Pengereman Dinamik Motor 3 Fasa

Pengereman Dinamik Pada Motor Induksi Tiga Fasa

(A. Warsito, M. Facta, M Anantha BP)

PENGEREMAN DINAMIK PADA MOTOR INDUKSI TIGA FASA Agung Warsito, Mochammad Facta, M Anantha B P [email protected], [email protected] Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Diponegoro Abstrak

Motor Motor induk induksi si tiga tiga fasa fasa banyak banyak digun digunaka akan n oleh oleh duni dunia a indu indust stri ri kare karena na memi memilik likii bebe bebera rapa pa keuntungan antara lain motor ini sederhana, murah dan mudah mudah pemeli pemelihar haraan aannya nya.. Pada Pada pengg pengguna unaan an motor induksi sering dibu ibutuhkan proses meng mengh henti entika kan n puta putara ran n moto motorr deng dengan an cepa cepat, t, teru erutama ama apli aplika kassi untuk kon konveyo veyor. r. Untuk tuk menghe menghenti ntikan kan putar putaran an rotor, rotor, torsi torsi penger pengerema eman n diperluka diperlukan n yang dapat dapat dihasilkan dihasilkan secara secara mekanik mekanik maupun secara elektrik. Penger Pengerema eman n unt untuk uk menghe menghenti ntikan kan putar putaran an motor motor induks induksii dapat dapat diranc dirancang ang secara secara dinami dinamik, k, yaitu sistem pengerem pengereman an yang dilakukan dilakukan dengan memb membua uatt medan edan magn magnet etik ik moto motorr stas stasio ione ner. r. Keadaan tersebut dilaksanakan dengan mengin menginjek jeksik sikan an arus arus DC pada pada kump kumpara aran n stato statorr motor induksi tiga fasa setelah hubungan kumparan stator dilepaskan dari sumber tegangan suplai AC. Metode pengereman dinamik memiliki keunt keuntung ungan an antara antara lain kemud kemudaha ahan n peng pengat atur uran an kece kecepa pata tan n peng penger erem eman an terhadap terhadap motor induksi tiga fasa dan keru kerugi gian an meka mekani niss dapa dapatt diku dikura rang ngi. i. Dengan Dengan mengaplika mengaplikasikan sikan pengerema pengereman n dinamik pada motor induksi tiga fasa didapatkan didapatkan hasil proses proses menghent menghentikan ikan puta putara ran n moto motorr indu induks ksii lebi lebih h cepa cepatt diba diband ndin ingk gkan an tanp tanpa a peng penger erem eman an dinamik

I.

PENDAHULUAN

Motor Motor induks induksii tiga fasa fasa banyak banyak diguna digunakan kan oleh oleh duni duniaa indu indust stri ri karen karenaa memi memilik likii bebe bebera rapa pa keuntu keuntunga ngan. n. Keuntu Keuntungan ngan yang yang dapat dapat dipero diperoleh leh dalam pengendalian motor–motor induksi tiga fasa yaitu, struktur motor induksi tiga fasa lebih ringan (20% (20% hing hingga ga 40%) 40%) diba diband nding ingka kan n moto motorr arus arus searah (DC) untuk daya yang sama, harga satuan relatif lebih murah, dan perawatan motor induksi tiga fasa lebih hemat. Penger Pengereman eman pada pada motor motor induks induksii tiga tiga fasa, fasa, secara secara umum umum masih masih menggu menggunak nakan an metoda metoda yang yang sede sederha rhana na,, deng dengan an cara cara peng penger erema eman n meka mekani nik k dimana torsi pengereman dihasilkan oleh peralatan penger pengerema eman n yang yang berupa berupa sepatu sepatu rem dan drum

yang terpasang pada poros rotor. Pada pengereman ini energi putar dari rotor dikurangi dengan cara menekan poro poross roto rotorr meng menggu guna naka kan n sepa sepatu tu rem. rem. Peng Penger erem eman an secara secara mekani mekanik k membut membutuhk uhkan an jadwal jadwal pemeli pemelihar haraan aan tera teratu turr kare karena na terd terdap apat at rugi rugi – rugi rugi meka mekani niss sepe sepert rtii geseka gesekan n yang yang menimb menimbulk ulkan an panas panas dan mengha menghasilk silkan an debu akibat gesekan. Pengereman untuk menghentikan putaran motor induksi dapat dirancang secara dinamik, yaitu menggunakan sistem pengereman yang dilakukan deng dengan an memb membua uatt meda medan n magn magnet etik ik moto motorr stas stasio ione ner. r. Keadaan Keadaan tersebut tersebut dilaksanaka dilaksanakan n dengan dengan menginjeksika menginjeksikan n arus DC pada kumparan stator motor induksi tiga fasa sete setela lah h hubu hubung ngan an kump kumpara aran n stat stator or dile dilepa pask skan an dari dari sumb sumber er tega tegang ngan an supl suplai ai AC. AC. Meto Metode de peng penger erem eman an dinamik (dynamic braking) memiliki keuntungan antara lain lain kemu kemuda daha han n peng pengatu atura ran n kecep kecepat atan an penge pengere rema man n terhadap motor induksi tiga fasa. II.

