Upload
benny-pratama
View
2.099
Download
16
Embed Size (px)
Citation preview
Benny Pratama ndash 515090018Tugas Fisika ndash Generator amp Motor Listrik
Generator ListrikPengertian Generator Arus Bolak-balik
Generator arus bolak-balik berfungsi mengubah tenaga mekanis menjadi tenaga listrik
arus bolak-balik Suatu sumber energi eksternal memutar kumparan jangkar dalam suatu
medan magnet B Kawat kumparan memotong garis-garis medan dan gaya gerak listrik
(ggl) terinduksi ke dalam kumparan
Є = 2πNABf cos2πftGenerator Arus Bolak-balik sering disebut juga sebagai alternator generator AC
(alternating current) atau generator sinkron Dikatakan generator sinkron karena jumlah
putaran rotornya sama dengan jumlah putaran medan magnet pada stator Kecepatan
sinkron ini dihasilkan dari kecepatan putar rotor dengan kutub-kutub magnet yang
berputar dengan kecepatan yang sama dengan medan putar pada stator Mesin ini tidak
dapat dijalankan sendiri karena kutub-kutub rotor tidak dapat tiba-tiba mengikuti
kecepatan medan putar pada waktu sakelar terhubung dengan jala-jala Generator arus
bolak-balik dibagi menjadi dua jenis yaitu
a Generator arus bolak-balik 1 fase
b Generator arus bolak-balik 3 fase
Prinsip Kerja Generator Arus Bolak-balik
Prinsip dasar generator arus bolak-balik menggunakan hukum Faraday yang
menyatakan jika sebatang penghantar berada pada medan magnet yang berubah-ubah
maka pada penghantar tersebut akan terbentuk gaya gerak listrik Prinsip kerja generator
arus bolak-balik tiga fase (alternator) pada dasarnya sama dengan generator arus bolak-
balik satu fase akan tetapi pada generator tiga fase memiliki tiga lilitan yang sama dan
tiga tegangan outputnya berbeda fasa 1200 pada masing-masing fase seperti ditunjukkan
pada Gambar 1
Gambar 1 Skema Lilitan Stator Generator Tiga
Fase
Benny Pratama ndash 515090018Tugas Fisika ndash Generator amp Motor Listrik
Besar tegangan generator bergantung pada
1 Kecepatan putaran (N)
2 Jumlah kawat pada kumparan yang memotong fluks (Z)
3 Banyaknya fluks magnet yang dibangkitkan oleh medan magnet (f)
Prinsip kerja generator DC berdasarkan pada kaidah tangan kanan Sepasang magnet
permanen utara selatan menghasilkan garis medan magnet F kawat penghantar di atas
telapak tangan kanan ditembus garis medan magnet F Jika kawat digerakkan ke arah
ibu jari maka dalam kawat dihasilkan arus listrik I yang searah dengan keempat arah
jari tangan (Gambar 2) Bagaimana kalau posisi utara-selatan magnet permanen dibalik
Ke mana arah arah arus listrik induksi yang dihasilkan Percobaan secara sederhana
dapat dilakukan dengan menggunakan sepasang magnet permanen berbentuk U
sebatang kawat digantung dikedua sisi ujungnya pada ujung kawat dipasangkan
Voltmeter (Gambar 3) Batang kawat digerakkan ke arah panah pada kawat dihasilkan
ggl induksi dengan tegangan yang terukur pada Voltmeter Besarnya ggl induksi yang
dibangkitkan
ui = B middot L middot v middot z VoltDimana ui = Tegangan induksi pada kawat V
B = Kerapatan medan magnet Tesla
L = Panjang kawat efektif meter
v = Kecepatan gerak mdetik
z = Jumlah belitan kawat
Belitan kawat generator berbentuk silinder dan beberapa kawat dibelitkan selanjutnya
disebut belitan rotor atau belitan jangkar Kedudukan I ketika rotor digerakkan searah
jarum jam kawat 1 tanda silang (menjauhi kita) kawat 2 tanda titik (mendekati kita) ggl
induksi maksimum Posisi II kawat 1 dan kawat 2 berada pada garis netral ggl induksi
sama dengan nol Posisi III kawat kebalikan posisi I dan ggl induksi tetap maksimum
(Gambar 4)
Benny Pratama ndash 515090018Tugas Fisika ndash Generator amp Motor Listrik
Gambar 2 Kaidah tangan kanan Gambar 3 Model prinsip kerja generator DC
Gambar 4 Pembangkitan tegangan DC pada angker
Posisi ini terjadi berulang-ulang selama rotor diputar pada porosnya ggl induksi yang
dihasilkan maksimum kemudian ggl induksi menjadi nol berikutnya ggl induksi
menjadi maksimum terjadi berulang secara bergantian GGL induksi yang dihasilkan
dari belitan rotor (Gambar 4) dapat menghasilkan dua jenis listrik yang berbeda yaitu
listrik AC dan listrik DC Jika ujung belitan rotor dihubungkan dengan slipring berupa
dua cincin (Gambar 5a) maka dihasilkan listrik AC berbentuk sinusoidal Bila ujung
belitan rotor dihubungkan dengan komutator satu cincin (Gambar 5b) dengan dua
belahan maka dihasilkan listrik DC dengan dua gelombang positif Mesin DC
dikembangkan rotornya memiliki banyak belitan dan komutator memiliki beberapa
segmen Rotor memiliki empat belitan dan komutator empat segmen sikat arang dua
buah akan menghasilkan ggl induksi dengan empat buah buah gelombang untuk setiap
putaran rotornya (Gambar 6) Tegangan DC yang memiliki empat puncak Medan
magnet yang sebelumnya adalah magnet permanen diganti menjadi elektromagnet
sehingga kuat medan magnet bisa diatur oleh besarnya arus penguatan medan magnet
Belitan rotor dikembangkan menjadi belitan yang memiliki empat cabang komutator
Benny Pratama ndash 515090018Tugas Fisika ndash Generator amp Motor Listrik
empat segmen dan sikat arang dua buah Tegangan yang dihasilkan penjumlahan dari
belitan 1-2 dan belitan 3-4 (Gambar 7) Dalam perkembangan berikutnya generator DC
dibagi menjadi tiga jenis yaitu
1 Generator penguat terpisah
2 Generator belitan Shunt
3 Generator belitan Kompound
Gambar 5 a) Bentuk tegangan AC dan slipring Gambar 5 b) Tegangan DC pada
komutator
Gambar 6 Prinsip pembangkitan tegangan DC Gambar 7 Tegangan DC pada
komutator
Prinsip pembangkitan listrik mengikuti kaidah tangan kanan Flemming
Sepasang magnet permanen utara-selatan menghasilkan garis medan magnet Φ
kawat penghantar di atas telapak tangan kanan ditembus garis medan magnet Φ Jika
kawat digerakkan ke arah ibu jari maka dalam kawat dihasilkan arus listrik I yang
searah dengan keempat arah jari tangan
Komutator berfungsi untuk menyearahkan tegangan yang dihasilkan rotor
menjadi tegangan DC
Jumlah Kutub
Jumlah kutub generator arus bolak-balik tergantung dari kecepatan rotor dan frekuensi
dari ggl yang dibangkitkan Hubungan tersebut dapat ditentukandengan persamaan
Benny Pratama ndash 515090018Tugas Fisika ndash Generator amp Motor Listrik
f pn120 dimana f = frekuensi tegangan
p = jumlah kutub pada rotor
n = kecepatan rotor (rpm)
Generator Tanpa Beban
Jika poros generator diputar dengan kecepatan sinkron dan rotor diberi arus medan If
maka tegangan E0 akan terinduksi pada kumparan jangkar stator sebesar
E0 = cnΦ dimana c = konstanta mesin
n = putaran sinkron
f = fluks yang dihasilkan oleh If
Generator arus bolak-balik yang dioperasikan tanpa beban arus jangkarnya akan nol (Ia
= 0) sehingga tegangan terminal Vt = Va = Vo Karena besar ggl induksi merupakan
fungsi dari fluks magnet maka ggl induksi dapat dirumuskan Ea = f (ɸ) yang berarti
pengaturan arus medan sampai kondisi tertentu akan mengakibatkan ggl induksi tanpa
beban dalam keadaan saturasi
Usaha pada Generator
Usaha yang dibutuhkan untuk memutar kumparan adalah sumber energi listrik yang
disuplai oleh generator
Energi Mekanik Input = Energi Listrik Input +
Kehilangan Akibat Gesek dan Panas
Benny Pratama ndash 515090018Tugas Fisika ndash Generator amp Motor Listrik
Motor ListrikBagaimana sebuah motor bekerja
Mekanisme kerja untuk seluruh jenis motor secara umum sama
1048707 Arus listrik dalam medan magnet akan memberikan gaya Arus yang melalui
kumparan jangkar berinteraksi dengan medan magnet sehingga menyebabkan terjadinya
momen puntir
ɽ = NIAB sin θ1048707 Pasangan gaya menghasilkan tenaga putar torque untuk memutar kumparan
T = K NIAB1048707 Motor-motor memiliki beberapa loop pada dinamonya untuk memberikan tenaga
putaran yang lebih seragam dan medan magnetnya dihasilkan oleh susunan
elektromagnetik yang disebut kumparan medan
Penurunan Potensial Total pada Jangkar =
Tegangan garis ndash GGL Balik
Arus Jangkar = TeganganGaris ndash GGL BalikHambatan Jangkar
P = Arus Jangkar x GGL BalikDalam memahami sebuah motor penting untuk mengerti apa yang dimaksud dengan
beban motor Beban mengacu kepada keluaran tenaga putar torque sesuai dengan
kecepatan yang diperlukan Beban umumnya dapat dikategorikan kedalam tiga
kelompok (BEE India 2004)
1048707 Beban torque konstan adalah beban dimana permintaan keluaran energinya bervariasi
dengan kecepatan operasinya namun torque nya tidak bervariasi Contoh beban dengan
torque konstan adalah conveyors rotary kilns dan pompa displacement konstan
1048707 Beban dengan variabel torque adalah beban dengan torque yang bervariasi dengan
kecepatan operasi Contoh beban dengan variabel torque adalah pompa sentrifugal dan
fan (torque bervariasi sebagai kuadrat kecepatan)
Benny Pratama ndash 515090018Tugas Fisika ndash Generator amp Motor Listrik
1048707 Beban dengan energi konstan adalah beban dengan permintaan torque yang berubah
dan berbanding terbalik dengan kecepatan Contoh untuk beban dengan daya konstan
adalah peralatan-peralatan mesin
JENIS MOTOR LISTRIK
Bagian ini menjelaskan tentang dua jenis utama motor listrik DC dan motor Motor
tersebut dikategorikan berdasarkan pasokan input konstruksi dan mekanisme operasi
Motor DC
Motor arus searah sebagaimana namanya menggunakan arus langsung yang tidak
langsungdirect-unidirectional Motor DC digunakan pada penggunaan khusus dimana
diperlukan penyalaan torque yang tinggi atau percepatan yang tetap untuk kisaran
kecepatan yang luas Gambar 8 memperlihatkan sebuah motor DC yang memiliki tiga
komponen utama
1048707 Kutub medan Secara sederhana digambarkan bahwa interaksi dua kutub magnet akan
menyebabkan perputaran pada motor DC Motor DC memiliki kutub medan yang
stasioner dan dinamo yang menggerakan bearing pada ruang diantara kutub medan
Motor DC sederhana memiliki dua kutub medan kutub utara dan kutub selatan Garis
magnetik energi membesar melintasi bukaan diantara kutub-kutub dari utara ke selatan
Untuk motor yang lebih besar atau lebih komplek terdapat satu atau lebih
elektromagnet Elektromagnet menerima listrik dari sumber daya dari luar sebagai
penyedia struktur medan
1048707 Dinamo Bila arus masuk menuju dinamo maka arus ini akan menjadi elektromagnet
Dinamo yang berbentuk silinder dihubungkan ke as penggerak untuk menggerakan
beban Untuk kasus motor DC yang kecil dinamo berputar dalam medan magnet yang
dibentuk oleh kutub-kutub sampai kutub utara dan selatan magnet berganti lokasi Jika
hal ini terjadi arusnya berbalik untuk merubah kutub-kutub utara dan selatan dinamo
1048707 Commutator Komponen ini terutama ditemukan dalam motor DC Kegunaannya
adalah untuk membalikan arah arus listrik dalam dinamo Commutator juga membantu
dalam transmisi arus antara dinamo dan sumber daya
Benny Pratama ndash 515090018Tugas Fisika ndash Generator amp Motor Listrik
Gambar 8 Sebuah motor DC (Direct Industry 2005)
Keuntungan utama motor DC adalah sebagai pengendali kecepatan yang tidak
mempengaruhi kualitas pasokan daya Motor ini dapat dikendalikan dengan mengatur
1048707 Tegangan dinamo ndash meningkatkan tegangan dinamo akan meningkatkan kecepatan
1048707 Arus medan ndash menurunkan arus medan akan meningkatkan kecepatan
Motor DC tersedia dalam banyak ukuran namun penggunaannya pada umumnya
dibatasi untuk beberapa penggunaan berkecepatan rendah penggunaan daya rendah
hingga sedang seperti peralatan mesin dan rolling mills sebab sering terjadi masalah
dengan perubahan arah arus listrik mekanis pada ukuran yang lebih besar Juga motor
