PENGGULUNGAN ULANG MOTOR INDUKSI 3 FASA
LAPORAN
Disusun untuk Melengkapi Tugas Mata Kuliah Perawatan & Perbaikan Yang dibina oleh Bapak Dwi Prihanto Disusun oleh : Ahmad Fadillah Arta Febri Darmawan Filla Farida Firah Zarwandah Ilham A. N. Zehan Miftakul Nur Arifin Milla Anifatul Rosada Muhammad Fahrul Syahrial Muhammad Fazly Fauzi N Ramadhan Yorri Indra P. Risna dwi afiandani Siska Dwi Ambarwati Tri Dianita Rully Wahyu Pradana Pertiwi Zainab Khoirullailah
140534604928 140534604928 140534603639 140534603639 140534606072 140534606072 140534602401 140534602401 140534602719 140534602719 140534604053 140534604053 140534603510 140534603510 140534603067 140534603067 140534605701 140534605701 140534605571 140534605571 140534600105 140534600105 140534603377 140534603377 140534600776 140534600776 140534602787 140534602787 140534602839 140534602839
UNIVERSITAS NEGERI MALANG FAKULTAS TEKNIK JURUSAN TEKNIK ELEKTRO Mei 2017
LAPORAN PERAWATAN & PERBAIKAN PENGGULUNGAN ULANG MOTOR INDUKSI 3 FASA
A.
TUJUAN
1.
Mahasiswa dapat memahami prinsip kerja dari motor listrik 3 fasa.
2.
Mahasiswa dapat menganalisa kerusakan yang terjadi pada motor listrik 3 fasa.
3.
Mahasiswa dapat menghitung jumlah belitan stator motor listrik 3 fasa.
4.
Mahasiswa dapat menggambar lilitan stator motor listrik 3 fasa.
5.
Mahasiswa dapat menggulung motor listrik 3 fasa.
B.
DASAR TEORI
1.
Motor Induksi 3 fasa
Gambar 1. Motor Induksi 3 Fasa
Motor dalam dunia kelistrikan ialah mesin yang digunakan untuk mengubah energi listrik menjadi energi mekanik. Salah satu motor listrik yang umum digunakan dalam banyak aplikasi ialah motor induksi. Motor induksi merupakan salah satu mesin asinkronous (asynchronous motor) karena mesin ini beroperasi pada kecepatan di bawah kecepatan sinkron. Kecepatan sinkron sendiri ialah kecepatan rotasi medan magnetik pada mesin. Kecepatan sinkron ini dipengaruhi oleh frekuensi mesin dan banyaknya kutub pada mesin. Motor induksi selalu berputar dibawah kecepatan sinkron karena medan magnet yang terbangkitkan pada stator akan menghasilkan fluks pada rotor sehingga rotor tersebut dapat berputar.
Namun fluks yang terbangkitkan pada rotor mengalami lagging dibandingkan fluks yang terbangkitkan pada stator sehingga kecepatan rotor tidak akan secepat kecepatan putaran medan magnet. Berdasarkan supply input yang digunakan terdapat 2 jenis motor induksi, yaitu motor induksi 1 fasa dan motor induksi 3 fasa. Dalam laporan ini hanya akan dijelaskan mengenai motor induksi 3 fasa, namun untuk prinsip kerjanya sendiri kedua jenis motor induksi tersebut memiliki prinsip kerja yang sama. Yang membedakan dari kedua motor induksi ini ialah motor induksi 1 fasa tidak dapat berputar tanpa bantuan putaran dari luar pada awal motor digunakan, sedangkan motor induksi 3 fasa dapat berputar sendiri tanpa bantuan gaya dari luar.
2.
