang lain! regulasi kecepatan motor induksi dapat dinyatakan dengan # R age regulasi kecepatan '22 4imana kecepatan motor tanpa-beban $no-load% kecepatan motor beban-penuh $full-load% 6ika kecepatan tanpa-beban motor adalah L22 r.p.m dan kecepatan beban-penuhnya L2 r.p.m! maka perubahan kecepatannya adalah L22 Q L2 ,2 r.p.m dan persentase regulasi kecepatannya ,2 '22+ L2 ,! R. 5ada keadaan tanpa beban! hanya sedikit torsi diperlukan untuk mengatasi sedikit rugirugi mekanik! maka slip motor kecil! yaitu sekitar ' R. etika motor berbeban penuh! slip agak bertambah! tandanya yaitu kecepatan motor agak berkurang. )al tersebut dikarenakan impedansi rotor rendah dan sedikit pengurangan kecepatan mengakibatkan arus rotor membesar. 5ertambahan arus rotor menghasilkan torsi yang tinggi untuk memenuhi beban penuh pada motor. Sebagai alasan! perubahan kecepatan motor dari tanpa-beban ke bebanpenuh adalah kecil! yaitu regulasi kecepatan motor induksi adalah rendah. 1egulasi kecepatan motor induksi adalah 3R sampai R. =alaupun kecepatan motor berkurang sedikit dengan adanya pertambahan beban! regulasi kecepatan cukup rendah! oleh karena itu motor induksi adalah motor dengan klasi*kasi kecepatan-konstan. 3.,, endali ecepatan Motor Induksi 3-Fase N $' Q s% $' Q s% . . . $i% Memeriksa persamaan $i% menyatakan bah&a kecepatan N dari motor induksi dapat di"ariasi dengan mengubah $i% frekuensi suplai f $ii% (umlah kutub 5 pada stator dan $iii% slip s. Mengubah frekuensi (ala-(ala biasanya tidak mungkin dilakukan karena suplai komersial memiliki frekuensi konstan! kecuali membuat sendiri suplai dengan frekuensi dapat diubahubah. Maka metode praktis pengendali kecepatan umumnya dilakukan dengan mengganti (umlah kutub stator atau slip motor. '. Motor sangkar tupai. ecepatan motor sangkar tupai diubah dengan mengganti (umlah kutub stator $slip motor induksi dapat diubah dengan mengubah karakteristik rangkaian rotor. 6ika batang-batang+ (eru(i rotor sangkar tupai secara permanen terhubung-singkat! slip motor tidak dapat diubah%. )anya dua atau empat kecepatan yang memungkinkan (ika menggunakan metode seperti ini. Motor dua-kecepatan memiliki satu belitan stator yang memungkinkan ditukar $s&itched% melalui perlengkapan pengendali yang sesuai untuk menyediakan dua kecepatan! salah satunya merupakan setengah bagian yang lain. Misalnya! mungkin belitan untuk atau L kutub! untuk memperoleh kecepatan sinkron '22 dan 2 r.p.m. Motor empat-kecepatan dilengkapi dengan dua belitan stator terpisah masing-masing menyediakan dua kecepatan. erugian metoda seperti ini adalah # $i% 0idak mungkin mendapatkan kendali kecepatan kontinyu secara gradual $berangsurangsur%. $ii% arena komplikasi disain dan pertukaran interkoneksi dari belitan stator! metoda ini dapat menyediakan maksimum dari empat perbedaan kecepatan sinkron untuk setiap motor. ,. Motor rotor lilit. ecepatan motor rotor lilit diubah dengan mengganti slip motor $kendali
kecepatan dengan mengubah-kutub umumnya tidak dipraktekkan pada motor rotor lilit%. )al tersebut dapat dicapai dengan # $i% mem"ariasi tegangan (ala-(ala stator $ii% mem"ariasi resistan rangkaian rotor $iii% menyisipan dan mem"ariasi tegangan lain pada rangkaian rotor 3.,3 Faktor 4aya Motor Induksi uk yang diperlukan pada celah udara. $i% 5ada keadaan tanpa beban! motor induksi menurunkan arus magnetisasi dalam (umlah besar dan sedikit komponen aktif untuk menutupi rugi-rugi tanpa-beban. Maka motor induksi mengakibatkan arus tanpa-beban tinggi mengikut $lagging% pada tegangan dengan sudut besar $sebanding dengan arus transformator tanpa-beban%. Maka faktor daya motor induksi pada keadaan tanpa beban adalah rendah! yaitu sekitar 2!' lagging. $ii% etika motor induksi dibebani! komponen aktif arus bertambah sedangkan magnetisasi komponen lainnya kira-kira sama. Sebagai akibatnya! faktor daya motor bertambah. Meskipun demikian! karena nilai besar arus magnetisasi yang ada kurang mendukung beban! faktor daya motor induksi tetap pada beban penuh dan (arang melebihi 2!H lagging. 3., 0ingkatan 4aya pada Motor Induksi Masukan daya elektrik ke stator motor dikon"ersi ke dalam daya mekanik pada batang poros $shaft% motor. Tariasi rugi-rugi selama kon"ersi energi adalah # '. 1ugi-rugi tetap $*8ed losses%! meliputi # $i% rugi-rugi besi stator $ii% rugi-rugi gesekan $friction% dan belitan $&indage% 1ugi-rugi besi rotor dapat diabaikan karena frekuensi arus rotor diba&ah kondisi putaran normal adalah kecil. ,. 1ugi-rugi "ariabel! meliputi # $i% rugi-rugi tembaga stator $ii% rugi-rugi tembaga rotor 9ambar 3.,-' memperlihatkan bagaimana daya elektrik mengumpan stator sebuah motor induksi mengalami rugi-rugi dan akhirnya dikon"ersi ke daya mekanik. 9ambar 3.,-' 4ari gambar diagram diatas dapat ditandai # $i% Masukan stator! eluaran stator K rugi-rugi stator keluaran stator K rugi-rugi besi stator K rugi-rugi 7u stator $ii% Masukan stator! eluaran stator )al tersebut karena keluaran stator sepenuhnya ditransfer ke rotor melalui celah udara $airgap% dengan cara induksi elektromagnetik. $iii% 5enyedia daya mekanik! - rugi-rugi 7u rotor 5enyedia daya mekanik ini adalah keluaran kotor rotor $gross rotor output% dan akan menghasilkan torsi kotor $gross tor/ue%! . $i"% 4aya mekanik pada batang poros! - rugi-rugi gesekan dan belitan 5enyedia daya mekanik pada batang poros menghasilkan torsi batang poros $shaft tor/ue% .
