1 Motor Induksi 3 Fasa
Motor induksi adalah suatu mesin listrik yang merubah energi listrik menjadi energi gerak dengan menggunakan gandengan medan listrik dan mempunyai slip antara medan stator dan medan rotor. Bagian utama dari motor induksi terdiri atas dua bagian, yaitu: bagian stator dan bagian rotor. Stator adalah bagian motor yang diam terdiri : badan motor, inti stator stator,, belita belitan n stator stator,, bearin bearing g dan terminal terminal box. box. Bagian Bagian rotor rotor adalah adalah bagian motor yang yang berputar, terdiri atas rotor sangkar, poros rotor. rotor.
Gambar 1 Motor Induksi
2 Karakteristik Arus Starting pada Motor Induksi
Saat motor induksi dijalankan maka akan membutuhkan arus mula yang besar, hal ini dikarenakan frekuensi dan reaktansi yang tinggi dalam kondisi start yaitu dengan slip seratus persen. Jadi dalam rangkaian rotor yang sangat reaktif, arus rotor tertinggal terhadap ggl rotor dengan sudut yang besar. Hal ini berarti bahwa aliran arus maksimum terjadi dalam kondukt konduktor or rotor rotor pada pada suatu suatu waktu waktu setela setelah h kerapat kerapatan an fluksi fluksi maksim maksimum um stator stator melewa melewati ti konduktor konduktor tersebut. tersebut. Sehingga kondisi ini menghasilkan menghasilkan arus mula yang besar dengan fator daya yang rendah dan menghasilkan torsi mula yang rendah.
Jika rotor melakukan perepatan,frekuensi rotor menjadi berkurang dikarenakan nilai slip yang berkurang,hal ini berarti nilai reaktansi rotornya berkurang sehingga menyebabkan nilai torsinya naik ke harga maksimumnya. Jika motor memperepat lebih lanjut,torsi akan turun sesuai dengan harga yang diperlukan untuk memutar beban dengan keepatan konstan. !arakteristik besarnya arus mula pada sebuah motor induksi bias di jelaskan dengan melihat gambar " di bawah ini
Gambar 2.!arakteristik arus start pada motor induksi
#ari gambar di atas dapat di jelaskan bahwa saat kondisi start motor listrik memerlukan arus yang besar, besar, hal ini berlangsung berlangsung untuk beberapa lama. !emudian arus yang dibutuhkan dibutuhkan akan turun pada kondisi loked rotor. $ilai arus yang dibutuhkan akan tetap saat kondisi beban normal. #ari karakteristik arus mula ini kita bisa menentukan karakteristik dan setting relay proteksi yang di butuhkan untuk melindungi peralatan ini.
3 Starting Motor Induksi Tiga Fasa
Motor induksi saat dihidupkan seara langsung akan menarik arus % sampai & kali dari arus beban penuh dan hanya menghasilkan torsi ",' sampai (,' kali torsi beban penuh. )rus mula yang besar ini dapat mengakibatkan drop tegangan pada saluran sehingga akan mengganggu peralatan lain yang dihubungkan pada saluran yang sama. *ntuk motor yang berdaya besar tentu arus pengasutan juga akan semakin besar, sehingga untuk motor dengan daya besar tidak dianjurkan menghidupkan motor seara langsung. *ntuk menghindari hal tersebut, suatu motor induksi seringkali di+start dengan leel tegangan yang lebih rendah dari tegangan nominalnya. Starting motor induksi - fasa dapat dilakukan dengan ara, yaitu : + Start seara langsung #/0 1#iret /n 0ine2 + Start dengan saklar bintang+segitiga + Start dengan )utotrafo + Start dengan 3heostat + Start dengan Soft Starter 1elektronik2 + Start dengan 3eaktor 1induktor2
3.1 Starting secara Langsung/!L "irect !n Line#
4enggunaan metoda ini sering dilakukan untuk motor+motor )5 yang mempunyai kapasitas daya yang keil. !etika motor dengan kapasitas yang sangat besar di+ start dengan direct-on-line, tegangan sistem akan terganggu 1terjadi voltage dip pada jaringan suplai2 karena adanya arus starting yang besar. 6angguan tegangan ini dapat menyebabkan kerusakan pada peralatan elektronis yang lain yang terhubung dengan sumber. 4engertian start seara langsung ialah motor yang akan dijalankan langsung di swih /n ke sumber tegangan jala+jala sesuai dengan besar tegangan nominal motor. )rtinya tidak perlu mengatur atau menurunkan tegangan pada saat starting.