Konstruksi Motor 3 Fasa
Gambar 2. Komponen Penting Pada Motor 3 Fasa
Sama seperti mesin-mesin listrik pada umumnya, motor 3 fasa memiliki 2 komponen penting, yaitu: stator dan rotor. a. Stator merupakan komponen yang tidak berputar pada mesin. Pada
komponen ini dipasang stator winding berupa kumparan. Stator ini dihubungkan dengan suplai 3 fasa untuk memutar rotor. Stator sendiri memiliki 3 bagian penting:
Frame
Gambar 3. Frame Stator
Frame merupakan bagian terluar dari stator. Berfungsi sebagai tempat untuk memasang inti stator (stator core) dan juga melindungi keseluruhan komponen dari gangguan benda benda dari luar (seperti batu yang dilemparkan ke motor atau semacamnya). Umumnya frame dibuat dari besi agar frame menjadi kuat. Dalam konstruksinya, air gap (celah udara) pada motor haruslah sangat kecil agar rotor dan stator konsentris dan mencegah induksi yang tidak merata. Air gap yang dimaksud disini ialah celah yang mungkin terbentuk pada permukaan frame bukan lingkaran besar seperti pada gambar, karena lingkaran tersebut akan diisi oleh inti stator dan rotor.
Inti
Inti stator merupakan tempat dimana stator winding dipasang. Inti stator bertugas untuk menghasilkan fluks. Fluks ini dihasilkan oleh kumparan pada stator winding dan dialiri oleh arus 3 fasa dari suplai 3 fasa. Untuk mencegah arus eddy yang besar pada stator winding umumnya inti stator dilapisi oleh lamina. Lamina sendiri terbuat oleh campuran besi silikon untuk mencegah rugi-rugi histerisis. Pada inti stator juga dipasang kutub-kutub magnet untuk menghasilkan fluks
Winding
Stator winding merupakan kumparan yang masing-masing kumparannya dihubungkan menjadi rangkaian star atau delta, tergantung dari bagaimana metode untuk memutar mesin yang digunakan dan jenis r otor yang digunakan. Untuk rotor jenis sarang tupai umumnya menggunakan rangkaian delta sedangkan rotor jenis slip ring bisa menggunakan salah satu dari keduanya. Stator winding dipasang pada sela-sela inti stator dan berfungsi untuk menghasilkan fluks. Stator winding juga dikenal sebagai kumparan medan. b.
Rotor merupakan bagian yang dapat berputar dari motor. Rotor
dihubungkan dengan beban yang akan diputar dengan sebuah shaft yang terpasang pada pusat rotor. Berdasarkan konstruksinya, rotor dibagi menjadi 2 macam:
Sarang Tupai Atau Squirrel Cage
Gambar 4. Rotor Tipe Squirrel Cage
Rotor tipe ini memiliki bentuk seperti roda gear, berbentuk tabung dan diberi beberapa slot dipermukaannya. Slot ini tidak dibuat lurus namun sedikit miring untuk memperhalus kerja motor dan membuat “konduktor” pada rotor. Dikedua ujung rotor dipasang cincin alumunium. Umumnya rotor jenis ini terbuat dari alumunium atau tembaga. Rotor jenis ini sangat sering digunakan karena mudah dibuat dan dapat digunakan berapapun kutub pada stator. Rotor jenis ini dapat ditemui pada kipas angin dan blower pada printer.
Slip Ring
Gambar 5. Rangkaian Rotor Slip
Rotor tipe ini memiliki rangkaian kumparan pada ujungnya dan memiliki sejumlah slip ring di belakangnya. Tiap kumparan terhubung dengan salah satu slip ring dimana masing-masing slip ring juga terhubung dengan rangkaian yang sama dengan rangkaian kumparannya. Semisal rangkaian kumparannya berbentuk star maka rangkaian slip ring juga berbentuk star. Umumnya ditiap slip ring dipasang rheostat sehingga kecepatan putaran motor dapat diatur dengan mudah. Umumnya rotor jenis ini digunakan untuk beban-beban besar seperti untuk menggerakkan elevator atau lift.
3.
Prinsip Kerja Motor Induksi 3 Fasa
Motor Induksi 3 Fasa bekerja sebagai berikut. Misalkan kita memiliki sumber AC 3 fasa yang terhubung dengan stator pada motor. Karena stator terhubung dengan sumber AC maka arus dapat masuk ke stator melalui kumparan stator. Sekarang kita hanya melihat 1 kumparan stator saja. Sesuai hukum faraday bahwa apabila terdapat arus yang mengalir pada suatu kabel maka arus itu dapat menghasilkan fluks magnet pada kabel tersebut, dimana arahnya mengikuti kaidah tangan kanan.