Secara (elas! - rugi-rugi gesekan dan belitan 3., 0orsi Motor Induksi 4aya mekanik 5 tersedia dari setiap motor elektrik yang dapat di ekspresikan sebagai # 5 =att 4imana N kecepatan motor dalam r.p.m 0 torsi yang berkembang dalam N-m 0 H! N-m 6ika keluaran kotor dari rotor motor induksi adalah dan kecepatannya N r.pm! maka torsi kotor $total torsi% yang berkembanhg adalah # H! N-m Sama halnya! H! N-m 7atatan! (ika rugi-rugi belitan dan gesekan kecil! . )al tersebut dengan asumsi hampir tidak ter(adi beberapa eror yang signi*kan. 3., eluaran 1otor $1otor Output% 6ika Ne&ton-meter adalah torsi gross yang dibangkitkan dan N r.p.m adalah la(u $kecepatan% rotor! maka 9ross rotor output =att 7atatan # gross bisa diartikan total! 9ross rotor output 1otor input Q 1otor 7u losses 1otor gross output adalah kon"ersi ke dalam energi mekanik dan menyebabkan bangkitnya gross tor/ue. 4iluar gross tr/ue tersebut! beberapa rugi-rugi seperti rugi-rugi belitan dan gesekan pada rotor dan sisanya kelihatan sebagai dayaguna $useful% atau torsi batang poros $shaft tor/ue% . 6ika tidak ada tembaga pada rotor! keluaran akan sama seperti masukan rotor dan rotor akan berputar pada kecepatan sinkron . Masukan rotor =att 1ugi-rugi tembaga rotor Masukan rotor Q eluaran rotor $i% s 1ugi-rugi tembaga rotor s Masukan rotor $ii% 9ross rotor output! 1otor input Q 1otor 7u loss 1otor input - s 1otor input 1otor input $' Q s% $iii% ' Q s $i"% 6elaslah bah&a! (ika daya masukan ke rotor adalah ! maka s adalah rotor 7u loss $rugi-rugi tembaga rotor% dan menetapkan $' Q s% adalah kon"ersi ke dalam daya mekanik. Sebagai akibatnya! motor induksi yang beroperasi pada slip tinggi akan mempunyai e*siensi rendah. 7atatan # 'Qs 6ika rugi-rugi stator seperti rugi-rugi gesekan dan belitan dapat diabaikan! maka # 9rossrotor output Useful output 1otor input stator input ' Q s e*siensi Maka perkiraan e*siensi motor induksi adalah ' Q s. Sehingga (ika slip dari motor induksi adalah 2!',! maka e*siensinya kira-kira ' Q 2!', 2!L atau L! R.