tersebut dibatasi hanya untuk penggunaan di area yang bersih dan tidak berbahaya sebab
resiko percikan api pada sikatnya Motor DC juga relatif mahal dibanding motor AC
Hubungan antara kecepatan flux medan dan tegangan dinamo ditunjukkan dalam
persamaan berikut
Gaya elektromagnetik E = KΦN
Torque T = KΦIaDimana E =gaya elektromagnetik yang dikembangkan pada terminal dinamo (volt)
Φ = flux medan yang berbanding lurus dengan arus medan
N = kecepatan dalam RPM (putaran per menit)
T = torque electromagnetik
Ia = arus dinamo
K = konstanta persamaan
Motor AC
Motor arus bolak-balik menggunakan arus listrik yang membalikkan arahnya secara
teratur pada rentang waktu tertentu Motor listrik memiliki dua buah bagian dasar
listrik stator dan rotor seperti ditunjukkan dalam Gambar 8 Stator merupakan
komponen listrik statis Rotor merupakan komponen listrik berputar untuk memutar as
motor Keuntungan utama motor DC terhadap motor AC adalah bahwa kecepatan motor
AC lebih sulit dikendalikan Untuk mengatasi kerugian ini motor AC dapat dilengkapi
dengan penggerak frekuensi variabel untuk meningkatkan kendali kecepatan sekaligus
menurunkan dayanya Motor induksi merupakan motor yang paling populer di industri
karena kehandalannya dan lebih mudah perawatannya Motor induksi AC cukup murah
Benny Pratama ndash 515090018Tugas Fisika ndash Generator amp Motor Listrik
(harganya setengah atau kurang dari harga sebuah motor DC) dan juga memberikan
rasio daya terhadap berat yang cukup tinggi (sekitar dua kali motor DC)
Motor sinkron
Motor sinkron adalah motor AC bekerja pada kecepatan tetap pada sistim frekuensi
tertentu Motor ini memerlukan arus searah (DC) untuk pembangkitan daya dan
memiliki torque awal yang rendah dan oleh karena itu motor sinkron cocok untuk
penggunaan awal dengan beban rendah seperti kompresor udara perubahan frekuensi
dan generator motor Motor sinkron mampu untuk memperbaiki faktor daya sistim
sehingga sering digunakan pada sistim yang menggunakan banyak listrik
Gambar 9 Motor Sinkron (Integrated Publishing 2003)
1048707 Rotor Perbedaan utama antara motor sinkron dengan motor induksi adalah bahwa
rotor mesin sinkron berjalan pada kecepatan yang sama dengan perputaran medan
magnet Hal ini memungkinkan sebab medan magnit rotor tidak lagi terinduksi Rotor
memiliki magnet permanen atau arus DC-excited yang dipaksa untuk mengunci pada
posisi tertentu bila dihadapkan dengan medan magnet lainnya
1048707 Stator Stator menghasilkan medan magnet berputar yang sebanding dengan frekuensi
yang dipasok Motor ini berputar pada kecepatan sinkron yang diberikan oleh
persamaan berikut (Parekh 2003)
Ns = 120 f PDimana f = frekuensi dari pasokan frekuensi
P= jumlah kutub
PENGKAJIAN MOTOR LISTRIK
Efisiensi motor lisrik
Motor mengubah energi listrik menjadi energi mekanik untuk melayani beban tertentu
Benny Pratama ndash 515090018Tugas Fisika ndash Generator amp Motor Listrik
Faktor-faktor yang mempengaruhi efisiensi adalah
1048707 Usia Motor baru lebih efisien
1048707 Kapastas Sebagaimana pada hampir kebanyakan peralatan efisiensi motor
meningkat dengan laju kapasitasnya
1048707 Kecepatan Motor dengan kecepatan yang lebih tinggi biasanya lebih efisien
1048707 Jenis Sebagai contoh motor kandang tupai biasanya lebih efisien daripada motor
cincingeser
1048707 Suhu Motor yang didinginkan oleh fan dan tertutup total (TEFC) lebih efisien
daripada motor screen protected drip-proof (SPDP)
1048707 Penggulungan ulang motor dapat mengakibatkan penurunan efisiensi
1048707 Beban seperti yang dijelaskan dibawah
Bagaimana mengkaji beban motor
Persamaan berikut digunakan untuk menentukan beban
Beban = Pi x ηHP x07457
Dimana η = Efisiensi operasi motor dalam
HP = Nameplate untuk Hp
Beban = Daya yang keluar sebagai laju daya
Pi = Daya tiga fase dalam kW
Pengukuran daya masuk
Beban diukur dalam tiga tahap
Tahap 1 Menentukan daya masuk dengan menggunakan persamaan berikut
1000
Pi = V x I x PF x 3Dimana Pi = Daya tiga fase dalam kW
V = RMS (akar kwadrat rata-rata) tegangan nilai tengah garis ke
garis 3 fase
I = RMS arus nilai tengah 3 fase
PF = Faktor daya dalam desimal
Benny Pratama ndash 515090018Tugas Fisika ndash Generator amp Motor Listrik
Tahap 2 Menentukan nilai daya dengan mengambil nilai pelat namanameplate atau
dengan menggunakan persamaan sebagai berikut
Pr = hp x 07457ηr
Dimana Pr = Daya masuk pada beban penuh dalam kW
HP = Nilai Hp pada nameplate
ηr = Efisiensi pada beban penuh (nilai pada nameplate)
Beban = PiPr
x100
Dimana Beban = Daya keluar yang dinyatakan dalam nilai daya
Pi = Daya tiga fase terukur dalam kW
Pr = Daya masuk pada beban penuh dalam kW
Benny Pratama ndash 515090018Tugas Fisika ndash Generator amp Motor Listrik
Besar tegangan generator bergantung pada
1 Kecepatan putaran (N)
2 Jumlah kawat pada kumparan yang memotong fluks (Z)
3 Banyaknya fluks magnet yang dibangkitkan oleh medan magnet (f)
Prinsip kerja generator DC berdasarkan pada kaidah tangan kanan Sepasang magnet
permanen utara selatan menghasilkan garis medan magnet F kawat penghantar di atas
telapak tangan kanan ditembus garis medan magnet F Jika kawat digerakkan ke arah
ibu jari maka dalam kawat dihasilkan arus listrik I yang searah dengan keempat arah
jari tangan (Gambar 2) Bagaimana kalau posisi utara-selatan magnet permanen dibalik
Ke mana arah arah arus listrik induksi yang dihasilkan Percobaan secara sederhana
dapat dilakukan dengan menggunakan sepasang magnet permanen berbentuk U
sebatang kawat digantung dikedua sisi ujungnya pada ujung kawat dipasangkan
Voltmeter (Gambar 3) Batang kawat digerakkan ke arah panah pada kawat dihasilkan
ggl induksi dengan tegangan yang terukur pada Voltmeter Besarnya ggl induksi yang
dibangkitkan
ui = B middot L middot v middot z VoltDimana ui = Tegangan induksi pada kawat V
B = Kerapatan medan magnet Tesla
L = Panjang kawat efektif meter
v = Kecepatan gerak mdetik
z = Jumlah belitan kawat
Belitan kawat generator berbentuk silinder dan beberapa kawat dibelitkan selanjutnya
disebut belitan rotor atau belitan jangkar Kedudukan I ketika rotor digerakkan searah
jarum jam kawat 1 tanda silang (menjauhi kita) kawat 2 tanda titik (mendekati kita) ggl
induksi maksimum Posisi II kawat 1 dan kawat 2 berada pada garis netral ggl induksi
sama dengan nol Posisi III kawat kebalikan posisi I dan ggl induksi tetap maksimum
(Gambar 4)
Benny Pratama ndash 515090018Tugas Fisika ndash Generator amp Motor Listrik
Gambar 2 Kaidah tangan kanan Gambar 3 Model prinsip kerja generator DC
Gambar 4 Pembangkitan tegangan DC pada angker
Posisi ini terjadi berulang-ulang selama rotor diputar pada porosnya ggl induksi yang
dihasilkan maksimum kemudian ggl induksi menjadi nol berikutnya ggl induksi
menjadi maksimum terjadi berulang secara bergantian GGL induksi yang dihasilkan
dari belitan rotor (Gambar 4) dapat menghasilkan dua jenis listrik yang berbeda yaitu
listrik AC dan listrik DC Jika ujung belitan rotor dihubungkan dengan slipring berupa
dua cincin (Gambar 5a) maka dihasilkan listrik AC berbentuk sinusoidal Bila ujung
belitan rotor dihubungkan dengan komutator satu cincin (Gambar 5b) dengan dua
belahan maka dihasilkan listrik DC dengan dua gelombang positif Mesin DC
dikembangkan rotornya memiliki banyak belitan dan komutator memiliki beberapa
segmen Rotor memiliki empat belitan dan komutator empat segmen sikat arang dua
buah akan menghasilkan ggl induksi dengan empat buah buah gelombang untuk setiap
putaran rotornya (Gambar 6) Tegangan DC yang memiliki empat puncak Medan
magnet yang sebelumnya adalah magnet permanen diganti menjadi elektromagnet
sehingga kuat medan magnet bisa diatur oleh besarnya arus penguatan medan magnet
Belitan rotor dikembangkan menjadi belitan yang memiliki empat cabang komutator
Benny Pratama ndash 515090018Tugas Fisika ndash Generator amp Motor Listrik
empat segmen dan sikat arang dua buah Tegangan yang dihasilkan penjumlahan dari
belitan 1-2 dan belitan 3-4 (Gambar 7) Dalam perkembangan berikutnya generator DC
dibagi menjadi tiga jenis yaitu
1 Generator penguat terpisah
2 Generator belitan Shunt
3 Generator belitan Kompound
Gambar 5 a) Bentuk tegangan AC dan slipring Gambar 5 b) Tegangan DC pada
komutator
Gambar 6 Prinsip pembangkitan tegangan DC Gambar 7 Tegangan DC pada
komutator
Prinsip pembangkitan listrik mengikuti kaidah tangan kanan Flemming
Sepasang magnet permanen utara-selatan menghasilkan garis medan magnet Φ
kawat penghantar di atas telapak tangan kanan ditembus garis medan magnet Φ Jika
kawat digerakkan ke arah ibu jari maka dalam kawat dihasilkan arus listrik I yang
searah dengan keempat arah jari tangan
Komutator berfungsi untuk menyearahkan tegangan yang dihasilkan rotor
menjadi tegangan DC
Jumlah Kutub
Jumlah kutub generator arus bolak-balik tergantung dari kecepatan rotor dan frekuensi
dari ggl yang dibangkitkan Hubungan tersebut dapat ditentukandengan persamaan
Benny Pratama ndash 515090018Tugas Fisika ndash Generator amp Motor Listrik
f pn120 dimana f = frekuensi tegangan
p = jumlah kutub pada rotor
n = kecepatan rotor (rpm)
Generator Tanpa Beban
Jika poros generator diputar dengan kecepatan sinkron dan rotor diberi arus medan If
maka tegangan E0 akan terinduksi pada kumparan jangkar stator sebesar
E0 = cnΦ dimana c = konstanta mesin
n = putaran sinkron
f = fluks yang dihasilkan oleh If
Generator arus bolak-balik yang dioperasikan tanpa beban arus jangkarnya akan nol (Ia
= 0) sehingga tegangan terminal Vt = Va = Vo Karena besar ggl induksi merupakan
fungsi dari fluks magnet maka ggl induksi dapat dirumuskan Ea = f (ɸ) yang berarti
pengaturan arus medan sampai kondisi tertentu akan mengakibatkan ggl induksi tanpa
beban dalam keadaan saturasi
Usaha pada Generator
Usaha yang dibutuhkan untuk memutar kumparan adalah sumber energi listrik yang
disuplai oleh generator
Energi Mekanik Input = Energi Listrik Input +
Kehilangan Akibat Gesek dan Panas
Benny Pratama ndash 515090018Tugas Fisika ndash Generator amp Motor Listrik
Motor ListrikBagaimana sebuah motor bekerja
Mekanisme kerja untuk seluruh jenis motor secara umum sama
1048707 Arus listrik dalam medan magnet akan memberikan gaya Arus yang melalui
kumparan jangkar berinteraksi dengan medan magnet sehingga menyebabkan terjadinya
momen puntir
ɽ = NIAB sin θ1048707 Pasangan gaya menghasilkan tenaga putar torque untuk memutar kumparan
T = K NIAB1048707 Motor-motor memiliki beberapa loop pada dinamonya untuk memberikan tenaga
putaran yang lebih seragam dan medan magnetnya dihasilkan oleh susunan
elektromagnetik yang disebut kumparan medan
Penurunan Potensial Total pada Jangkar =
Tegangan garis ndash GGL Balik
Arus Jangkar = TeganganGaris ndash GGL BalikHambatan Jangkar
P = Arus Jangkar x GGL BalikDalam memahami sebuah motor penting untuk mengerti apa yang dimaksud dengan
beban motor Beban mengacu kepada keluaran tenaga putar torque sesuai dengan
kecepatan yang diperlukan Beban umumnya dapat dikategorikan kedalam tiga
kelompok (BEE India 2004)
1048707 Beban torque konstan adalah beban dimana permintaan keluaran energinya bervariasi
dengan kecepatan operasinya namun torque nya tidak bervariasi Contoh beban dengan
torque konstan adalah conveyors rotary kilns dan pompa displacement konstan
1048707 Beban dengan variabel torque adalah beban dengan torque yang bervariasi dengan
kecepatan operasi Contoh beban dengan variabel torque adalah pompa sentrifugal dan
