Upload
kovit
View
205
Download
24
Embed Size (px)
DESCRIPTION
MOTOR INDUKSI TIGA PHASA. MOTOR INDUKSI TIGA PHASA. -. Motor induksi adalah suatu mesin listrik yang merubah energi listrik menjadi energi gerak dengan menggunakan gandengan medan listrik dan mempunyai slip antara medan stator dan medan rotor. - PowerPoint PPT Presentation
Citation preview
MOTOR INDUKSI TIGA PHASAMOTOR INDUKSI TIGA PHASA
MOTOR INDUKSI TIGA MOTOR INDUKSI TIGA PHASAPHASA
-. Motor induksi adalah suatu mesin listrik yang -. Motor induksi adalah suatu mesin listrik yang
merubah energi listrik menjadi energi gerakmerubah energi listrik menjadi energi gerak
dengan menggunakan gandengan medan listrikdengan menggunakan gandengan medan listrik
dan mempunyai slip antara medan stator dan dan mempunyai slip antara medan stator dan
medan rotor.medan rotor.
-. Motor induksi merupakan motor yang paling -. Motor induksi merupakan motor yang paling
banyak kita jumpai dalam industri.banyak kita jumpai dalam industri.
Konstruksi motor tiga phasaKonstruksi motor tiga phasa
Bagian Motor Induksi Tiga PhasaBagian Motor Induksi Tiga Phasa
StatorStator
-. Stator adalah bagian dari mesin yang tidak berputar -. Stator adalah bagian dari mesin yang tidak berputar dan terletak pada bagian luar. Dibuat dari besi bundar dan terletak pada bagian luar. Dibuat dari besi bundar berlaminasi dan mempunyai alur – alur sebagai berlaminasi dan mempunyai alur – alur sebagai tempat meletakkan kumparan.tempat meletakkan kumparan.
RotorRotor
-. -. Rotor sangkarRotor sangkar
Adalah bagian dari mesin yang berputar bebas Adalah bagian dari mesin yang berputar bebas dan letaknya bagian dalam. Terbuat dari besi dan letaknya bagian dalam. Terbuat dari besi laminasi yang mempunayi slot dengan batang laminasi yang mempunayi slot dengan batang alumunium / tembaga yang dihubungkan alumunium / tembaga yang dihubungkan singkat pada ujungnya.singkat pada ujungnya.
Rotor SangkarRotor Sangkar
Konstruksi rotor sangkar Konstruksi rotor sangkar ( squarrel-cage rotor ) ( squarrel-cage rotor )
Rotor kumparan ( wound rotor )Rotor kumparan ( wound rotor )
Kumparan dihubungkan bintang dibagian Kumparan dihubungkan bintang dibagian dalam dan ujung yang lain dihubungkan dalam dan ujung yang lain dihubungkan dengan slipring ke tahanan luar. Kumparan dengan slipring ke tahanan luar. Kumparan dapat dikembangkan menjadi pengaturan dapat dikembangkan menjadi pengaturan
kecepatan putaran motor.kecepatan putaran motor.
Pada kerja normal slipring hubung singkat Pada kerja normal slipring hubung singkat secara otomatis, sehingga rotor bekerjasecara otomatis, sehingga rotor bekerja
seperti rotor sangkar.seperti rotor sangkar.
Jenis Rotor BelitanJenis Rotor Belitan
Konstruksi rotor kumparan Konstruksi rotor kumparan ( wound rotor ).( wound rotor ).
Keuntungan motor tiga phasaKeuntungan motor tiga phasa
-.Konstruksi sangat kuat dan sederhana -.Konstruksi sangat kuat dan sederhana terutama bila motor dengan rotor sangkar.terutama bila motor dengan rotor sangkar.
-. Harganya relatif murah dan kehandalannya -. Harganya relatif murah dan kehandalannya tinggi.tinggi.
-. Effesiensi relatif tinggi pada keadaan normal, -. Effesiensi relatif tinggi pada keadaan normal, tidak ada sikat sehingga rugi tidak ada sikat sehingga rugi gesekan kecil. gesekan kecil.
-. Biaya pemeliharaan rendah karena-. Biaya pemeliharaan rendah karena
pemeliharaan motor hampir tidak diperlukan.pemeliharaan motor hampir tidak diperlukan.
KERUGIAN PENGGUNAAN MOTOR KERUGIAN PENGGUNAAN MOTOR INDUKSIINDUKSI
Kecepatan tidak mudah dikontrolKecepatan tidak mudah dikontrol Power faktor rendah pada beban ringanPower faktor rendah pada beban ringan Arus start biasanya 5 sampai 7 kali dari arus Arus start biasanya 5 sampai 7 kali dari arus
nominalnominal
PRINSIP KERJA MOTOR PRINSIP KERJA MOTOR (Gaya Lorentz)(Gaya Lorentz)
F = Gaya B = Kerapatan fluksI = Arus L = Konduktor
Arus listrik (i) yang dialirkan di dalam suatu medan magnet dengan kerapatan Fluks (B) akan menghasilkan suatu gayaSebesar:
Nilai F Dipengaruhi Banyaknya Lilitan ( N )Nilai F Dipengaruhi Banyaknya Lilitan ( N )
Linear MotorLinear Motor
Prinsip kerja 3 PhasaPrinsip kerja 3 Phasa
1. Bila sumber tegangan tiga phasa dipasang pada kumpara1. Bila sumber tegangan tiga phasa dipasang pada kumpara stator, maka pada kumparan stator akan timbul medan putarstator, maka pada kumparan stator akan timbul medan putar dengan kecepatandengan kecepatan
P
fns
120ns = kecepatan sinkron
f = frekuensi sumberp = jumlah kutup
P
fns
120
2. Medan putar stator akan memotong 2. Medan putar stator akan memotong konduktor yangkonduktor yangterdapat pada sisi rotor, akibatnya pada terdapat pada sisi rotor, akibatnya pada kumparan rotor akan timbul tegangan induksi kumparan rotor akan timbul tegangan induksi ( ggl ) sebesar( ggl ) sebesar
fNE s 4,442
E = tegangan induksi ggl f = frekkuensiN = banyak lilitanQ = fluks
3. Karena kumparan rotor merupakan3. Karena kumparan rotor merupakan kumparan rangkaian tertutup, makakumparan rangkaian tertutup, maka tegangan induksi akan menghasilkantegangan induksi akan menghasilkan arus ( I ).arus ( I ).4. Adanya arus dalam medan magnet akan4. Adanya arus dalam medan magnet akan menimbulkan gaya ( F ) pada rotor.menimbulkan gaya ( F ) pada rotor.5. Bila torsi awal yang dihasilkan oleh gaya5. Bila torsi awal yang dihasilkan oleh gaya F pada rotor cukup besar untuk memikulF pada rotor cukup besar untuk memikul torsi beban, maka rotor akan berputartorsi beban, maka rotor akan berputar searah dengan arah medan putar stator.searah dengan arah medan putar stator.
6. Untuk membangkitkan tegangan induksi E2s agar tetap ada, 6. Untuk membangkitkan tegangan induksi E2s agar tetap ada,
maka diperlukan adanya perbedaan relatif antara kecepatan maka diperlukan adanya perbedaan relatif antara kecepatan
medan putar stator ( ns )dengan kecepatan putar rotor ( nr ). medan putar stator ( ns )dengan kecepatan putar rotor ( nr ).7.Perbedaan antara kecepatan nr dengan ns disebut dengan 7.Perbedaan antara kecepatan nr dengan ns disebut dengan slip ( S ) yang dinyatakan dengan persamaan: slip ( S ) yang dinyatakan dengan persamaan:
8.Jika ns = nr tegangan akan terinduksi dan arus tidak 8.Jika ns = nr tegangan akan terinduksi dan arus tidak mengalir pada rotor, dengan demikian tidak ada torsi yang mengalir pada rotor, dengan demikian tidak ada torsi yang dapat dihasilkan. Torsi suatu motor akan timbul apabila dapat dihasilkan. Torsi suatu motor akan timbul apabila ns > nr. ns > nr. 9.Dilihat dari cara kerjanya motor tiga phasa disebut juga 9.Dilihat dari cara kerjanya motor tiga phasa disebut juga dengan motor tak serempak atau asinkron. dengan motor tak serempak atau asinkron.