3., 5ersamaan 0orsi Motor Induksi 0orsi kotor yang dibangkitkan oleh sebuah motor induksi disa(ikan sebagai # J dalam r.p.m J dalam r.p.m Sekarang 1otor input J $i% Seperti diperlihatkan dalam paragraf 3.'! kondisi sedang berputar! 4imana 5erbandingan transformasi 1otor input 3 J. J $mengambil nilai dalam persamaan $i%% Selain itu 1otor input 3 J. J $mengambil nilai dalam persamaan $i%% berkaitan dengan , J berkaitan dengan ' 7atatan bah&a dalam ekspresi diatas! nilai '! ,! 1, dan @, menggambarkan nilai fase. 3.,L ur"a Un(uk-er(a Motor Sangkar-0upai
penuh. Arus asutan kira-kira lima kali arus beban-penuh. Motor tersebut pada dasarnya adalah sebuah mesin kecepatan-konstan yang memiliki karakteristik mirip motor d.c shunt. $ii% ur"a un(uk ker(a. 9ambar 3.,L-, memperlihatkan kur"a un(uk ker(a motor induksi sangkar-tupai 3-fase. 5ada poin berikut mungkin dapat dicatat! bah&a # $a% 5ada keadaan tanpa-beban! >uks rotor mengikut $lag% terhadap stator hanya dalam (umlah kecil! ketika torsi yang dibutuhkan hanya untuk mengatasi rugi-rugi tanpa-beban. Sebagaimana beban mekanik ditambahkan! kecepatan rotor berkurang. 5engurangan kecepatan rotor memberikan medan putar kecepatan-konstan untuk menyapu sepan(ang $s&eep across% konduktor rotor pada la(u yang lebih cepat! dengan cara demikian dapat menginduksi arus rotor yang besar. )al tersebut mengakibatkan! keluaran torsi lebih besar untuk sedikit pengurangan kecepatan. eterangan tersebut untuk kur"a kecepatan-beban $speed-load% dalam gambar 3.,L-,. 9ambar 3.,L-, $b% 5ada tanpa-beban $no-load%! arus yang ditarik oleh motor induksi sebagian besar adalah arus magnetisasiG arus tanpa-beban mengikut $lagging% tegangan terpasang dengan sudut besar. Maka faktor-daya motor induksi dengan beban yang ringan sangat rendah. )al tersebut dikarenakan pada celah udara $air gap% reluktan rangkaian magnetiknya tinggi yang menghasilkan arus tanpa-beban dengan nilai tinggi pula! sebanding dengan yang ter(adi pada transformator. Sebagai beban yang ditambahkan! komponen aktif atau daya dari arus bertambah! menghasilkan faktor daya yang lebih tinggi. Akan tetapi! karena nilai besar arus magnetisasi yang hadir tanpa memperhatikan adanya beban! faktor daya motor induksi tetap pada beban-penuh (arang melebihi H2R. 9ambar 3.,L-, memperlihatkan "ariasi faktor daya terhadap beban motor induksi sangkar-tupai tipikal. $c% *siensi 1ugi-rugi yang ter(adi pada motor induksi 3-fase adalah rugi-rugi tembaga $7u% dalam belitan stator dan rotor! rugi-rugi besi dalam inti stator dan rotor dan rugi-rugi gesekan dan belitan. 1ugi-rugi besi dan rugi-rugi gesekan dan belitan hampir Z%independen dalam beban. etika I , 1 men(adi konstan! e*siensi motor akan bertambah terhadap beban! tetapi rugirugi I , 1 tergantung pada beban. Oleh karena itu! e*siensi motor bertambah terhadap beban tetapi kur"anya menurun pada beban tinggi. Z% 1ugi-rugi dalam stator tergantung pada >uks stator dan frekuensi suplai. etika kedua faktor tersebut konstan! rugi-rugi-besi stator konstan pada semua beban. etika frekuensi rotor kecil! rugi-rugi besi dalam rotor kecil dan bisa diabaikan. Sebagaimana kecepatan motor tidak sangat besar terhadap beban! rugi-rugi gesekan dan belitan bisa diasumsikan konstan. $d% etika tanpa-beban! kebutuhan torsi hanya diperlukan untuk mengatasi rugi-rugi tanpabeban. Oleh karena itu stator mengambil sedikit arus dari suplai. etika beban mekanik ditambahkan! kecepatan rotor berkurang. 5engurangan kecepatan rotor tersebut memberikan medan putar dengan kecepatan konstan untuk menyapu mele&ati konduktor rotor pada la(u yang lebih cepat! dengan cara demikian menginduksi arus rotor lebih besar. 4engan bertambahnya beban! pertambahan arus rotor dalam arah seperti pada pengurangan >uks stator! dengan cara demikian secara temporer mengurangi hitungan e.m.f dalam belitan stator. Berkurangnya hitungan e.m.f tersebut membuat aliran arus stator semakin banyak.
$e% Output 0orsi ecepatan etika kecepatan motor berubah tidak terlalu besar terhadap beban! maka torsi bertambah dengan bertambahnya beban. 3.,H 1angkaian kui"alen Motor Induksi 3-Fase Berbagai Slip 5ada motor induksi 3-fase! belitan stator terhubung ke suplai 3-fase dan belitan rotor terhubung-singkat. nergi ditransfer secara magnetik dari belitan stator ke belitan rotor yang terhubung-singkat. Maka motor induksi bisa dipertimbangkan men(adi transformator dengan bagian sekunder berputar $hubung-singkat%. Belitan stator dapat disamakan dengan bagian primer transformator dan belitan rotor disamakan dengan bagian sekunder transformator. 4alam pandangan yang sama >uks dan tegangan (uga seperti kondisi pada transformator! sehingga merupakan suatu hal yang dapat diharapkan bah&a rangkaian ekui"alen motor induksi akan sama dengan transformator. 