fan (torque bervariasi sebagai kuadrat kecepatan)
Benny Pratama ndash 515090018Tugas Fisika ndash Generator amp Motor Listrik
1048707 Beban dengan energi konstan adalah beban dengan permintaan torque yang berubah
dan berbanding terbalik dengan kecepatan Contoh untuk beban dengan daya konstan
adalah peralatan-peralatan mesin
JENIS MOTOR LISTRIK
Bagian ini menjelaskan tentang dua jenis utama motor listrik DC dan motor Motor
tersebut dikategorikan berdasarkan pasokan input konstruksi dan mekanisme operasi
Motor DC
Motor arus searah sebagaimana namanya menggunakan arus langsung yang tidak
langsungdirect-unidirectional Motor DC digunakan pada penggunaan khusus dimana
diperlukan penyalaan torque yang tinggi atau percepatan yang tetap untuk kisaran
kecepatan yang luas Gambar 8 memperlihatkan sebuah motor DC yang memiliki tiga
komponen utama
1048707 Kutub medan Secara sederhana digambarkan bahwa interaksi dua kutub magnet akan
menyebabkan perputaran pada motor DC Motor DC memiliki kutub medan yang
stasioner dan dinamo yang menggerakan bearing pada ruang diantara kutub medan
Motor DC sederhana memiliki dua kutub medan kutub utara dan kutub selatan Garis
magnetik energi membesar melintasi bukaan diantara kutub-kutub dari utara ke selatan
Untuk motor yang lebih besar atau lebih komplek terdapat satu atau lebih
elektromagnet Elektromagnet menerima listrik dari sumber daya dari luar sebagai
penyedia struktur medan
1048707 Dinamo Bila arus masuk menuju dinamo maka arus ini akan menjadi elektromagnet
Dinamo yang berbentuk silinder dihubungkan ke as penggerak untuk menggerakan
beban Untuk kasus motor DC yang kecil dinamo berputar dalam medan magnet yang
dibentuk oleh kutub-kutub sampai kutub utara dan selatan magnet berganti lokasi Jika
hal ini terjadi arusnya berbalik untuk merubah kutub-kutub utara dan selatan dinamo
1048707 Commutator Komponen ini terutama ditemukan dalam motor DC Kegunaannya
adalah untuk membalikan arah arus listrik dalam dinamo Commutator juga membantu
dalam transmisi arus antara dinamo dan sumber daya
Benny Pratama ndash 515090018Tugas Fisika ndash Generator amp Motor Listrik
Gambar 8 Sebuah motor DC (Direct Industry 2005)
Keuntungan utama motor DC adalah sebagai pengendali kecepatan yang tidak
mempengaruhi kualitas pasokan daya Motor ini dapat dikendalikan dengan mengatur
1048707 Tegangan dinamo ndash meningkatkan tegangan dinamo akan meningkatkan kecepatan
1048707 Arus medan ndash menurunkan arus medan akan meningkatkan kecepatan
Motor DC tersedia dalam banyak ukuran namun penggunaannya pada umumnya
dibatasi untuk beberapa penggunaan berkecepatan rendah penggunaan daya rendah
hingga sedang seperti peralatan mesin dan rolling mills sebab sering terjadi masalah
dengan perubahan arah arus listrik mekanis pada ukuran yang lebih besar Juga motor
tersebut dibatasi hanya untuk penggunaan di area yang bersih dan tidak berbahaya sebab
resiko percikan api pada sikatnya Motor DC juga relatif mahal dibanding motor AC
Hubungan antara kecepatan flux medan dan tegangan dinamo ditunjukkan dalam
persamaan berikut
Gaya elektromagnetik E = KΦN
Torque T = KΦIaDimana E =gaya elektromagnetik yang dikembangkan pada terminal dinamo (volt)
Φ = flux medan yang berbanding lurus dengan arus medan
N = kecepatan dalam RPM (putaran per menit)
T = torque electromagnetik
Ia = arus dinamo
K = konstanta persamaan
Motor AC
Motor arus bolak-balik menggunakan arus listrik yang membalikkan arahnya secara
teratur pada rentang waktu tertentu Motor listrik memiliki dua buah bagian dasar
listrik stator dan rotor seperti ditunjukkan dalam Gambar 8 Stator merupakan
komponen listrik statis Rotor merupakan komponen listrik berputar untuk memutar as
motor Keuntungan utama motor DC terhadap motor AC adalah bahwa kecepatan motor
AC lebih sulit dikendalikan Untuk mengatasi kerugian ini motor AC dapat dilengkapi
dengan penggerak frekuensi variabel untuk meningkatkan kendali kecepatan sekaligus
menurunkan dayanya Motor induksi merupakan motor yang paling populer di industri
karena kehandalannya dan lebih mudah perawatannya Motor induksi AC cukup murah
Benny Pratama ndash 515090018Tugas Fisika ndash Generator amp Motor Listrik
(harganya setengah atau kurang dari harga sebuah motor DC) dan juga memberikan
rasio daya terhadap berat yang cukup tinggi (sekitar dua kali motor DC)
Motor sinkron
Motor sinkron adalah motor AC bekerja pada kecepatan tetap pada sistim frekuensi
tertentu Motor ini memerlukan arus searah (DC) untuk pembangkitan daya dan
memiliki torque awal yang rendah dan oleh karena itu motor sinkron cocok untuk
penggunaan awal dengan beban rendah seperti kompresor udara perubahan frekuensi
dan generator motor Motor sinkron mampu untuk memperbaiki faktor daya sistim
sehingga sering digunakan pada sistim yang menggunakan banyak listrik
Gambar 9 Motor Sinkron (Integrated Publishing 2003)
1048707 Rotor Perbedaan utama antara motor sinkron dengan motor induksi adalah bahwa
rotor mesin sinkron berjalan pada kecepatan yang sama dengan perputaran medan
magnet Hal ini memungkinkan sebab medan magnit rotor tidak lagi terinduksi Rotor
memiliki magnet permanen atau arus DC-excited yang dipaksa untuk mengunci pada
posisi tertentu bila dihadapkan dengan medan magnet lainnya
1048707 Stator Stator menghasilkan medan magnet berputar yang sebanding dengan frekuensi
yang dipasok Motor ini berputar pada kecepatan sinkron yang diberikan oleh
persamaan berikut (Parekh 2003)
Ns = 120 f PDimana f = frekuensi dari pasokan frekuensi
P= jumlah kutub
PENGKAJIAN MOTOR LISTRIK
Efisiensi motor lisrik
Motor mengubah energi listrik menjadi energi mekanik untuk melayani beban tertentu
Benny Pratama ndash 515090018Tugas Fisika ndash Generator amp Motor Listrik
Faktor-faktor yang mempengaruhi efisiensi adalah
1048707 Usia Motor baru lebih efisien
1048707 Kapastas Sebagaimana pada hampir kebanyakan peralatan efisiensi motor
meningkat dengan laju kapasitasnya
1048707 Kecepatan Motor dengan kecepatan yang lebih tinggi biasanya lebih efisien
1048707 Jenis Sebagai contoh motor kandang tupai biasanya lebih efisien daripada motor
cincingeser
1048707 Suhu Motor yang didinginkan oleh fan dan tertutup total (TEFC) lebih efisien
daripada motor screen protected drip-proof (SPDP)
1048707 Penggulungan ulang motor dapat mengakibatkan penurunan efisiensi
1048707 Beban seperti yang dijelaskan dibawah
Bagaimana mengkaji beban motor
Persamaan berikut digunakan untuk menentukan beban
Beban = Pi x ηHP x07457
Dimana η = Efisiensi operasi motor dalam
HP = Nameplate untuk Hp
Beban = Daya yang keluar sebagai laju daya
Pi = Daya tiga fase dalam kW
Pengukuran daya masuk
Beban diukur dalam tiga tahap
Tahap 1 Menentukan daya masuk dengan menggunakan persamaan berikut
1000
Pi = V x I x PF x 3Dimana Pi = Daya tiga fase dalam kW
V = RMS (akar kwadrat rata-rata) tegangan nilai tengah garis ke
garis 3 fase
I = RMS arus nilai tengah 3 fase
PF = Faktor daya dalam desimal
Benny Pratama ndash 515090018Tugas Fisika ndash Generator amp Motor Listrik
Tahap 2 Menentukan nilai daya dengan mengambil nilai pelat namanameplate atau
dengan menggunakan persamaan sebagai berikut
Pr = hp x 07457ηr
Dimana Pr = Daya masuk pada beban penuh dalam kW
HP = Nilai Hp pada nameplate
ηr = Efisiensi pada beban penuh (nilai pada nameplate)
Beban = PiPr
x100
Dimana Beban = Daya keluar yang dinyatakan dalam nilai daya
Pi = Daya tiga fase terukur dalam kW
Pr = Daya masuk pada beban penuh dalam kW
Benny Pratama ndash 515090018Tugas Fisika ndash Generator amp Motor Listrik
Gambar 2 Kaidah tangan kanan Gambar 3 Model prinsip kerja generator DC
Gambar 4 Pembangkitan tegangan DC pada angker
Posisi ini terjadi berulang-ulang selama rotor diputar pada porosnya ggl induksi yang
dihasilkan maksimum kemudian ggl induksi menjadi nol berikutnya ggl induksi
menjadi maksimum terjadi berulang secara bergantian GGL induksi yang dihasilkan
dari belitan rotor (Gambar 4) dapat menghasilkan dua jenis listrik yang berbeda yaitu
listrik AC dan listrik DC Jika ujung belitan rotor dihubungkan dengan slipring berupa
dua cincin (Gambar 5a) maka dihasilkan listrik AC berbentuk sinusoidal Bila ujung
belitan rotor dihubungkan dengan komutator satu cincin (Gambar 5b) dengan dua
belahan maka dihasilkan listrik DC dengan dua gelombang positif Mesin DC
dikembangkan rotornya memiliki banyak belitan dan komutator memiliki beberapa
segmen Rotor memiliki empat belitan dan komutator empat segmen sikat arang dua
buah akan menghasilkan ggl induksi dengan empat buah buah gelombang untuk setiap
putaran rotornya (Gambar 6) Tegangan DC yang memiliki empat puncak Medan
magnet yang sebelumnya adalah magnet permanen diganti menjadi elektromagnet
sehingga kuat medan magnet bisa diatur oleh besarnya arus penguatan medan magnet
Belitan rotor dikembangkan menjadi belitan yang memiliki empat cabang komutator
Benny Pratama ndash 515090018Tugas Fisika ndash Generator amp Motor Listrik
empat segmen dan sikat arang dua buah Tegangan yang dihasilkan penjumlahan dari
belitan 1-2 dan belitan 3-4 (Gambar 7) Dalam perkembangan berikutnya generator DC
dibagi menjadi tiga jenis yaitu
1 Generator penguat terpisah
2 Generator belitan Shunt
3 Generator belitan Kompound
Gambar 5 a) Bentuk tegangan AC dan slipring Gambar 5 b) Tegangan DC pada
komutator
Gambar 6 Prinsip pembangkitan tegangan DC Gambar 7 Tegangan DC pada
komutator
Prinsip pembangkitan listrik mengikuti kaidah tangan kanan Flemming
Sepasang magnet permanen utara-selatan menghasilkan garis medan magnet Φ
kawat penghantar di atas telapak tangan kanan ditembus garis medan magnet Φ Jika
kawat digerakkan ke arah ibu jari maka dalam kawat dihasilkan arus listrik I yang
searah dengan keempat arah jari tangan
Komutator berfungsi untuk menyearahkan tegangan yang dihasilkan rotor
menjadi tegangan DC
Jumlah Kutub
Jumlah kutub generator arus bolak-balik tergantung dari kecepatan rotor dan frekuensi
dari ggl yang dibangkitkan Hubungan tersebut dapat ditentukandengan persamaan
Benny Pratama ndash 515090018Tugas Fisika ndash Generator amp Motor Listrik
f pn120 dimana f = frekuensi tegangan
p = jumlah kutub pada rotor
n = kecepatan rotor (rpm)
Generator Tanpa Beban
Jika poros generator diputar dengan kecepatan sinkron dan rotor diberi arus medan If
maka tegangan E0 akan terinduksi pada kumparan jangkar stator sebesar
E0 = cnΦ dimana c = konstanta mesin
n = putaran sinkron
f = fluks yang dihasilkan oleh If
Generator arus bolak-balik yang dioperasikan tanpa beban arus jangkarnya akan nol (Ia
= 0) sehingga tegangan terminal Vt = Va = Vo Karena besar ggl induksi merupakan
fungsi dari fluks magnet maka ggl induksi dapat dirumuskan Ea = f (ɸ) yang berarti
pengaturan arus medan sampai kondisi tertentu akan mengakibatkan ggl induksi tanpa
beban dalam keadaan saturasi
Usaha pada Generator
Usaha yang dibutuhkan untuk memutar kumparan adalah sumber energi listrik yang
disuplai oleh generator
Energi Mekanik Input = Energi Listrik Input +
Kehilangan Akibat Gesek dan Panas
Benny Pratama ndash 515090018Tugas Fisika ndash Generator amp Motor Listrik
Motor ListrikBagaimana sebuah motor bekerja
Mekanisme kerja untuk seluruh jenis motor secara umum sama
1048707 Arus listrik dalam medan magnet akan memberikan gaya Arus yang melalui
kumparan jangkar berinteraksi dengan medan magnet sehingga menyebabkan terjadinya
momen puntir
ɽ = NIAB sin θ1048707 Pasangan gaya menghasilkan tenaga putar torque untuk memutar kumparan