Gambar 3 #iagram #iret /n 0ine starter.
3angkaian untuk pengasut langsung 1#/0 #iret /n 0ine2 akan memutus atau menghubungkan suplai utama ke motor seara langsung. !arena arus pengasutan motor dapat menapai sampai & kali lebih besar dari arus kondisi normal, maka pengasut langsung ini hanya digunakan untuk motor+motor keil dengan daya kurang da ri ' k7. 4rinsip kerja starting langsung #/0 1 Direct On Line) seara umum yaitu, jika tombol mulai 1Start2 ditekan maka arus akan mengalir dari fasa merah 132 melalui rangkaian kendali dan kumparan kontaktor ke fasa biru. )rus ini akan mengkatifkan kumparan kontaktor sehingga kontaktor akan menutup untuk menghubungkan suplai - fasa ke motor. Jika tombol mulai dilepaskan rangkaian kendali akan tetap dipertahankan seperti semula melalui sebuah kontak penahan. Jika selanjutnya tombol berhenti 1stop2 ditekan atau jika kumparan+ kumparan beban lebih bekerja maka rangkaian kendali akan terputus dan kontaktor akan membuka untuk memutuskan suplai listrik - fasa ke motor. 4enghubungan kembali suplai ke motor hanya dapat dilakukan dengan menekan kembali tombol mulai, jadi rangkaian ini juga dapat memberi proteksi terhadap kehilangan tegangan suplai.
Gambar $ 3angkaian dan !arakteristik Starting #/0
!arena dalam keadaan start, rotor belum berputar 1 n892, maka slip S 8 " rangkaian ekuialen motor induksi tiap fasanya dapat digambarkan sebagai berikut :
Z ab = Z P = jX m :: 1 R( + j X ( 2 Z ab = R P + j X P
Gambar % 3angkaian ;kialen
Sehingga didapatkan persamaan arus starting, sebagai berikut :
V "
I st =
1 R" + R P 2 ( + 1 X " + X p 2 (
=
V " Z sc
!eunggulan dari metode ini adalah peralatan start yang sederhana,torsi mula yang besar,dapat start dengan epat da biaya yang murah.Metode ini bisa digunakan ketika:
#aya motor relatif rendah di bandingkan suplai utama , yang di batasi dengan arus inrush
4eralatan yang digerakkan tidak memerlukan peningkatan seara bertahap atau peralatan peredam yang membatasi shok dari start mula.
Starting torsi diperbolehkan ukup besar tanpa mengganggu operasi dari peralatan atau
beban yang di gerakkan.
3.2 Starting dengan sak&ar 'intang(Segitiga " <+
#
Start dengan methode star+delta ini memanfaatkan penurunan tegangan yang diatu ke motor saat stator motor terhubung dalam rangkaian star. 4ada waktu start, yakni saat stator berada pada rangkaian bintang, arus motor hanya mengambil sepertiga dari arus motor jika motor distart dengan metode#/0. Berhubung torsi motor berbanding lurus dengan =uadratis dari tegangan, maka torsi motor pada rangkaian bintang juga hanya sepertiga dari torsi pada rangkaian delta. 4rinsip !erja saat start, pertama+tama kontaktor utama ! " dan kontaktor bintang ! < diaktifkan. 4eralihan dari rangkaian bintang ke rangkaian delta terjadi pada keepatan n#, yakni jika keepatan motor sudah menapai kira kira &9> dari keepatan nominal. 5aranya
dengan pengaktifan kontaktor ! # dan pada saat yang sama kontaktor ! < dibuat tidak aktif. $amun, sesaat motor sudah terlepas dari rangkaian bintang tetapi masih belum terhubung ke rangkaian delta, rotor masih berputar, demikian juga arus rotor masih mengalir di kumparan rotor. )da fluks magnetik sisa di rotor yang memotong kumparan stator. Sehingga terjadi tegangan induksi ke stator yang frekuensinya tergantung dari
keepatan rotor saat itu.