9ambar 3.,H-' memperlihatkan rangkaian ekui"alen $lebih dulu tidak hanya satu% per fase untuk motor induksi. Sekarang kita akan membahas rangkaian stator dan rotor secara terpisah. 9ambar 3.,H-' 1angkaian lengkap kesetaraan motor induksi 3.,H.' 1angkaian Stator 5ada stator! keadaan sangat persis dengan bagian primer transformator. 0egangan per fase yang digunakan pada stator adalah ! sedangkan dan berturut-turut adalah resistan stator dan reaktan bocor per fase. 0egangan digunakan untuk membangkitkan >uks magnetik yang membuat ter(alinnya hubungan antara belitan stator $sebagai bagian primer% dengan belitan rotor $sebagai bagian sekunder%. Sebagai hasilnya! induksi diri $self-induced% e.m.f menginduksi belitan stator dan ter(alin induksi imbal balik $mutually induced% e.m.f $ s s dimana adalah perbandingan transformasi% yang menginduksi belitan rotor. Aliran arus stator menyebabkan drop tegangan pada dan . - K $ K ( % . . . pen(umlahan fasor etika motor tanpa-beban! belitan stator menarik arus yang memiliki dua komponen! yaitu # $i% yang menyuplai rugi-rugi motor tanpa-beban $ii% komponen magnetisasi yang mengatur >uks magnetik dalam inti dan celah udara. ombinasi paralel dari dan ! berturut-turut menggambarkan rugi-rugi motor tanpa-beban dan pembangkitan >uks magnetik. K 3.,H., 1angkaian 1otor 4isini dan berturut-turut menggambarkan resistan rotor dan reaktan rotor saat diam per fase. 5ada setiap slip ! reaktan rotor akan men(adi . 0egangan terinduksi+ fase dalam rotor adalah . etika belitan rotor terhubung-singkat! keseluruhan e.m.f digunakan dalam sirkulasi arus rotor . $K% Arus rotor tere>eksi sebagai $ % dalam stator. 5en(umlahan fasor dan memberikan arus stator . )al yang penting untuk dicatat! bah&a masukan ke primer dan keluaran dari sekunder sebuah transformator beru(ud elektrik. Oleh karena itu! di dalam motor induksi! masukan ke stator dan rotor adalah elektrik! tetapi keluaran dari rotor adalah mekanik. Untuk memfasilitasi perhitungan! diharapkan dan diperlukan untuk mengganti beban mekanik dengan beban elektrik yang setara! sehingga kita dapat mempunyai rangkaian ekui"alen transformator dari motor induksi. 5erlu dicatat (uga! bah&a meskipun frekuensi stator dan rotor berbeda! keberadaan medan magnetik masih dalam putaran pada kecepatan sinkron . Arus stator menghasilkan >uks
magnetik yang berputar pada kecepatan . 5ada slip ! kecepatan putaran medan rotor relatif terhadap permukaan rotor dalam arah rotasi rotor! yaitu 0etapi rotor berputar pada kecepatan N yang relatif terhadap inti stator. Maka! kecepatan medan rotor relatif terhadap inti stator K N $ - N% K N Maka tanpa adanya nilai slip ! masing-masing medan magnetik stator dan rotor adalah sinkron (ika dilihat oleh pengamat yang tetap dalam suatu tempat $space%. Sebagai akibatnya! motor induksi 3-fase dapat dipandang sebagai ekui"alen suatu transformator yang memiliki sebuah celah udara yang memisahkan bagian besi ba&aan rangkaian magnetik belitan primer dan sekunder. 9ambar 3.,H.,-' memperlihatkan diagram fasor motor induksi. 9ambar 3.,H.,-' 4iagram fasor motor induksi. 3.32 1angkaian kui"alen 1otor Sekarang kita akan melihat bagaimana beban mekanik motor diganti dengan beban mekanik ekui"alen. 9ambar 3.32-' $i% memperlihatkan rangkaian ekui"alen per fase dari rotor pada slip s. Arus fase rotor dinyatakan dengan # Secara matematik! nilai tersebut tidak berubah dengan menulisnya sebagai # Seperti terlihat pada gambar 3.32-' $ii%! kita sekarang mempunyai reaktan tetap yang terhubung secara seri dengan resistan + s dan suplai dengan tegangan konstan . 7atatan bah&a gambar 3.32-' $ii% mentransfer "ariabel tersebut ke resistan tanpa merubah kondisi daya atau faktor daya. 9ambar 3.32-' uantitas + s lebih besar daripada maka s adalah fraksi. Maka + s dapat dibagi kedalam bagian yang tetap $*8ed part% dan bagian "ariabel $ + s - % adalah # K $i% Bagian pertama adalah resistan rotor+ fase dan menggambarkan rugi-rugi tembaga rotor. $ii% Bagian ke dua adalah beban resistan-"ariabel. 4aya yang dikirim ke beban menggambarkan daya mekanik total yang berkembang di dalam rotor. Maka beban mekanik pada motor induksi dapat diganti dengan beban resistan-"ariabel dari nilai . )al tersebut diketahui sebagai resistan beban .
3.3' 1angkaian kui"alen 0ransformator dari Motor Induksi 9ambar 3.3'-' memperlihatkan rangkaian ekui"alen 3-fase motor induksi. 7atatan bah&a beban mekanik pada motor telah diganti dengan resistan elektrik ekui"alen yang dinyatakan sebagai # . . . $i% 9ambar 3.3'-' 7atatan bah&a rangkaian dalam gambar 3.3'-' sama dengan rangkaian ekui"alen transformator dengan beban sekunder sama dengan yang diberikan oleh persamaan $i%. .m.f rotor dalam rangkaian ekui"alen sekarang hanya tergantung pada perbandingan transformasi $ + %.