T = K NIAB1048707 Motor-motor memiliki beberapa loop pada dinamonya untuk memberikan tenaga
putaran yang lebih seragam dan medan magnetnya dihasilkan oleh susunan
elektromagnetik yang disebut kumparan medan
Penurunan Potensial Total pada Jangkar =
Tegangan garis ndash GGL Balik
Arus Jangkar = TeganganGaris ndash GGL BalikHambatan Jangkar
P = Arus Jangkar x GGL BalikDalam memahami sebuah motor penting untuk mengerti apa yang dimaksud dengan
beban motor Beban mengacu kepada keluaran tenaga putar torque sesuai dengan
kecepatan yang diperlukan Beban umumnya dapat dikategorikan kedalam tiga
kelompok (BEE India 2004)
1048707 Beban torque konstan adalah beban dimana permintaan keluaran energinya bervariasi
dengan kecepatan operasinya namun torque nya tidak bervariasi Contoh beban dengan
torque konstan adalah conveyors rotary kilns dan pompa displacement konstan
1048707 Beban dengan variabel torque adalah beban dengan torque yang bervariasi dengan
kecepatan operasi Contoh beban dengan variabel torque adalah pompa sentrifugal dan
fan (torque bervariasi sebagai kuadrat kecepatan)
Benny Pratama ndash 515090018Tugas Fisika ndash Generator amp Motor Listrik
1048707 Beban dengan energi konstan adalah beban dengan permintaan torque yang berubah
dan berbanding terbalik dengan kecepatan Contoh untuk beban dengan daya konstan
adalah peralatan-peralatan mesin
JENIS MOTOR LISTRIK
Bagian ini menjelaskan tentang dua jenis utama motor listrik DC dan motor Motor
tersebut dikategorikan berdasarkan pasokan input konstruksi dan mekanisme operasi
Motor DC
Motor arus searah sebagaimana namanya menggunakan arus langsung yang tidak
langsungdirect-unidirectional Motor DC digunakan pada penggunaan khusus dimana
diperlukan penyalaan torque yang tinggi atau percepatan yang tetap untuk kisaran
kecepatan yang luas Gambar 8 memperlihatkan sebuah motor DC yang memiliki tiga
komponen utama
1048707 Kutub medan Secara sederhana digambarkan bahwa interaksi dua kutub magnet akan
menyebabkan perputaran pada motor DC Motor DC memiliki kutub medan yang
stasioner dan dinamo yang menggerakan bearing pada ruang diantara kutub medan
Motor DC sederhana memiliki dua kutub medan kutub utara dan kutub selatan Garis
magnetik energi membesar melintasi bukaan diantara kutub-kutub dari utara ke selatan
Untuk motor yang lebih besar atau lebih komplek terdapat satu atau lebih
elektromagnet Elektromagnet menerima listrik dari sumber daya dari luar sebagai
penyedia struktur medan
1048707 Dinamo Bila arus masuk menuju dinamo maka arus ini akan menjadi elektromagnet
Dinamo yang berbentuk silinder dihubungkan ke as penggerak untuk menggerakan
beban Untuk kasus motor DC yang kecil dinamo berputar dalam medan magnet yang
dibentuk oleh kutub-kutub sampai kutub utara dan selatan magnet berganti lokasi Jika
hal ini terjadi arusnya berbalik untuk merubah kutub-kutub utara dan selatan dinamo
1048707 Commutator Komponen ini terutama ditemukan dalam motor DC Kegunaannya
adalah untuk membalikan arah arus listrik dalam dinamo Commutator juga membantu
dalam transmisi arus antara dinamo dan sumber daya
Benny Pratama ndash 515090018Tugas Fisika ndash Generator amp Motor Listrik
Gambar 8 Sebuah motor DC (Direct Industry 2005)
Keuntungan utama motor DC adalah sebagai pengendali kecepatan yang tidak
mempengaruhi kualitas pasokan daya Motor ini dapat dikendalikan dengan mengatur
1048707 Tegangan dinamo ndash meningkatkan tegangan dinamo akan meningkatkan kecepatan
1048707 Arus medan ndash menurunkan arus medan akan meningkatkan kecepatan
Motor DC tersedia dalam banyak ukuran namun penggunaannya pada umumnya
dibatasi untuk beberapa penggunaan berkecepatan rendah penggunaan daya rendah
hingga sedang seperti peralatan mesin dan rolling mills sebab sering terjadi masalah
dengan perubahan arah arus listrik mekanis pada ukuran yang lebih besar Juga motor
tersebut dibatasi hanya untuk penggunaan di area yang bersih dan tidak berbahaya sebab
resiko percikan api pada sikatnya Motor DC juga relatif mahal dibanding motor AC
Hubungan antara kecepatan flux medan dan tegangan dinamo ditunjukkan dalam
persamaan berikut
Gaya elektromagnetik E = KΦN
Torque T = KΦIaDimana E =gaya elektromagnetik yang dikembangkan pada terminal dinamo (volt)
Φ = flux medan yang berbanding lurus dengan arus medan
N = kecepatan dalam RPM (putaran per menit)
T = torque electromagnetik
Ia = arus dinamo
K = konstanta persamaan
Motor AC
Motor arus bolak-balik menggunakan arus listrik yang membalikkan arahnya secara
teratur pada rentang waktu tertentu Motor listrik memiliki dua buah bagian dasar
listrik stator dan rotor seperti ditunjukkan dalam Gambar 8 Stator merupakan
komponen listrik statis Rotor merupakan komponen listrik berputar untuk memutar as
motor Keuntungan utama motor DC terhadap motor AC adalah bahwa kecepatan motor
AC lebih sulit dikendalikan Untuk mengatasi kerugian ini motor AC dapat dilengkapi
dengan penggerak frekuensi variabel untuk meningkatkan kendali kecepatan sekaligus
menurunkan dayanya Motor induksi merupakan motor yang paling populer di industri
karena kehandalannya dan lebih mudah perawatannya Motor induksi AC cukup murah
Benny Pratama ndash 515090018Tugas Fisika ndash Generator amp Motor Listrik
(harganya setengah atau kurang dari harga sebuah motor DC) dan juga memberikan
rasio daya terhadap berat yang cukup tinggi (sekitar dua kali motor DC)
Motor sinkron
Motor sinkron adalah motor AC bekerja pada kecepatan tetap pada sistim frekuensi
tertentu Motor ini memerlukan arus searah (DC) untuk pembangkitan daya dan
memiliki torque awal yang rendah dan oleh karena itu motor sinkron cocok untuk
penggunaan awal dengan beban rendah seperti kompresor udara perubahan frekuensi
dan generator motor Motor sinkron mampu untuk memperbaiki faktor daya sistim
sehingga sering digunakan pada sistim yang menggunakan banyak listrik
Gambar 9 Motor Sinkron (Integrated Publishing 2003)
1048707 Rotor Perbedaan utama antara motor sinkron dengan motor induksi adalah bahwa
rotor mesin sinkron berjalan pada kecepatan yang sama dengan perputaran medan
magnet Hal ini memungkinkan sebab medan magnit rotor tidak lagi terinduksi Rotor
memiliki magnet permanen atau arus DC-excited yang dipaksa untuk mengunci pada
posisi tertentu bila dihadapkan dengan medan magnet lainnya
1048707 Stator Stator menghasilkan medan magnet berputar yang sebanding dengan frekuensi
yang dipasok Motor ini berputar pada kecepatan sinkron yang diberikan oleh
persamaan berikut (Parekh 2003)
Ns = 120 f PDimana f = frekuensi dari pasokan frekuensi
P= jumlah kutub
PENGKAJIAN MOTOR LISTRIK
Efisiensi motor lisrik
Motor mengubah energi listrik menjadi energi mekanik untuk melayani beban tertentu
Benny Pratama ndash 515090018Tugas Fisika ndash Generator amp Motor Listrik
Faktor-faktor yang mempengaruhi efisiensi adalah
1048707 Usia Motor baru lebih efisien
1048707 Kapastas Sebagaimana pada hampir kebanyakan peralatan efisiensi motor
meningkat dengan laju kapasitasnya
1048707 Kecepatan Motor dengan kecepatan yang lebih tinggi biasanya lebih efisien
1048707 Jenis Sebagai contoh motor kandang tupai biasanya lebih efisien daripada motor
cincingeser
1048707 Suhu Motor yang didinginkan oleh fan dan tertutup total (TEFC) lebih efisien
daripada motor screen protected drip-proof (SPDP)
1048707 Penggulungan ulang motor dapat mengakibatkan penurunan efisiensi
1048707 Beban seperti yang dijelaskan dibawah
Bagaimana mengkaji beban motor
Persamaan berikut digunakan untuk menentukan beban
Beban = Pi x ηHP x07457
Dimana η = Efisiensi operasi motor dalam
HP = Nameplate untuk Hp
Beban = Daya yang keluar sebagai laju daya
Pi = Daya tiga fase dalam kW
Pengukuran daya masuk
Beban diukur dalam tiga tahap
Tahap 1 Menentukan daya masuk dengan menggunakan persamaan berikut
1000
Pi = V x I x PF x 3Dimana Pi = Daya tiga fase dalam kW
V = RMS (akar kwadrat rata-rata) tegangan nilai tengah garis ke
garis 3 fase
I = RMS arus nilai tengah 3 fase
PF = Faktor daya dalam desimal
Benny Pratama ndash 515090018Tugas Fisika ndash Generator amp Motor Listrik
Tahap 2 Menentukan nilai daya dengan mengambil nilai pelat namanameplate atau
dengan menggunakan persamaan sebagai berikut
Pr = hp x 07457ηr
Dimana Pr = Daya masuk pada beban penuh dalam kW
HP = Nilai Hp pada nameplate
ηr = Efisiensi pada beban penuh (nilai pada nameplate)
Beban = PiPr
x100
Dimana Beban = Daya keluar yang dinyatakan dalam nilai daya
Pi = Daya tiga fase terukur dalam kW
Pr = Daya masuk pada beban penuh dalam kW
Benny Pratama ndash 515090018Tugas Fisika ndash Generator amp Motor Listrik
empat segmen dan sikat arang dua buah Tegangan yang dihasilkan penjumlahan dari
belitan 1-2 dan belitan 3-4 (Gambar 7) Dalam perkembangan berikutnya generator DC
dibagi menjadi tiga jenis yaitu
1 Generator penguat terpisah
2 Generator belitan Shunt
3 Generator belitan Kompound
Gambar 5 a) Bentuk tegangan AC dan slipring Gambar 5 b) Tegangan DC pada
komutator
Gambar 6 Prinsip pembangkitan tegangan DC Gambar 7 Tegangan DC pada
komutator
Prinsip pembangkitan listrik mengikuti kaidah tangan kanan Flemming
Sepasang magnet permanen utara-selatan menghasilkan garis medan magnet Φ
kawat penghantar di atas telapak tangan kanan ditembus garis medan magnet Φ Jika
kawat digerakkan ke arah ibu jari maka dalam kawat dihasilkan arus listrik I yang
searah dengan keempat arah jari tangan
Komutator berfungsi untuk menyearahkan tegangan yang dihasilkan rotor
menjadi tegangan DC
Jumlah Kutub
Jumlah kutub generator arus bolak-balik tergantung dari kecepatan rotor dan frekuensi
dari ggl yang dibangkitkan Hubungan tersebut dapat ditentukandengan persamaan
Benny Pratama ndash 515090018Tugas Fisika ndash Generator amp Motor Listrik
f pn120 dimana f = frekuensi tegangan
p = jumlah kutub pada rotor
n = kecepatan rotor (rpm)
Generator Tanpa Beban
Jika poros generator diputar dengan kecepatan sinkron dan rotor diberi arus medan If
maka tegangan E0 akan terinduksi pada kumparan jangkar stator sebesar
E0 = cnΦ dimana c = konstanta mesin
n = putaran sinkron
f = fluks yang dihasilkan oleh If
Generator arus bolak-balik yang dioperasikan tanpa beban arus jangkarnya akan nol (Ia
= 0) sehingga tegangan terminal Vt = Va = Vo Karena besar ggl induksi merupakan
fungsi dari fluks magnet maka ggl induksi dapat dirumuskan Ea = f (ɸ) yang berarti
pengaturan arus medan sampai kondisi tertentu akan mengakibatkan ggl induksi tanpa
beban dalam keadaan saturasi
Usaha pada Generator
Usaha yang dibutuhkan untuk memutar kumparan adalah sumber energi listrik yang
disuplai oleh generator
Energi Mekanik Input = Energi Listrik Input +
Kehilangan Akibat Gesek dan Panas
Benny Pratama ndash 515090018Tugas Fisika ndash Generator amp Motor Listrik
Motor ListrikBagaimana sebuah motor bekerja
Mekanisme kerja untuk seluruh jenis motor secara umum sama
1048707 Arus listrik dalam medan magnet akan memberikan gaya Arus yang melalui
kumparan jangkar berinteraksi dengan medan magnet sehingga menyebabkan terjadinya
momen puntir
ɽ = NIAB sin θ1048707 Pasangan gaya menghasilkan tenaga putar torque untuk memutar kumparan
T = K NIAB1048707 Motor-motor memiliki beberapa loop pada dinamonya untuk memberikan tenaga
putaran yang lebih seragam dan medan magnetnya dihasilkan oleh susunan
elektromagnetik yang disebut kumparan medan
Penurunan Potensial Total pada Jangkar =
Tegangan garis ndash GGL Balik
