modul 3 dasar konversi energi
DESCRIPTION
dasar mesin induksi AcTRANSCRIPT
19
Laboratorium Konversi Energi Elektrik
Jurusan Teknik Elektro
Fakultas Teknik Universitas Andalas
Dasar Mesin AC
Motor Induksi Rotor Sangkar
DKE.03
Dasar Mesin AC
Motor Induksi Rotor Sangkar
I. TUJUAN PERCOBAAN
1. Mempelajari prinsip dasar motor induksi.
2. Mempelajari Hubungan Bintang dan Delta pada stator motor induksi.
3. Melihat proses pengereman dan pembalikan putaran pada motor induksi.
4. Melihat pengaruh jumlah kutub medan terhadap kecepatan motor induksi.
II. TEORI DASAR
Motor induksi merupakan motor arus bolak-balik (AC) yang paling luas
digunakan. Penamaannya berasal dari kenyataan bahwa arus rotor motor ini bukan
diperoleh dari sumber tertentu, tetapi merupakan arus yang terinduksi sebagai
akibat adanya perbedaan relatif antara putaran rotor dengan medan putar (rotating
magnetic field) yang dihasilkan oleh arus stator.
Apabila ketiga belitan stator masing-masing diberi tegangan dari sumber tiga
phasa, maka akan timbul medan magnet yang berputar dengan kecepatan sinkron
ns = P
f120
Medan putar tersebut akan memotong konduktor rotor hingga terbangkit
tegangan induksi. Karena konduktor rotor dihubung singkat, maka akan mengalir
arus dalam konduktor rotor. Arus rotor ini berada dalam medan magnet dari stator
menurut hukum Lorentz akibatnya timbul gaya/torka. Bila gaya ini cukup untuk
menggerakkan rotor maka ia akan berputar dengan kecepatan
nr = (1–s) ns.
Karena tegangan induksi hanya akan terbangkitkan jika terjadi perpotongan
antar medan putar dengan konduktor rotor maka kecepatan rotor tidak dapat
menyamai kecepatan medan putar. Harus ada selisih dimana kecepatan rotor (nr)
harus lebih rendah dari kecepatan medan putar (kecepatan sinkron ns).
Perbedaan kecepatan ini disebut slip (s) dan dinyatakan dengan :
20
Laboratorium Konversi Energi Elektrik
Jurusan Teknik Elektro
Fakultas Teknik Universitas Andalas
Dasar Mesin AC
Motor Induksi Rotor Sangkar
DKE.03
%100)(
xn
nns
s
rs
Adanya perbedaan kecepatan medan putar dan rotor ini sehingga mesinnya
disebut mesin tak sinkron/serempak.
Medan Putar
Perputaran motor pada mesin arus bolak-balik ditimbulkan oleh adanya
medan putar (fluks yang berputar) yang dihasilkan dalam kumparan statornya.
Medan putar ini terjadi apabila kumparan stator dihubungkan dalam fasa banyak,
umumnya 3 fasa. Hubungan dapat berupa hubungan bintang atau delta.
Di sini akan dijelaskan bagaimana terjadinya medan putar itu. Perhatikan
gambar 1.
Gambar 1.a Gambar 1.b
Misalnya kumparan a-a’; b-b’; c-c’ dihubungkan tiga fasa, dengan beda
fasa masing-masing 120o (Gambar 1.a) dan dialiri arus sinusoid. Distribusi ia, ib, ic
sebagai fungsi waktu adalah seperti Gambar 1.b. pada keadaan t1, t2, t3, dan t4,
fluks resultan yang ditimbulkan oleh kumparan tersebut masing-masing adalah
seperti Gambar 2.a,b,c,d. Notasi yang dipakai untuk menyatakan positif atau
negatifnya arus yang mengalir pada kumparan a-a, b-b, dan c-c yaitu : untuk harga
positif, dinyatakan apabila tanda silang (x) terletak pada pangkal konduktor tersebut
(titik a, b, c), sedangkan negatif apabila ada tanda titik (.) terletak pada pangkal
konduktor tersebut (Gambar 2). Sedangkan untuk arah medan adalah sesuai dengan
arah ujung skrup yang diputar searah dengan arus yang mengalir pada kumparan.
