Motor 1 Fasa Dan 3 Fasa

7/22/2019 Motor 1 Fasa Dan 3 Fasa

1/18

MOTOR LISTRIK 1 & 3 FASA

I. MOTOR LISTRIK 1 FASA

Pada era industri modern saat ini, kebutuhan terhadap alat produksi yang

tepat guna

sangat

diperlukan untuk dapat meningkatkan effesiensi waktu dan biaya. Sebagian besar alat

industri menggunakan tenaga listrik sebagai energi penggerak utamanya, dan di

berbagai perindustrian banyak menggunakan mesin-mesin dengan penggerak

uatamanya adalah Motor AC Phasa Satu. Yang mana pada umumnya digunakan

pada mesin produksi seperti mesin bubut, mesin bor, dan sebagainya. Faktor yang

menyebabkan hal tersebut karena motor induksi memiliki beberapa kelebihan antara

lain: harga lebih murah, mudah dalam perawatan, konstruksi sederhana, tetapi motor

induksi juga memiliki kekurangan antara lain: motor induksi memiliki nilai slip

(perbedaan kecepatan putar medan stator terhadap kecepatan medan rotor) yang

sangat besar, dan motor induksi sulit dalam pengen-dalian kecepatan putarnya.

PUSAT PENGEMBANGAN BAHAN AJAR-UMBIsmail Muchsin, ST., MT1ELETRONIKA & MOTOR LISTRIK


2/18

1.1 Motor Induksi Satu Phase

Gambar 1. Konstruksi motor induksi satu phase

Konstruksi motor induksi satu fasa terdiri atas dua komponen yaitu stator dan rotor.

Stator adalah bagian dari motor yang tidak bergerak dan rotor adalah bagian yang



3/18

bergerak yang bertumpu pada bantalan poros terhadap stator. Motor induksi terdiri atas

kumparan-kumparan stator dan rotor yang berfungsi membangkitkan gaya gerak

listrik akibat dari adanya arus listrik bolak-balik satu fasa yang melewati

kumparan-kumparan tersebut sehingga terjadi suatu interaksi induksi medan magnet

antara stator dan rotor. Bentuk dan konstruksi motor tersebut digambarkan pada

gambar 1.

1.2 Rangkaian Ekivalen Motor Induksi Satu Phase

Motor induksi satu fasa terdiri kumparan stator dan kumparan rotor. Kumparan stator

dan rotor masing-masing terdiri dari parameter resistansi R, reaktansi jXdan lilitan

penguat N. rangkaian ekivalen dari motor induski satu fasa dapat dilihat pada

gambar di bawah ini.

Gambar 2. Rangkaian ekivalen motor induksi sederhana.



4/18

Gambar 3. Rangkaian pengganti motor induksi satu phase.

Nilai arus suber bolak-balik satu fasa dapat dirumuskan sebagai berikut : I1

= I + I2

Besarnya arus pemaknitan I yang timbul akibat adanya induksi yang terjadi antara



5/18

medan stator dan

rotor adalah :

I = Ir + Im

Ggl yang dihasilkan akibat interaksi induksi medan magnet antara stator dan rotor yangmasing-masing sebesar E

1 dan E 2 adalah :

E 1 = I2 (R s+jX

s)

Rr E

1

= I2

+ jXr

S

Impedansi pada kumparan motor stator dan rotor masing-masing adalah :

jXs = jw s Ls

jXr = jw r Lr

1.3 Prinsip Kerja Motor Induksi Satu Phase

Apabila kumparan-kumparan motor induksi satu fasa dialiri arus

bolak-balik satu fasa, maka pada celah udara akan dibangkitkan medan

yang berputar dengan

kecpatan putaran sebesar dengan menggunakan rumus :

atau

120. f putarann

1= [ ppm ]

p menit

w s =

2 ? f

p

Medan magnet berputar bergerak memotong lilitan rotor sehingga

menginduksikan tegangan listrik pada kumparan-kumparan tersebut.

Biasannya lilitan rotor berada dalam hubung singkat. Akibatnya



6/18

lilitan rotor akan mengalir arus listrik yang besarnya tergantung

pada besarnya tegangan induksi dan impedansi rotor. Arus listrik

yang mengalir pada rotor akan mengakibatkan medan magnet rotor

dengan kecapatan sama dengan kecepatan medan putar stator (ns).

Interaksi medan stator dan rotor akan membangkitkan torsi yang

menggerakan rotor berputar searah dengan arah medan putar stator.