Arus Jangkar = TeganganGaris ndash GGL BalikHambatan Jangkar
P = Arus Jangkar x GGL BalikDalam memahami sebuah motor penting untuk mengerti apa yang dimaksud dengan
beban motor Beban mengacu kepada keluaran tenaga putar torque sesuai dengan
kecepatan yang diperlukan Beban umumnya dapat dikategorikan kedalam tiga
kelompok (BEE India 2004)
1048707 Beban torque konstan adalah beban dimana permintaan keluaran energinya bervariasi
dengan kecepatan operasinya namun torque nya tidak bervariasi Contoh beban dengan
torque konstan adalah conveyors rotary kilns dan pompa displacement konstan
1048707 Beban dengan variabel torque adalah beban dengan torque yang bervariasi dengan
kecepatan operasi Contoh beban dengan variabel torque adalah pompa sentrifugal dan
fan (torque bervariasi sebagai kuadrat kecepatan)
Benny Pratama ndash 515090018Tugas Fisika ndash Generator amp Motor Listrik
1048707 Beban dengan energi konstan adalah beban dengan permintaan torque yang berubah
dan berbanding terbalik dengan kecepatan Contoh untuk beban dengan daya konstan
adalah peralatan-peralatan mesin
JENIS MOTOR LISTRIK
Bagian ini menjelaskan tentang dua jenis utama motor listrik DC dan motor Motor
tersebut dikategorikan berdasarkan pasokan input konstruksi dan mekanisme operasi
Motor DC
Motor arus searah sebagaimana namanya menggunakan arus langsung yang tidak
langsungdirect-unidirectional Motor DC digunakan pada penggunaan khusus dimana
diperlukan penyalaan torque yang tinggi atau percepatan yang tetap untuk kisaran
kecepatan yang luas Gambar 8 memperlihatkan sebuah motor DC yang memiliki tiga
komponen utama
1048707 Kutub medan Secara sederhana digambarkan bahwa interaksi dua kutub magnet akan
menyebabkan perputaran pada motor DC Motor DC memiliki kutub medan yang
stasioner dan dinamo yang menggerakan bearing pada ruang diantara kutub medan
Motor DC sederhana memiliki dua kutub medan kutub utara dan kutub selatan Garis
magnetik energi membesar melintasi bukaan diantara kutub-kutub dari utara ke selatan
Untuk motor yang lebih besar atau lebih komplek terdapat satu atau lebih
elektromagnet Elektromagnet menerima listrik dari sumber daya dari luar sebagai
penyedia struktur medan
1048707 Dinamo Bila arus masuk menuju dinamo maka arus ini akan menjadi elektromagnet
Dinamo yang berbentuk silinder dihubungkan ke as penggerak untuk menggerakan
beban Untuk kasus motor DC yang kecil dinamo berputar dalam medan magnet yang
dibentuk oleh kutub-kutub sampai kutub utara dan selatan magnet berganti lokasi Jika
hal ini terjadi arusnya berbalik untuk merubah kutub-kutub utara dan selatan dinamo
1048707 Commutator Komponen ini terutama ditemukan dalam motor DC Kegunaannya
adalah untuk membalikan arah arus listrik dalam dinamo Commutator juga membantu
dalam transmisi arus antara dinamo dan sumber daya
Benny Pratama ndash 515090018Tugas Fisika ndash Generator amp Motor Listrik
Gambar 8 Sebuah motor DC (Direct Industry 2005)
Keuntungan utama motor DC adalah sebagai pengendali kecepatan yang tidak
mempengaruhi kualitas pasokan daya Motor ini dapat dikendalikan dengan mengatur
1048707 Tegangan dinamo ndash meningkatkan tegangan dinamo akan meningkatkan kecepatan
1048707 Arus medan ndash menurunkan arus medan akan meningkatkan kecepatan
Motor DC tersedia dalam banyak ukuran namun penggunaannya pada umumnya
dibatasi untuk beberapa penggunaan berkecepatan rendah penggunaan daya rendah
hingga sedang seperti peralatan mesin dan rolling mills sebab sering terjadi masalah
dengan perubahan arah arus listrik mekanis pada ukuran yang lebih besar Juga motor
tersebut dibatasi hanya untuk penggunaan di area yang bersih dan tidak berbahaya sebab
resiko percikan api pada sikatnya Motor DC juga relatif mahal dibanding motor AC
Hubungan antara kecepatan flux medan dan tegangan dinamo ditunjukkan dalam
persamaan berikut
Gaya elektromagnetik E = KΦN
Torque T = KΦIaDimana E =gaya elektromagnetik yang dikembangkan pada terminal dinamo (volt)
Φ = flux medan yang berbanding lurus dengan arus medan
N = kecepatan dalam RPM (putaran per menit)
T = torque electromagnetik
Ia = arus dinamo
K = konstanta persamaan
Motor AC
Motor arus bolak-balik menggunakan arus listrik yang membalikkan arahnya secara
teratur pada rentang waktu tertentu Motor listrik memiliki dua buah bagian dasar
listrik stator dan rotor seperti ditunjukkan dalam Gambar 8 Stator merupakan
komponen listrik statis Rotor merupakan komponen listrik berputar untuk memutar as
motor Keuntungan utama motor DC terhadap motor AC adalah bahwa kecepatan motor
AC lebih sulit dikendalikan Untuk mengatasi kerugian ini motor AC dapat dilengkapi
dengan penggerak frekuensi variabel untuk meningkatkan kendali kecepatan sekaligus
menurunkan dayanya Motor induksi merupakan motor yang paling populer di industri
karena kehandalannya dan lebih mudah perawatannya Motor induksi AC cukup murah
Benny Pratama ndash 515090018Tugas Fisika ndash Generator amp Motor Listrik
(harganya setengah atau kurang dari harga sebuah motor DC) dan juga memberikan
rasio daya terhadap berat yang cukup tinggi (sekitar dua kali motor DC)
Motor sinkron
Motor sinkron adalah motor AC bekerja pada kecepatan tetap pada sistim frekuensi
tertentu Motor ini memerlukan arus searah (DC) untuk pembangkitan daya dan
memiliki torque awal yang rendah dan oleh karena itu motor sinkron cocok untuk
penggunaan awal dengan beban rendah seperti kompresor udara perubahan frekuensi
dan generator motor Motor sinkron mampu untuk memperbaiki faktor daya sistim
sehingga sering digunakan pada sistim yang menggunakan banyak listrik
Gambar 9 Motor Sinkron (Integrated Publishing 2003)
1048707 Rotor Perbedaan utama antara motor sinkron dengan motor induksi adalah bahwa
rotor mesin sinkron berjalan pada kecepatan yang sama dengan perputaran medan
magnet Hal ini memungkinkan sebab medan magnit rotor tidak lagi terinduksi Rotor
memiliki magnet permanen atau arus DC-excited yang dipaksa untuk mengunci pada
posisi tertentu bila dihadapkan dengan medan magnet lainnya
1048707 Stator Stator menghasilkan medan magnet berputar yang sebanding dengan frekuensi
yang dipasok Motor ini berputar pada kecepatan sinkron yang diberikan oleh
persamaan berikut (Parekh 2003)
Ns = 120 f PDimana f = frekuensi dari pasokan frekuensi
P= jumlah kutub
PENGKAJIAN MOTOR LISTRIK
Efisiensi motor lisrik
Motor mengubah energi listrik menjadi energi mekanik untuk melayani beban tertentu
Benny Pratama ndash 515090018Tugas Fisika ndash Generator amp Motor Listrik
Faktor-faktor yang mempengaruhi efisiensi adalah
1048707 Usia Motor baru lebih efisien
1048707 Kapastas Sebagaimana pada hampir kebanyakan peralatan efisiensi motor
meningkat dengan laju kapasitasnya
1048707 Kecepatan Motor dengan kecepatan yang lebih tinggi biasanya lebih efisien
1048707 Jenis Sebagai contoh motor kandang tupai biasanya lebih efisien daripada motor
cincingeser
1048707 Suhu Motor yang didinginkan oleh fan dan tertutup total (TEFC) lebih efisien
daripada motor screen protected drip-proof (SPDP)
1048707 Penggulungan ulang motor dapat mengakibatkan penurunan efisiensi
1048707 Beban seperti yang dijelaskan dibawah
Bagaimana mengkaji beban motor
Persamaan berikut digunakan untuk menentukan beban
Beban = Pi x ηHP x07457
Dimana η = Efisiensi operasi motor dalam
HP = Nameplate untuk Hp
Beban = Daya yang keluar sebagai laju daya
Pi = Daya tiga fase dalam kW
Pengukuran daya masuk
Beban diukur dalam tiga tahap
Tahap 1 Menentukan daya masuk dengan menggunakan persamaan berikut
1000
Pi = V x I x PF x 3Dimana Pi = Daya tiga fase dalam kW
V = RMS (akar kwadrat rata-rata) tegangan nilai tengah garis ke
garis 3 fase
I = RMS arus nilai tengah 3 fase
PF = Faktor daya dalam desimal
Benny Pratama ndash 515090018Tugas Fisika ndash Generator amp Motor Listrik
Tahap 2 Menentukan nilai daya dengan mengambil nilai pelat namanameplate atau
dengan menggunakan persamaan sebagai berikut
Pr = hp x 07457ηr
Dimana Pr = Daya masuk pada beban penuh dalam kW
HP = Nilai Hp pada nameplate
ηr = Efisiensi pada beban penuh (nilai pada nameplate)
Beban = PiPr
x100
Dimana Beban = Daya keluar yang dinyatakan dalam nilai daya
Pi = Daya tiga fase terukur dalam kW
Pr = Daya masuk pada beban penuh dalam kW
Benny Pratama ndash 515090018Tugas Fisika ndash Generator amp Motor Listrik
f pn120 dimana f = frekuensi tegangan
p = jumlah kutub pada rotor
n = kecepatan rotor (rpm)
Generator Tanpa Beban
Jika poros generator diputar dengan kecepatan sinkron dan rotor diberi arus medan If
maka tegangan E0 akan terinduksi pada kumparan jangkar stator sebesar
E0 = cnΦ dimana c = konstanta mesin
n = putaran sinkron
f = fluks yang dihasilkan oleh If
Generator arus bolak-balik yang dioperasikan tanpa beban arus jangkarnya akan nol (Ia
= 0) sehingga tegangan terminal Vt = Va = Vo Karena besar ggl induksi merupakan
fungsi dari fluks magnet maka ggl induksi dapat dirumuskan Ea = f (ɸ) yang berarti
pengaturan arus medan sampai kondisi tertentu akan mengakibatkan ggl induksi tanpa
beban dalam keadaan saturasi
Usaha pada Generator
Usaha yang dibutuhkan untuk memutar kumparan adalah sumber energi listrik yang
disuplai oleh generator
Energi Mekanik Input = Energi Listrik Input +
Kehilangan Akibat Gesek dan Panas
Benny Pratama ndash 515090018Tugas Fisika ndash Generator amp Motor Listrik
Motor ListrikBagaimana sebuah motor bekerja
Mekanisme kerja untuk seluruh jenis motor secara umum sama
1048707 Arus listrik dalam medan magnet akan memberikan gaya Arus yang melalui
kumparan jangkar berinteraksi dengan medan magnet sehingga menyebabkan terjadinya
momen puntir
ɽ = NIAB sin θ1048707 Pasangan gaya menghasilkan tenaga putar torque untuk memutar kumparan
T = K NIAB1048707 Motor-motor memiliki beberapa loop pada dinamonya untuk memberikan tenaga
putaran yang lebih seragam dan medan magnetnya dihasilkan oleh susunan
elektromagnetik yang disebut kumparan medan
Penurunan Potensial Total pada Jangkar =
Tegangan garis ndash GGL Balik
Arus Jangkar = TeganganGaris ndash GGL BalikHambatan Jangkar
P = Arus Jangkar x GGL BalikDalam memahami sebuah motor penting untuk mengerti apa yang dimaksud dengan
beban motor Beban mengacu kepada keluaran tenaga putar torque sesuai dengan
kecepatan yang diperlukan Beban umumnya dapat dikategorikan kedalam tiga
kelompok (BEE India 2004)
1048707 Beban torque konstan adalah beban dimana permintaan keluaran energinya bervariasi
dengan kecepatan operasinya namun torque nya tidak bervariasi Contoh beban dengan
torque konstan adalah conveyors rotary kilns dan pompa displacement konstan
1048707 Beban dengan variabel torque adalah beban dengan torque yang bervariasi dengan
kecepatan operasi Contoh beban dengan variabel torque adalah pompa sentrifugal dan
fan (torque bervariasi sebagai kuadrat kecepatan)
Benny Pratama ndash 515090018Tugas Fisika ndash Generator amp Motor Listrik
1048707 Beban dengan energi konstan adalah beban dengan permintaan torque yang berubah
dan berbanding terbalik dengan kecepatan Contoh untuk beban dengan daya konstan
adalah peralatan-peralatan mesin
JENIS MOTOR LISTRIK
Bagian ini menjelaskan tentang dua jenis utama motor listrik DC dan motor Motor
tersebut dikategorikan berdasarkan pasokan input konstruksi dan mekanisme operasi
Motor DC
Motor arus searah sebagaimana namanya menggunakan arus langsung yang tidak
langsungdirect-unidirectional Motor DC digunakan pada penggunaan khusus dimana