DASAR TEORI

2.1 Motor Induksi [1,3] Pada motor induksi arus rotor bukan diperoleh dari sumber tertentu, tetapi merupakan arus yang terinduksi sebaga sebagaii akibat akibat perbed perbedaan aan relati relatiff antara antara putaran putaran rotor rotor dengan medan putar yang dihasilkan oleh stator. 2.2 2.2

Kons Konstr truks uksii Motor Motor Indu Induksi ksi Tig Tiga a Fasa Fasa[1,3] Motor Motor induks induksii tiga tiga fasa fasa memili memiliki ki dua kompon komponen en dasar yaitu stator dan rotor , bagian rotor dipisahkan dengan bagian stator oleh celah udara air gap gap) deng yang yang semp sempit it (air dengan an jara jarak k anta antara ra 0,4 0,4 mm sampa ampaii 4 mm. mm. Tip Tipe dar dari moto motorr indu induks ksii tig tiga fasa asa berdasarkan lilitan pada rotor dibagi menjadi dua macam yait yaitu u roto rotorr beli belita tan n (wound adalah tipe tipe motor motor ound rotor rotor ) adalah induks induksii yang yang memilik memilikii rotor rotor terbua terbuatt dari dari lilitan lilitan yang yang sama sama dengan dengan lilita lilitan n stator statornya nya dan rotor sangkar tupai Squirrel-cagee rotor ) yaitu (Squirrel-cag yaitu tipe tipe motor motor induks induksii dimana dimana konstruksi konstruksi rotor tersusun tersusun oleh beberapa batangan logam yang dimasukkan melewati slot-slot yang ada pada rotor motor induksi, kemudian setiap bagian disatukan oleh cincin cincin sehingg sehinggaa membua membuatt batang batangan an logam logam terhub terhubung ung singkat dengan batangan logam yang lain. 2.3

Beban Motor Induksi Tiga Fasa

Dalam melaksanakan pengujian pengereman dinamik dinamik digunakan digunakan dinamometer dinamometer DC (generator-m (generator-motor otor

1

Transmisi, Vol. 11, No. 1, Juni 2006 : 1 - 5

arus searah) sebagai beban motor induksi. Dinamometer DC dalam percobaan berfungsi untuk mengubah energi mekanik menjadi energi listrik. 2.4 Pengereman pada Motor listrik [6,8,10,14] Pengereman secara elektrik, torsi pengereman dihasilkan berdasarkan nilai arus injeksi yang diberikan pada belitan stator. Pada pengereman secara elektrik energi putaran rotor diubah menjadi energi elektrik yang kemudian dikembalikan ke suplai daya, atau dengan memberikan suatu medan magnet stasioner pada stator sehingga putaran rotor akan berkurang dengan sendirinya, pengereman secara elektrik lebih halus dan tidak ada hentakan yang terjadi. Pengereman secara elektrik tidak dapat menghasilkan torsi untuk menahan beban dalam keadaan sudah berhenti dan membutuhkan sumber energi listrik untuk mengoperasikannya. 2.5

Pengereman Dinamik

berlawanan untuk menjadikan stasioner terhadap stator. Interaksi medan resultan dan gerak gaya magnet rotor akan mengembangkan torsi yang berlawanan dengan torsi motor sehingga pengereman terjadi. Torsi pengereman yang dihasilkan tergantung pada besarnya arus injeksi DC pada belitan stator, karena torsi pengereman sebanding dengan arus injeksi. Sedangkan nilai tahanan (R) berpengaruh pada nilai kecepatan torsi pengereman terjadi. Semakin kecil nilai tahanan (R), semakin cepat torsi pengereman terjadi. 2.6

Penyearah Penuh Satu Fasa

Penyearah yang dipakai pada alat ini adalah penyearah gelombang penuh dengan menggunakan transformator step down dan mempunyai keluaran tegangan DC positif. Rangkaian penyearah gelombang penuh dengan menggunakan transformator step down dapat dilihat pada gambar 2.2. Pada saat setengah siklus positif dioda D 2 dan D3 akan konduksi untuk menghasilkan satu siklus positif dan pada siklus negatip dioda D4 dan D1 akan konduksi untuk menghasilkan satu siklus negatif. N

Pengereman dinamik digunakan untuk menghentikan putaran rotor motor induksi. Tegangan pada stator diubah dari sumber tegangan AC menjadi tegangan DC dalam waktu yang sangat singkat. Torsi yang dihasilkan dari pengereman tergantung pada besar arus DC yang diinjeksikan pada belitan stator. Pada gambar 2.1. menunjukkan bentuk rangkaian pengereman dengan injeksi arus searah pada motor induksi tiga fasa.