%100n
nnS
s
rs
Contoh soalContoh soal
Motor enam kutub disuplai dari sumber 60 Hz fasa Motor enam kutub disuplai dari sumber 60 Hz fasa tiga. Kecepatan rotor pada beban penuh adalah 1140 tiga. Kecepatan rotor pada beban penuh adalah 1140 rpm. Tentukan:rpm. Tentukan:
a) kecepatan sinkron dari medan magneta) kecepatan sinkron dari medan magnet b) slip per unitb) slip per unit c) kecepatan rotor untuk sebuah hasilc) kecepatan rotor untuk sebuah hasil beban yang dikurangi di slip s = 0,02beban yang dikurangi di slip s = 0,02
PenyelesaianPenyelesaian
Kecepatan sinkronKecepatan sinkron
rpm
x
p
fns
12006
7200
6
60120120
Diketahui :p = 6 f = 60 Hznr = 1140 rpm
Slip pada beban penuhSlip pada beban penuh
%505,01200
60
1200
11401200
atau
n
nns
s
rs
Kecepatan putar rotor bila s = Kecepatan putar rotor bila s = 0,020,02
rpm
xn
n
n
n
n
nns
r
r
s
r
s
rs
1176
1200)02,01(1200
102,0
1
TEGANGAN TERINDUKSI PADA ROTORTEGANGAN TERINDUKSI PADA ROTOR
Pada saat standstill (slip = 100%)Pada saat standstill (slip = 100%)– medan putar rotor maksimummedan putar rotor maksimum– Fluks dalam stator sama dengan dalam rotorFluks dalam stator sama dengan dalam rotor– tegangan yang dibangkitkan maksimum, tegangan yang dibangkitkan maksimum,
tergantung pada belitan rotortergantung pada belitan rotor– Tegangan yang diinduksikan ke rotor tergantung Tegangan yang diinduksikan ke rotor tergantung
pada ratio belitanpada ratio belitan– Frekuensi rotor sama dengan frekuensi statorFrekuensi rotor sama dengan frekuensi stator
Pada saat bergerak:Pada saat bergerak:– medan putar rotor maksimummedan putar rotor maksimum– fluks dalam stator sama dengan dalam rotorfluks dalam stator sama dengan dalam rotor– tegangan yang dibangkitkan berkurang sesuai tegangan yang dibangkitkan berkurang sesuai
dengan slip yang terjadidengan slip yang terjadi– Frekuensi rotor semakin berkurang sesuai Frekuensi rotor semakin berkurang sesuai
dengan penurunan slipdengan penurunan slip Dapat disimpulkan bahwa:Dapat disimpulkan bahwa:
– EErr = s x E = s x EBRBR
EErr tegangan induksi rotor tegangan induksi rotor EEBR BR tegangan induksi rotor saat standstilltegangan induksi rotor saat standstill
– ffRR = s x f = s x fSS
ffR R frekuensi rotorfrekuensi rotor ffSS frekuensi stator frekuensi stator
Contoh SoalContoh Soal A three-phase 60 Hz four-pole 220-V A three-phase 60 Hz four-pole 220-V
wound induction motor has a stator wound induction motor has a stator winding Delta connected and a rotor winding Delta connected and a rotor winding Y connected. The rotor has 40% winding Y connected. The rotor has 40% as many turns as the stator. For a rotor as many turns as the stator. For a rotor speed of 1710 r/min, calculate:speed of 1710 r/min, calculate:– The slip The slip – The block rotor-induced voltage per phase EThe block rotor-induced voltage per phase EBRBR
– The rotor-induced voltage per phase EThe rotor-induced voltage per phase ERR
– The voltage between rotor terminalsThe voltage between rotor terminals– The rotor frequencyThe rotor frequency
SolutionSolution
The slipThe slip
min/18004
60120120r
x
p
fns
05,01800
171011
s
r
n
ns
The block rotor-induced voltage per The block rotor-induced voltage per phase Ephase EBRBR
The rotor-induced voltage per phase EThe rotor-induced voltage per phase ERR
phaseVofE statorBR /%40
phaseVxEBR /882204,0
V4,48805,0 xsEE BRR
The voltage between rotor terminalsThe voltage between rotor terminals
The rotor frequencyThe rotor frequency
RrotorLL VV 3)(
zxsffR H36005,0
VxV rotorLL 62,74,43)(
RANGKAIAN ROTORRANGKAIAN ROTOR
Di rotor dalam tiap kondisi diperoleh Di rotor dalam tiap kondisi diperoleh kesimpulan:kesimpulan:– Arus short circuit rotor dibatasi oleh impedansi Arus short circuit rotor dibatasi oleh impedansi
rotorrotor– Impedansi terdiri dari dua komponen yaitu:Impedansi terdiri dari dua komponen yaitu:
Resistansi rotor RResistansi rotor RR R
Reaktansi diri sXReaktansi diri sXBRBR (X (XBRBR Reaktansi diri rotor pada stand- Reaktansi diri rotor pada stand-still)still)
– Selama reaktansi diri merupakan fungsi dari Selama reaktansi diri merupakan fungsi dari frekuensi, reaktansi proportional terhadap slipfrekuensi, reaktansi proportional terhadap slip
Sebagai hasil, arus rotor menjadiSebagai hasil, arus rotor menjadi
22RR
RR
XR
EI
BRR
BRR
sXX
sEE
22 )( BRR
BRR
sXR
sEI
bila,bila, maka,maka,
jika penyebut dan pembilang dibagi dengan s, jika penyebut dan pembilang dibagi dengan s, maka:maka:
22][ BRR
BRR
Xs
R
EI
sehingga rangkaian ekuivalen rotor per fasa sehingga rangkaian ekuivalen rotor per fasa menjadi:menjadi:
Pembagian dengan s Pembagian dengan s merubah titik referensi merubah titik referensi dari rotor ke dari rotor ke rangkaian statorrangkaian stator
Untuk tujuan menyamakan dengan rangkaian Untuk tujuan menyamakan dengan rangkaian resistansi rotor Rresistansi rotor RRR yang sebenarnya, maka yang sebenarnya, maka RRRR/s dipisah dalam dua komponen:/s dipisah dalam dua komponen:
RRRR RR
s
R
s
R
)11
( s
RRs
RRR
R
sehingga rangkaian ekuivalen rotor sehingga rangkaian ekuivalen rotor menjadi sebagai berikut:menjadi sebagai berikut:
RANGKAIAN EKUIVALEN ROTOR
KOMPONEN DAYA PADA ROTORKOMPONEN DAYA PADA ROTOR
ROTOR POWER INPUT (RPI)ROTOR POWER INPUT (RPI) ROTOR COPPER LOSS (RCL)ROTOR COPPER LOSS (RCL) ROTOR POWER DEVELOPED (RPD)ROTOR POWER DEVELOPED (RPD) OUT-PUT POWEROUT-PUT POWER
Ketiga komponen daya tersebut Ketiga komponen daya tersebut didapat dari persamaan:didapat dari persamaan:
)11
( s
RRs
RRR
R bila ruas kanan dan bila ruas kanan dan ruas kiri dari persamaan ruas kiri dari persamaan ini dikalikan dengan Iini dikalikan dengan IRR
22, , maka:maka:
)11
(222 s
RIRIs
RI RRRR
RR
s
RI R
R2
RR RI 2
)11
(2 s
RI RR
Dimana:
ROTOR POWER INPUT (RPI)
ROTOR COPPER LOSS (RCL)
ROTOR POWER DEVELOPED (RPD)
RPI = RCL + RPD
HUBUNGAN RPD DENGAN RPIHUBUNGAN RPD DENGAN RPI
s
RIRPI R
R2
)11
(2 s
RIRPD RR )1
(2
s
sRIRPD RR
)1(2
ss
RIRPD RR
)1( sRPIRPD
HUBUNGAN RCL DENGAN RPIHUBUNGAN RCL DENGAN RPI
s
RIRPI R
R2
RR RIsRPI 2 RR RIRCL 2
RCLsRPI sRPIRCL
DAYA OUT-PUTDAYA OUT-PUT
Daya yang dibangkitkan di poros rotor Daya yang dibangkitkan di poros rotor dapat dinyatakan dengan persamaan:dapat dinyatakan dengan persamaan:
Pout = RPD - Protasional
Protasional adalah daya hilang yang disebabkan oleh gaya gesekan (friksi) dan angin (kipas pendingin)
TORSI YANG DIBANGKITKANTORSI YANG DIBANGKITKAN
Torsi elektromekanik TTorsi elektromekanik Te e adalah torsi yang adalah torsi yang dibangkitkan di celah udara yang dapat dibangkitkan di celah udara yang dapat dinyatakan dengan persamaan:dinyatakan dengan persamaan:
se
RPIT
60
2 ss
n
Torsi poros TTorsi poros Tdd adalah torsi yang adalah torsi yang dibangkitkan di poros rotor yang dapat dibangkitkan di poros rotor yang dapat dinyatakan dengan persamaan:dinyatakan dengan persamaan:
R
outd
PT
60
2 rr
n
Bila rugi Protasional diabaikan maka TBila rugi Protasional diabaikan maka Tdd dapat dinyatakan dengan persamaan:dapat dinyatakan dengan persamaan:
Rd
RPDT
RANGKAIAN STATORRANGKAIAN STATOR
Terdiri dari Terdiri dari – Tahanan stator RsTahanan stator Rs– Reaktasi induktif XsReaktasi induktif Xs– Rangkaian magnetisasi (tidak boleh Rangkaian magnetisasi (tidak boleh
diabaikan seperti trafo karena rangkaian diabaikan seperti trafo karena rangkaian ini menyatakan celah udara)ini menyatakan celah udara)
Rangkaian stator per fasa dinyatakan Rangkaian stator per fasa dinyatakan pada gambar berikut:pada gambar berikut:
DIAGRAM RANGKAIAN STATORDIAGRAM RANGKAIAN STATOR
Bila tegangan konstanBila tegangan konstan– Rugi inti dianggap konstan mulai dari kondisi Rugi inti dianggap konstan mulai dari kondisi
tanpa beban sampai beban penuhtanpa beban sampai beban penuh– Rc dapat dihilangkan dari diagram rangkaian Rc dapat dihilangkan dari diagram rangkaian
tetapi:tetapi: rugi inti tetap ada dan diperhitungkan pada efisiensirugi inti tetap ada dan diperhitungkan pada efisiensi
– Arus magnetisasi pada motor sekitar 30% s/d 50% Arus magnetisasi pada motor sekitar 30% s/d 50% dari arus nominaldari arus nominal
– Reaktansi magnetisasi merupakan komponen Reaktansi magnetisasi merupakan komponen penting pada rangkaian penggantipenting pada rangkaian pengganti
Sehingga penyederhanaan diagram Sehingga penyederhanaan diagram rangkaian stator menjadi seperti gambar rangkaian stator menjadi seperti gambar berikut:berikut:
PENYEDERHANAAN DIAGRAM PENYEDERHANAAN DIAGRAM RANGKAIAN STATORRANGKAIAN STATOR
PENGGABUNGAN DIAGRAM PENGGABUNGAN DIAGRAM RANGKAIAN ROTOR DAN STATORRANGKAIAN ROTOR DAN STATOR
Sisi stator sebagai referensi parameter rotorSisi stator sebagai referensi parameter rotor Untuk menggabung rangkaian rotor dengan Untuk menggabung rangkaian rotor dengan
rangkaian stator maka dapat digunakan rangkaian stator maka dapat digunakan konsep: “daya stator sama dengan daya rotor”konsep: “daya stator sama dengan daya rotor”
Sehingga ESehingga EBRBR harus sama dengan E harus sama dengan ESS EES S = a.E= a.EBRBR = E’ = E’BRBR I’I’RR = I = IRR/a/a R’R’RR =a =a22.R.RRR X’X’BRBR =a =a22.X.XBRBR Konstanta a merupakan transformasi Konstanta a merupakan transformasi
tegangan stator ke rotortegangan stator ke rotor
DIAGRAM LENGKAP MOTOR DIAGRAM LENGKAP MOTOR INDUKSI TIAP FASAINDUKSI TIAP FASA
ANALISA ARUS (METODE LOOP)ANALISA ARUS (METODE LOOP)
Dari diagram rangkaian berikut Dari diagram rangkaian berikut dapat dibuat dua persamaan:dapat dibuat dua persamaan:
SRMMSS V)I'X(0-)IsXXR( jjj
0)I'XX's
R'()IsX0( RMBR
RM jjj
0')'('
)0(
)0()(S
R
S
MBRR
M
MMSS V
I
IXXj
s
RjX
jXXXjR
Loop I:Loop I:
Loop II:Loop II:
Dibuat dalam bentuk matrik didapat:Dibuat dalam bentuk matrik didapat:
)'('
)0(
)0()(
MBRR
M
MMSS
XXjs
RjX
jXXXjR
)'(
'0
)0(0
MBRR
MS
S
XXjs
RjXjV
I
Tentukan nilai deteminant (Tentukan nilai deteminant () ) konstanta matrik, dengan:konstanta matrik, dengan:
Arus IArus ISS didapat dengan persamaan: didapat dengan persamaan:
0)0(
)0()(
' M
SMSS
R
jX
jVXXjR
I
Arus IArus IRR didapat dengan persamaan: didapat dengan persamaan:
Arus magnetisasi IArus magnetisasi IMM diperoleh dari: diperoleh dari:
Faktor daya motor didapat dari Cos Faktor daya motor didapat dari Cos sudut arus stator Isudut arus stator ISS
IIMM = I = ISS – I’ – I’RR
KOMPONEN DAYA TIGA FASAKOMPONEN DAYA TIGA FASA
cos3 SSVxISPI
SS RxISCL 23
STATOR POWER INPUT (SPI)
STATOR COPPER LOSS (SCL)
KOMPONEN DAYA TIGA FASAKOMPONEN DAYA TIGA FASA
s
RxIRPI R
R
''3 2
RR RxIRCL ''3 2
ROTOR POWER INPUT (RPI)
ROTOR COPPER LOSS (RCL)
)11
(''3 2 s
RxIRPD RR
ROTOR POWER DEVELOPED (RPD)
ROTASIONAL LOSS (PR)
OUTPUT POWER (PO)
PO = RPD - PR
KOMPONEN DAYA TIGA FASAKOMPONEN DAYA TIGA FASA
Rugi-rugi yang disebabkan oleh gesekan dan angin
DIAGRAM ALIR DAYA PADA DIAGRAM ALIR DAYA PADA MOTOR INDUKSI TIGA FASAMOTOR INDUKSI TIGA FASA
P OUT
SPIRPI
RPD
SCL RCL PR
ANALISA ARUS ANALISA ARUS (METODE PENYEDERHANAAN)(METODE PENYEDERHANAAN)
Mengacu pada diagram lengkap Mengacu pada diagram lengkap motor induksi tiap fasamotor induksi tiap fasa
Untuk tujuan menyederhanakan Untuk tujuan menyederhanakan analisa, pindahkan parameter Xanalisa, pindahkan parameter XMM mendekati sumber tegangan maka mendekati sumber tegangan maka didapat diagram rangkaian seperti didapat diagram rangkaian seperti berikut:berikut:
PENYEDERHANAAN RANGKAIAN PENYEDERHANAAN RANGKAIAN EKUIVALEN MOTOR INDUKSIEKUIVALEN MOTOR INDUKSI
Dari rangkaian penyederhanaan didapat Dari rangkaian penyederhanaan didapat persamaan arus I’persamaan arus I’RR sebagai berikut: sebagai berikut:
)'()'
('
RSBR
S
SR
XXjs
RR
VI
M
SM jX
VI
Arus pemagnetan IArus pemagnetan IMM sebagai berikut: sebagai berikut:
RMS I'II Arus stator IArus stator ISS sebagai berikut: sebagai berikut:
Bila mengikuti gambar rangkaian maka Bila mengikuti gambar rangkaian maka rugi tembaga stator SCL menggunakan rugi tembaga stator SCL menggunakan arus I’arus I’RR. Tetapi untuk mengurangi error . Tetapi untuk mengurangi error yang tinggi pada perhitungan efisiensi yang tinggi pada perhitungan efisiensi maka SCL dihitung menggunakan maka SCL dihitung menggunakan persamaan berikut:persamaan berikut:
Faktor daya motor didapat dari Cos Faktor daya motor didapat dari Cos sudut arus stator Isudut arus stator ISS
SS RxISCL 23 Perhitungan daya dan rugi-rugi yang lain Perhitungan daya dan rugi-rugi yang lain
sama seperti perhitungan metode LOOPsama seperti perhitungan metode LOOP
EFISIENSI (EFISIENSI ())
Menyatakan perbandingan daya output Menyatakan perbandingan daya output dengan daya input dengan daya input
in
loos
in
loosin
in
out
P
P
P
PP
P
P
1
Bila dinyatakan dalam prosen maka, Bila dinyatakan dalam prosen maka,
%100xP
P
in
out
Contoh SoalContoh Soal
A three-phase 220-V 60-Hz six-pole 10-hp induction A three-phase 220-V 60-Hz six-pole 10-hp induction motor has following circuit parameters on a per phase motor has following circuit parameters on a per phase basis referrred to the stator:basis referrred to the stator:
RRSS = 0.344 = 0.344 R’R’RR = 0.147= 0.147 XXSS = 0.498 = 0.498 X’X’RR = 0.224= 0.224 X’ X’MM = 12.6 = 12.6 Assuming a Y-connected stator winding. The Assuming a Y-connected stator winding. The
