Makalah Teknik Tenaga Listrik.docx

MAKALAH KARAKTERISTIK MOTOR INDUKSI

Dosen Pengampu : Dr. Indra Yasri, ST., MT

Disusun oleh : Nama : Kiki Ramadani Npm : 163310214 Kelas : V A

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS ISLAM RIAU 2018

KATA PENGANTAR

Puji syukur atas kehadirat Allah SWT berkat limpahan rahmat dan anugrah dari-Nya penulis dapat menyelesaikan makalah tentang “ KARAKTERISTIK MOTOR INDUKSI “ ini. Sholawat dan salam semoga senantiasa tercurahkan kepada junjungan besar kita, Nabi Muhammad SAW yang telah menunjukkan kepada kita semua jalan yang lurus berupa ajaran agama islam yang sempurna dan menjadi anugrah terbesar bagi seluruh alam semesta. Dalam penulisan makalah ini banyak mendapat dukungan dari berbagai pihak, dan penulis mengucapkan terimakasih kepada BAPAK “ Dr. Indra Yasri, ST., MT “ yang mana atas bimbingan beliau makalah ini dapat diselesaikan. Makalah ini hanya memuat hal-hal pokok berkaitan dengan Motor Induksi tersebut. Baik dari pengertian, konstruksi, sistem kerja, keuntungan, dan aplikasi dari motor ini. Makalah ini bersumber dari referensi internet yang berhubungan dengan Motor Induksi tersebut. Penulis menyadari dalam makalah ini masih banyak kekurangan dan kelemahan, oleh karena itu penulis mengharapkan saran dan kritik yang sifatnya membangun, penulis berharap makalah ini mudah-mudahan bisa berguna bagi kita semua, dan mejadi amal soleh bagi kita semua. atas perhatianya penulis ucapkan terima kasih.

Pekanbaru, 27 September 2018

Penulis,

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Motor listrik merupakan salah satu komponen penggerak utama pada dunia industri, salah satu jenis motor listrik yang sering digunakan adalah motor induksi. Dalam penggunaannya, motor induksi memiliki arus start yang tinggi dibandingkan dengan motor sinkron yaitu mencapai 6 kali arus nominalnya. Salah satu cara untuk mengurangi tingginya arus start maka digunakan starting star delta. Hubungan listrik pada motor induksi tidak terdapat antara stator dengan rotor, karena arus pada rotor merupakan arus induksi. Jika belitan stator diberi tegangan tiga fasa, maka pada stator akan dihasilkan arus tiga fasa, arus ini menghasilkan medan magnetik yang berputar dengan kecepatan sinkron. Kebutuhan operasi motor induksi tiga fasa membutuhkan informasi dari model motor, dalam kondisi real ditemukan permasalahan tegangan sumber yang tidak selalu sinusoidal dan terjadinya perubahan beban, serta untuk keperluan perancangan kendali selanjutnya di bidang industri sering diinginkan kesederhanaan rangkaian, kompleksitas selalu dihindari untuk menghindari kerumitan pembuatan rancangan. Maka penelitian ini dibuat untuk membuat model matematis motor induksi tiga fasa dalam kerangka referensi menggunakan MATLAB simulink.

1.2 Tujuan Adapun tujuan pembuatan makalah ini yaitu : 1. Mengetahui karakteristik mesin induksi 3 fasa 2. Pembaca dapat memahi perhitungan kecepatan toque 3. Pembaca dapat memahami pengaplikasian motor induksi pada mobil listrik

BAB II PEMBAHASAN

2.1 LANDASAN TEORI A.

B.

Pemodelan dan Simulasi Menurut Kadaffi (2011) sistem adalah obyek yang saling berinteraksi dan bekerja sama untuk mencapaitujuan logis dalam suatu lingkungan yang kompleks. Obyek yang menjadi komponen dari sistem dapat berupa obyek terkecil atau sub-sistem. Elemen lingkungan sistem memberikan peran yang sangat penting terhadap perilaku sistem sehingga komponen-komponen sistem berinteraksi untuk mengantisipasi lingkungan. Obyek penelitian merupakan suatu sistem dengan kerumitan yang lebih kompleks sehingga memerlukan ringkasan singkat. Salah satunya adalah dengan melakukan pemodelan dan membuat model dari sistem tersebut. Motor Induksi Tiga Fasa 1.