4engan demikian! motor induksi dapat digambarkan+ di&u(utkan sebagai trafo ekui"alen yang disambung ke resistan-"ariabel yang diberikan oleh persamaan $i%. 4aya dikirimkan ke menggambarkan daya mekanik total yang dibangkitkan dalam rotor. Maka rangkaian ekui"alen dari gambar 3.3'-' adalah transformator dengan nilai sekunder $yaitu rotor% yang dapat ditransfer ke primer $yaitu stator% melalui penggunaan perbandingan transformasi yang tepat+ cocok. Ingat bah&a menggeser resistan+ reaktan dari sekunder ke primer! hal tersebut perlu dibagi dengan mengingat arus akan di kalikan dengan . 1angkaian ekui"alen motor induksi berkenaan dengan bagian primer diperlihatkan dalam gambar 3.3'-,. 9ambar 3.3'-, 7atatan bah&a elemen $yaitu % yang dibatasi oleh segi empat bergaris putus-putus adalah resistan elektrik ekui"alen berhubungan dengan beban mekanik pada motor. Berikut adalah catatan dari rangkaian ekui"alen motor induksi # $i% 5ada tanpa-beban! slip secara praktis nol dan beban tak berhingga. ondisi ini mirip pada transformator yang belitan sekundernya terbuka $open-circuited%. $ii% 5ada saat berhenti! slip adalah satu $unity% dan beban nol. eadaan seperti ini mirip dengan transformator yang belitan sekundernya hubung-singkat. $iii% etika motor berputar dengan beban! nilai akan tergantung pada nilai slip s. ondisi ini mirip transformator yang sekundernya disuplai "ariabel dan semata-mata berbeban resistif. $i"% 1esistan elektrik ekui"alen berkurang dan arus rotor bertambah dan motor akan lebih menghasilkan daya mekanik. )al tersebut yang diharapkan karena slip motor bertambah dengan bertambahnya beban pada batang poros motor. 3.3, )ubungan 4aya 1angkaian ekui"alen transformator dari motor induksi sungguh berguna dalam menganalisa hubungan "ariasi daya dalam motor. 9ambar 3.3,-' memperlihatkan rangkaian ekui"alen per-fase motor induksi yang seluruh nilainya berkenaan+ berhubungan terhadap bagian primer $stator%. 9ambar 3.3,-' $i% 0otal beban elektrik K 4aya masukan stator 3 cos f' Ada rugi-rugi inti stator dan rugi-rugi tembaga stator. 4aya tetap akan ditransfer daya menyeberangi celah-udara! yaitu input ke rotor. $ii% Masukan rotor 1ugi-rugi tembaga rotor 3$ %, 4aya mekanik total yang ditimbulkan oleh rotor adalah 1otor input Q 1otor 7u loss - 3$ %, 3$ %, )al tersebut sangat (elas dari rangkaian ekui"alen yang terlihat pada gambar 3.3,-'. $iii% 6ika adalah gross torsi yang dikembangkan oleh rotor! maka Atau 3 Atau 3 Atau 3 N-m Atau H! N-m 7atatan bah&a torsi batang poros $shaft% tersebut akan lebih kecil daripada dengan torsi yang dibutuhkan untuk menyesuaikan rugi-rugi belitan dan gesekan.
3.33 1angkaian kui"alen 5endekatan dari Motor Induksi Seperti pada kasus transformator! rangkaian ekui"alen pendekatan motor induksi diperoleh dengan menggeser cabang shunt $ - % ke terminal masukan pada gambar 3.33-'.
$iii% Masukan ke stator! 3 cos f' 3 ''H! 2!LH 3L2L = *siensi gross '22 '22 LH! R 3.3 5engasutan Motor Induksi 3-fase Motor induksi pada dasarnya adalah transformator dengan bagian statornya adalah primer dan bagian rotornya merupakan bagian sekunder yang dihubung-singkat. 5ada saat asutan! tegangan menginduksi rotor motor secara maksimum $ . s '%. Maka impedansi rotornya men(adi mrendah! arus rotor banyaknya berkelebihan. Arus rotor yang besar membalik ke stator karena aksi transformasi. Sebagai akibatnya pada asutan dengan arus besar $ sampai '2 kali% arus beban penuh% dalam stator dengan faktor daya rendah Z% mengakibatkan nilai torsi asutannya rendah. arena durasi+ lamanya hubung-singkat pendek! maka nilai arus besar tidak merusak motor (ika motor berputar secara normal. Meskipun demikian! arus asutan yang besar tersebut akan membuat saluran tegangan+ (ala (ala men(adi drop. )al tersebut berefek merugikan operasi peralatan elektrik lain yang berada pada (ala-(ala yang sama. Oleh karena itu! diharapkan dan diperlukan untuk mengurangi magnitude arus stator saat asutan dan beberapa metode yang cocok dapat digunakan untuk keadaan ini. Z%Saat asutan $s '%! reaktan rotor tinggi dibanding resistannya mengakibatkan p.f asutan rendah.. 3.3 Metoda 5engasutan Motor Induksi 3-fase Metode yang duterapkan dalam pengasutan motor induksi tergantung pada ukuran motor dan (enis motor. Metode berikut digunakan untuk mengasut motor induksi # $i% 4irect-on-line starting $i"% Star-delta starting $ii% Stator resistance starting $"% 1otor resistance starting $iii% Autotransformer starting Metode $i% sampai $i"% digunakan untuk kedua (enis motor s/uirrel-cage dan slip-ring. =alaupun metode ke $"% penggunaannya hanya untuk motor slip-ring! tetapi dalam prakteknya salah satu dari empat metode digunakan untuk mengasut motor sangkar-tupai $s/uirrel-cage%! tergantung pada ukuran motor. 