Modul 11 Dasar Konversi Energi Listrik Mesin Tak Serempak ( Mesin Induksi ) 11.1 Umum Mesin listrik baik arus searah maupun bolak balik terdiri dari generator rator dan motor sehingga untuk mesin ini dapat di bagi: 1. Generator tak serempak, sebagai pembangkit tenaga listrik, akan tetapi jarang di pergunakan, kadang – kadang di pergunakan dalam pengereman regenerative yakni bila motor tak serempak berputar melebihi kecepatan dan belangsung proses pengereman. 2. Motor tak serempak (motor asinkron atau motor induksi) yang banyak dipergunakan di pabrik, industry dan peralatan – peralatan rumah tangga sebagai penggerak atau pembangkit tenaga makanis. Motor induksi dapat dibagi: 1. Berdasarkan prinsip kerja: a. Motor induksi rotor sangkar dan motor induksi rotor belitan b. Motor komutator seri, kompensasi, shunt dan repulasion. 2. Berdasarkan arus dan tegangan : a. Tiga fase b. Satu fase 3. Berdasarkan kecepatan a. Bervariasi b. Bias di astur 4. Berdasarkan struktur a. Terbuka b. Tertutup c. Setengah tertutup d. Bervetilasi.
Modul 11 Dasar Konversi Energi Listrik Ir. Badaruddin, MT
Page 1
Gambar 11.1 Motor Induksi rotor sangkar tiga fasa, keliatan rotornya
Gambar 11.2 Motor induksi rotor belitan tiga fase, keliatan rotor dan cincin gesernya 11.2 Konstruksi Motor Induksi Konstruksi motor induksi terdiri dari : 1. Stator, bagian motor yang diam. 2. Rotor, bagian motor yang berputar. 3. Celah udara, adalah ruangan antara stator dan rotor. Konstruksi stator (lihat gambar) terdiri dari a. Rumah stator dari besi tuang. b. Inti stator dari besi lunak atau baja silicon. c. Alur dan gigi materialnya sama dengan inti, alur tempat meletakkan belitan. d. Belitan stator dari tembaga. Belitan stator di rangkai untuk motor induksi tiga fase tetapi juga dapat di rangkai untuk motor induksi satu fase, disamping itu juga di rangkai untuk jumlah kutub tertentu. Modul 11 Dasar Konversi Energi Listrik Ir. Badaruddin, MT
Page 2
Gambar 11.3 Stator motor induksi Konstruksi rotor, (lihat gambar dan gambar) terdiri dari : a. Inti rotor bahannya sama dengan inti stator. b. Alur dan gigi materialnya sama dengan inti, alur tempat meletakkan belitan. c. Belitan rotor bahannya dari tembaga, dari konstruksi lilitan akan memberikan dua macam rotor yakni: i. Motor induksi dengan rotor sangkar atau kurung. ii. Motor induksi dengan rotor belitan. d. Poros atau as
Gambar 11.4 Rotor sangkar dari motor induksi Modul 11 Dasar Konversi Energi Listrik Ir. Badaruddin, MT
Page 3
Gambar 11.5 Rotor sangkar dari motor induksi Stator dan rotor membentuk rangkaian magnetis, berbentuk silidris yang simetris dan diantaranya terdapat celah udara. Celah udara antara stator dan rotor, kalau terlalu luas maka efisiensi mesin rendah, sebaliknya jika terlalu sempit menimbulkan kesukaran mekanis pada mesin. 11.3 Prinsip Kerja Motor Induksi. Prinsip kerja motor induksi tiga fase berdasarkan induksi elektrmagnetis, yakni bila belitan / kumparan stator diberi sumber tegangan bolak – balik 3 fase maka arus akan mengalir pada kumparan tersebut, menimbulkan medan putar (garis – garis gaya fluks) yang berputar dengan kecepatan sinkron dan akan mengikuti persamaan.