rotational losses and core loss combined amount to rotational losses and core loss combined amount to 262 W and may be assumed constant. For slip of 2.8 262 W and may be assumed constant. For slip of 2.8 % determine:% determine:– the line current and power factorthe line current and power factor– the shaft torque and output horse powerthe shaft torque and output horse power– the efficiencythe efficiency
SOLUTION (LOOP METHODE)SOLUTION (LOOP METHODE)
the phase voltage the phase voltage is:is: V1273/220
the equivalent circuit is given in Figure:the equivalent circuit is given in Figure:
271)I'6,21(0-)Is098,13344,0( R jj
0)I'824,12(5,25)Is6,210( R jj
0
127
'824,1225,5)6,120(
)6,120(098,13344,0
R
S
I
I
jj
jj
Loop I:Loop I:
Loop II:Loop II:
Dibuat dalam bentuk matrik didapat:Dibuat dalam bentuk matrik didapat:
73,177,4
(-158.76)-167,97-68,764,411,81
824,1225,5)6,120(
)6,120(098,13344,0
j
jj
jj
jj
Tentukan nilai deteminant (Tentukan nilai deteminant () ) konstanta matrik, dengan:konstanta matrik, dengan:
04,2893,23,2511-23,64
17,734,7
1628.65666,75
17,734,7
824,1225,50
)6,120(0127
824,1225,50
)6,120(0127
j
j
j
j
j
jj
j
jj
IS
a. Arus Ia. Arus ISS didapat dengan persamaan: didapat dengan persamaan:
77,5757,212,1922,747
17,734,7
1600,20
17,734,7
0)6,120(
0127824,1225,5
'
j
j
j
j
j
jj
I R
Arus IArus IRR didapat dengan persamaan: didapat dengan persamaan:
Power faktor motor (diambil dari sudut Power faktor motor (diambil dari sudut IISS):): 88,0)04,28cos( PF
b. The shaft torque and output horse b. The shaft torque and output horse powerpowerKecepatan sinkron dari motor adalah :Kecepatan sinkron dari motor adalah :
rpmP
fn s
s 12006
60120120
rpmnsn sr 1166)028,01()1(
rad/detik1,12260
11662
60
2
xnrr
Kecepatan rotor adalah :Kecepatan rotor adalah :
Kecepatan sudut rotor adalah :Kecepatan sudut rotor adalah :
W7455,53125,5757,213
''3
2
2
xx
s
RIRPI R
R
W7246.776
0,028)-7455.531(1
)1(
sRPIRPD
Rotor Power Input adalah :Rotor Power Input adalah :
Rotor Power Developed adalah :Rotor Power Developed adalah :
Power Output adalah :Power Output adalah :
Torsi motor adalah :Torsi motor adalah :
Pout = RPD – Protasional
= 7246,776 – 262 = 6984,776 W
m-N 57.21,122
6984.776
R
outd
PT
Horsepower motor adalah :Horsepower motor adalah :
9.36746
6984.776
746 outP
HP
Power loos adalah :Power loos adalah :
c. Efisiensi motor adalah :c. Efisiensi motor adalah :
Protasional + Core loss = 262 WRCL = 0,028 x 7455,351 = 208.75 WSCL = 3x23,932x 0,344 = 590,97 W + Total loss = 1061,72 W
,8%681061,726984,776
6984,776
%100
x
PP
P
lossout
out
SOLUTION (Penyederhanaan)SOLUTION (Penyederhanaan)
the phase voltage the phase voltage is:is: V1273/220
the equivalent circuit is given in Figure:the equivalent circuit is given in Figure:
Aj
jIR
,882-22,33
4,752,22
722,025,5344,0
127
Arus IArus IRR didapat dengan persamaan: didapat dengan persamaan:
Ajj
IM 08,106,12
127
Arus IArus IMM didapat dengan persamaan: didapat dengan persamaan:
A
j
jIS
1,3082,25
,9612-22,33
)08,1088,2(33,22
a. Arus Sumber Ia. Arus Sumber ISS didapat dari : didapat dari :
Power faktor motor (diambil dari sudut Power faktor motor (diambil dari sudut IISS):): 865,0)1,30cos( PF
b. The shaft torque and output horse b. The shaft torque and output horse powerpowerKecepatan sinkron dari motor adalah :Kecepatan sinkron dari motor adalah :
rpmP
fn s
s 12006
60120120
rpmnsn sr 1166)028,01()1(
rad/detik1,12260
11662
60
2
xnrr
Kecepatan rotor adalah :Kecepatan rotor adalah :
Kecepatan sudut rotor adalah :Kecepatan sudut rotor adalah :
W798825,552,223
''3
2
2
xx
s
RIRPI R
R
W7764
0,028)-7988(1
)1(
sRPIRPD
Rotor Power Input adalah :Rotor Power Input adalah :
Rotor Power Developed adalah :Rotor Power Developed adalah :
Power Output adalah :Power Output adalah :
Torsi motor adalah :Torsi motor adalah :
Pout = RPD – Protasional
= 7764 – 262 = 7502 W
m-N .4161,122
7502
R
outd
PT
Horsepower motor adalah :Horsepower motor adalah :
.101746
7502
746 outP
HP
Power loos adalah :Power loos adalah :
c. Efisiensi motor adalah :c. Efisiensi motor adalah :
Protasional + Core loss = 262 WRCL = 0,028 x 7988 = 224 WSCL = 3x25,822x 0,344 = 688 W + Total loss = 1174 W
,5%6811747502
7502
%100
x
PP
P
lossout
out
Perbandingan Kedua MetodePerbandingan Kedua Metode
Arus sumberArus sumber
AjIS 1,3082,25,9612-22,33
AjIS 04,2893,23,2511-23,64
Metode LoopMetode Loop
Metode Metode PendekatanPendekatan
Perbandingan Kedua MetodePerbandingan Kedua Metode
Torsi Poros dan Output HorsepowerTorsi Poros dan Output Horsepower
1,10mN4,61 HPTd
Metode LoopMetode Loop
Metode Metode PendekatanPendekatan
36,9mN2,57 HPTd
Perbandingan Kedua MetodePerbandingan Kedua Metode
EfisiensiEfisiensi
,5%86
Metode LoopMetode Loop
Metode Metode PendekatanPendekatan
,8%86
KARAKTERISTIK MOTOR INDUKSIKARAKTERISTIK MOTOR INDUKSI
Rotor sangkar bajing dibuat dalam 4 Rotor sangkar bajing dibuat dalam 4 kelaskelas berdasarkan National Electrical berdasarkan National Electrical Manufacturers Association (NEMA)Manufacturers Association (NEMA)– Motor kelas AMotor kelas A
Mempunyai rangkaian resistansi ritor kecilMempunyai rangkaian resistansi ritor kecil Beroperasi pada slip sangat kecil (s<0,01) dalam Beroperasi pada slip sangat kecil (s<0,01) dalam
keadaan berbebankeadaan berbeban Untuk keperluan torsi start yang sangat kecilUntuk keperluan torsi start yang sangat kecil
Rotor sangkar bajing dibuat dalam 4 Rotor sangkar bajing dibuat dalam 4 kelaskelas berdasarkan National Electrical berdasarkan National Electrical Manufacturers Association (NEMA)Manufacturers Association (NEMA)– Motor kelas BMotor kelas B
Untuk keperluan umum, mempunyai torsi starting Untuk keperluan umum, mempunyai torsi starting normal dan arus starting normalnormal dan arus starting normal
Regulasi kecepatan putar pada saat full load rendah Regulasi kecepatan putar pada saat full load rendah (dibawah 5%)(dibawah 5%)
Torsi starting sekitar 150% dari ratedTorsi starting sekitar 150% dari rated Walaupun arus starting normal, biasanya mempunyai Walaupun arus starting normal, biasanya mempunyai
besar 600% dari full loadbesar 600% dari full load– Motor kelas CMotor kelas C
Mempunyai torsi statring yang lebih besar dibandingkan Mempunyai torsi statring yang lebih besar dibandingkan motor kelas Bmotor kelas B
Arus starting normal, slip kurang dari 0,05 pada kondisi Arus starting normal, slip kurang dari 0,05 pada kondisi full loadfull load