!eepatan rotor saat itu tergantung sekali pada beban. Saat motor terhubung ke rangkaian delta, terjadilah arus inrus yang sangat besar, yang mana nilainya dapat menapai hingga (999 > dalam durasi yang sangat pendek sekitar (99 ms 1lihat grafik di bawah ini2.Hal ini terjadi karena adanya perbedaan phasa yang sangat besar telah terjadi saat stator terhubung kembali ke jaringan listrik dalam rangkaian delta dengan fluk dari rotor. )rus yang tinggi ini mengakibatkan terjadinya torsi kejut dan dapat memberikan dampak buruk bagi komponen transmisi dan komponen pemutus arus dari system drie tersebut.
Gambar ) 3angkaian dan 6rafik 4eralihan Star ke #elta
M *Torsi +ubungan , M- * Torsi +ubungan -
IL * Arus &ine +ubungan , IL- * Arus &ine +ubungan -
Gambar 2.) !arakteristik )rus Starting 7ay+
#elta
Bagian kura ?orsi terhadap !eepatan yang diberi bayangan arsir adalah torsi asselerasi yang dibutuhkan untuk meng+asselerasi beban. 4erhatikan torsi start pada rangkaian bintang harus selalu lebih besar dari torsi awal beban supaya motor dapat mengangkat beban dan berasselerasi menuju keepatan nominal.
I st 1! − ∆2 =
" -
x I st 1∆2
Hubungan bintang delta atau star+delta atau wye+delta ini memang ukup digemari sebagai pilihan aplikasi yang membutuhkan konsumsi arus yang keil beberapa saat awal motor dihidupkan namun memiliki suatu kelemahan yang membuatnya kurang menjadi pilihan setelah adanya pengembangan starting yang lebih baik seperti so"t starter . Satu+ satunya alasan pemilihan jenis starting ini adalah biaya yang lebih murah dibandingkan starting lainnya. Satu lagi dari kelemahan starting star+delta adalah apabila beban membutuhkan %9> dari torsi awal atau lebih untuk start maka terpaksa harus memilih motor induksi dengan satu frame si@e yang lebih besar.
3.3 Starting dengan Auto(transormator
)uto+transformator Starter
menggunakan auto+transformator untuk
mengurangi
tegangan selama periode awal dan kemudian menghubungkannya ketegang an penuh untuk mendapatkan keepatan yang ukup. ?ransformator memiliki berbagai tap yang dapat digunakan
untuk
menetapkan
tegangan
awal.
4engurangan tegangan
awal dapat
menyebabkan pengurangan arus pada motor. Selanjutnya dikurangi oleh transformator yang mengakibatkan arus line lebih keil daripada arus motor sebenarnya. Biasanya sebuah auto+ transformator menyediakan sejumlah tap untuk mengurangi tegangan ke terminal motor, sehingga mengurangi arus motor dan torsi saat pada starting. ?imer atau sentrifugal swith dapat digunakan untuk mengubah pengaturan tap selama start. Saat pengaturan kita dapat memberikan transisi tertutup atau terbuka. ?ransisi terbuka memiliki logika yang lebih sederhana, tetapi bias menyebabkan arus transien saat transisi perubahan tap. ?ransisi tertutup membutuhkan lebih logika yang lebih rumit tetapi memiliki transisi yang mulus antara perubahan tap. !arena tegangan motor berkurang, arus motor berkurang, sedangkan nilai torsi berkurang dengan kuadrat pengurangan tegangan.
Gambar Starting dengan )utotransformator
!ura torsikeepatan dari auto+transformator
ditunjukkan pada
gambar dan
dibandingkan dengan ?orsi )ross ?he 0inekeepatan. ?orsi )ross ?he 0ine ditunjukan dengan warna merah, dan kura auto+transformator ditunjukkan oleh warna biru.
Gambar 0 !arakteristik Starting dengan )utotransformator
*ntuk rangkaian ekialennya sebagai berikut:
Beberapa keuntungan menggunakan starting motor auto+transformator: ". (. -. %. '.
Menyediakan torsi tertinggi per ampere arus line. ?ap pada autotransformer member pengaturan untuk tegangan start 5ook untuk periode starting yang lama. Saatstarting, arus motor lebih besar dari arus line nya. Aaktor daya yang rendah.
Beberapa kerugian menggunakan starting motor auto+transformator: ". (. -. %.
