Penyalaa Peny alaan n/Starti /Sta rting ng Motor Sinkron Sinkro n Sebuah motor sinkron dapat dinyalakan oleh sebuah motor dc pada satu sumbu. Ketika motor mencapai kecepatan sinkron, arus AC diberikan kepada belitan stator. Motor dc saat ini berfungsi sebagai generator dc dan memberikan eksitasi medan dc kepada rotor. Beban sekarang boleh diberikan kepada motor sinkron. Motor sinkron sinkron seringkal seringkalii dinyalaka dinyalakan n dengan dengan menggunak menggunakan an belitan belitan sangkar sangkar tupai (squirrel-cage) squirrel-cage) yang dipasang di hadapan kutub rotor. Motor kemudian dinyalakan seperti halnya motor induksi hingga mencapai !"# kecepatan sinkron, saat mana arus searah diberikan, dan motor mencapai sinkronisasi. $or%ue yang diperlukan untuk menarik motor hingga mencapai sinkronisasi disebut pull-in disebut pull-in tor%ue. Seperti diketahui, rotor motor sinkron terkunci dengan medan putar dan harus terus beroperasi pada kecepatan sinkron untuk semua keadaan beban. Selama kondisi tanpa beban (no-load (no-load ), ), garis tengah kutub medan putar dan kutub medan dc berada dalam satu garis (gambar diba&ah bagian a). Seiring dengan pembebanan, ada pergeseran kutub rotor ke belakang, relati'e terhadap kutub stator (gambar bagian b). $idak ada perubahan kecepatan. Sudut antara kutub rotor dan stator disebut sudut tor%ue .
ambar sudut tor%ue ((torque torque angle) angle)
ika beban mekanis pada motor dinaikkan ke titik dimana rotor ditarik keluar dari sinkronisasi
, maka motor akan berhenti. *arga maksimum tor%ue sehingga
motor tetap beker+a tanpa kehilangan sinkronisasi disebut pull-out torque.
A. Kontruksi Motor AC Sinkron
Rotor
Stator
ambar Kontruksi Motor Sinkron
Seperti yang telah diulas diatas, bah&a komponen penting dari motor sinkron adalah stator dan rotor, yang mana komponen ini adalah komponen umum atau dasar pada sebuah motor. Motor sinkron adalah motor ac yang memiliki kecepatan konstan, namun kecepatan dapat diatur karena kecepatannya berbanding lurus dengan frekuensi. Motor sinkron secara khusus sangat baik digunakan untuk kecepatan rendah. Kelebihan dari motor sinkron ini antara lain, dapat dioperasikan pada faktor daya lagging maupun leading, tidak ada slip yang dapat mengakibatkan adanya rugirugi daya sehingga motor ini memiliki efisiensi tinggi. Sedangkan kelemahan dari motor sinkron adalah tidak mempunyai torka mula, sehingga untuk starting diperlukan cara cara tertentu. Bila metode starting telah dapat dikembangkan kemudian hari, maka motor ini akan lebih unggul dibandingkan motor listrik yang lain.
B. Rumusan matematis Motor AC sinkron Motor ini berputar pada kecepatan sinkron, yang diberikan oleh persamaan berikut-
Ns = 120 f / P di mana N s kecepatan serempak, dalam rpm F frekuensi daya AC p +umlah kutup per lilitan phase
Slip dari motor AC dihitung dengan -
/i mana N r kecepatan putar, dalam rpm S slip normal, 0 sampai 1. Sebagai contoh, sebuah motor dengan empat kutub beroperasi pada 20 *3 bisa memiliki plat nama 145" 67M pada beban penuh, sedangkan bila dihitung kecepatannya 1800 67M.
C. Penggunaan Motor AC sinkron Motor ini memerlukan arus searah (/C) untuk pembangkitan daya dan memiliki tor%ue a&al yang rendah, dan oleh karena itu motor sinkron cocok untuk
penggunaan a&al dengan beban rendah, seperti kompresor udara, perubahan frek&ensi dan generator motor. . Proteksi Motor AC sinkron
Motor dapat men+adi generator, apabila energi listrik dirubah men+adi energi mekanik disebut motor, tapi apabila energi mekanik men+adi energi listrik disebut generator. adi 9di atas kertas9 motor itu bisa +adi generator, tapi bila melihat fungsi dan konstruksinya akan berbeda, +adi dalam keadaan khusus motor akan men+adi generator,
atau
generator
men+adi
motor. :amun
untuk
mencegah
hal
tersebut dipasang proteksi khusus agar motor tidak men+adi men+adi generator atau sebaliknya. Ada banyak metode kendali motor AC (motor induksi, motor sinkron) dengan kelebihan
dan
kekurangannya.