diperlukan penyalaan torque yang tinggi atau percepatan yang tetap untuk kisaran
kecepatan yang luas Gambar 8 memperlihatkan sebuah motor DC yang memiliki tiga
komponen utama
1048707 Kutub medan Secara sederhana digambarkan bahwa interaksi dua kutub magnet akan
menyebabkan perputaran pada motor DC Motor DC memiliki kutub medan yang
stasioner dan dinamo yang menggerakan bearing pada ruang diantara kutub medan
Motor DC sederhana memiliki dua kutub medan kutub utara dan kutub selatan Garis
magnetik energi membesar melintasi bukaan diantara kutub-kutub dari utara ke selatan
Untuk motor yang lebih besar atau lebih komplek terdapat satu atau lebih
elektromagnet Elektromagnet menerima listrik dari sumber daya dari luar sebagai
penyedia struktur medan
1048707 Dinamo Bila arus masuk menuju dinamo maka arus ini akan menjadi elektromagnet
Dinamo yang berbentuk silinder dihubungkan ke as penggerak untuk menggerakan
beban Untuk kasus motor DC yang kecil dinamo berputar dalam medan magnet yang
dibentuk oleh kutub-kutub sampai kutub utara dan selatan magnet berganti lokasi Jika
hal ini terjadi arusnya berbalik untuk merubah kutub-kutub utara dan selatan dinamo
1048707 Commutator Komponen ini terutama ditemukan dalam motor DC Kegunaannya
adalah untuk membalikan arah arus listrik dalam dinamo Commutator juga membantu
dalam transmisi arus antara dinamo dan sumber daya
Benny Pratama ndash 515090018Tugas Fisika ndash Generator amp Motor Listrik
Gambar 8 Sebuah motor DC (Direct Industry 2005)
Keuntungan utama motor DC adalah sebagai pengendali kecepatan yang tidak
mempengaruhi kualitas pasokan daya Motor ini dapat dikendalikan dengan mengatur
1048707 Tegangan dinamo ndash meningkatkan tegangan dinamo akan meningkatkan kecepatan
1048707 Arus medan ndash menurunkan arus medan akan meningkatkan kecepatan
Motor DC tersedia dalam banyak ukuran namun penggunaannya pada umumnya
dibatasi untuk beberapa penggunaan berkecepatan rendah penggunaan daya rendah
hingga sedang seperti peralatan mesin dan rolling mills sebab sering terjadi masalah
dengan perubahan arah arus listrik mekanis pada ukuran yang lebih besar Juga motor
tersebut dibatasi hanya untuk penggunaan di area yang bersih dan tidak berbahaya sebab
resiko percikan api pada sikatnya Motor DC juga relatif mahal dibanding motor AC
Hubungan antara kecepatan flux medan dan tegangan dinamo ditunjukkan dalam
persamaan berikut
Gaya elektromagnetik E = KΦN
Torque T = KΦIaDimana E =gaya elektromagnetik yang dikembangkan pada terminal dinamo (volt)
Φ = flux medan yang berbanding lurus dengan arus medan
N = kecepatan dalam RPM (putaran per menit)
T = torque electromagnetik
Ia = arus dinamo
K = konstanta persamaan
Motor AC
Motor arus bolak-balik menggunakan arus listrik yang membalikkan arahnya secara
teratur pada rentang waktu tertentu Motor listrik memiliki dua buah bagian dasar
listrik stator dan rotor seperti ditunjukkan dalam Gambar 8 Stator merupakan
komponen listrik statis Rotor merupakan komponen listrik berputar untuk memutar as
motor Keuntungan utama motor DC terhadap motor AC adalah bahwa kecepatan motor
AC lebih sulit dikendalikan Untuk mengatasi kerugian ini motor AC dapat dilengkapi
dengan penggerak frekuensi variabel untuk meningkatkan kendali kecepatan sekaligus
menurunkan dayanya Motor induksi merupakan motor yang paling populer di industri
karena kehandalannya dan lebih mudah perawatannya Motor induksi AC cukup murah
Benny Pratama ndash 515090018Tugas Fisika ndash Generator amp Motor Listrik
(harganya setengah atau kurang dari harga sebuah motor DC) dan juga memberikan
rasio daya terhadap berat yang cukup tinggi (sekitar dua kali motor DC)
Motor sinkron
Motor sinkron adalah motor AC bekerja pada kecepatan tetap pada sistim frekuensi
tertentu Motor ini memerlukan arus searah (DC) untuk pembangkitan daya dan
memiliki torque awal yang rendah dan oleh karena itu motor sinkron cocok untuk
penggunaan awal dengan beban rendah seperti kompresor udara perubahan frekuensi
dan generator motor Motor sinkron mampu untuk memperbaiki faktor daya sistim
sehingga sering digunakan pada sistim yang menggunakan banyak listrik
Gambar 9 Motor Sinkron (Integrated Publishing 2003)
1048707 Rotor Perbedaan utama antara motor sinkron dengan motor induksi adalah bahwa
rotor mesin sinkron berjalan pada kecepatan yang sama dengan perputaran medan
magnet Hal ini memungkinkan sebab medan magnit rotor tidak lagi terinduksi Rotor
memiliki magnet permanen atau arus DC-excited yang dipaksa untuk mengunci pada
posisi tertentu bila dihadapkan dengan medan magnet lainnya
1048707 Stator Stator menghasilkan medan magnet berputar yang sebanding dengan frekuensi
yang dipasok Motor ini berputar pada kecepatan sinkron yang diberikan oleh
persamaan berikut (Parekh 2003)
Ns = 120 f PDimana f = frekuensi dari pasokan frekuensi
P= jumlah kutub
PENGKAJIAN MOTOR LISTRIK
Efisiensi motor lisrik
Motor mengubah energi listrik menjadi energi mekanik untuk melayani beban tertentu
Benny Pratama ndash 515090018Tugas Fisika ndash Generator amp Motor Listrik
Faktor-faktor yang mempengaruhi efisiensi adalah
1048707 Usia Motor baru lebih efisien
1048707 Kapastas Sebagaimana pada hampir kebanyakan peralatan efisiensi motor
meningkat dengan laju kapasitasnya
1048707 Kecepatan Motor dengan kecepatan yang lebih tinggi biasanya lebih efisien
1048707 Jenis Sebagai contoh motor kandang tupai biasanya lebih efisien daripada motor
cincingeser
1048707 Suhu Motor yang didinginkan oleh fan dan tertutup total (TEFC) lebih efisien
daripada motor screen protected drip-proof (SPDP)
1048707 Penggulungan ulang motor dapat mengakibatkan penurunan efisiensi
1048707 Beban seperti yang dijelaskan dibawah
Bagaimana mengkaji beban motor
Persamaan berikut digunakan untuk menentukan beban
Beban = Pi x ηHP x07457
Dimana η = Efisiensi operasi motor dalam
HP = Nameplate untuk Hp
Beban = Daya yang keluar sebagai laju daya
Pi = Daya tiga fase dalam kW
Pengukuran daya masuk
Beban diukur dalam tiga tahap
Tahap 1 Menentukan daya masuk dengan menggunakan persamaan berikut
1000
Pi = V x I x PF x 3Dimana Pi = Daya tiga fase dalam kW
V = RMS (akar kwadrat rata-rata) tegangan nilai tengah garis ke
garis 3 fase
I = RMS arus nilai tengah 3 fase
PF = Faktor daya dalam desimal
Benny Pratama ndash 515090018Tugas Fisika ndash Generator amp Motor Listrik
Tahap 2 Menentukan nilai daya dengan mengambil nilai pelat namanameplate atau
dengan menggunakan persamaan sebagai berikut
Pr = hp x 07457ηr
Dimana Pr = Daya masuk pada beban penuh dalam kW
HP = Nilai Hp pada nameplate
ηr = Efisiensi pada beban penuh (nilai pada nameplate)
Beban = PiPr
x100
Dimana Beban = Daya keluar yang dinyatakan dalam nilai daya
Pi = Daya tiga fase terukur dalam kW
Pr = Daya masuk pada beban penuh dalam kW
Benny Pratama ndash 515090018Tugas Fisika ndash Generator amp Motor Listrik
Motor ListrikBagaimana sebuah motor bekerja
Mekanisme kerja untuk seluruh jenis motor secara umum sama
1048707 Arus listrik dalam medan magnet akan memberikan gaya Arus yang melalui
kumparan jangkar berinteraksi dengan medan magnet sehingga menyebabkan terjadinya
momen puntir
ɽ = NIAB sin θ1048707 Pasangan gaya menghasilkan tenaga putar torque untuk memutar kumparan
T = K NIAB1048707 Motor-motor memiliki beberapa loop pada dinamonya untuk memberikan tenaga
putaran yang lebih seragam dan medan magnetnya dihasilkan oleh susunan
elektromagnetik yang disebut kumparan medan
Penurunan Potensial Total pada Jangkar =
Tegangan garis ndash GGL Balik
Arus Jangkar = TeganganGaris ndash GGL BalikHambatan Jangkar
P = Arus Jangkar x GGL BalikDalam memahami sebuah motor penting untuk mengerti apa yang dimaksud dengan
beban motor Beban mengacu kepada keluaran tenaga putar torque sesuai dengan
kecepatan yang diperlukan Beban umumnya dapat dikategorikan kedalam tiga
kelompok (BEE India 2004)
1048707 Beban torque konstan adalah beban dimana permintaan keluaran energinya bervariasi
dengan kecepatan operasinya namun torque nya tidak bervariasi Contoh beban dengan
torque konstan adalah conveyors rotary kilns dan pompa displacement konstan
1048707 Beban dengan variabel torque adalah beban dengan torque yang bervariasi dengan
kecepatan operasi Contoh beban dengan variabel torque adalah pompa sentrifugal dan
fan (torque bervariasi sebagai kuadrat kecepatan)
Benny Pratama ndash 515090018Tugas Fisika ndash Generator amp Motor Listrik
1048707 Beban dengan energi konstan adalah beban dengan permintaan torque yang berubah
dan berbanding terbalik dengan kecepatan Contoh untuk beban dengan daya konstan
adalah peralatan-peralatan mesin
JENIS MOTOR LISTRIK
Bagian ini menjelaskan tentang dua jenis utama motor listrik DC dan motor Motor
tersebut dikategorikan berdasarkan pasokan input konstruksi dan mekanisme operasi
Motor DC
Motor arus searah sebagaimana namanya menggunakan arus langsung yang tidak
langsungdirect-unidirectional Motor DC digunakan pada penggunaan khusus dimana
diperlukan penyalaan torque yang tinggi atau percepatan yang tetap untuk kisaran
kecepatan yang luas Gambar 8 memperlihatkan sebuah motor DC yang memiliki tiga
komponen utama
1048707 Kutub medan Secara sederhana digambarkan bahwa interaksi dua kutub magnet akan
menyebabkan perputaran pada motor DC Motor DC memiliki kutub medan yang
stasioner dan dinamo yang menggerakan bearing pada ruang diantara kutub medan
Motor DC sederhana memiliki dua kutub medan kutub utara dan kutub selatan Garis
magnetik energi membesar melintasi bukaan diantara kutub-kutub dari utara ke selatan
Untuk motor yang lebih besar atau lebih komplek terdapat satu atau lebih
elektromagnet Elektromagnet menerima listrik dari sumber daya dari luar sebagai
penyedia struktur medan
1048707 Dinamo Bila arus masuk menuju dinamo maka arus ini akan menjadi elektromagnet
Dinamo yang berbentuk silinder dihubungkan ke as penggerak untuk menggerakan
beban Untuk kasus motor DC yang kecil dinamo berputar dalam medan magnet yang
dibentuk oleh kutub-kutub sampai kutub utara dan selatan magnet berganti lokasi Jika
hal ini terjadi arusnya berbalik untuk merubah kutub-kutub utara dan selatan dinamo
1048707 Commutator Komponen ini terutama ditemukan dalam motor DC Kegunaannya
adalah untuk membalikan arah arus listrik dalam dinamo Commutator juga membantu
dalam transmisi arus antara dinamo dan sumber daya
Benny Pratama ndash 515090018Tugas Fisika ndash Generator amp Motor Listrik
Gambar 8 Sebuah motor DC (Direct Industry 2005)
Keuntungan utama motor DC adalah sebagai pengendali kecepatan yang tidak
mempengaruhi kualitas pasokan daya Motor ini dapat dikendalikan dengan mengatur
1048707 Tegangan dinamo ndash meningkatkan tegangan dinamo akan meningkatkan kecepatan
1048707 Arus medan ndash menurunkan arus medan akan meningkatkan kecepatan
Motor DC tersedia dalam banyak ukuran namun penggunaannya pada umumnya
dibatasi untuk beberapa penggunaan berkecepatan rendah penggunaan daya rendah
hingga sedang seperti peralatan mesin dan rolling mills sebab sering terjadi masalah
dengan perubahan arah arus listrik mekanis pada ukuran yang lebih besar Juga motor
tersebut dibatasi hanya untuk penggunaan di area yang bersih dan tidak berbahaya sebab
resiko percikan api pada sikatnya Motor DC juga relatif mahal dibanding motor AC
Hubungan antara kecepatan flux medan dan tegangan dinamo ditunjukkan dalam
persamaan berikut
Gaya elektromagnetik E = KΦN