Prinsip Kerja Motor Induksi Tiga Fasa Hubungan listrik pada motor induksi tidak terdapat antara stator dengan rotor, karena arus pada rotor merupakan arus induksi. Jika belitan stator diberi tegangan tiga fasa, maka pada stator akan dihasilkan arus tiga fasa, arus ini menghasilkan medan magnetik yang berputar dengan kecepatan sinkron. Ketika medan magnetik memotong konduktor rotor, di dalam konduktor tersebut akan diinduksikan ggl yang sama seperti ggl yang diinduksikan dalam lilitan sekunder transformator oleh fluksi primer. Rangkaian rotor merupakan rangkaian tertutup, baik melalui cincin ujung maupun tahanan luar. Ggl induksi menyebabkan arus mengalir di dalam konduktor rotor. Sehingga dengan adanya aliran arus pada konduktor rotor di dalam medan magnet yang dihasilkan stator, maka akan dibangkitkan gaya (F) yang bekerja pada motor.

2.

Turunan Persamaan Torsi Mengacu pada rangkaian ekivalen per fasa motor induksi yang disederhanakan, didapat rangkaian tegangan dan impedansi thevenin yang ditunjukkan pada Gambar 1. berikut:

Gambar 1. Rangkaian Ekivalen Thevenin Motor Induksi, (a) Rangkaian Ekivalen Tegangan Masuk Thevenin Motor Induksi (b) Rangkaian Ekivalen Impedansi Masuk Thevenin Motor Induksi (c) Rangkaian Ekivalen Sederhana Motor Induksi Tiga Fasa . Gambar 1 di atas menunjukkan sumber terbuka untuk mencari tegangan thevenin dari motor induksi dari pembagi tegangan, didapat:

Gambar kurva torsi kecepatan (slip) pada motor induksi ditunjukkan pada Gambar 2.

Gambar 2. Karakteristik Torsi-Slip Pada Motor Induksi 3. Karakteristik Motor Induksi Standar NEMA Motor induksi rotor sangkar tupai dibuat dalam 4 kelas berdasarkan National Electrical Manufacturers Association (NEMA). a. Motor Kelas A Motor kelas A mempunyai rangkaian resistansi rotor kecil, beroperasi pada slip sangat kecil yaitu kurang dari 0.01 dalam keadaan berbeban, motor kelas A digunakan untuk keperluan torsi start yang sangat kecil. b. Motor Kelas B Motor kelas B digunakan untuk keperluan umum mempunyai torsi starting normal dan arus starting normal, regulasi kecepatan putar pada saat full load rendah dibawah 5% dan torsi starting sekitar 150% dari rated, walaupun arus starting normal biasanya mempunyai besar 600% dari full load. c. Motor Kelas C Motor kelas C mempunyai torsi starting yang lebih besar dibandingkan motor kelas B, arus starting normal, slip kurang dari 0.05 pada kondisi full load, torsi starting sekitar 200% dari rated, dan biasanya digunakan untuk konveyor, pompa, kompresor dan lain sebagainya. d. Motor Kelas D Motor kelas D mempunyai torsi starting yang besar dan arus starting relatif rendah, slip besar, pada slip beban penuh mempunyai efisiensi lebih rendah dibandingkan kelas motor lainnya dan torsi starting sekitar 300%.

Gambar 3. Karakteristik Torsi dan Kecepatan pada Motor Induksi

2.2 Klasifikasi Motor Induksi Motor induksi dapat diklasifikasikan menjadi dua kelompok utama : 

Motor induksi satu fase. Motor ini hanya memiliki satu gulungan stator, beroperasi dengan pasokan daya satu fase, memiliki sebuah rotor kandang tupai, dan memerlukan sebuah alat untuk menghidupkan motornya. Sejauh ini motor ini merupakan jenis motor yang paling umum digunakan dalam peralatan rumah tangga, seperti fan angin, mesincuci dan pengering pakaian, dan untuk penggunaan hingga 3 sampai 4 Hp.  Motor induksi tiga fase. Medan magnet yang berputar dihasilkan oleh pasokan tiga fase yang seimbang. Motor tersebut memiliki kemampuan daya yang tinggi, dapat memiliki kandang tupai atau gulungan rotor (walaupun 90% memiliki rotor kandang tupai); dan penyalaan sendiri. Diperkirakan bahwa sekitar 70% motor di industri menggunakan jenis ini, sebagai contoh, pompa, kompresor, belt conveyor, jaringan listrik , dan grinder.Tersedia dalam ukuran 1/3 hingga ratusan Hp.