Interaksi medan stator dan rotor juga menyebabkan terjasinya gaya

gerak listrik induksi yang disebabkan oleh kumparan-kumparan stator



7/18

dan rotor. Rumusan matematis gaya gerak listrik yang terjadi pada motor induksi

satu fasa dengan rumusan sebagai berikut :

= - N D (t)

dt Dimana nilai (t) untuk fluksi maksimum akibat dari penyebaran

kerapatan fluks yang melewati lilitan dengan rumus :

(t)

= max .

coswt

Adanya perbedaan medan putar stator dan medan putar rotor

atau yang disebut slip pada motor induksi satu fasa pada rumus sebagaiberikut :

ws w r n s n r

s = atau s =ws n s

1.4 Hubungan Toersi dan Slip pada Motor

Berubah-ubahnya kecepatan motor induksi (n s) akan

mengakinbatkan harga slip dari 100% pada start hingga 0% pada

saat motor diam ( n r n s). torsi yang dihasilkan selama motor iinduksi

satu fasa berputar tergantung pada perubahan slip dan perubahan dalam

Newton.meter. Perubahan pembebanan dapat terjadi dengan naiknya

nilai tegangan dan arus pada rotor. Hubungan torsi (T d) terhadapparameter impedansi stator, impedansi rotor, arus rotor, tegangan

sumber dan kecepatan sudut

secara umum dapat dirumuskan sebagai berikut :

VsI

r =

2 [(R r

+ R s

/ S ) + (Xs

+ Xr

) ]


8/18

I r

= 2R V

r . s

2 2Sws

[(R s

+ R r

/ S ) + (Xs

+ Xr

) ]

Karakteristik torsi terhadap perubahan slip saat 100% pada saat start hingga

0% pada saat motor diam ( n r n s) pada motor induksi satu fasa

dapat dilihat pada gambar dibawah ini.


9/18

T/Tmaks

Motor Generator

1s

0

Gambar 4. karakteristik Td = f(s) dan n/ns = f(s)

II . MOTOR LISTRIK 3 FASA

Motor induksi tiga fasa merupakan motor elektrik yang

paling banyak digunakan dalam dunia industri. Salah satu kelemahan

motor induksi yaitu memiliki beberapa karakteristik parameter yang tidak

linier, terutama resistansi rotor yang memiliki nilai yang bervariasi untuk

kondisi operasi yang berbeda, sehingga tidak dapat mempertahankan

kecepatannya secara konstan bila terjadi perubahan beban. Oleh karenaitu untuk mendapatkan kecepatan yang konstan dan peformansi sistem

yang lebih baik terhadap perubahan beban dibutuhkan suatu pengontrol

Motor induksi 3 fasa adalah alat penggerak yang paling banyak

digunakan dalam dunia industri. Hal ini dikarenakan motor induksi

mempunyai konstruksi yang sederhana, kokoh, harganya relatif

murah, serta perawatannya yang mudah, sehingga motor induksi

mulai menggeser penggunaan motor DC pada industri. Motor induksi


10/18

memiliki beberapa parameter yang bersifat non-linier, terutama

resistansi rotor, yang memiliki nilai bervariasi untuk kondisi operasi

yang berbeda. Hal ini yang menyebabkan pengaturan pada motor

induksi lebih rumit dibandingkan dengan


11/18

motor DC.

Salah satu kelemahan dari motor induksi adalah tidak mampu

mempertahankan kecepatannya dengan konstan bila terjadi

perubahan beban. Apabila terjadi perubahan beban maka kecepatan

motor induksi akan menurun. Untuk mendapatkan kecepatan konstan

serta memperbaiki kinerja motor induksi terhadap perubahan beban,maka dibutuhkan suatu pengontrol. Penggunaan motor induksi tiga

fasa di beberapa industri membutuhkan performansi yang tinggi dari

motor induksi untuk dapat mempertahankan kecepatannya

walaupun terjadi perubahan beban. Salah satu contoh aplikasi

motor induksi yaitu pada industri kertas. Pada industri kertas ini untuk

menghasilkan produk dengan kualitas yang baik, dimana ketebalan

kertas yang dihasilkan dapat merata membutuhkan ketelitian dankecepatan yang konstan dari motor penggeraknya, sedangkan pada

motor induksi yang digunakan dapat terjadi perubahan beban yang

besar.

Beberapa penelitian pengaturan kecepatan motor induksi

yang telah dilakukan antara lain oleh Brian heber, Longya Xu

dan Yifan tang (1997) menggunakan kontroller logika fuzzy untuk


12/18

memperbaiki performansi kontroller PID pada pengaturan kecepatan

motor induksi. Demikian juga penelitian yang dilakukan oleh

Mohammed dkk(2000) mengembangkan kontroller fuzzy yang digunakan

untuk menala parameter PI. Kontroller fuzzy juga dikembangkan

pada penelitian yang dilakukan Chekkouri MR dkk (2002) dan

Lakhdar M & Katia K (2004) dengan melengkapi mekanisme

adaptasi pada kontroller fuzzy pada pengaturan motor induksi.

Pada penelitian ini dirancang suatu pengaturan kecepatan motor

induksi 3 fasa dengan menggunakan pengontrol adaptif fuzzy.

Dengan adanya pengaturan kecepatan ini diharapkan kecepatan motor

induksi dapat konstan sesuai yang diinginkan, walaupun mendapat

perubahan beban, sehingga menghasilkan

performansi motor induksi yang tinggi .