Torsi starting sekitar 200% dari ratedTorsi starting sekitar 200% dari rated Untuk konveyor, pompa, kompresor dllUntuk konveyor, pompa, kompresor dll
Rotor sangkar bajing dibuat dalam Rotor sangkar bajing dibuat dalam 4 kelas4 kelas berdasarkan National Electrical berdasarkan National Electrical Manufacturers Association (NEMA)Manufacturers Association (NEMA)– Motor kelas DMotor kelas D
Mempunyai torsi statring yang besar dan arus Mempunyai torsi statring yang besar dan arus starting relatif rendahstarting relatif rendah
Slip besarSlip besar Pada slip beban penuh mempunyai efisiensi lebih Pada slip beban penuh mempunyai efisiensi lebih
rendah dibandingkan kelas motor lainnyarendah dibandingkan kelas motor lainnya Torsi starting sekitar 300% Torsi starting sekitar 300%
TORQUE-SPEED CURVES OF TORQUE-SPEED CURVES OF DIFFERENT NEMA STANDARD MOTORSDIFFERENT NEMA STANDARD MOTORS
Karakteristik motor induksiKarakteristik motor induksi
Untuk mempersingkat perhitungan dan Untuk mempersingkat perhitungan dan penjelasan maka dari Gambar karakteristik penjelasan maka dari Gambar karakteristik motor induksi dipilih kondisi-kondisi ekstrim motor induksi dipilih kondisi-kondisi ekstrim yaitu :yaitu :– Kondisi startingKondisi starting– Kondisi puncak (maksimum)Kondisi puncak (maksimum)– Kondisi beban nominal (sudah dibahas)Kondisi beban nominal (sudah dibahas)
Kondisi-kondisi Ektrim Kondisi-kondisi Ektrim Karakteristik Motor InduksiKarakteristik Motor Induksi
Kondisi Torsi Starting (Stand still)Kondisi Torsi Starting (Stand still)
Dari gambar penyederhanaan rangkaian ekuivalen motorDari gambar penyederhanaan rangkaian ekuivalen motor Pada saat start rotor belum berputar sehingga slip s = 1Pada saat start rotor belum berputar sehingga slip s = 1 Arus starting rotor menjadi:Arus starting rotor menjadi:
22)(
)'('
eRS
SstartR
XRR
VI
RstartRstart RIRPI ''3 2)()(
s
startstart
RPIT
)(
60
2 ss
n
Kondisi Torsi MaksimumKondisi Torsi Maksimum
Dari gambar penyederhanaan rangkaian ekuivalen motor Dari gambar penyederhanaan rangkaian ekuivalen motor Pada saat arus rotor maksimum torsi akan maksimum Pada saat arus rotor maksimum torsi akan maksimum Arus maksimum rotor pada slip sArus maksimum rotor pada slip sb b (torsi max) terjadi bila (torsi max) terjadi bila
impedansi rotor mendekati nol sehingga:impedansi rotor mendekati nol sehingga:
0' 2
2
e
b
RS X
s
RR2
2'
'
eb
RS
SR
Xs
RR
VI
eS
RTb XR
Rss
'max
Karena nilai normal RKarena nilai normal RSS<<X<<Xee maka: maka:
e
RTb X
Rss
'max
Masukkan nilai sMasukkan nilai sbb ke dalam persamaan arus saat torsi ke dalam persamaan arus saat torsi maksimum, didapat arus rotor maksimum yaitu: maksimum, didapat arus rotor maksimum yaitu:
e
S
b
RmakRmak X
V
s
RIRPI
2
3''3
22
)()(
e
S
ee
SmakR
X
V
XX
VI
2'
22)(
Rotor power Input maksimum menjadi: Rotor power Input maksimum menjadi:
Torsi maksimum menjadi: Torsi maksimum menjadi:
Rotor power developed maksimum Rotor power developed maksimum menjadi: menjadi: )1()()( bmakmak sRPIRPD
)()(
)()(
bR
out
bR
rotmakmakd
PPRPDT
Contoh soalContoh soal
A three-phase 220-V 60-Hz six-pole 10-hp induction A three-phase 220-V 60-Hz six-pole 10-hp induction motor has following circuit parameters on a per phase motor has following circuit parameters on a per phase basis referrred to the stator:basis referrred to the stator:
RS RS = 0.344 W = 0.344 W R’R R’R = 0.147W= 0.147W XS XS = 0.498 W= 0.498 W X’R X’R = 0.224W= 0.224W X’M = 12.6W X’M = 12.6W Assuming a Y-connected stator winding. The rotational Assuming a Y-connected stator winding. The rotational
losses and core loss combined amount to 262 W and losses and core loss combined amount to 262 W and may be assumed constant. For slip of 2.8 % calculate of:may be assumed constant. For slip of 2.8 % calculate of:– the starting torque of the motorthe starting torque of the motor– the maximum torque of the motorthe maximum torque of the motor
SOLUTIONSOLUTION Arus starting :Arus starting :
RPI starting :RPI starting :
A
XRR
VI
eRS
SstartR
45,145
)224,0498,0()47,0344,0(
127
)'('
22
22)(
W
xx
RIRPI RstartRstart
9330
147,0)45,145(3
''32
2)()(
SOLUTIONSOLUTION Kecepatan sudut sinkron :Kecepatan sudut sinkron :
Torsi starting :Torsi starting :
mN2,74664,125
9330)( s
startstart
RPIT
rad/det 125,66460
12002
60
2
xnss
rpmx
P
fns 1200
6
60120120
SOLUTIONSOLUTION
Slip saat torsi maksimum :Slip saat torsi maksimum :
2,0)224,0498,0(
147,0'max
e
RTb X
Rss
RPI saat torsi maksimum :RPI saat torsi maksimum :
Kecepatan putar saat torsi maksimum :Kecepatan putar saat torsi maksimum :rpmxnsn sbmakr 9601200)2,01()1()(
Wx
x
X
VRPI
e
Smak 509,33
722,02
1273
2
3 22
)(
SOLUTIONSOLUTION
W
x
sRPIRPD bmakmak
807,26
)2,01(509,33
)1()()(
mN264
531,100
262807,26
)()(
)()(
bR
out
bR
rotmakmakd
PPRPDT
RPD saat torsi maksimum :RPD saat torsi maksimum :
Torsi maksimum :Torsi maksimum :
rad/det 100,53160
9602
60
2)(
xnR
bR
MOTOR ROTOR BELITANMOTOR ROTOR BELITAN
Perbedaan mendasar dari Motor rotor belit Perbedaan mendasar dari Motor rotor belit dengan motor sangkar bajing adalah terdapat dengan motor sangkar bajing adalah terdapat pada konstruksi rotorpada konstruksi rotor
Rotor sangkar bajing mempunyai:Rotor sangkar bajing mempunyai:– Tahanan rotor tetapTahanan rotor tetap– Arus starting tinggiArus starting tinggi– Torsi starting rendahTorsi starting rendah
Rotor belitRotor belit– Memungkinkan tahanan luar dihubungkan ke tahanan Memungkinkan tahanan luar dihubungkan ke tahanan
rotor melalui slip ring yang terhubung ke sikat.rotor melalui slip ring yang terhubung ke sikat.– Arus starting rendahArus starting rendah– Torsi starting tinggiTorsi starting tinggi– Power faktor baikPower faktor baik
BAGIAN-BAGIAN ROTOR BELITBAGIAN-BAGIAN ROTOR BELIT
Graph of induction motors showing effect of Graph of induction motors showing effect of increasing the ratio of resistance to increasing the ratio of resistance to
inductanceinductance
KLAS ISOLASI MOTORKLAS ISOLASI MOTOR
ClassClass Maximum Maximum AllowedAllowed
Temperature (*)Temperature (*)
AA 105ºC105ºC 221ºF221ºF
BB 130ºC130ºC 266ºF266ºF
FF 155ºC155ºC 311ºF311ºF
HH 180180ooCC 356356ooFF
MOTOR DUTY CYCLE TYPES AS MOTOR DUTY CYCLE TYPES AS PER IEC STANDARDSPER IEC STANDARDS
MOTOR DUTY CYCLE TYPES AS MOTOR DUTY CYCLE TYPES AS PER IEC STANDARDSPER IEC STANDARDS
TYPICAL NAME PLATE OF ANTYPICAL NAME PLATE OF ANAC INDUCTION MOTORAC INDUCTION MOTOR
NAME PLATE TERMS AND THEIR MEANINGSNAME PLATE TERMS AND THEIR MEANINGS
TermTerm DescriptionDescription
VoltsVolts Rated terminal supply voltage.Rated terminal supply voltage.