:amun
secara
umum
metode
ini
dapat
dikelompokkan sebagai berikut1. Kendali Skalar (';f Konstan) 2. Kendali Berorientasi Medan (Field Oriented Control, FOC) 3. Kendali $orsi
Overload Motor Protection
='erload Motor 7rotection, yang dimaksud motor ini adalah electric motor yang oleh orang a&am disebut dinamo. /an disini dikhususkan yang ter+adi pada motor AC > phase. ?ungsi dari motor ini adalah sebagai penggerak atau untuk mengkon'ersi energi listrik men+adi mekanik; gerak seperti lift, con'eyor, blo&er, crusher dll. /alam dunia industri saat ini peran yang dilakukan motor ini sangat 'ital. @ntuk itu proteksi sangat diperlukan untuk men+aga kelancaran suatu proses. Sistem proteksi motor ini sudah lama dikenal dan berkembang seiring kema+uan teknologi. Mulai dari penggunaan eutic relay, thermal, sampai elektronik. Secara umum sistem ker+a alat tersebut dapat dibagi men+adi dua yaitu dengan thermal dan elektronik.$*6MA< =6<=A/
Sesuai dengan namanya proteksi motor ini menggunakan panas sebagai pembatas arus pada motor. Alat ini sangat banyak dipergunakan saat ini. Biasanya disebut $=6, $hermis atau o'erload relay. Cara ker+a alat ini adalah dengan menkon'ersi arus yang mengalir men+adi panas untuk mempengaruhi bimetal. :ah , bimetal inilah yang menggerakkan tuas untuk menghentikan aliran listrik pada motor melalui suatu control motor starter (baca motor starter). 7embatasan dilakukan dengan mengatur besaran arus pada dial di alat tersebut. adi alat tersebut memiliki range ad+ustment misal $=6 dengan range 1 >,5 Amp disetting 5," Amp. Artinya, kita membatasi arus dengan $=6 pada le'el 5," Amp sa+a.
!"!C#R$N%C $&!R"$A
='erload electronic ini mempunyai 5 karakteristik trip, D:6S dan /?D:D$. Dn'erse, ia akan beker+a seperti thermal o'erload. 7erbedaannya adalah kemampuannya untuk menggeser kur'a trip. adi o'erload ini selain mempunyai setting arus +uga kecepatan trip atau class ad+ustment. Selain itu dengan menggunakan rangkaian elektronik ia akan tidak mudah dipengaruhi suhu sekitar serta akurasi lebih ter+aga. /efinite, beker+a dengan pembatasan yang ketat. /engan karakteristik ini, berapapun besar kelebihan beban ia akan trip setelah mencapai &aktu yang ditentukan. Misal seting o'erload pada 10 amp dengan &aktu trip E detik. ika ter+adi kelebihan beban lebih dari 10 amp selama lebih dari E detik dia akan trip. Kecepatan trip ini tidak tergantung besar arus o'erload (baik kecil atau besar sama sa+a).
/engan menggunakan rangkaian elektronik biasanya alat ini dilengkapi dengan fasilitas proteksi lain seperti phaseloss protection,
/engan gambaran tersebut di atas, maka kita bisa
menentukan kebutuhan o'erload protection yang diperlukan. /an perlu di ingat bah&a, terbakarnya motor tidak hanya karena ter+adinya o'erload. ='erload hanyalah salah satu dari beberapa fakor penyebab terbakarnya motor. Seberapa tinggi tingkat proteksi motor yang kita perlukan tergantung dengan prioritas kita. $etapi, o'erload protection tetaplah mutlak diperlukan dalam sebuah suatu sistem motor starter. !. Pengukuran Motor AC sinkron 7embangkitan $orka
Dnteraksi antara medan putar stator (Bs) dan medan rotor (Br ) yang membangkitkan torka seperti terlihat dalam persamaan berikut# = Bs' Bs(sin )*
F disebut sudut beban karena besarnya tergantung pembebanan. 7ada saat beban nol nilai F0. ika dibebani, medan rotor tertinggal dari rotor sebesar F, kemudian berputar sama lagi. Beban maksimum tercapai pada F!0 o. ika beban dinaikkan terus melebihi batas itu, maka motor akan kehilangan sinkronisasi dan akhirnya akan berhenti.