2.3 Kecepatan Motor Induksi Motor induksi bekerja sebagai berikut. Listrik dipasok ke stator yang akan menghasilkan medan magnet. Medan magnet ini bergerak dengan kecepatan sinkron disekitar rotor. Arus rotor menghasilkan medan magnet kedua, yang berusaha untuk melawan medan magnet stator, yang menyebabkan rotor berputar. Walaupun begitu, didalam prakteknya motor tidak pernah bekerja pada kecepatan sinkron namun pada “kecepatan dasar” yang lebih rendah. Terjadinya perbedaan antara dua kecepatan tersebut disebabkan adanya “slip/geseran” yang meningkat dengan meningkatnya beban. Slip hanya terjadi pada motor induksi. Untuk menghindari slip dapat dipasang sebuah cincin geser/ slip ring, dan motor tersebut dinamakan “motor cincin geser/ slip ring motor”. Persamaan berikut dapat digunakan untuk menghitung persentase slip/geseran. Ns = kecepatan Nb = kecepatan dasar dalam RPM

sinkron

dalam

RPM

2.4 Hubungan Antara Beban, Kecepatan Dan Torque Pada Motor Induksi Gambar dibawah menunjukan grafik torque-kecepatan motor induksi AC tiga fase dengan arus yang sudah ditetapkan.

Grafik Torque-Kecepatan Motor Induksi AC 3-Fase

Grafik tersebut diperoleh apabila motor :   

Mulai menyala ternyata terdapat arus nyala awal yang tinggi dan torque yang rendah (“pull-up torque”). Mencapai 80% kecepatan penuh, torque berada pada tingkat tertinggi (“pull-out torque”) dan arus mulai turun. Pada kecepatan penuh, atau kecepatan sinkron, arus torque dan stator turun ke nol.

2.5 Memilih Motor Listrik A. Menegenai mesin beban, harus diperiksa : 1. Jenis mesin beban (dinamikanya) dari motor 2. Karakteristik perputaran kopel (torsi) 3. Jenis tugas: kontinyu, singkat, berubah- ubah, atrau siklus) 4. frekuensi pengasutan (jumlah start) 5. Sistem kendali pada beban 6. Momen inersia beban 7. Kecepatan per menit 8. Daya beban (kemampuan motor) 9. Cara pengasutan (otomatis atau tidak) 10. Cara pengereman apakah pemberhentian cepat atau tidak) 11. Apakah memerlukan pembalikan putaran atau tidak 12. Lokasi pemasangan mesin ( lembab atau panas) 13. Kondisi ambien dari lokasi (kondisi gas, korosif, kelembaban tinggi, debu, bising. 14. Cara kopling (rantai, gigi, langsung atau sabuk) 15. Cara instalasi B. Mengenai motor listrik : 1. Karakteristik perputaran kopel dari motor 2. Kopel asut dan kopel pengunci 3. Apakah kecepatan dapat dikendalikan ?

4. Kemampuan nominal (kontinyu, waktu singkat, siklus) 5. Kecepatan motor 6. Jenis motor 7. Keluaran nominal motor 8. Kapasitas, frekuensi, tegangan, jumlah kutub dari sumber daya 9. Kelas isolasi 10. Kendali yang dipakai 11. Bentuk pelindung dari RANGKA (stator) 12. Ukuran poros 13. Kedudukan mesin (horizontal, vertikal atau flens) 14. Alat tambahan (jenis puli)

2.6 Penghitungan Daya Listrik Pada Pembebanan • •

Beban geser ( misal konveyor, pengopak otomatis, pres cetak, mesingurinda, fris penghancur : Daya P yang diperlukan untuk obyek bergerak dengan kecepatan v(m/s) melawan kakas geser sbb: P=Fv (W) P=µWv

(W)

bila obyek membuat gerak putar, kopel atau Torsi T=µWr

(Nm/rad)

P=ωµWr

(W)

bila obyek membuat gerak putar, kopel T T=µWr

(Nm/rad)

P=ωµWr

(W)

dengan : r = jari-jari girasi bantalan (m/rad) W = tekanan vertikal pada bantalan (N) µ = koefisien geser dinamis

(kg)/ton

µs = koefisien geser statis

• Beban akselerasi (percepatan) diperlukan kopel akselerasi untuk mengakselerasikan obyek,maka energi kinetik harus ditambahkan.