ISIMotor induksi merupakan motor arus bolak balik (ac) yang paling luas

penggunaannya. Penamaannya berasal dari kenyataan bahwa arus

rotor motor ini bukan diperoleh dari sumber tertentu, tetapi merupakan

arus yang terinduksi sebagai akibat adanya perbedaan relative antara

putaran rotor dengan medan putar (rotating magnetic field ) yangdihasilkan oleh arus stator.

Belitan stator yang dihubungkan dengan suatu sumber tegangan tiga fasa


13/18

akan menghasilkan medan magnet yang berputar dengan kecepatansinkron (n

s=

120f/2p). Medan putar pada stator tersebut akan memotong

konduktor-konduktor pada rotor, sehingga terinduksi arus; dan sesuai

dengan Hukum Lentz, rotor pun akan ikut berputar mengikuti medan

putar stator.

Perbedaan putaran relative antara stator dan rotor disebut

slip . Bertambahnya beban, akan memperbesar kopel motor, yang oleh

karenanya akan memperbesar pula arus induksi pada rotor, sehingga

slip antara medan putar stator dan putaran rotor pun akan bertambah

besar. Jadi , bila beban motor bertambah, putaran rotor cenderung

menurun. Dikenal dua tipe motor induksi yaitu motor induksi dengan rotor belitan dan rotor sangkar.


14/18

Sebelum kita membahas bagaimana rotating magnetic field (medan putar) menyebabkan sebuah motor berputar, marilah kita tinjau

bagaimana medan putar ini dihasilkan. Gambar berikut menunjukkan

sebuah stator tiga fasa dengan suplai arus bolak balik tiga fasa pula.

Belitan stator terhubung wye (Y). Dua belitan pada masing-

masing fasa dililitkan dalam arah yang sama. Sepanjang waktu, medan

magnet yang dihasilkan oleh setiap fasa akan tergantung kepada arus

yang mengalir melalui fasa tersebut. Jika arus listrik yang melalui fasa

tersebut adalah nol ( zero ), maka medan magnet yang dihasilkan akan

nol pula. Jika arus mengalir dengan harga maksimum, maka medan

magnet berada pada harga maksimum pula. Karena arus yang mengalir

pada system tiga fasa mempunyai perbedaan 120 o, maka medan magnet

yang dihasilkan

juga akan mempunyai perbedaan sudut sebesar 120o

pula.

Ketiga medan magnet yang dihasilkan akan membentuk satumedan, yang akan beraksi terhadap rotor. Untuk motor induksi,

sebuah medan magnet diinduksikan kepada rotor sesuai dengan

polaritas medan magnet pada stator. Karenanya, begitu medan magnet

stator berputar, maka rotor juga berputar agar bersesuaian dengan

medan magnet stator.


15/18

Pada sepanjang waktu, medan magnet dari masing-masing fasa

bergabung untuk menghasilkan medan magnet yang posisinya

bergeser hingga beberapa derajat. Pada akhir satu siklus arus bolak

balik, medan magnet tersebut telah bergeser hingga 360 o, atau satu

putaran. Dan karena rotor juga mempunyai medan magnet berlawanan

arah yang diinduksikan kepadanya, rotor juga akan berputar hinggasatu putaran. Penjelasan mengenai ini dapat dilihat pada gambar

selanjutnya.

Putaran medan magnet dijelaskan pada gambar di

bawah dengan menghentikan medan tersebut pada enam posisi.

Tiga posisi ditandai dengan interval 60o pada gelombang sinus yang

mewakili arus yang mengalir pada tiga fasa A,B, dan C. Jika arus

mengalir dalam suatu fasa adalah positif, medan magnet akanmenimbulkan kutub utara pada kutub stator yang ditandai dengan A, B,

dan C.

NS

= kecepatan sinkron (rpm) NR

= kecepatan rotor (rpm)


16/18

Kecepatan medan putar atau kecepatan sinkron dari suatu

motor dapat dicari dengan menggunakan Equation (12-2).


17/18

dimana:N

S= kecepatan sinkron (rpm) N

R= kecepatan rotor (rpm)

Kecepatan medan putar atau kecepatan sinkron dari suatu motor dapat dicari dengan menggunakan Equation (12-2).

dimana:

]Contoh:

Sebuah motor induksi dua kutub, 60 Hz, mempunyai kecepatan pada

beban penuh sebesar 3554 rpm. Berapakah persentase slip pada beban

penuh?

Solusi:


18/18

Satuan listrik :

Arus listrik (I) => ampere

Tegangan listrik (V) = beda potensial => volt

Tahanan (R) = resistansi => ohm

Reaktansi (X)=> ohm

Impedansi (Z)= R jX =>

ohm Daya (S) = P jQ =>

volt ampere Daya aktif (P)

=> watt

Daya reaktif (Q) => volt ampere

reaktif Energi (E) => watt-hour

(watt-jam) Faktor daya (cos j) =>

tidak ada satuan

Documents

Motor 1 Fasa Dan 3 Fasa