Maka diagram vektor untuk fluks total pada keadaan t1, t2, t3, t4, dapat dilihat pada
Gambar 2.
21
Laboratorium Konversi Energi Elektrik
Jurusan Teknik Elektro
Fakultas Teknik Universitas Andalas
Dasar Mesin AC
Motor Induksi Rotor Sangkar
DKE.03
Gambar 2.a Gambar 2.b
Gambar 2.c Gambar 2.d
Rangkaian Ekivalen
Kerja motor induksi seperti kerja transformator yaitu berdasarkan prinsip
induksi elektromagnet. Oleh karena itu, motor induksi dapat dianggap sebagai
transformator dengan rangkaian sekunder yang berputar. Sehingga rangkaian motor
induksi dapat dilukiskan seperti berikut. Dalam keadaan rotor berputar, frekuensi
arus motor dipengaruhi oleh slip ( f2 = Sf1 ). Karena tegangan induksi dan rektansi
kumparan rotor merupakan fungsi frekuensi, maka harganya dipengaruhi pula oleh
slip.
Gambar Rangkaian ekivalen motor induksi
22
Laboratorium Konversi Energi Elektrik
Jurusan Teknik Elektro
Fakultas Teknik Universitas Andalas
Dasar Mesin AC
Motor Induksi Rotor Sangkar
DKE.03
Hubungan bintang (Y)
Apabila sumber mensuplai sebuah beban seimbang, maka arus-arus yang
mengalir pada masing-masing penghantar akan memiliki besar yang sama dan berbeda
sudut fasa 120o satu sama lain. Arus-arus ini disebut arus seimbang.
Diagram fasor :
• Arus netral = 0, Arus saluran aA, bB dan cC adalah arus fasa Ip = IL
•
Vbn
Vcn
a
b
c
n N
Zp
Zp Zp
B A
C
Van
Van
Vcn
Vbn
Vnb = -Vbn
Vna = -Van
Vnc = - Vcn
Vab
Vbc
Vca
23
Laboratorium Konversi Energi Elektrik
Jurusan Teknik Elektro
Fakultas Teknik Universitas Andalas
Dasar Mesin AC
Motor Induksi Rotor Sangkar
DKE.03
Hubungan delta (Δ)
Diagram fasor :
• VP = VL dan
Dari uraian diatas dapat disimpulkan bahwa tegangan pada hubungan delta lebih
kecil daripada tegangan pada hubungan bintang. Sebaliknya arus pada hubungan delta
lebih besar daripada hubungan bintang.
Pengereman
Fluks magnetik yang dihasilkan oleh kumparan stator akibat adanya masukan
arus AC tiga fasa, akan menghasikkan medan putar, medan putar ini yang akan
memberikan gaya putar pada rotor, pada saat putaran rotor sangat tinggi diperlukan
suatu pengereman yang akan memperlambat putaran rotor sampai berhenti, yaitu
pL II 3
c
Zp
Zp Zp
ba
A
B
C
Iab
Ibc
Ica
Iab
Ibc
Ia
Ib
Ic Icb = -Icb
Ica
Iba = -Iab
Iac = -Ica
24
Laboratorium Konversi Energi Elektrik
Jurusan Teknik Elektro
Fakultas Teknik Universitas Andalas
Dasar Mesin AC
Motor Induksi Rotor Sangkar
DKE.03
dengan menyuplai stator dengan arus DC, sebelumnya arus input berupa AC dimatikan
( tidak dihubungkan lagi ) ke stator.
Arus DC yang mengalir pada stator akan menjadikan stator sebagai magnet,
namun pada stator tidak dibangkitkan ggl induksi karena arus DC tidak memiliki
frekuensi. Dan dapat dilihat dari persamaan :
ns = P
f120
dengan f = 0, akan menghasilkan ns = 0. Sehingga arus DC tidak memutar rotor.
Oleh karena stator berlaku sebagai magnet, maka stator ini akan memperlambat
putaran rotor hingga berhenti, karena magnet akan melawan perputaran rotor.