*kuran yang ukup besar Biaya ukup tinggi Memilik jumlah tap yang terbatas Semakinbanyak tap yang digunakan, maka semakin rumit logika yang digunakan
3.$ Starting dengan +eostat
3heostat atau tahanan luar, adalah suatu perangkat yang digunakan untuk mengatur arus listrik dengan meningkatkan atau menurunkan nilai tahanan dari rangkaian dan merupakan ara yang paling umum untuk mengubah+ubah besar tahanan dalam suatu rangkaian. !arena biasa digunakan untuk menangani tegangan dan arus yang tinggi, maka rheostat dapat digunakan untuk mengontrol motor dalam mesin industry.
Gambar
Motor
Induksi
Starting
dengan
3heostat 6ambar diatas menunjukkan rheostat sederhana. )rus mengalir pada kumparan tahanan dan dari kumparan tahanan melalui slider. !etika tombol iasol diaktifkan, slider bergerak sepanjang kumparan, besar hambatan berubah dengan ara memariasikan panjang kumparan yang dilalui arus pada kumparan tahanan. 4ada pengawalan motor induksi - fasa, ias dilakukan dengan rheostat. 4engawalan dengan rheostat digunakan khusus untuk rotor belitan atau motor slip ring. Motor slip+ring selalu diasut menggunakan rotor resistane starting.
4ada metode ini, sebuah rheostat 1terhubung dengan hubungan bintangwye2 dihubungkan pada rangkaian rotor melalui slip+ring dan tegangan penuh disambungkan pada belitan stator. ?ahanan luar yang diatur berariasi akan memberikan tegangan masuk berariasi pada motor . Saat asutan, pemutar 1handle2 rheostat diatur pada posisi /AA sehingga tahanan maksimum berada pada setiap fasa rangkaian stator. Hal tersebut untuk mereduksi arus start dan pada saat yang sama torsi start bertambah. Setelah motor mendapatkan keepatannya, pemutar rheostat seara berangsur+angsur diputar searah jarum jam dan keluar dari rheostat untuk setiap fasa rangkaian rotor. !etika motor menapai keepatan konstan, 5hange+oer swith berada pada posisi /$ dan seluruh rheostat keluar dari rangkaian rotor. 6ambar di bawah adalah gambar starting motor induksi dengan rheostat. #ilihat pada gambar, rheostat disimbolkan dengan gambar resistansi dengan tanda panah kea rah luar. 3heostat dihubungkan dengan rotor untuk melakukan pengawalan.
Motor Induksi rotor belitan U
V n=0
W
Rheostat
3 ~
Gambar 1 Starting dengan 3heostat
R1
+
X1
R2
X2
Ist
Rt
V1
-
6ambar rangkaian ekialen dari starting motor induksi - fasa dengan rheostat adalah sebagai berikut.
I9 <<
Sehingga dari gambar di atas akan mendapat rumus:
I st =
V " C
1 R" + R( + Rt 2
(
+
C
1 X " + X ( 2
(
#imana jika nilai hambatan semakin besar maka arus start akan semakin keil.
3.% Starting dengan Sot Starter "e&ektronik#
Soft starter
sangat berbeda dengan starter lain. )lat ini mempergunakan thyristor
sebagai komponen utamanya. ?egangan yang masuk ke motor akan diatur dimulai dengan sangat rendah sehingga arus dan torsi saat start juga rendah. 4ada saat start ini tegangan yang masuk hanya ukup untuk menggerakkan beban dan akan menghilangkan kejutan pada beban. Seara perlahan tegangan dan torsi akan dinaikan sehingga motor akan mengalami perepatan kehingga terapai keepatan normal. Salah satu keuntungan mempergunakan alat
ini adalah kemungkinan dilakukannya pengaturan torsi pada saat yang diperlukan, tidak terpengaruh ada atau tidaknya beban. Soft starter dipergunakan untuk mengatur memperhalus start dari elektrik motor. 4risip kerjanya adalah dengan mengatur tegangan yang masuk ke motor. 4ertama+tama motor hanya diberikan tegangan yang rendah sehingga arus dan torsipun juga rendah. 4ada leel ini motor hanya sekedar bergerak perlahan dan tidak menimbulkan kejutan. Selanjutnya tegangan akan dinaikan seara bertahap sampai ke nominal tegangannya dan motor akan berputar dengan dengan kondisi 34M yang nominal.