AmpsAmps Rated full-load supply current.Rated full-load supply current.
H.P.H.P. Rated motor output.Rated motor output.
R.P.MR.P.M Rated full-load speed of the motor.Rated full-load speed of the motor.
HertzHertz Rated supply frequency.Rated supply frequency.
FrameFrame External physical dimension of the External physical dimension of the motor based on the NEMA motor based on the NEMA standards.standards.
DutyDuty Motor load condition, whether it is Motor load condition, whether it is continuos load, short time, periodic, continuos load, short time, periodic, etc.etc.
NAME PLATE TERMS AND THEIR MEANINGSNAME PLATE TERMS AND THEIR MEANINGS
TermTerm DescriptionDescription
DateDate Date of manufacturing.Date of manufacturing.
Class Class InsulationInsulation
Insulation class used for the Insulation class used for the motor construction. This motor construction. This specifies max. limit of the motor specifies max. limit of the motor winding temperature.winding temperature.
NEMA NEMA DesignDesign
This specifies to which NEMA This specifies to which NEMA design class the motor belongs design class the motor belongs to.to.
Service Service FactorFactor
Factor by which the motor can Factor by which the motor can be overloaded beyond the full be overloaded beyond the full load.load.
NAME PLATE TERMS AND THEIR MEANINGSNAME PLATE TERMS AND THEIR MEANINGS
TermTerm DescriptionDescription
NEMA NEMA Nom. Nom. EfficiencyEfficiency
Motor operating efficiency at full Motor operating efficiency at full load.load.
PHPH Specifies number of stator phases Specifies number of stator phases of the motor.of the motor.
PolePole Specifies number of poles of the Specifies number of poles of the motor.motor.
Specifies the motor safety Specifies the motor safety standard.standard.
YY Specifies whether the motor Specifies whether the motor windings are start (Y) connected or windings are start (Y) connected or delta (∆) connected.delta (∆) connected.
MENENTUKAN PARAMETER MENENTUKAN PARAMETER RANGKAIAN EKUIVALEN MOTOR RANGKAIAN EKUIVALEN MOTOR
INDUKSI TIGA PHASEINDUKSI TIGA PHASE
Melakukan kegiatan pengujian untuk Melakukan kegiatan pengujian untuk mendapatkan parameter rangkaian mendapatkan parameter rangkaian ekuivalent motor induksiekuivalent motor induksi
Menggambar karakteristik motor Menggambar karakteristik motor induksi (torsi terhadap slip)induksi (torsi terhadap slip)
Menguji kebenaran data-data yang Menguji kebenaran data-data yang ada pada name plateada pada name plate
RANGKAIAN EKUIVALENT RANGKAIAN EKUIVALENT MOTOR INDUKSIMOTOR INDUKSI
TEST MOTOR TEST MOTOR
No load testNo load test Blocked rotor testBlocked rotor test DC testDC test
No Load TestNo Load Test
TujuanTujuan– menentukan rugi inti + rugi rotasionalmenentukan rugi inti + rugi rotasional– menentukan parameter Xmmenentukan parameter Xm
nl
nlm
I
VX
3
Blocked rotor testBlocked rotor test
TujuanTujuan– menentukan parameter Re dan Xemenentukan parameter Re dan Xe
23 BR
BRe
I
PR
BR
BRe
I
VZ
3
22eee RZX
dc
dcsdc I
VRR
2
DC testDC test
TujuanTujuan– Menentukan parameter RMenentukan parameter RSS dan R’ dan R’RR
SeR RRR 'Resistansi ekuivalen rotor
untuk hubungan Y
DC testDC test
SeR RRR '
Resistansi ekuivalen rotordc
dcsdc I
VRR
2
3
untuk hubungan delta
•untuk 60Hz Rac=1,4Rdc
•untuk 50Hz Rac=1,3Rdc
ContohContoh
Name plate Three Phase Induction Name plate Three Phase Induction MotorMotor
P = 0,75 KW = 1 HPP = 0,75 KW = 1 HP
V = 380/220 VV = 380/220 V
f = 50 Hzf = 50 Hz
nnrr = 1380 rpm = 1380 rpm
I = 2/3,45 AI = 2/3,45 A
Data yang Data yang diperolehdiperoleh : :
No load test :No load test :P = 120 WP = 120 WV = 380 VV = 380 VI = 1,3 AI = 1,3 A
Blocked rotor test :Blocked rotor test :P = 260 WP = 260 WV = 120 VV = 120 VI = 2 AI = 2 A
DC test :DC test :V = 48 VV = 48 VI = 2 AI = 2 A
PERHITUNGANPERHITUNGAN
1.1. No load testNo load test
76,1683,13
380
3 nl
nlm
I
VX
W
xx
xRxIPP acnlnl
5,42
27,153,13120
32
2intirot
1222
48
2 xxI
VR
dc
dcdc
6,15123,13,1 xxRR dcac
2.DC test
PERHITUNGAN
PERHITUNGANPERHITUNGAN
02,2767,2164,34 2222eee RZX
67,2123
260
3 22 xxI
PR
BR
BRe
46,3423
120
3 xxI
VZ
BR
BRe
3. Blocked rotor test
07,66,1567,21' SeR RRR
Rangkaian Ekuivalen MIRangkaian Ekuivalen MI
Slip motor:Slip motor:– Jika nJika nrr = 1380 rpm, maka n = 1380 rpm, maka nss yang mungkin yang mungkin
pada frekuensi 50 Hz adalah 1500 rpm shg:pada frekuensi 50 Hz adalah 1500 rpm shg:
4
501201500
120
PP
xP
xfns
08,01500
13801500
s
rs
n
nns
A
j
jXs
RR
VI
eR
S
SR
8,1522,2
8,1502,99
0220
02,2727,95
0220
02,27)08,007,6
27,15(
220'
'
Arus I’R
A
jj
jIII mRS
6,4186,2
9,114,2)3,16,0(14,2
3,18,1522,2'
Arus IS
Rotor Power Input (RPI)Rotor Power Input (RPI)
W
xx
s
RxxIRPI R
R
83,1121
08,0
07,622,23
''3
2
2
W
x
sRPIxRPD
1,1032
)08,01(83,1121
)1(
Rotor Power Developed (RPD)Rotor Power Developed (RPD)
Daya OutputDaya Output
W
PRPDPout
6,989
5,421,1032intirot
Daya LossesDaya Losses
WxRPIxSRCL 75,8908,083,1121 WxxSCL 71,37427,1586,23 2
W
PSCLRCLPloses
96,506
5,4271,37475,89ntirot
Effisiensi dan daya dalam HpEffisiensi dan daya dalam Hp
%12,66
%10096,5066,989
6,989
%100
%100
x
xPP
P
xP
P
lossesout
out
in
out
HPP
HPdalamoutputDaya output 33,1746
6,989
746
Rangkuman Hasil TestRangkuman Hasil Test