220 v

VA

1

N

2

D

1

D

3

C

D

2

D

4

+

0 v

+

V

D C

Gambar 2.2 Penyearah gelombang penuh

III.

PENGUJIAN

Blok diagram pengujian seperti tampak pada gambar dibawah ini. K1 SUPLAI AC TIGAFASA

PANELKONTROL

MOTORINDUKSI TIGAPHASA

GENERATOR DC

BEBAN

K2

Trafo Step Down Penyearah M 3~

Stator Motor

Gambar 2.1 Pengereman dinamis dengan injeksi arus searah pada motor induksi tiga fasa.

SUPLAI AC SATU FASA

T R A F O S T E P D O W N

PENYEARAH PENUH SATU FASA

Gambar 3.1 Diagram blok

Arus searah yang diinjeksikan pada kumparan stator akan mengembangkan medan stasioner untuk menurunkan tegangan pada rotor. Oleh karena kumparan rotor terhubung singkat, arus yang mengalir menghasilkan medan magnet. Medan magnet akan berputar dengan kecepatan yang sama dengan rotor tetapi dengan arah yang

2

3.1. Pengujian Lama Waktu Berhenti Motor Induksi Tiga Fasa tanpa Pengereman Dinamik

Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui lama waktu berhenti motor induksi tiga fasa tanpa pengereman dinamik. Hasil pengujian ini untuk mengetahui selisih


lama waktu berhenti dengan dan tanpa pengereman dinamik. Gambar rangkaian penghentian motor induksi tiga fasa tanpa pengereman dinamik diperlihatkan pada gambar 3.2.

1

Konfigurasi A

Idc

2

Konfigurasi B

Idc

3

Konfigurasi C

Idc

4

Konfigurasi D

Idc

5

Konfigurasi E

Idc

6

Konfigurasi F

Idc

K o n t ak U t a m a N O K ontaktor 1

K o n t ak N C T i m e r 1

P u s h B u t to n N C 1

P B N O 1

Kontak Bantu N O Ko ntaktor 2

Kontak Bantu NO Kon taktor 1

Kontak Bantu NC K ontaktor 1

Kontak Bantu NC Ko ntaktor 2

M M o t o r In d u k s i Tiga Fasa K o n ta k to r1

P ilo t L a m p

K 2

T 1

R 1

Gambar 3.2 Rangkaian penghentian motor induksi tiga fasa tanpa pengereman dinamik

3.2. Perhitungan Besar Arus Injeksi DC untuk Pengereman Dinamik pada Motor Induksi Tiga Fasa

3 3 Iac =

2 2 3 Iac =

2 2

T r a f o S t ep D o w n

M C B T i ga F a s a

M C B S a t u F a sa

K o n t a k U t am a N 0 Kontaktor 1 Kontak NC T imer 1

Penyearah

1/3

STATOR 1/3

(b)

Iac

Push Button 1 NC

Kontak NO Kontaktor 2

Push Button 1 N0 Kontak NO Kontaktor 1

STATOR

(c)

K o n t a k N C K o n t a k to r 1

Kontak NC Kontaktor 2

M M o t o r In d u k s i Tiga Fasa K 1 P ilo t L a m p

I DC

I DC

=

Iac

2 2

IDC 2/3

(a)

=

2 Iac 3

Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui lama waktu berhenti motor induksi tiga fasa dengan pengereman dinamik. Hasil percobaan ini untuk mengetahui selisih lama waktu berhenti dengan dan tanpa pengereman dinamik. Gambar rangkaian penghentian motor induksi tiga fasa dengan pengereman dinamik untuk keenam konfigurasi hubungan belitan stator diperlihatkan pada gambar 3.3.