Pembalikan putaran
Pembalikan putaran dilakukan dengan menukarkan dua fasa dari suplai,
pertukaran ini akan merubah arah arus yang akan membangkitkan medan putar yang
berlawanan arah dengan putaran medan putar sebelum fasa ditukar. Dengan demikian
putaran stator mengalami pembalikan.
III. PERALATAN PERCOBAAN
No Nama Alat Jumlah Kode
1 Unit dasar mesin 1 72781
2 Mask (rotor sangkar) 1 7283-1
3 Unit basic connection 1 72782
4 Pole piece 6 563101
5 Koil N = 250 6 56311
6 Centering disk 1 56317
7 Allen wrench 1 56316
8 bridging plugs 10 501512
9 Connecting leads, 1mm 30 501532
10 3HU suplai tiga fasa 10/17,3 1 72543
11 3 HU Experiment transformer 24/2 1 72536
12 Multimeter 2 72710
13 Digital tachometer hand held 3 31320
25
Laboratorium Konversi Energi Elektrik
Jurusan Teknik Elektro
Fakultas Teknik Universitas Andalas
Dasar Mesin AC
Motor Induksi Rotor Sangkar
DKE.03
IV. RANGKAIAN PERCOBAAN
Hubungan bintang (Y)
a’
c’
c
b
a
A
3ΦV
b’
Gambar 1.a. Motor induksi rotor sangkar dengan 3 kutub
a’
c’
c
b
a
A
3ΦV
b’
Gambar 1.b. Motor induksi rotor sangkar dengan 6 kutub
26
Laboratorium Konversi Energi Elektrik
Jurusan Teknik Elektro
Fakultas Teknik Universitas Andalas
Dasar Mesin AC
Motor Induksi Rotor Sangkar
DKE.03
Hubungan delta (Δ)
a’
c’
c
b
a
A
3ΦV
b’
Gambar 2.a. Motor induksi rotor sangkar dengan 3 kutub
a’
c’
c
b
a
A
3ΦV
b’
Gambar 2b. Motor induksi rotor sangkar dengan 6 kumparan
27
Laboratorium Konversi Energi Elektrik
Jurusan Teknik Elektro
Fakultas Teknik Universitas Andalas
Dasar Mesin AC
Motor Induksi Rotor Sangkar
DKE.03
V. PROSEDUR PERCOBAAN
1. Gunakan sumber 3 fasa. Rangkailah peralatan seperti gambar untuk hubungan
bintang (1a dan 1b) dan untuk hubungan delta (2a dan 2b) dengan percobaan 3
kumparan 2 kutub medan (1a dan 2a) dan percobaan 6 kumparan 4 kutub medan
(1b dan 2b).
2. Catat arus dan tegangan pada multimeter serta putaran rotor untuk masing-
masing rangkaian dengan Digital Tachometer, dan bandingkan daya total kedua
rangkaian tersebut.
3. Untuk pengereman dengan DC brake, matikan sumber 3 fasa, hubungkan dua
kumparan stator pada tegangan DC 6 Volt. Putar knob ke batas kanan. Amati
putaran motor.
4. Untuk pembalikan putaran, saling pertukarkan hubungan 2 fasa pada sumber.
5. Isilah data pada tabel yang sesuai !
EVALUASI
1. Mengapa arus hubungan delta lebih besar dari hubungan bintang pada stator
motor induksi!
2. Jelaskan proses pembalikan arah putaran dengan menukarkan dua buah fasa!
3. Jelaskan kenapa sumber DC dapat mengerem motor!
4. Apakah pengaruh memakai lebih banyak kutub pada stator terhadap motor!
5. Untuk hubungan Y carilah rugi-rugi daya yang terjadi masing-masing kutub (2
dan 4) !
28
Laboratorium Konversi Energi Elektrik
Jurusan Teknik Elektro
Fakultas Teknik Universitas Andalas
Dasar Mesin AC
Motor Induksi Rotor Sangkar
DKE.03
JURNAL PRAKTIKUM DASAR MESIN AC
MOTOR INDUKSI ROTOR SANGKAR
Nama :
No.BP :
Kelompok :
Asisten :
Hari/Tgl Praktikum :
Besar resistansi stator (R1) = ........ Ω
Padang, ...........................2015
Mengetahui
Asisten LKEE
( )