Torque T = KΦIaDimana E =gaya elektromagnetik yang dikembangkan pada terminal dinamo (volt)
Φ = flux medan yang berbanding lurus dengan arus medan
N = kecepatan dalam RPM (putaran per menit)
T = torque electromagnetik
Ia = arus dinamo
K = konstanta persamaan
Motor AC
Motor arus bolak-balik menggunakan arus listrik yang membalikkan arahnya secara
teratur pada rentang waktu tertentu Motor listrik memiliki dua buah bagian dasar
listrik stator dan rotor seperti ditunjukkan dalam Gambar 8 Stator merupakan
komponen listrik statis Rotor merupakan komponen listrik berputar untuk memutar as
motor Keuntungan utama motor DC terhadap motor AC adalah bahwa kecepatan motor
AC lebih sulit dikendalikan Untuk mengatasi kerugian ini motor AC dapat dilengkapi
dengan penggerak frekuensi variabel untuk meningkatkan kendali kecepatan sekaligus
menurunkan dayanya Motor induksi merupakan motor yang paling populer di industri
karena kehandalannya dan lebih mudah perawatannya Motor induksi AC cukup murah
Benny Pratama ndash 515090018Tugas Fisika ndash Generator amp Motor Listrik
(harganya setengah atau kurang dari harga sebuah motor DC) dan juga memberikan
rasio daya terhadap berat yang cukup tinggi (sekitar dua kali motor DC)
Motor sinkron
Motor sinkron adalah motor AC bekerja pada kecepatan tetap pada sistim frekuensi
tertentu Motor ini memerlukan arus searah (DC) untuk pembangkitan daya dan
memiliki torque awal yang rendah dan oleh karena itu motor sinkron cocok untuk
penggunaan awal dengan beban rendah seperti kompresor udara perubahan frekuensi
dan generator motor Motor sinkron mampu untuk memperbaiki faktor daya sistim
sehingga sering digunakan pada sistim yang menggunakan banyak listrik
Gambar 9 Motor Sinkron (Integrated Publishing 2003)
1048707 Rotor Perbedaan utama antara motor sinkron dengan motor induksi adalah bahwa
rotor mesin sinkron berjalan pada kecepatan yang sama dengan perputaran medan
magnet Hal ini memungkinkan sebab medan magnit rotor tidak lagi terinduksi Rotor
memiliki magnet permanen atau arus DC-excited yang dipaksa untuk mengunci pada
posisi tertentu bila dihadapkan dengan medan magnet lainnya
1048707 Stator Stator menghasilkan medan magnet berputar yang sebanding dengan frekuensi
yang dipasok Motor ini berputar pada kecepatan sinkron yang diberikan oleh
persamaan berikut (Parekh 2003)
Ns = 120 f PDimana f = frekuensi dari pasokan frekuensi
P= jumlah kutub
PENGKAJIAN MOTOR LISTRIK
Efisiensi motor lisrik
Motor mengubah energi listrik menjadi energi mekanik untuk melayani beban tertentu
Benny Pratama ndash 515090018Tugas Fisika ndash Generator amp Motor Listrik
Faktor-faktor yang mempengaruhi efisiensi adalah
1048707 Usia Motor baru lebih efisien
1048707 Kapastas Sebagaimana pada hampir kebanyakan peralatan efisiensi motor
meningkat dengan laju kapasitasnya
1048707 Kecepatan Motor dengan kecepatan yang lebih tinggi biasanya lebih efisien
1048707 Jenis Sebagai contoh motor kandang tupai biasanya lebih efisien daripada motor
cincingeser
1048707 Suhu Motor yang didinginkan oleh fan dan tertutup total (TEFC) lebih efisien
daripada motor screen protected drip-proof (SPDP)
1048707 Penggulungan ulang motor dapat mengakibatkan penurunan efisiensi
1048707 Beban seperti yang dijelaskan dibawah
Bagaimana mengkaji beban motor
Persamaan berikut digunakan untuk menentukan beban
Beban = Pi x ηHP x07457
Dimana η = Efisiensi operasi motor dalam
HP = Nameplate untuk Hp
Beban = Daya yang keluar sebagai laju daya
Pi = Daya tiga fase dalam kW
Pengukuran daya masuk
Beban diukur dalam tiga tahap
Tahap 1 Menentukan daya masuk dengan menggunakan persamaan berikut
1000
Pi = V x I x PF x 3Dimana Pi = Daya tiga fase dalam kW
V = RMS (akar kwadrat rata-rata) tegangan nilai tengah garis ke
garis 3 fase
I = RMS arus nilai tengah 3 fase
PF = Faktor daya dalam desimal
Benny Pratama ndash 515090018Tugas Fisika ndash Generator amp Motor Listrik
Tahap 2 Menentukan nilai daya dengan mengambil nilai pelat namanameplate atau
dengan menggunakan persamaan sebagai berikut
Pr = hp x 07457ηr
Dimana Pr = Daya masuk pada beban penuh dalam kW
HP = Nilai Hp pada nameplate
ηr = Efisiensi pada beban penuh (nilai pada nameplate)
Beban = PiPr
x100
Dimana Beban = Daya keluar yang dinyatakan dalam nilai daya
Pi = Daya tiga fase terukur dalam kW
Pr = Daya masuk pada beban penuh dalam kW
Benny Pratama ndash 515090018Tugas Fisika ndash Generator amp Motor Listrik
1048707 Beban dengan energi konstan adalah beban dengan permintaan torque yang berubah
dan berbanding terbalik dengan kecepatan Contoh untuk beban dengan daya konstan
adalah peralatan-peralatan mesin
JENIS MOTOR LISTRIK
Bagian ini menjelaskan tentang dua jenis utama motor listrik DC dan motor Motor
tersebut dikategorikan berdasarkan pasokan input konstruksi dan mekanisme operasi
Motor DC
Motor arus searah sebagaimana namanya menggunakan arus langsung yang tidak
langsungdirect-unidirectional Motor DC digunakan pada penggunaan khusus dimana
diperlukan penyalaan torque yang tinggi atau percepatan yang tetap untuk kisaran
kecepatan yang luas Gambar 8 memperlihatkan sebuah motor DC yang memiliki tiga
komponen utama
1048707 Kutub medan Secara sederhana digambarkan bahwa interaksi dua kutub magnet akan
menyebabkan perputaran pada motor DC Motor DC memiliki kutub medan yang
stasioner dan dinamo yang menggerakan bearing pada ruang diantara kutub medan
Motor DC sederhana memiliki dua kutub medan kutub utara dan kutub selatan Garis
magnetik energi membesar melintasi bukaan diantara kutub-kutub dari utara ke selatan
Untuk motor yang lebih besar atau lebih komplek terdapat satu atau lebih
elektromagnet Elektromagnet menerima listrik dari sumber daya dari luar sebagai
penyedia struktur medan
1048707 Dinamo Bila arus masuk menuju dinamo maka arus ini akan menjadi elektromagnet
Dinamo yang berbentuk silinder dihubungkan ke as penggerak untuk menggerakan
beban Untuk kasus motor DC yang kecil dinamo berputar dalam medan magnet yang
dibentuk oleh kutub-kutub sampai kutub utara dan selatan magnet berganti lokasi Jika
hal ini terjadi arusnya berbalik untuk merubah kutub-kutub utara dan selatan dinamo
1048707 Commutator Komponen ini terutama ditemukan dalam motor DC Kegunaannya
adalah untuk membalikan arah arus listrik dalam dinamo Commutator juga membantu
dalam transmisi arus antara dinamo dan sumber daya
Benny Pratama ndash 515090018Tugas Fisika ndash Generator amp Motor Listrik
Gambar 8 Sebuah motor DC (Direct Industry 2005)
Keuntungan utama motor DC adalah sebagai pengendali kecepatan yang tidak
mempengaruhi kualitas pasokan daya Motor ini dapat dikendalikan dengan mengatur
1048707 Tegangan dinamo ndash meningkatkan tegangan dinamo akan meningkatkan kecepatan
1048707 Arus medan ndash menurunkan arus medan akan meningkatkan kecepatan
Motor DC tersedia dalam banyak ukuran namun penggunaannya pada umumnya
dibatasi untuk beberapa penggunaan berkecepatan rendah penggunaan daya rendah
hingga sedang seperti peralatan mesin dan rolling mills sebab sering terjadi masalah
dengan perubahan arah arus listrik mekanis pada ukuran yang lebih besar Juga motor
tersebut dibatasi hanya untuk penggunaan di area yang bersih dan tidak berbahaya sebab
resiko percikan api pada sikatnya Motor DC juga relatif mahal dibanding motor AC
Hubungan antara kecepatan flux medan dan tegangan dinamo ditunjukkan dalam
persamaan berikut
Gaya elektromagnetik E = KΦN
Torque T = KΦIaDimana E =gaya elektromagnetik yang dikembangkan pada terminal dinamo (volt)
Φ = flux medan yang berbanding lurus dengan arus medan
N = kecepatan dalam RPM (putaran per menit)
T = torque electromagnetik
Ia = arus dinamo
K = konstanta persamaan
Motor AC
Motor arus bolak-balik menggunakan arus listrik yang membalikkan arahnya secara
teratur pada rentang waktu tertentu Motor listrik memiliki dua buah bagian dasar
listrik stator dan rotor seperti ditunjukkan dalam Gambar 8 Stator merupakan
komponen listrik statis Rotor merupakan komponen listrik berputar untuk memutar as
motor Keuntungan utama motor DC terhadap motor AC adalah bahwa kecepatan motor
AC lebih sulit dikendalikan Untuk mengatasi kerugian ini motor AC dapat dilengkapi
dengan penggerak frekuensi variabel untuk meningkatkan kendali kecepatan sekaligus
menurunkan dayanya Motor induksi merupakan motor yang paling populer di industri
karena kehandalannya dan lebih mudah perawatannya Motor induksi AC cukup murah
Benny Pratama ndash 515090018Tugas Fisika ndash Generator amp Motor Listrik
(harganya setengah atau kurang dari harga sebuah motor DC) dan juga memberikan
rasio daya terhadap berat yang cukup tinggi (sekitar dua kali motor DC)
Motor sinkron
Motor sinkron adalah motor AC bekerja pada kecepatan tetap pada sistim frekuensi
tertentu Motor ini memerlukan arus searah (DC) untuk pembangkitan daya dan
memiliki torque awal yang rendah dan oleh karena itu motor sinkron cocok untuk
penggunaan awal dengan beban rendah seperti kompresor udara perubahan frekuensi
dan generator motor Motor sinkron mampu untuk memperbaiki faktor daya sistim
sehingga sering digunakan pada sistim yang menggunakan banyak listrik
Gambar 9 Motor Sinkron (Integrated Publishing 2003)
1048707 Rotor Perbedaan utama antara motor sinkron dengan motor induksi adalah bahwa
rotor mesin sinkron berjalan pada kecepatan yang sama dengan perputaran medan
magnet Hal ini memungkinkan sebab medan magnit rotor tidak lagi terinduksi Rotor
memiliki magnet permanen atau arus DC-excited yang dipaksa untuk mengunci pada
posisi tertentu bila dihadapkan dengan medan magnet lainnya
1048707 Stator Stator menghasilkan medan magnet berputar yang sebanding dengan frekuensi
yang dipasok Motor ini berputar pada kecepatan sinkron yang diberikan oleh
persamaan berikut (Parekh 2003)
Ns = 120 f PDimana f = frekuensi dari pasokan frekuensi
P= jumlah kutub
PENGKAJIAN MOTOR LISTRIK
Efisiensi motor lisrik
Motor mengubah energi listrik menjadi energi mekanik untuk melayani beban tertentu
Benny Pratama ndash 515090018Tugas Fisika ndash Generator amp Motor Listrik
Faktor-faktor yang mempengaruhi efisiensi adalah
1048707 Usia Motor baru lebih efisien
1048707 Kapastas Sebagaimana pada hampir kebanyakan peralatan efisiensi motor
meningkat dengan laju kapasitasnya
1048707 Kecepatan Motor dengan kecepatan yang lebih tinggi biasanya lebih efisien
1048707 Jenis Sebagai contoh motor kandang tupai biasanya lebih efisien daripada motor
cincingeser
1048707 Suhu Motor yang didinginkan oleh fan dan tertutup total (TEFC) lebih efisien
daripada motor screen protected drip-proof (SPDP)
1048707 Penggulungan ulang motor dapat mengakibatkan penurunan efisiensi
1048707 Beban seperti yang dijelaskan dibawah
Bagaimana mengkaji beban motor
Persamaan berikut digunakan untuk menentukan beban
Beban = Pi x ηHP x07457
Dimana η = Efisiensi operasi motor dalam
HP = Nameplate untuk Hp
Beban = Daya yang keluar sebagai laju daya
Pi = Daya tiga fase dalam kW
Pengukuran daya masuk
Beban diukur dalam tiga tahap
Tahap 1 Menentukan daya masuk dengan menggunakan persamaan berikut
1000
Pi = V x I x PF x 3Dimana Pi = Daya tiga fase dalam kW
V = RMS (akar kwadrat rata-rata) tegangan nilai tengah garis ke
garis 3 fase
I = RMS arus nilai tengah 3 fase
PF = Faktor daya dalam desimal
Benny Pratama ndash 515090018Tugas Fisika ndash Generator amp Motor Listrik
Tahap 2 Menentukan nilai daya dengan mengambil nilai pelat namanameplate atau