Gambar 6. Arus Pada Kabel Menghasilkan Fluks
Setiap fasa dalam kumparan stator akan mengalami hal yang sama karena setiap fasa dialiri arus, namun besarnya fluks yang dihasilkan tidak sama di setiap waktu. Hal ini disebabkan besarnya arus yang berbeda-beda pada tiap fasa di tiap waktunya. Misalkan fasa-fasa ini diberi nama a, b, dan c. Ada kalanya arus pada fasa a maksimum sehingga menghasilkan fluks maksimum dan arus fasa b tidak mencapai makismum, dan ada kalanya arus pada fasa b maksimal sehingga menghasilkan fluks maksimum dan arus pada fasa a tidak mencapai maksimum. Hal ini mengakibatkan fluks yang dibangkitkan lebih cenderung pada fasa mana yang mengalami kondisi arus paling tinggi. Secara tidak langsung dapat dikatakan bahwa medan magnet yang dibangkitkan juga ikut “berputar” seiring waktu. Kecepatan putaran medan magnet ini disebut kecepatan sinkron.
Gambar 7. Berputarnya Medan Magnet akibat Arus 3 Fasa pada Rangkaian
Sekarang ditinjau kasus rotor sudah dipasang dan kumparan stator sudah dialiri arus. Akibat adanya fluks pada kumparan stator maka arus akan terinduksi pada rotor. Anggap rotor dibuat sedemikian sehingga arus dapat mengalir pada rotor (seperti rotor tipe squirrel cage). Akibat munculnya arus pada rotor dan adanya medan magnet pada stator maka rotor akan berputar mengikuti hukum lorentz. Hal yang menarik disini ialah kecepatan putaran rotor tidak akan pernah mencapai kecepatan sinkron atau lebih. Hal ini disebabkan karena apabila kecepatan sinkron dan rotor sama, maka tidak ada arus yang terinduksi pada rotor sehingga tidak ada gaya yang terjadi pada rotor sesuai dengan hukum lorentz. Akibat tidak adanya gaya pada rotor maka rotor jadi melambat akibat gaya-gaya kecil (seperti gaya gesek dengan sumbu rotor atau pengaruh udara). Namun saat rotor melambat kecepatan sinkron dan kecepatan rotor jadi berbeda. Akibatn ya pada rotor akan terinduksi arus sehingga rotor mendapatkan gaya berdasarkan hukum lorentz. Dari gaya itulah motor dapat menambah kecepatannya kembali. Fenomena perbedaan kec epatan ini dikenal sebagai slip.
Gambar 8. Gaya Timbul Akibat Dari Hukum Lorentz
Gambar 9. Gaya Akibat Fluks Pada Stator dan Rotor
Karena besarnya arus yang dibangkitkan dari masing-masing fasa berbeda tiap waktunya, maka fluks yang dihasilkan juga berbeda-beda, seolah-olah medan magnet yang dihasilkan juga ikut “berputar” seiring waktu. Sehingga jika ada rotor yang diam dipasang diantara medan magnet ini maka rotor akan mengalami gaya karena terjadi perbedaan kecepatan antara rotor dan medan magnet ini. Berbeda dengan motor induksi 1 fasa yang medan magnetnya juga diam. Karena rotor dan medan magnet sama-sama diam maka rotor tidak mengalami gaya, atau lebih tepat dikatakan resultan gayanya nol karena gaya yang dihasilkan fluks sama dengan gaya yang dihasilkan arus induksi pada rotor.
C.
PERHITUNGAN
Untuk stator dengan 36 alur Ys = G/2p =36/4 =9 Langkah belitan adalah 1 -10 Q =G/2p.m =36/4.3 =3 Berarti jumlah kumparan tiap kelompok adalah 3. K = G /2p =36/4=9 Tiap kutub terdiri dari 6 kumparan KAR = 360/G =360/36 =10 radian Jarak antar alur 15 radian
KAL =KAR .p =10. 2=20 listrik Kp =120/KAL =120/20 =6 Kalau fasa pertama di mulai dari alur 1 maka fasa kedua dari alur ke 7 Dafar belitannya sebagai berikut. U I 1-10 I I 19-28 I X I 2-11 I I 20-29 I I 3-12 I I 21-30 I V I 7-16 I I 25-34 I Y I 8-17 I I 26-35 I I 9-18 I I 27-36 I W I 13-22I I 31-4 I z I 14-23I I 32-5 I I 15-24I I 33-6 I Gambar bentangan :
Gambar 10. Lilitan Stator Single Layer 36 Alur
Gambar 11. Lilitan Stator Double Layer 36 Alur
D.