TOLR

I DC

STATOR

=

Iac

2

3.3.Pengujian Lama Waktu Berhenti Motor Induksi Tiga Fasa dengan Pengereman Dinamik

Sebelum melaksanakan pengujian pengereman dinamik terlebih dahulu melakukan perhitungan besar arus injeksi sesuai rumus pada masing-masing konfigurasi dibawah ini. IDC

3

=

M C B 1 F a sa

M C B 3 F a sa

T O L R


K2

T1

R 1

1/2

I DC

STATOR 1/2 (d)

STATOR

STATOR (e)

(f)

Gambar 3.3 Konfigurasi hubungan belitan stator untuk pengereman dinamik

Pada rangkaian pengereman dinamik untuk keenam konfigurasi rumus arus injeksi Idc ditabulasikan pada tabel 3.1. Tabel 3.1 Rumus arus injeksi DC pada keenam konfigurasi hubungan belitan stator untuk pengereman dinamis

N o.

Uraian

Gambar 3.4 Rangkaian penghentian motor induksi tiga fasa dengan pengereman dinamik pada salah satu konfigurasi

Rumus

IV. HASIL PENGUJIAN. 4.1 Lama Waktu Berhenti Motor Induksi Tiga Fasa tanpa Pengereman Dinamik pada Variasi Tegangan 110, 220, 380 Volt Beban Lampu 75 dan 150 Watt

Pada pengujian untuk mengetahui waktu berhenti motor induksi tiga fasa tanpa pengereman dinamik untuk variasi tegangan 110, 220, 380 Volt beban lampu 75 dan 150 Watt pada keenam variasi hubungan belitan stator hasilnya digambarkan dalam grafik sebagai berikut :

3


s u r A n a d i t n e h r e B u t k a W r a s e B

5,55

5,4

6


5,6

5 4 3 1,31

2 0,38

1

0,57

5

4.25

4.27

4 2.33

3 2 0.91

1 0

11 0

0 110

220

220

Tegangan Belitan Stator

380 Tegangan Belitan Stator Waktu Berhenti (Detik)

Waktu Berhenti (Detik)

Gambar 4.1 Grafik hubungan waktu berhenti dengan arus pada variasi hubungan belitan stator hubung bintang beban lampu 75 Watt


5

4.04

4.38

4.3

4 3 1.32

2 1

0.48

0.59

0 110

220

380 Tegangan Belitan Stator


Arus (Ampere)


Berdasarkan grafik 4.1 dan 4.2 dapat dianalisa berdasarkan hasil pengujian untuk belitan stator hubung bintang bahwa waktu ratarata berhenti untuk beban lampu 150 Watt lebih cepat dibanding beban lampu 75 Watt. Namun waktu berhenti rata-rata beban lampu 75 Watt dan 150 Watt cenderung semakin lama jika tegangan cenderung naik.


6

5.66

5.6

Arus (Ampere)

Arus (Ampere)

Gambar 4.4 Grafik hubungan waktu berhenti dengan arus pada variasi hubungan belitan stator hubung segitiga beban lampu 150 Watt

Berdasarkan grafik 4.3 dan 4.4 dapat dianalisa berdasarkan hasil percobaan untuk belitan stator hubung bintang bahwa waktu rata-rata berhenti untuk beban lampu 150 Watt lebih cepat dibanding beban lampu 75 Watt. Namun waktu berhenti rata-rata beban lampu 75 Watt dan 150 Watt cenderung semakin lama jika tegangan cenderung naik. Berdasarkan grafik 4.1, 4.2, 4.3 dan 4.4 dapat dianalisa berdasarkan hasil percobaan untuk belitan stator hubung bintang dan segitiga bahwa waktu rata-rata berhenti cenderung sama pada masing-masing variasi tegangan karena tanpa pengereman dinamik. 4.2 Lama Waktu Berhenti Motor Induksi Tiga Fasa dengan Pengereman Dinamik pada Variasi Tegangan 110, 220, 380 Volt Beban Lampu 75 dan 150 Watt

Pada pengujian untuk mengetahui waktu berhenti motor induksi tiga fasa dengan pengereman dinamik untuk variasi tegangan 110, 220, 380 Volt beban lampu 75 dan 150 Watt pada keenam variasi hubungan belitan stator hasilnya digambarkan dalam grafik sebagai berikut :

5 4 3

2.29

2 1

0.87

0 110


220


Arus (Ampere)



5 4

4.07 3.15

3 1.26

2 1

0.47

1.6

0.71

0 110

220



Arus (Ampere)


4



3.5 3 2.5 2 1.5 1

2.89 2.15

0.6

1.61 0.96

0.72

0.5 0 110

220



Arus (Ampere)