!omponen utama softstarter adalah thyristor dan rangkaian yang mengatur trigger thyristor. Seperti diketahui, output thyristor dapat di atur ia pin gate nya. 3angkaian tersebut akan mengontrol leel tegangan yang akan dikeluarkan oleh thyristor. ?hyristor yang terpasang bisa pada ( phase atau - phase.
Selain untuk starting motor, Soft starter juga dilengkapi fitur soft stop. Jadi saat stop, tegangan juga dikurangi seara perlahan atau tidak dilepaskan begitu saja seperti pada starter yang menggunakan ontator.
Gambar 11 Starting dengan Soft Starter
3.) Starting dengan eaktor
Gambar 13 Starting dengan 3eaktor
!ekuatan sirkuit untuk pemula reaktor primer ditunjukkan di atas dalam 6ambar "-. Starter reaktor utama awalnya meniptakan tegangan pembagi dengan menempatkan unsur reaktif seara seri dengan rangkaian stator motor untuk menurunkan tegangan ke stator motor sampai jalankan kontak bergerak sehingga mengurangi motor arus dan torsi saat start. ;ntah swith timer atau sentrifugal dapat digunakan sebagai sinyal untuk melangsir keluar reaktor saat motor mendekati keepatan penuh. ;ntah transisi terbuka atau tertutup dapat diberikan antara awal dan menjalankan. Seperti yang kita telah diturunkan di atas, sebagai tegangan ke motor berliku berkurang, arus ke motor berkurang langsung. Sedangkan nilai torsi berkurang dengan kuadrat pengurangan tegangan. Sebuah torsi keepatan kura umum untuk reaktor primer pemula ditampilkan di bawah pada 6ambar "% dan dibandingkan dengan melintasi garis torsi keepatan kura. !ura )?0 ditampilkan dalam warna merah dan kura pemula reaktor primer diperlihatkan dengan warna biru.
Gambar 1$ !araktreristik Starting dengan 3eaktor
Salah satu keuntungan dari starter reaktor utama adalah pengurangan saat ini sejalan dengan disipasi panas kurang dari resistor utama sirkuit. !elemahan dari starter reaktor utama adalah faktor daya yang buruk yang disebabkan oleh induktansi tambahan dalam rangkaian awal dan keterbatasan pengaturan tegangan awal.
Gambar 1% 3angkaian ;kialen
v reak . = V" − V m dimana : D"+ ?egangan sumber
vm = I st x Z sc Dm + ?egangan pada motor
X L =
V rea# . I st
K4SIM56LA7
Motor induksi saat dihidupkan seara langsung akan menarik arus % sampai E kali dari arus beban penuh dan hanya menghasilkan torsi ",' sampai (,' kali torsi beban penuh. )rus mula yang besar ini dapat mengakibatkan drop tegangan pada saluran sehingga akan mengganggu peralatan lain yang dihubungkan pada saluran yang sama. *ntuk menghindari hal tersebut, suatu motor induksi seringkali di+start dengan leel tegangan yang lebih rendah dari tegangan nominalnya. Starting motor induksi - fasa dapat dilakukan dengan ara, yaitu : + Start seara langsung #/0 1#iret /n 0ine2 + Start dengan saklar bintang+segitiga + Start dengan )utotrafo + Start dengan 3heostat + Start dengan Soft Starter 1elektronik2 + 4engasutan dengan 3eaktor 1induktor2
Autotransormer asar
?ransformator jenis ini hanya terdiri dari satu lilitan yang berlanjut seara listrik, dengan sadapantengah. #alam transformator ini, sebagian lilitan primer juga merupakan lilitan sekunder. Aasa arusdalam lilitan sekunder selalu berlawanan dengan arus primer, sehingga untuk tarif daya yang samalilitan sekunder bisa dibuat dengan kawat yang lebih tipis dibandingkan transformator biasa.!euntungan dari autotransformator adalah ukuran fisiknya yang keil dan kerugian yang lebih rendahdaripada jenis dua lilitan. ?etapi transformator jenis ini tidak dapat memberikan isolasi seara listrikantara lilitan primer dengan lilitan sekunder. Selain itu, autotransformator tidak dapat digunakansebagai penaik tegangan lebih dari beberapa kali lipat 1biasanya tidak lebih dari ",' kali2.