No load test No load test XXmm = 168,76 ohm = 168,76 ohmP P rot+intirot+inti = 42,5 W = 42,5 W
Blocked rotor testBlocked rotor testRRee = 21,67 ohm = 21,67 ohmZZee = 34,6 ohm = 34,6 ohmXXee = 26,97 ohm = 26,97 ohmR’R’rr = 6,07 ohm = 6,07 ohm
DC testDC testRRdcdc = 11,75 ohm = 11,75 ohmRRacac = 15,27 ohm = 15,27 ohmSlip= 0,08Slip= 0,08
Rangkuman Hasil TestRangkuman Hasil Test
I’R I’R = 2,3 A= 2,3 ARPI RPI = 1185,2 W= 1185,2 WRPDRPD = 1032,1 W = 1032,1 WPout Pout = 989,6 W= 989,6 WEffisiensi Effisiensi = 66,12 %= 66,12 %Daya output dalam Hp = 1,33 HpDaya output dalam Hp = 1,33 Hp
SOAL 1SOAL 1 Diketahui motor induksi tiga phasa, Diketahui motor induksi tiga phasa,
P=4, V=230 V, f=60 Hz, nP=4, V=230 V, f=60 Hz, nmm=1725 =1725 rpmrpm
TentukanTentukan : slip per-unit dan : slip per-unit dan frekuwensi rotor pada rated speedfrekuwensi rotor pada rated speed
PENYELESAIANPENYELESAIAN
Kecepatan sinkron dari motor adalah :Kecepatan sinkron dari motor adalah :
Slip per-unit :Slip per-unit :
Maka frekwensi rotor :Maka frekwensi rotor :
rpmP
fn s
s 18004
60120120
0417.01800
17251800
s
ms
n
nns
Hzfsf sr 5.2600417.0
SOAL 2SOAL 2
Diketahui motor induksi tiga phasa 10 HP, Diketahui motor induksi tiga phasa 10 HP, P=4, V=440 V, f=60 Hz, nP=4, V=440 V, f=60 Hz, nmm=1725 rpm=1725 rpm
Rugi tembaga stator = 212 W; Rugi tembaga stator = 212 W; rotational loss=340 Wrotational loss=340 W Tentukan :Tentukan : a. Power developeda. Power developed b. Daya celah b. Daya celah
udaraudara c. Rugi tembaga rotorc. Rugi tembaga rotor d. Total daya d. Total daya
inputinput e. Efisiensi motor e. Efisiensi motor
PENYELESAIANPENYELESAIAN
Kecepatan sinkron dari motor adalah :Kecepatan sinkron dari motor adalah :
Slip per-unit :Slip per-unit :
Daya output rotor :Daya output rotor :
rpmP
fn s
s 18004
60120120
0417.01800
17251800
s
ms
n
nns
WxHPPo 746074610746
c. Rugi tembaga rotor :
d. Daya input :
Pcu2 = sPAG = 0.0417x8139.41 = 339.413 W
Rugi tembaga stator :Pcu1= 212 W (diberikan)
W8351.41 2128139.41 P P P cu1AGin
e. Efisiensi :
%3.89893.041.8351
7460atau
P
P
in
o
SOAL 3SOAL 3
Diketahui motor induksi tiga Diketahui motor induksi tiga phasa 2 HP, P=4, V=120 V, f=60 phasa 2 HP, P=4, V=120 V, f=60 Hz, nm=1620 rpmHz, nm=1620 rpm
Impedansi stator=0.02+j0.06 Ω; Impedansi stator=0.02+j0.06 Ω; rotational loss=160 Wrotational loss=160 W
TentukanTentukan : arus rotor : arus rotor
PENYELESAIANPENYELESAIAN
Daya output adalah :Daya output adalah :
Kecepatan sinkron : Kecepatan sinkron :
Slip per-unit : Slip per-unit :
rpmP
fn s
s 18004
60120120
1.01800
16201800
s
ms
n
nns
WxHPPo 14927462746
Daya celah udara :
Daya yang dikonversikan :
W1652 6011492 P P P rotoke
Ws
PP ke
AG 56,1835)1,01(
1562
)1(
Rugi tembaga rotor :Pcu2 = sPAG = 0.1x1835,56 = 183,556
W
Arus rotor :
AR
PI
r
cuR 31,55
02,03
556,183
32
SOAL 4SOAL 4
Diketahui motor induksi tiga phasa hubungan Diketahui motor induksi tiga phasa hubungan Y, P=6, V=230 V, f=60 Hz,Y, P=6, V=230 V, f=60 Hz,
Parameter :r1=0.5Ω; r2=0.25Ω; x1=0.75Ω; Parameter :r1=0.5Ω; r2=0.25Ω; x1=0.75Ω; x2=0.5Ω; Xm=100Ω; Rc=500Ω;x2=0.5Ω; Xm=100Ω; Rc=500Ω;
Impedansi stator = 0.02+j0.06 Ω; rotational Impedansi stator = 0.02+j0.06 Ω; rotational loss=160 Wloss=160 W
Tentukan : Arus stator, arus rotor, arus Tentukan : Arus stator, arus rotor, arus magnetisasi, daya input, rugi tembaga stator, magnetisasi, daya input, rugi tembaga stator, rugi tembaga rotor, daya output, torsi pada rugi tembaga rotor, daya output, torsi pada shaft dan efisiensi shaft dan efisiensi ηη saat rated slip=2.5 % saat rated slip=2.5 %
PENYELESAIANPENYELESAIAN
Kecepatan sinkron : Kecepatan sinkron :
rpmP
fn s
s 18004
60120120
rad/s5,18860
18002
60
2
ss
n
Kecepatan sudut sinkron : Kecepatan sudut sinkron :
jXm = j100
jx2=j0.5
r2/s
Rc=500
jx1=j0.75r1=0.5
oV 791321
inP1cuP
FEP
AGP
2cuP
rotP
kEP
oP
gZE2gZ1Z
1I 2I
cII
Rangkaian EkivalenRangkaian Ekivalen Motor Motor
Impedansi rotor efektif berdasar pada stator adalah :
Berdasarkan rangkaian pada gambar, maka Tegangan per-phasa adalah :
VV 79,1323
2301
oj
jjxs
rZ
86.2012.105.010
5.0025.0
25.02
22
Maka :
o
o
mcg
j
ZjXRZ
37.8103.0
86.2012.10
1
100
1
500
1
1111
2
ogZ 37.8709.9
Impedansi celah udara :
Arus stator :
Impedansi total :
o
o
g
j
ZjxrZ
08,12335,10
73,8709,975,05,0
11
oo
o
Z
VI 08.12849.12
08.12335.10
079.13211
Faktor daya :
)(978.0)08.12cos( laggingpf o
Rugi tembaga stator :
Tegangan Input :
Daya input :
W
IVPin
06,5006978,0849,122303
cos3 11
W 7.2475,0849,123I3 P 21
21cu1 r
V
j
jxrIVE
o
o
71,376,124
)75,05,0()08,12849,12(79,132
)( 11112
Arus magnetasi :
Arus eksitasi :
Arus Inti :
AR
EI o
o
cc 71,325,0
500
71,376,1242
AjjX
EI o
o
m
71,93248,1100
71,376,1242
A
IIIo
oocm
41,82272,1
)71,93248,1()71,325,0(
Rugi inti :
A
IIIo
oom
57,6478,12
)41,82272,1()08,12849,12(12
Arus rotor :
W 75,9350025,03I3 P 22cc cR
W
PPPP FECUinAG
66,4664
75,9365,24706,500061
Daya celah udara :
Daya konversi :
Rugi tembaga rotor :
Daya output :
W
rIPCU
78,116
25,0478,1233 22
222
W
PPP cuAGke
88,4547
78,11666,46642
W
PPP mechkeo
88,4397
15088,4547
Efisiensi :
Torsi poros/shaft :
%9,87879,006,5006
88,4397atau
P
P
in
o
Nms
PT
s
oc 9,35
66,125)025.01(
88,4397
)1(
SOAL 5SOAL 5
Diketahui motor induksi tiga phasa Diketahui motor induksi tiga phasa hubungan Y.hubungan Y.