ALAT DAN BAHAN Alat :
1. Kunci pas/ring 2. Obeng 3. Tracker 4. Palu 5. AVO meter 6. Megger/insulation tester 7. Solder 8. Tacho meter 9. Sikat kawat Bahan :
1. Kawat email 2. Kertas prispan/insulation paper 3. Lak/insulation laquer 4. Selongsong (slove) 5. Kertas gosok 6. Kabel NYAF 7. Pelumas/grace 8. Kuas 9. Timah/tinnol
E.
LANGKAH PERCOBAAN
Untuk melakukan perancangan dan penggulungan motor indukasi 3 phase memerlukan langkah-langkah sebagai berikut : 1.
Persiapakan alat dan bahan yang dibutuhkan dalam praktik menggulung motor listrik 3 fasa.
2.
Lakukan perhitungan jumlah belitan lilitan (kumparan) stator motor listrik 3 fasa dengan 36 alur double layer.
3.
Gambar bentangan lilitan (kumparan) stator motor listrik 3 fasa dengan 36 alur double layer sesuai dengan perhitungan.
Gambar 12. Bentangan Lilitan Stator 36 Alur Double Layer
4.
Menggulung motor diawali dengan membuat mal kumparan sesuai dengan gambar kerja.
5.
Gulung kumparan pada mal yang telah dibuat sebanyak jumlah kumparan yang telah dihitung.
6.
Buat prespan plastic sebagai penyekat dan pelindung kumparan terhadap gesekan mekanik pada saat pemasangan kumparan pada stator motor.
Gambar 13. Cara Memasang Prespan Plastic Ke Dalam Alur Stator
7.
Masukkan hasil gulungan ke dalam alur stator sesuai dengan langkah kumparan dan ditutup dengan prespan plastic. a. Memasang atau menyisipkan kumparannya ke dalam lubang alur sehingga panjang kabel yang dilebihkan sebagai cadangan berada pada sisi kiri. b. Menekan bundel kumparan hingga pipih sehingga sukup untuk dimasukkan kedalam alur dan masuk kedalam celah bidang alur.
Gambar 14. Cara Memasukkan Hasil Gulungan Ke Dalam Alur Stator
8.
Hubungkan semua kutub dan semua phase dalam hubungan seri untuk semua kumparan, lakukan sesuai dengan arah gulungan kumparan.
9.
Pastikan koneksi dengan mengukur hasil penyambungan dan mengukur tahanan isolasi motor antara kumparan dan body dengan menggunakan megger dan Avometer.
10.
Ukur nilai induktansi dan ukur tahanan gulungan antara U-V, V-W dan W-U dengan menggunakan Avometer, kemudian periksa apakah semua dalam keadaan setimbang atau tidak.
11.
Ikat dan rapikan hasil kumparan.
12.
Masukkan rotor dan tutup stator.
13.
Lakukan pemeriksaan dengan mencoba putaran motor dengan tangan tanpa menghubungkan dengan sumber tegangan.
14.
Ukur kembali tahanan gulungan antara U-V, V-W dan W-U dengan menggunakan Avometer, kemudian periksa apakah semua dalam keadaan setimbang atau tidak.
15.
Hubungkan hasil gulungan dengan power supply.
16.
Ukur besarnya arus motor dalam keadaan beban kosong.
17.
Jika sudah selelsai, buka kembali dengan cara membuka tutup muka dan belakang motor dengan traker dan keluarkan rotor dari rumah motor.
18.
Beri serlak pada kumparan dengan cara mencelupkan seluruh stator de dal am larutan serlak.
19.
Keringkan hasil penyerlakan dengan menjemur pada sinar matahari, setelah kering pasang kembali dengan cara memasukkan rotor dan menutup stator kembali.