0etapi motor slip-ring selalu diasut dengan rotor resistance starting. 3.3 Metoda 5engasutan Motor Sangkar-0upai ecuali direct-on-line starting! semua metode yang lain dalam pengasutan motor sangkartupai menerapkan pengurangan tegangan melalui terminal motor pada saat asutan. $i% 4irect-on-line starting. Metode pengasutan ini hanya menyatakan secara tidak langsung Q motor di asut dengan menyambung langsung ke suplai 3-fase. Impedan motor saat berhenti relatif rendah dan ketika disambung secara langsung ke sistem suplai! arus asutannya akan men(adi tinggi $ sampai '2 kali arus beban-penuh% dan faktor dayanya rendah. Sebagai akibatnya! metode pengasutan ini cocok untuk mesin yang relatif kecil $sampai ! k=%. [ )ubungan antara pengasutan dan torsi beban-penuh $F.<%. 1otor input , 0 k 0 . . . dalam r.p.s $lihat bagian 3.,% 0etapi 1otor 7u loss s 1otor input 3 $ %, s k 0 Atau 0 V $ %,+ s . . . untuk 1, yang sma Atau 0 V + s $ V % 6ika adalah arus asutan! maka torsi asutan adalah
V $ saat asutan s '% 6ika adalah arus beban-penuh dan adalah slip beban-penuh! maka V+ etika motor diasut secara direct-on-line! arus asutannya adalah arus short-circuit $blockedrotor% . Marilah kita ilistrasikan hubungan diatas dengan contoh numerik. Andaikata dan slip beban-penuh 2!2! maka 2!2 $%, 2!2 ' 7atatan bah&a arus asutan besarnya lima kali arus beban penuh tetapi torsi asutannya hanya sebesar torsi beban penuh sa(a. $ii% Stator resistance starting. 4alam metoda ini! resistan eksternal disambung secara seri dengan setiap fase belitan stator selama pengasutan. )al tersebut menyebabkan drop tegangan melalui resistan! sehingga tegangan yang menu(u terminal tereduksi dan selan(utnya arus asutnya (uga. 1esistan asut secara gradual+ bertahap dikurangi $cut out in steps% dengan cara menutup M7 $Magnetik 7ontactor% penghubung-singkat resistan tersebut dari rangkaian stator setelah motor memperoleh putaranya. etika motor mencapai kecepatan rated-nya! semua resistan cut-out dan secara penuh motor menggunakan tegangan (ala-(ala. 9ambar 3.3-' Metoda ini memiliki dua kekurangan # '. 5engurangan tegangan ker(a ke motor selama periode pengasutan Z% mengurangi torsi asut dan menambah &aktu akselerasi. Z% Seperti terlihat pada bagian 3.'3! V dimana T adalah tegangan suplai. ,. Banyak daya terbuang dalam resistan asut. [ )ubungan antara pengasutan dan torsi beban-penuh $F.<%. Apabila T sebagai tegangan rated+ fase. 6ika tegangan terreduksi oleh fraksi 8 dengan cara menyisipkan resistan pada (ala-(ala! maka tegangan terpasang pada motor per fase akan men(adi 8 T. 8 Sekarang Atau
Maka meskipun arus asutan berkurang oleh aksi 8 dari rated-"oltage arus asut $ %! torsi asut tereduksi oleh fraksi dari yang diperoleh dengan penyaklaran langsung $direct s&itching%. 5engurangan tegangan terpakai ke motor selama periode asutan menurunkan arus asutan tetapi kadangkadang menambah &aktu akselerasi karena nilai pereduksi dari torsi asutan tersebut. Oleh karena itu! metoda ini hanya digunakan untuk pengasutan motor kecil sa(a. $iii% Autotransformer starting. Metoda ini (uga dimaksudkan untuk mereduksi suplai pada sambungan $terminal% motor induksi pada saat asutan dan kemudian menghubungkannya secara langsung
ke (ala-(ala setelah motor cukup memperoleh kecepatannya. 9ambar 3.3-, memperlihatkan penataan rangkaian untuk pengasutan dengan transformator. 0ap penyadap $tapping% pada autotransformer diatur sedemik ian sehingga rangkaian berada pada R sampai L2R tegangan (ala-(ala yang digunakan pada motor. 9ambar 3.3-, 5ermulaan pengasutan! saklar tukar $change-o"er s&itch% diatur pada posisi :start;. )al tersebut untuk meletakkan autotransformer pada rangkaian dan akan mereduksi tegangan ker(a pada rangkaian. Sebagai akibatnya! arus asutan dibatasi pada nilai yang aman. etika motor kira-kira mencapai L2R kecepatan normal! saklar tukar dipindah ke posisi :run;. )al tersebut untuk melepaskan $takes-out% autotransformer dari rangkaian dan motor secara penuh mengambil tegangan (ala-(ala. 5engasutan autotransformer memiliki beberapa keuntungan! yaitu # '. rugi-rugi daya kecil ,. arus asutan rendah 3. radiasi panas rendah Untuk mesin besar $diatas , ).5%! metoda pengasutan ini sering digunakan. Metoda ini (uga bisa digunakan untuk motor terhubung star dan delta. [ )ubungan antara pengasutan dan torsi beban-penuh $F.