Parameter : r1=10 Ω; x1=25 Ω; Parameter : r1=10 Ω; x1=25 Ω; r2=3Ω; x2=25 Ω, Xm=75 Ωr2=3Ω; x2=25 Ω, Xm=75 Ω
Tentukan :Tentukan : breakdown slip dan torsi breakdown slip dan torsi maksimum pada motor.maksimum pada motor.
PENYELESAIANPENYELESAIAN
Kecepatan sinkron : Kecepatan sinkron :
rpmP
fn s
s 18004
60120120
rad/s5,18860
18002
60
2
ss
n
Kecepatan sudut sinkron : Kecepatan sudut sinkron :
jXm = j100
jx2=j0.5
r2/s
Rc=500
jx1=j0.75r1=0.5
oV 791321
inP1cuP
FEP
AGP
2cuP
rotP
kEP
oP
gZE2gZ1Z
1I 2I
cII
Rangkaian EkivalenRangkaian Ekivalen Motor Motor
Tegangan thevenin:
Berdasarkan rangkaian pada gambar, maka Tegangan per-phasa adalah :
VV 282.693
1201
o
o
m
mTh j
j
Xxjr
XjVV
71.5704.51
)7525(10
9075282.69
)( 11
1
Maka :
Impedansi thevenin :
o
m
mTh
j
jj
Xxjr
XjxrjZ
91.73094.20
)7525(10
75)2510(
)(
)(
11
11
307.19569.5 ThTh XdanR
Torsi Maksimum:
Breakdown (optimum) slip :
067,0
)25307,19(569,5
3
)(
22
22
2
2
XXR
rs
ThTh
b
Nm
XXRR
VT
ThThThs
The
424,0)25307,19(569,5569,55,1882
3
)(2
3
22
22
2
2
SOAL 6SOAL 6
Diketahui motor induksi tiga-fasa, 100 HP, Diketahui motor induksi tiga-fasa, 100 HP,
V=440 V, P=8, f=60 Hz, V=440 V, P=8, f=60 Hz,
impedansi rotor= 0.02 + j 0.08 impedansi rotor= 0.02 + j 0.08 perfasa. perfasa.
Tentukan : Tentukan : Kecepatan saat torsi motor Kecepatan saat torsi motor maksimum dan resistansi eksternal yang maksimum dan resistansi eksternal yang harus ditambahkan secara seri pada rotor harus ditambahkan secara seri pada rotor jika torsi start dari motor 80 % dari nilai jika torsi start dari motor 80 % dari nilai maksimummaksimum
PENYELESAIANPENYELESAIAN
Daya output : Daya output :
W74600 746 100 Po
rad/s248.9460
9002
60
2
9008
60120120
s
s
ss
n
atau
rpmp
fn
Kecepatan sinkron : Kecepatan sinkron :
Impedansi rotor : Impedansi rotor :
Slip maksimum dapat diperoleh Slip maksimum dapat diperoleh dengan : dengan :
08.0
02.0
08.002.0
2
2
2
X
R
jZ
25.008.0
02.0
2
2 X
RSb
Kecepatan motor saat torsi maksimum adalah :
rpm 675
900)0.25 (-900
ns -n n rsr
Torsi motor maksimum diperoleh :
Nm
s
PT
smaks
372.1055
248.94)25.01(
74600
)1(0
Penambahan tahanan luar (r) saat motor jalan pada torsi start 80% dari nilai maksimum adalah :
004432,0984,08,0
064,08,0016,000032,002,0
08,0
02,08,0))08,0()02,0(()02,0(
8,0))()(()(
8,0)()(
)(
2
2
22
2
222
222
2
22
22
2
2
rr
rrr
xrr
X
RXrRrR
X
R
XrR
rR
Nilai tahanan luar yang dibutuhkan adalah :
0468,0
183,1
6,1
9091,0984,0
8,02
04432,08,04)984,0()984,0(
2
4
2
1
2.1
2
2
2,1
r
r
r
x
xx
a
acbbr
Pengaturan PutaranPengaturan Putaran
Pengaturan Putaran dapat dilakukan dengan :Pengaturan Putaran dapat dilakukan dengan :
-. Mengubah jumlah kutub-. Mengubah jumlah kutub
-. Mengubah nilai frekuensi-. Mengubah nilai frekuensi
-. Mengatur tegangan jala-jala-. Mengatur tegangan jala-jala
-. Mengatur tahanan luar-. Mengatur tahanan luar
Pengaturan PutaranPengaturan Putaran
Menjalankan Motor Induksi Tiga PhasaMenjalankan Motor Induksi Tiga Phasa
Motor induksi tiga phasa dengan daya yang besar Motor induksi tiga phasa dengan daya yang besar tidak dapat dijalankan dengan cara dihubungkan tidak dapat dijalankan dengan cara dihubungkan langsung ke sumber jala-jala. langsung ke sumber jala-jala.
Hal ini disebabkan karena, akan menyerap arus Hal ini disebabkan karena, akan menyerap arus yang sangat besar yaitu mencapai 6 -8 kali arus yang sangat besar yaitu mencapai 6 -8 kali arus nominalnya. Hal ini disebabkan karena pada saat start nominalnya. Hal ini disebabkan karena pada saat start besarnya slip pada motor induksi adalah sama besarnya slip pada motor induksi adalah sama dengan 1 (satu), sehingga di saat Slip = 1, tahanan dengan 1 (satu), sehingga di saat Slip = 1, tahanan rotor kecil.rotor kecil.
Arus menjadi besar dan akan merusak motor itu Arus menjadi besar dan akan merusak motor itu sendiri atau terganggunya sistem instalasi sendiri atau terganggunya sistem instalasi tegangan akan Drop. Di mana Drop tegangan ini tegangan akan Drop. Di mana Drop tegangan ini mengganggu kerja dari relay, kontaktor, nyala mengganggu kerja dari relay, kontaktor, nyala lampu, maupun peralatan elektronik dan computer lampu, maupun peralatan elektronik dan computer yang ada disekitarnya. yang ada disekitarnya.
Ada beberapa cara untuk mengurangi Ada beberapa cara untuk mengurangi besarnya arus start antara lain adalah :besarnya arus start antara lain adalah :
1. Primary resistor control1. Primary resistor control
2. Transformer control2. Transformer control
3. Wey-Delta control3. Wey-Delta control
4. Part-winding start control4. Part-winding start control
5. Electronic control5. Electronic control
STARTING STAR/DELTASTARTING STAR/DELTA
Gambar. Hubungan Bintang Gambar. Hubungan Gambar. Hubungan Bintang Gambar. Hubungan SegitigaSegitiga
Kumparan stator saat pengawalan dalam hubungan bintang (Ү), setelah Kumparan stator saat pengawalan dalam hubungan bintang (Ү), setelah motor mencapai putaran nominal hubungan berubah menjadi delta (∆). motor mencapai putaran nominal hubungan berubah menjadi delta (∆). Sehingga hubungan tegangan dan arusnya dapat dilihat sebagai berikut :Sehingga hubungan tegangan dan arusnya dapat dilihat sebagai berikut :
Tegangan , pada hubungan bintang (Y) tegangan pada kumparan mendapat Tegangan , pada hubungan bintang (Y) tegangan pada kumparan mendapat tegangan sebesar 1/ dari tegangan jala-jala , untuk hubungan delta tegangan sebesar 1/ dari tegangan jala-jala , untuk hubungan delta (∆).tegangan pada kumparan mendapat tegangan sama dengan tegangan (∆).tegangan pada kumparan mendapat tegangan sama dengan tegangan jala-jala.jala-jala.
U V W
X Y Z
U V W
Z X Y
STARTING STAR/DELTASTARTING STAR/DELTA