Berdasarkan grafik 4.5 dan 4.6 dapat dianalisa berdasarkan hasil pengujian untuk belitan stator hubung bintang bahwa waktu rata-rata berhenti untuk beban lampu 150 Watt lebih cepat dibanding beban lampu 75 Watt walau arus injeksi DC relatif sama. s u r A 3 n a d 2.5 i t n 2 e h r e 1.5 B u 1 t k a W 0.5 r a 0 s e B

2.84

2.54

1.27

110


1.02

220


Arus (Ampere)


IV. KESIMPULAN Dari hasil pengujian dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut : 1. Waktu berhenti motor induksi tanpa pengereman dinamik semakin lama jika tegangan belitan stator bertambah besar dan waktu berhenti berkurang jika beban lampu bertambah besar. 2. Waktu berhenti motor induksi belitan stator hubung bintang konfigurasi A, B dan E dengan pengereman dinamik berkurang jika arus injeksi dc, tegangan belitan stator dan beban lampu bertambah besar . 3. Waktu berhenti motor induksi belitan stator hubung segitiga konfigurasi C, D dan F dengan pengereman dinamik berkurang jika arus injeksi dc, tegangan belitan stator dan beban lampu bertambah besar. 4. Waktu berhenti motor induksi dengan pengereman dinamik berkurang dibandingkan tanpa pengereman dinamik. 5. Pengereman dinamik konfigurasi A, B, E untuk belitan stator hubung bintang cenderung mempunyai karakteristik yang sama 6. Pengereman dinamik konfigurasi F untuk belitan stator hubung segitiga cenderung mempunyai karakteristik yang lebih baik dibanding konfigurasi C, D karena arus injeksi DC tidak terlalu besar tetapi mempunyai waktu berhenti yang kecil.


DAFTAR PUSTAKA [1] Eugene C. Lister, Ir. Drs. Hanapi Gunawan, Mesin Dan Rangkaian Listrik , Penerbit Erlangga, Jakarta, 1993. s [2] Fizgerald, Kingsley, Umans, Mesin - Mesin Listrik , u r 2.58 A 3 n a Penerbit Erlangga, Jakarta, 1997. d 2.5 2.33 i t n 2 e h r [3] Harten, P. Van, Instalasi Listrik Arus Kuat 3, 1.31 e 1.5 B 0.95 u t 1 k CV. Trimitra Mandiri, Jakarta, 1978. a W 0.5 r a 0 s [4] I J Nagrath, D P kothari, Electric Machines, Tata e B 110 220 Tegangan Belitan Stator McGraw-Hill Publishing Co. Ltd., New Delhi, 1985. [5] Kadir A, Mesin Tak Serempak , Djambatan, Waktu Berhenti (Detik) Arus (Ampere) Jakarta,1981. [6] M. Chilikin, Electric Drive, MIR Publisher, Moscow, Gambar 4.8 Grafik hubungan waktu berhenti dengan arus 1970. pada variasi hubungan belitan stator hubung segitiga beban lampu 150 Watt [7] M. Rashid, Power Electronics Circuit, Device, and Berdasarkan grafik 4.7 dan 4.8 dapat Aplication 2nd , Prentice-Hall International Inc, 1988. dianalisa berdasarkan hasil pengujian untuk belitan [8] M. V. Deshpande, Electric Motors: Applications And stator hubung bintang bahwa waktu rata-rata Control, A. H. Wheeler & Co.Ltd, India, 1990. berhenti untuk beban lampu 150 Watt lebih cepat [9] ---, Peraturan Umum Instalasi Listrik 2000. dibanding beban lampu 75 Watt walau arus injeksi [10] P. C. Sen, Principles Of Electric Machines And DC relatif sama. Power Electronics, Second Edition, John Wiley & Sons, Berdasarkan grafik 4.5, 4.6, 4.7 dan 4.8 dapat USA, 1997. dianalisa berdasarkan hasil percobaan untuk [11] Sumanto, MA, Motor Listrik Arus Bolak-Balik, Endi belitan stator hubung bintang dan segitiga bahwa Offset, Yogyakarta, 1993. waktu rata-rata berhenti cenderung semakin kecil [12] Team, Instalasi Listrik , TEDC, Bandung. ketika tegangan dan arus injeksi DC semakin [13] Theodore Wildi, Electrical Machines, Drives and besar. Power Systems 3rd ,Prentice Hall Inc, New Jersey, 1997.

5


[14] Vedam Subrahmanyam, Electric Drives, Concepts and Applications, Tata McGraw-Hill, New Delhi, 1994. [15] Zuhal, Dasar Tenaga Listrik Dan Elektronika Daya, Gramedia, Jakarta, 1995.

6

Pengereman Dinamik Motor 3 Fasa

Recommend Documents