<%. Anggaplah motor induksi sangkar tupai terhubung-star. 6ika T adalah tegangan (ala-(ala! maka tegangan melalui fase motor pada sambungan langsung adalah T + dan arus asutan adalah . 4alam kasus autotransformer! (ika perbandingan tap sadap transformator $sebuah fraksi% digunakan! maka tegangan fase melalui motor adalah T + dan Sekarang 9ambar 3.3-3 Arus yang diambil dari suplai atau dengan autotransformer adalah . 7atatan bah&a arus motor adalah kali! arus (ala-(ala suplai adalah kali dan torsi asut (uga kali nilai yang akan ter(adi pada direct-on-line starting. $i"% 5engasutan Star-4elta Belitan stator dari motor dirancang untuk operasi delta dan dihubungkan star selama periode pengasutan. etika mesin mencapi kecepatannya! sambungannya diganti men(adi delta. Susunan rangkaian pengasutan star-delta diperlihatkan dalam gambar 3.3-. 9ambar 3.3- nam u(ung sambungan $leads% belitan stator disambungkan ke saklar tukar $change-o"er s&itch% seperti diperlihatkan gambar. 5ada saat asutan! saklar tukar diatur pada posisi :start; yang membuat belitan stator membentuk hubungan star. Maka! setiap fase stator akan memperoleh T + Tolt dari tegangan (ala-(ala. eadaan ini dapat mengurangi besarnya arus asutan. etika motor menghasilkan kecepatan! saklar-tukar diganti ke posisi :1un; yang membuat belitan stator terhubung delta. Sekarang setiap fase stator memperoleh tegangan (ala-(ala secara penuh! yaitu T. erugian metoda ini adalah # a. 4engan sambungan-star selama asutan! tegangan fase stator men(adi I + kali tegangan (ala-(ala. Sebagai akibatnya! torsi asutan adalah $'+ %, atau '+3 kali nilai ketika membentuk hubungan delta. )al tersebut mereduksi cukup besar torsi asutan.
b. 5engurangan tegangan adalah tetap. Metoda pengasutan ini digunakan untuk mesin ukuran menengah $sampai sekitar , ).5%. [ )ubungan antara pengasutan dan torsi beban-penuh $F.<%. Arus asutan + fase! T + dimana T adalah tegangan (ala-(ala Arus (ala-(ala asutan 5ada pengasutan star! diperoleh # Arus asutan+ fase! Sekarang Atau 4imana arus fase asutan $delta% arus fase F.< $delta% 9ambar L.2 7atatan bah&a pengasutan star-delta! arus (ala-(ala asutan berkurang sampai Z% sepertiga dibandingkan pengasutan secara delta.
Maka! torsi asutan 3' R dari torsi beban-penuh 3.3 5engasutan Motor Slip-1ing Motor slip-ring selalu diasut menggunakan rotor resistance starting. 5ada metoda ini! sebuah rheostat terhubung-"ariable star dihubungkan pada rangkaian rotor melalui slip-ring dan tegangan penuh disambungkan pada belitan stator seperti terlihat pada gambar 3.3-' 9ambar 3.3-' $i% Saat asutan! pemutar $handle% rheostat diatur pada posisi OFF sehingga resistan maksimum berada pada setiap fase rangkaian stator. )al tersebut untuk mereduksi arus asutan dan pada saat yang sama torsi asut bertambah. $ii% Setelah motor mendapatkan kecepatannya! pemutar rheostat secara berangsur-angsur diputar searah (arum (am dan keluar dari resistan eksternal untuk setiap fase rangkaian rotor. etika motor mencapai kecepatan normal. 7hange-o"er s&itch berada pada posisi ON dan seluruh resistan eksternal keluar dari rangkaian rotor. 3.3L Motor Slip-1ing "ersus Motor Sangkar-0upai Motor induksi slip-ring mempunyai kelebihan dibanding motor sangkar-tupai antara lain sebagaiberikut # $i% 0orsi asut tinggi dengan arus asut rendah. $ii% 5ercepatan yang mulus $smooth% pada kondisi beban ringan. $iii% 0anpa panas abnormal selama asutan. $i"% arakteristik putaran bagus setelah keluar dari resistan rotor eksternal. $"% ecepatan dapat diatur. Sedangkan kekurangan motor slip-ring adalah # $i% Biaya inisial dan pera&atan lebih tinggi daripada motor sangkar-tupai. $ii% 1egulasi kecepatannya (elek ketika berputar dengan resistan pada rangkaian rotor. 3.3H 1ating Motor Induksi 5apan nama $nameplate% dari motor induksi 3-fase menyediakan informasi sebagai berikut # $i% )orsepo&er $ii%
$i% $ii% 9ambar 3.2-' onstruksi. Sesuai namanya! rotor dari motor mempunyai dua belitan sangkar-tupai yang masing-masing diletakkan di bagian atas seperti terlihat pada gambar 3.2-'. $i% Belitan luar $outer &inding%! terdiri dari batang-batang melintang dengan penampang lebih kecil ukurannya dan terhubung-singkat oleh end-ring. Sehingga resistan pada belitan tersebut tinggi! maka belitan luar memiliki slot yang relatif terbuka dan lintasan >uksnya yang lebih sedikit $kecil% berada disekeliling batang.