Dengan : Ns= kecepatan putar dari medan putar stator dalam rpm. F = frekuensi arus dan tegangan stator P = banyaknya kutub. Garis – garis fluks dari stator tersebut yang berputar akan memotong penghantar – penghantar rotor sehingga pada penghantar – penghantar tersebut timbul EMF (Elektro Motoris Force) atau GGL (Gaya Gerak Listrik) atau tegangan induksi. Berhubung kumparan rotor merupakan rangkaian yang tertutup maka pada kumparan tersebut mengalir arus. Arus yang mengalir pada penghantar rotor yang berada dakam medan magnit berputar dari stator, maka pada penghantar rotor tersebut timbul gaya – gaya yang berpasngan dan berlawanan arah, gaya tersebut menmbulkan torsi yang Modul 11 Dasar Konversi Energi Listrik Ir. Badaruddin, MT
Page 4
cenderung memutar motornya, rotor akan berputar dengab kecepatan puatr (Nr) mengikuti putaran medan putar stator (NS) 11.4 Slip (S) Slip timbul karena perbedaan perputaran medan putar stator dan perputaran rotor : Ada tiga macam slip: Slip mutlak, dinyatakan oleh persamaan :
Slip pecahan, dinyatakan oleh persamaan:
Slip dalam persen (%) dinyatakan oleh persamaan :
11.5 Frekuensi Arus Rotor. Pada waktu rotor masih diam maka frekuensi arus rotor sama dengan frekuensi arus stator (f). waktu rotor berputar maka frekuensinya akan berpengaruhi oleh slip yang mengikuti persamaan:
Contoh soal Motor induksi 3 fase, 4 kutub bekerja dengan sumber tegangan yang frekuesninya 50 Hz, Hitung : a. Kecepatan medan putar stator b. Kecepatan rotor jika slip 0,04 c. Frekuensi arus rotor jika slip 0,03. d. Frekuensi rotor pada waktu diam. Penyelesaian :
Modul 11 Dasar Konversi Energi Listrik Ir. Badaruddin, MT
Page 5
Contoh soal Motor induksi 3 fase, 6 kutub 440 volt, 50 Hz bekerja dengan beban penuh pada kecepatan 950 rpm. Hitung : a. Slip b. Frekuensi arus da tegangan rotor. Penyelesaian :
Contoh soal Jika motor 6 kutub di jalankan dari penyedia daya 50 cycle, mempunyai EMF dalam rotornya dengan frekuensi 2,5 cycle perdetik. Tentukan : a. Slip b. Kecepatan motor Penyelesaian :
a. Jadi 2,5 = s x 50
b.
Dapat dihitung N = 950 rpm. Contoh soal 1. Sebuah motor induksi, 4 kutub, 50 cycle, dijalankan pada kecepatan 1455 rpm. Tentukan slip dan kecepatan slip. Penyelesaian : Modul 11 Dasar Konversi Energi Listrik Ir. Badaruddin, MT
Page 6
Kecepatan rotor sebenarnya N = 1455 rpm. Kecepatan slip = NS – N = 1500 – 1455 = 45 rpm. Slip
2. Sebuah motor induksi, 8 kutub berjalan atas frekuensi penyedia daya 50 cps. Jika bekerja pada beban penuh kecepatan 720 rpm. Hitunglah slip motor tersebut Penyelesaian : Kecepatan sinkron
3. Sebuah alternator 8 kutub berjalan pada kecepatan 750 rpm dan memberikan daya kepada motor induksi 6 kutub yang mempunyai slip 3 % pada beban penuh. Tentukanlah kecepatan beban penuh dari motor induksi dan frekuensi EMF rotornya. Penyelesaian : Frekuensi penyedia daya:
Kecepatan beban penuh N dapat dihitung , yaitu N = 970 rpm 4. Motor induksi 3 fase, 4 kutub bekerja dengan sumber tegangan yang frekuesninya 50 Hz, Hitung : e. Kecepatan medan putar stator Modul 11 Dasar Konversi Energi Listrik Ir. Badaruddin, MT
Page 7
f.
Kecepatan rotor jika slip 0,04
g. Frekuensi arus rotor jika slip 0,03. h. Frekuensi rotor pada waktu diam. Penyelesaian :
5. Motor induksi 3 fase, 6 kutub 440 volt, 50 Hz bekerja dengan beban penuh pada kecepatan 950 rpm. Hitung : c. Slip d. Frekuensi arus da tegangan rotor. Penyelesaian :
Modul 11 Dasar Konversi Energi Listrik Ir. Badaruddin, MT
Page 8