Daya untuk akselerasi

(P) = F v = m.a.v (W)

untuk gerak putar kopel (T) = J α (Nm/rad) (P) = T ω = J α ω (W)

Daya dengan : J : momen kelembaman (kgm2/rad2) ω : kecepatan sudut (rad/s) α : akselerasi sudut (rad/s2)

2.6 Aplikasi Motor Induksi Pada Mobil Listrik 

Mobil Listrik Motor induksi di sini sama fungsinya dengan piston di mobil bensin, yaitu sebagai sumber power untuk mengoperasikan mobil listrik. Motor industry terdiri dari stator dan rotor. Pada stator terdapat lilitan logam yang akan mendapat arus listrik. Sehingga akan menciptakan medan magnet yang berputar atau biasa disebut Rotating Magnetic Field (RMF) pada stator. RMF inilah yang menyebabkan rotor bergerak. Jadi bisa disimpulkan, Stator adalah komponen yang diam dan Rotor adalah komponen yang bergerak. Sebelum arus listrik masuk ke motor induksi dari battery, arus listrik tersebut melalui inverter terlebih dahulu. Tujuannya adalah untuk mengubah DC dari battery menjadi AC untuk dihubungkan ke motor induksi. Bisa dibilang inverter adalah otak dari mobil listrik. Transmisi yang digunakan pada mobil listrik adalah single speed transmission. Artinya hanya ada satu gear pada mobil tersebut. Mobil listrik menggunakan single speed transmission karena beberapa faktor, berikut beberapa factor tersebut : 1. 2.

Motor induksi menghasilkan putaran yang tinggi Lebih efisien dengan jarak RPM yang luas CARA KERJA MOBIL LISTRIK

Battery menghasilkan arus searah (DC) yang kemudian akan dialirkan ke inverter. Di inverter arus listrik yang tadinya searah (DC) diubah menjadi arus bolak balik (AC). Inverter juga mengatur besaran arus yang akan masuk ke motor induksi, guna mengatur kecepatan dari Rotating Magnetic Field (RMF). Kemudian arus bolak balik dari inverter menuju motor induksi. Di motor induksi ini lah, energi listrik diubah menjadi energi gerak. Selanjutnya putaran dari motor induksi ditransmisikan ke gear box. Gear box terdiri dari single speed transmission dan differential. Putaran dari motor induksi akan direduksi terlebih dahulu oleh single speed transmission sebelum menuju ke differential. Selanjutnya differential akan mengatur kecepatan putar untuk masing-masing roda.

BAB III PENUTUP

3.1 Kesimpulan

Prinsip Kerja Motor Induksi Tiga Fasa Hubungan listrik pada motor induksi tidak terdapat antara stator dengan rotor, karena arus pada rotor merupakan arus induksi. Motor induksi rotor sangkar tupai dibuat dalam 4 kelas berdasarkan National Electrical Manufacturers Association (NEMA). Motor induksi bekerja sebagai berikut. Listrik dipasok ke stator yang akan menghasilkan medan magnet. Medan magnet ini bergerak dengan kecepatan sinkron disekitar rotor. Arus rotor menghasilkan medan magnet kedua, yang berusaha untuk melawan medan magnet stator, yang menyebabkan rotor berputar.

DAFTAR PUSTAKA

https://publikasiilmiah.ums.ac.id/.../08%20DESAIN%20PROTOTIPE%20MOTOR%2 https://www.pdfcoke.com/document/150083281/karakteristik-Motor-Induksi https://jurnal.untirta.ac.id/index.php/jis/article/download/496/383 https://www.youtube.com/watch?v=w5ugeGOOjso