7embangkitan medan putar
7ada Motor sinkron > fasa, mengalir arus seimbang pada tiap fasa dengan beda sudut fasa 150o ia = %m sin +t i, = %m sin (+t-120o* i = %m sin (+t-20o*
$iap arus fasa membangkitkan ggm ? yang merupakan fungsi sudut ruang G seperti ia a.os . engan a=m. sin +t Maka ggm ? tiap fasa yang dibangkitkan
a = m sin +t.os , = m sin (+t-120o*.os (-120o* = m sin (+t-20o* .os (-20o* 6esultan ketiga ggm, r =a3 , 3 /an +ika kemudian disederhanakan dengan persamaan trigonometri akan diperoleh(4t* = 5/2 m.os (-+t*
Hang berarti resultanmmf adalah medan putar sebagai fungsi dari ruang dan &aktu, seperti terlihat dalam gambar berikut-
. Karakteristik Motor AC sinkron
ambar Model Motor Sinkron (Model dan /iagram ?asor)
Pengaru6 Penguatan Me7an
@ntuk membangkitkan fuksi dibutuhkan daya reaktif yang bersifat induktif.
7ada motor sinkron, ggm dibangkitkan arus medan (/C) pada belitan rotor. ika arus medan ini cukup, maka motor tidak membutuhkan suplai energi reaktif dari sisi stator yang bersumber dari +aringan listrik. Sehingga motor beker+a dengan faktor daya 1.
ika penguatan arus medan kurang, maka motor sinkron akan menarik daya reaktif yang bersifat induktif dari sisi stator. Sehingga motor beker+a dengan factor daya(pf) terbelakang (lagging). Artinya motor men+adi pembangkit daya reaktif yang bersifat induktif.
Kebalikannya +ika kelebihan penguatan arus medan, maka motor sinkron akan menarik daya reaktif yang bersifat kapasitif dari sisi stator. Sehingga motor beker+a dengan factor daya (pf) mendahului (leading). Artinya motor men+adi pembangkit daya reaktif yang bersifat kapasitif.
Kon7ensor Sinkron Seperti diuraikan di atas, +ika motor sinkron kelebihan penguatan arus medan, maka motor sinkron akan menarik daya reaktif yang bersifat kapasitif dari sisi stator. Sehingga motor beker+a dengan factor daya (pf) mendahului (leading). Artinya motor men+adi pembangkit daya reaktif yang bersifat kapasitif. Sehingga motor sinkron dapat digunakan untuk memperbaiki factor daya (pf). /alam hal ini motor sinkron disebut Kondensor sinkron.
Karakteristik #orka 7an Su7ut 7aya
ambar diatas memperlihatkan bah&a $orka adalah fungsi sin F, dengan F adalah sudut daya. 7ada motor sinkron nilai F negatif dan nilainya positif pada generator sinkron. $orka maksimum dicapai pada F I; !0 o. ika melebihi batas itu, maka motor atau generator akan kehilangan stabilitas dan sinkronisasi dan pada akhirnya akan berhenti.
S8MB!R AN R!!R!NS% 9
http-;;&&&.su3ukithunder.net;forum.htm , diakses 18 Mei 500!.
http-;;dunialistrik.blogspot.com; , diakses 18 Mei 500!.
http-;;&eb.ipb.ac.id;#4tepfteta;elearning;media;Bahan#50A+ar#50Motor #50dan#50$enaga#507ertanian;Motor#50
http-;;po&eruai.&ordpress.com;about; , diakses 18 Mei 500!.
http-;;&&&.tpub.com;neets;book";14.htm , diakses 1! Mei 500!.