9ambar 3.2-, 3.' 1angkaian kui"alen 4ouble S/uirrel-7age Motor 9ambar 3.'-' memperlihatkan bagian dari motor sangkar-tupai ganda. 4isini dan adalah resistan belitan per fase sangkar luar dan belitan sangkar dalam dimana dan berhubungan dengan reaktan per fase saat berhenti. Untuk sangkar luar! resistan senga(a dibuat tinggi! untuk memperoleh torsi asut tinggi. Untuk belitan sangkar dalam! resistannya rendah danreaktan bocornya tinggi! memberikan torsi asut rendah tetapi e*siensi tinggi pada beban. 7atatan! bah&a dalam motor sangkar-tupai ganda! belitan luar menghasilkan asutan tinggi dan torsi percepatan sedangkan belitan bagian dalam menghasilkan torsi putar dengan e*siensi yang baik.
Menghi t ungAr us ,Day a,Kec epat an,danT or s iMot orLi s t r i kAC Motor listrik adalah suatu perangkat elektromagnetik yang digunakan untuk mengkon"ersi atau mengubah energi listrik men(adi energi mekanik. )asil kon"ersi ini atau energi mekanik ini bisa digunakan untuk berbagai macam keperluan seperti digunakan untuk memompa suatu cairan dari satu tempat ke tempat yang lain pada mesin pompa! untuk meniup udara pada blo&er! digunakan sebagai kipas angin! dan keperluan Q keperluan yang lain. Berdasarkan (enis dan karakteristik arus listrik yang masuk dan mekanisme operasinya motor listrik dibedakan men(adi ,! yaitu motor A7!
dan motor 47. Namun pada artikel kali ini kita akan membahas sedikit tentang motor A7! beserta cara menghitung arus! daya! dan kecepatan pada motor tersebut. Ada , (enis motor pada motor A7! yaitu # '. Motor sinkron! yaitu motor A7 $arus bolak-balik% yang beker(a pada kecepatan tetap atau konstan pada frekuensi tertentu. ecepatan putaran motor sinkron tidak akan berkurang$tidak slip% meskipun beban bertambah! namun kekurangan motor ini adalah tidak dapat menstart sendiri. Motor ini membutuhkan arus searah $47% yang dihubungkan ke rotor untuk menghasilkan medan magnet rotor. Motor ini disebut motor sinkron karena kutup medan rotor mendapat tarikan dari kutup medan p utar stator hingga turut berputar dengan kecepatan yang sama $sinkron%. ,. Motor induksi! yaitu motor A7 yang paling umum digunakan di industri Q industri. 5ada motor 47 arus listrik dihubungkan secara langsung ke rotor melalui sikat-sikat$brushes% dan komutator$commutator%. 6adi kita bisa mengatakan motor 47 adalah motor konduksi. Sedangkan pada motor A7! rotor tidak menerima sumber listrik secara konduksi tapi dengan induksi. Oleh karena itu motor A7 (enis ini disebut (uga sebagai motor induksi. Mungkin sudah cukup pen(elasan dan pengertian singkat tentang motor listrik. 4an selan(utnya akan di(elaskan sedikit tentang rumus-rumus dasar perhitungan pada motor. seperti menghitung arus+ampere motor! menghitung kecepatan motor! menghitung daya+beban motor! dan lain-lain.
Rumus menghitung kecepatan sinkron, jika yang diketahui frekuensi dan jumlah kutup pada motor AC.
7ontoh # hitung kecepatan putar motor poles+kutup (ika motor dioperasikan dengan frekuensi 2 hC. ns $',2. F%+ 5 $',2 . 2%+ '22 rpm
menghitung slip pada motor
7ontoh # hitung slip motor (ika diketahui kecepatan motor ',2 rpm. 4engan kecepatan sinkron yang sama dengan hasil diatas. R slip $$ns - n%+ ns% 8 '22 $$'22 - ',2%+ '22%8 '22 R Menghitung arus/ampere motor ketika diketahui daya(watt), tegangan(olt), dan faktor daya(cos !).
7ontoh. )itung besarnya arus$ampere% motor dengan daya ' k& dan tegangan ,,2T dengan faktor daya 2!LL. I 5 + T. 7os ].....5 ' k& '222 &att I '222+$,,2 . 2!LL% Ampere
Menghitung daya motor " phasa ketika diketahui arus, tegangan, dan faktor daya.
7ontoh. )itung daya motor induksi 3 phasa yang memiliki arus H! A dengan tegangan 3L2T dan faktor daya+ cos ] 2!LL. 5 ^3 .T. I . cos ] '!3 . 3L2 . H! . 2!LL H &att atau dibulatkan (adi ! =.
Menghitung daya output motor
5 output ^3 .T. I . eff . cos ] 7ontoh. )itung daya output motor (ika diketahui seperti data diatas dengan e*siensi motor H2 R . 5 output ^3 .T. I . eff . cos ] '!3 . 3L2 . H! . 2!H . 2!LL H &att atau dibulatkan (adi = atau ! )5
Menghitung e#siensi daya motor
7ontoh. 4engan daya input motor = dan daya output ! =. )itung e*siensi daya pada motor tersebut.
_ $5out + 5%8 '22R $22+222%8 '22R H2 R Menghitung daya semu motor ($A)
5ada motor ' phasa S $TA% T . I 5ada motor 3 phasa S ^3 . T . I
Menghitung torsi motor jika diketahui daya motor dan kecepatan motor.