dengan menggunakan persamaan sebagai berikut
Pr = hp x 07457ηr
Dimana Pr = Daya masuk pada beban penuh dalam kW
HP = Nilai Hp pada nameplate
ηr = Efisiensi pada beban penuh (nilai pada nameplate)
Beban = PiPr
x100
Dimana Beban = Daya keluar yang dinyatakan dalam nilai daya
Pi = Daya tiga fase terukur dalam kW
Pr = Daya masuk pada beban penuh dalam kW
Benny Pratama ndash 515090018Tugas Fisika ndash Generator amp Motor Listrik
Gambar 8 Sebuah motor DC (Direct Industry 2005)
Keuntungan utama motor DC adalah sebagai pengendali kecepatan yang tidak
mempengaruhi kualitas pasokan daya Motor ini dapat dikendalikan dengan mengatur
1048707 Tegangan dinamo ndash meningkatkan tegangan dinamo akan meningkatkan kecepatan
1048707 Arus medan ndash menurunkan arus medan akan meningkatkan kecepatan
Motor DC tersedia dalam banyak ukuran namun penggunaannya pada umumnya
dibatasi untuk beberapa penggunaan berkecepatan rendah penggunaan daya rendah
hingga sedang seperti peralatan mesin dan rolling mills sebab sering terjadi masalah
dengan perubahan arah arus listrik mekanis pada ukuran yang lebih besar Juga motor
tersebut dibatasi hanya untuk penggunaan di area yang bersih dan tidak berbahaya sebab
resiko percikan api pada sikatnya Motor DC juga relatif mahal dibanding motor AC
Hubungan antara kecepatan flux medan dan tegangan dinamo ditunjukkan dalam
persamaan berikut
Gaya elektromagnetik E = KΦN
Torque T = KΦIaDimana E =gaya elektromagnetik yang dikembangkan pada terminal dinamo (volt)
Φ = flux medan yang berbanding lurus dengan arus medan
N = kecepatan dalam RPM (putaran per menit)
T = torque electromagnetik
Ia = arus dinamo
K = konstanta persamaan
Motor AC
Motor arus bolak-balik menggunakan arus listrik yang membalikkan arahnya secara
teratur pada rentang waktu tertentu Motor listrik memiliki dua buah bagian dasar
listrik stator dan rotor seperti ditunjukkan dalam Gambar 8 Stator merupakan
komponen listrik statis Rotor merupakan komponen listrik berputar untuk memutar as
motor Keuntungan utama motor DC terhadap motor AC adalah bahwa kecepatan motor
AC lebih sulit dikendalikan Untuk mengatasi kerugian ini motor AC dapat dilengkapi
dengan penggerak frekuensi variabel untuk meningkatkan kendali kecepatan sekaligus
menurunkan dayanya Motor induksi merupakan motor yang paling populer di industri
karena kehandalannya dan lebih mudah perawatannya Motor induksi AC cukup murah
Benny Pratama ndash 515090018Tugas Fisika ndash Generator amp Motor Listrik
(harganya setengah atau kurang dari harga sebuah motor DC) dan juga memberikan
rasio daya terhadap berat yang cukup tinggi (sekitar dua kali motor DC)
Motor sinkron
Motor sinkron adalah motor AC bekerja pada kecepatan tetap pada sistim frekuensi
tertentu Motor ini memerlukan arus searah (DC) untuk pembangkitan daya dan
memiliki torque awal yang rendah dan oleh karena itu motor sinkron cocok untuk
penggunaan awal dengan beban rendah seperti kompresor udara perubahan frekuensi
dan generator motor Motor sinkron mampu untuk memperbaiki faktor daya sistim
sehingga sering digunakan pada sistim yang menggunakan banyak listrik
Gambar 9 Motor Sinkron (Integrated Publishing 2003)
1048707 Rotor Perbedaan utama antara motor sinkron dengan motor induksi adalah bahwa
rotor mesin sinkron berjalan pada kecepatan yang sama dengan perputaran medan
magnet Hal ini memungkinkan sebab medan magnit rotor tidak lagi terinduksi Rotor
memiliki magnet permanen atau arus DC-excited yang dipaksa untuk mengunci pada
posisi tertentu bila dihadapkan dengan medan magnet lainnya
1048707 Stator Stator menghasilkan medan magnet berputar yang sebanding dengan frekuensi
yang dipasok Motor ini berputar pada kecepatan sinkron yang diberikan oleh
persamaan berikut (Parekh 2003)
Ns = 120 f PDimana f = frekuensi dari pasokan frekuensi
P= jumlah kutub
PENGKAJIAN MOTOR LISTRIK
Efisiensi motor lisrik
Motor mengubah energi listrik menjadi energi mekanik untuk melayani beban tertentu
Benny Pratama ndash 515090018Tugas Fisika ndash Generator amp Motor Listrik
Faktor-faktor yang mempengaruhi efisiensi adalah
1048707 Usia Motor baru lebih efisien
1048707 Kapastas Sebagaimana pada hampir kebanyakan peralatan efisiensi motor
meningkat dengan laju kapasitasnya
1048707 Kecepatan Motor dengan kecepatan yang lebih tinggi biasanya lebih efisien
1048707 Jenis Sebagai contoh motor kandang tupai biasanya lebih efisien daripada motor
cincingeser
1048707 Suhu Motor yang didinginkan oleh fan dan tertutup total (TEFC) lebih efisien
daripada motor screen protected drip-proof (SPDP)
1048707 Penggulungan ulang motor dapat mengakibatkan penurunan efisiensi
1048707 Beban seperti yang dijelaskan dibawah
Bagaimana mengkaji beban motor
Persamaan berikut digunakan untuk menentukan beban
Beban = Pi x ηHP x07457
Dimana η = Efisiensi operasi motor dalam
HP = Nameplate untuk Hp
Beban = Daya yang keluar sebagai laju daya
Pi = Daya tiga fase dalam kW
Pengukuran daya masuk
Beban diukur dalam tiga tahap
Tahap 1 Menentukan daya masuk dengan menggunakan persamaan berikut
1000
Pi = V x I x PF x 3Dimana Pi = Daya tiga fase dalam kW
V = RMS (akar kwadrat rata-rata) tegangan nilai tengah garis ke
garis 3 fase
I = RMS arus nilai tengah 3 fase
PF = Faktor daya dalam desimal
Benny Pratama ndash 515090018Tugas Fisika ndash Generator amp Motor Listrik
Tahap 2 Menentukan nilai daya dengan mengambil nilai pelat namanameplate atau
dengan menggunakan persamaan sebagai berikut
Pr = hp x 07457ηr
Dimana Pr = Daya masuk pada beban penuh dalam kW
HP = Nilai Hp pada nameplate
ηr = Efisiensi pada beban penuh (nilai pada nameplate)
Beban = PiPr
x100
Dimana Beban = Daya keluar yang dinyatakan dalam nilai daya
Pi = Daya tiga fase terukur dalam kW
Pr = Daya masuk pada beban penuh dalam kW
Benny Pratama ndash 515090018Tugas Fisika ndash Generator amp Motor Listrik
(harganya setengah atau kurang dari harga sebuah motor DC) dan juga memberikan
rasio daya terhadap berat yang cukup tinggi (sekitar dua kali motor DC)
Motor sinkron
Motor sinkron adalah motor AC bekerja pada kecepatan tetap pada sistim frekuensi
tertentu Motor ini memerlukan arus searah (DC) untuk pembangkitan daya dan
memiliki torque awal yang rendah dan oleh karena itu motor sinkron cocok untuk
penggunaan awal dengan beban rendah seperti kompresor udara perubahan frekuensi
dan generator motor Motor sinkron mampu untuk memperbaiki faktor daya sistim
sehingga sering digunakan pada sistim yang menggunakan banyak listrik
Gambar 9 Motor Sinkron (Integrated Publishing 2003)
1048707 Rotor Perbedaan utama antara motor sinkron dengan motor induksi adalah bahwa
rotor mesin sinkron berjalan pada kecepatan yang sama dengan perputaran medan
magnet Hal ini memungkinkan sebab medan magnit rotor tidak lagi terinduksi Rotor
memiliki magnet permanen atau arus DC-excited yang dipaksa untuk mengunci pada
posisi tertentu bila dihadapkan dengan medan magnet lainnya
1048707 Stator Stator menghasilkan medan magnet berputar yang sebanding dengan frekuensi
yang dipasok Motor ini berputar pada kecepatan sinkron yang diberikan oleh
persamaan berikut (Parekh 2003)
Ns = 120 f PDimana f = frekuensi dari pasokan frekuensi
P= jumlah kutub
PENGKAJIAN MOTOR LISTRIK
Efisiensi motor lisrik
Motor mengubah energi listrik menjadi energi mekanik untuk melayani beban tertentu
Benny Pratama ndash 515090018Tugas Fisika ndash Generator amp Motor Listrik
Faktor-faktor yang mempengaruhi efisiensi adalah
1048707 Usia Motor baru lebih efisien
1048707 Kapastas Sebagaimana pada hampir kebanyakan peralatan efisiensi motor
meningkat dengan laju kapasitasnya
1048707 Kecepatan Motor dengan kecepatan yang lebih tinggi biasanya lebih efisien
1048707 Jenis Sebagai contoh motor kandang tupai biasanya lebih efisien daripada motor
cincingeser
1048707 Suhu Motor yang didinginkan oleh fan dan tertutup total (TEFC) lebih efisien
daripada motor screen protected drip-proof (SPDP)
1048707 Penggulungan ulang motor dapat mengakibatkan penurunan efisiensi
1048707 Beban seperti yang dijelaskan dibawah
Bagaimana mengkaji beban motor
Persamaan berikut digunakan untuk menentukan beban
Beban = Pi x ηHP x07457
Dimana η = Efisiensi operasi motor dalam
HP = Nameplate untuk Hp
Beban = Daya yang keluar sebagai laju daya
Pi = Daya tiga fase dalam kW
Pengukuran daya masuk
Beban diukur dalam tiga tahap
Tahap 1 Menentukan daya masuk dengan menggunakan persamaan berikut
1000
Pi = V x I x PF x 3Dimana Pi = Daya tiga fase dalam kW
V = RMS (akar kwadrat rata-rata) tegangan nilai tengah garis ke
garis 3 fase
I = RMS arus nilai tengah 3 fase
PF = Faktor daya dalam desimal
Benny Pratama ndash 515090018Tugas Fisika ndash Generator amp Motor Listrik
Tahap 2 Menentukan nilai daya dengan mengambil nilai pelat namanameplate atau
dengan menggunakan persamaan sebagai berikut
Pr = hp x 07457ηr
Dimana Pr = Daya masuk pada beban penuh dalam kW
HP = Nilai Hp pada nameplate
ηr = Efisiensi pada beban penuh (nilai pada nameplate)
Beban = PiPr
x100
Dimana Beban = Daya keluar yang dinyatakan dalam nilai daya
Pi = Daya tiga fase terukur dalam kW
Pr = Daya masuk pada beban penuh dalam kW
Benny Pratama ndash 515090018Tugas Fisika ndash Generator amp Motor Listrik
Faktor-faktor yang mempengaruhi efisiensi adalah
1048707 Usia Motor baru lebih efisien
1048707 Kapastas Sebagaimana pada hampir kebanyakan peralatan efisiensi motor
meningkat dengan laju kapasitasnya
1048707 Kecepatan Motor dengan kecepatan yang lebih tinggi biasanya lebih efisien
1048707 Jenis Sebagai contoh motor kandang tupai biasanya lebih efisien daripada motor
cincingeser
1048707 Suhu Motor yang didinginkan oleh fan dan tertutup total (TEFC) lebih efisien
daripada motor screen protected drip-proof (SPDP)
1048707 Penggulungan ulang motor dapat mengakibatkan penurunan efisiensi
1048707 Beban seperti yang dijelaskan dibawah
Bagaimana mengkaji beban motor
Persamaan berikut digunakan untuk menentukan beban
Beban = Pi x ηHP x07457
Dimana η = Efisiensi operasi motor dalam
HP = Nameplate untuk Hp
Beban = Daya yang keluar sebagai laju daya
Pi = Daya tiga fase dalam kW
Pengukuran daya masuk
Beban diukur dalam tiga tahap
Tahap 1 Menentukan daya masuk dengan menggunakan persamaan berikut
1000
Pi = V x I x PF x 3Dimana Pi = Daya tiga fase dalam kW
V = RMS (akar kwadrat rata-rata) tegangan nilai tengah garis ke
garis 3 fase
I = RMS arus nilai tengah 3 fase
PF = Faktor daya dalam desimal
Benny Pratama ndash 515090018Tugas Fisika ndash Generator amp Motor Listrik
Tahap 2 Menentukan nilai daya dengan mengambil nilai pelat namanameplate atau
dengan menggunakan persamaan sebagai berikut
Pr = hp x 07457ηr
Dimana Pr = Daya masuk pada beban penuh dalam kW
HP = Nilai Hp pada nameplate
ηr = Efisiensi pada beban penuh (nilai pada nameplate)
Beban = PiPr
x100
Dimana Beban = Daya keluar yang dinyatakan dalam nilai daya
Pi = Daya tiga fase terukur dalam kW
Pr = Daya masuk pada beban penuh dalam kW
Benny Pratama ndash 515090018Tugas Fisika ndash Generator amp Motor Listrik
Tahap 2 Menentukan nilai daya dengan mengambil nilai pelat namanameplate atau
dengan menggunakan persamaan sebagai berikut
Pr = hp x 07457ηr
Dimana Pr = Daya masuk pada beban penuh dalam kW
HP = Nilai Hp pada nameplate
ηr = Efisiensi pada beban penuh (nilai pada nameplate)
Beban = PiPr
x100
Dimana Beban = Daya keluar yang dinyatakan dalam nilai daya
Pi = Daya tiga fase terukur dalam kW
Pr = Daya masuk pada beban penuh dalam kW