20.
Hitung daya dengan menggunakan data yang telah ada.
21.
Rapikan motor 3 fasa serta alat dan bahan yang telah digunakan dalam praktik menggulung motor listrik 3 fasa.
F.
HASIL PERCOBAAN
Hasil Percobaan Melilit Motor 3 Fasa
Gambar 15. Gulungan Motor 3 Fasa
Hasil Menggulung Ulang Motor Induksi 3 Fasa
Gambar 16. Hasil Gulungan Ulang Motor 3 Fasa
G.
ANALISA
Dalam menentukan alur gulungan motor perlu diketahui terlebih dahulu spesifikasi dari motor induksi 3 fasa. Motor indusi 3 fasa memiliki spesifikasi sebagai berikut:
Gambar 17. Spesifikasi Motor Induksi 3 Fasa
Dari gambar tersebut dapat dilihat bahwa motor induksi 3 fasa berspesifikasi 2 HP, 220/380 VAC, 50 Hz, 1425 RPM dan memiliki 4 Pole. Perhitungan lilitan motor induksi 3 fasa berdasarkan spesifikasi tersebut adalah sebagai berikut: Untuk stator dengan 36 alur, double layer. Ys = G/2p =36/4 =9 Langkah belitan adalah 1 -10 Q =G/2p.m =36/4.3 =3 Berarti jumlah kumparan tiap kelompok adalah 3. K = G /2p =36/4=9 Tiap kutub terdiri dari 6 kumparan KAR = 360/G =360/36 =10 radian Jarak antar alur 15 radian KAL =KAR . p =10. 2=20 listrik
Kp =120/KAL =120/20 =6 Kalau fasa pertama di mulai dari alur 1 maka fasa kedua dari alur ke 7 Dafar belitannya sebagai berikut. U I 1-10 I I 19-28 I X I 2-11 I I 20-29 I I 3-12 I I 21-30 I V I 7-16 I I 25-34 I Y I 8-17 I I 26-35 I I 9-18 I I 27-36 I W I 13-22I I 31-4 I z I 14-23I I 32-5 I I 15-24I I 33-6 I Gambar bentangan:
Gambar 18. Alur Lilitan Motor Induksi 3 fasa, 36 alur double layer
H.
KESIMPULAN
1. Berdasarkan supply input yang digunakan terdapat 2 jenis motor induksi, yaitu motor induksi 1 fasa dan motor induksi 3 fasa. 2. Motor induksi berputar akibat munculnya arus pada rotor dan adanya medan magnet pada stator maka rotor akan berputar mengikuti hukum lorentz. 3. Faktor-faktor yang dapat menyebabkan sebuah motor bisa mengalami kerusakan, dapat berasal dari beberapa sebab seperti dari alat yang digerakkan, jaringan supply yang termasuk di dalam sistem kerja motor maupun keadaan lingkungan sekitar yang mempengaruhi sebuah motor tidak menjalankan fungsinya secara normal, seperti pengaruh suhu dan pengaruh mekanis lainnya, maupun hal-hal yang tidak terduga yang mampu mempengaruhi keadaan dan kestabilan motor.
I.
DAFTAR PUSTAKA
Andi, Gunawan. 2011. Menggulung Motor Induksi 3 Fasa. (online) https://gunawanandi.wordpress.com/2012/11/04/menggulung-motorinduksi-3-fasa/ diakses pada tanggal 2 Mei 2017 Nizbah, Faizal. 2013. Penyebab Kerusakan pada Motor Listrik . (online) http://faizalnizbah.blogspot.co.id/2013/07/penyebab-kerusakan-padamotor-listrik.html diakses pada tanggal 2 Mei 2017 Theraja, B.L, 1982, A Text-Book of Electrical Technologi, Publication Division of Nirja Construction & Development Co (P) Lrd. Ram Nagar New Delhi. Sumanto, Drs.,1984, Mesin Arus bolak-Balik ., Penerbit Andi Offset Yogyakarta ____,
2010. Menggulung Motor. ( online) http://technoku.blogspot.co.id/2010/04/menggulung-motor.html diakses pada tanggal 2 Mei 2017
