Teknik Tenaga Listrik (1).docx

TEKNIK TENAGA LISTRIK PRINSIP KERJA DAN ANALISIS METODE EKIVALEN PADA MOTOR INDUKSI 3 FASA

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

Disusun oleh : Nama : Kevin Julian Npm : 163310316 Kelas : 5 (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 “ PRINSIP KERJA DAN ANALISIS METODE RANGKAIAN EKIVALEN PADA MOTOR INDUKSI 3 FASA “ 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, 04 OKTOBER 2018

Penulis,

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Motor induksi merupakan motor listrik arus bolak balik (AC) yang paling luas digunakan. Penamaannya berasal dari kenyataan bahwa motor ini bekerja berdasarkan induksi medan magnet stator ke statornya, dimana 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. Ada dua jenis rotor yaitu rotor sangkar dan rotor belitan. Stator dibuat dari sejumlah stampings dengan slots untuk membawa gulungan tiga fase. Gulungan ini dilingkarkan untuk sejumlah kutub yang tertentu. Dengan adanya medan magnet putar pada kumparan stator akan mengakibatkan rotor berputar, hal ini terjadi karena adanya induksi magnet dengan kecepatan putar rotor sinkron dan kecepatan putar stator. Untuk mempermudah analisis motor induksi, digunakan metoda rangkaian ekivalen per – fasa. Motor induksi dapat dianggap sebagai transformator dengan rangkaian sekunder berputar.

1.2 Tujuan a. Pembaca dapat memahami prinsip kerja motor induksi 3 fasa. b. Pembaca dapat menganalisis motor induksi dengan metode rangkaian ekivalen per-fasa.

BAB II PEMBAHASAN

2.1 Motor Induksi Secara Umum Motor induksi adalah adalah motor listrik bolak-balik (ac) yang putaran rotornya tidak sama dengan putaran medan stator, dengan kata lain putaran rotor dengan putaran medan stator terdapat selisih putaran yang disebut slip. Pada umumnya motor induksi dikenal ada dua macam berdasarkan jumlah fasa yang digunakan, yaitu: motor induksi satu fasa dan motor induksi tiga fasa. Sesuai dengan namanya motor induksi satu fasa dirancang untuk beroperasi menggunakan suplai tegangan satu fasa. Motor induksi satu fasa sering digunakan sebagai penggerak pada peralatan yang memerlukan daya rendah dan kecepatan yang relatif konstan. Hal ini disebabkan karena motor induksi satu fasa memiliki beberapa kelebihan yaitu konstruksi yang cukup sederhana, kecepatan putar yang hampir konstan terhadap perubahan beban, dan umumnya digunakan pada sumber jalajala satu fasa yang banyak terdapat pada peralatan domestik. Walaupun demikian motor ini juga memiliki beberapa kekurangan, yaitu kapasitas pembebanan yang relatif rendah, tidak dapat melakukan pengasutan sendiri tanpa pertolongan alat bantu dan efisiensi yang rendah. Motor induksi merupakan sebuah alat yang dapat mengubah energi listrik menjadi sebuah energi mekanik. Alat ini banyak terdapat pada peralatan rumah tangga misalnya kipas angin, penyedot debu, ataupun mesin cuci. Penemu Motor induksi adalah Nikola Tesla, seorang ilmuwan yang sangat terkenal dibidang kelistrikan. Nikola terlahir dari etnis Serbia di desa Smijan, Kroasia, pada 28 Juni 1856. Nikola merupakan seorang ilmuwan yang menemukan motor. Saat berusia Sembilan tahun, Nikola sudah menjadi salah satu mahasiswa di Universitas Teknologi Graz, Austria. Disana ia mempelajari penggunaan arus listrik bolak-balik (AC) dan lebih tertarik untuk membuat motor listrik arus searah (DC) menjadi lebih efisien. Pada tahun 1882, Nikola telah berhasil membuat sebuah konsep yang menarik, yaitu konsep motor induksi.

2.2 Pinsip kerja motor induksi tiga fasa Motor induksi terdiri atas dua bagian utama yaitu rotor dan stator. Ada dua jenis rotor yaitu rotor sangkar dan rotor belitan. Stator dibuat dari sejumlah stampings dengan slots untuk

membawa gulungan tiga fase. Gulungan ini dilingkarkan untuk sejumlah kutub yang tertentu. Stator merupakan bagian yang diam dari motor induksi tiga fasa, pada bagian stator terdapat beberapa slot yang merupakan tempat kawat (konduktor) dari tiga kumparan tiga fasa yang disebut kumparan stator, yang masing-masing kumparan mendapatkan suplai arus tiga fasa, maka pada kumparan tersebut segera timbul medan putar. Dengan adanya medan magnet putar pada kumparan stator akan mengakibatkan rotor berputar, hal ini terjadi karena adanya induksi magnet dengan kecepatan putar rotor sinkron dan kecepatan putar stator. Konstruksi stator terdiri dari : 1. 2. 3. 4.

Rumah stator yang terdiri dari besi tuang Inti stator yang terbuat dari besi lunak atau baja silikon Terdapat slot untuk menempatkan kawat belitan Belian stator yang terbuat dari tembaga

Gambar Konstruksi stator

Gambar Bentuk belitan stator Ada dua macam jenis Rotor pada motor induksi yaitu rotor sangkar dan rotor belitan. Rotor sangkar (squirrel cage rotor); kawat rotor terdiri dari batang-batang tembaga yang berat, aluminium atau alloy yang dimasukkan ke dalam inti rotor. Masing-masing ujung kawat dihubungkan singkat dengan ‘end-ring’. Motor induksi dengan rotor belitan mempunyai rotor dengan belitan kumparan tiga fasa sama seperti kumparan stator. Kumparan stator dan rotor juga mempunyai jumlah kutub yang sama. Penambahan tahanan luar sampai harga tertentu, dapat membuat torsi awal mencapai harga torsi maksimmnya. Torsi awal yang besar memang diperlukan pada saat start. Motor induksi jenis ini memungkinkan penambahan (pengaturan) tahanan luar. Tahanan luar yang dapat diatur ini dihubungkan ke rotor melalui cincin. Selain untuk menghasilkan torsi awal yang besar, tahanan luar dapat diperlukan untuk membatasi arus mula yang besar pada saat start. Disamping itu dengan mengubah – ubah tahanan luar, kecepatan motor dapat diatur.

Gambar Rotor belitan

Gambar Rotor sangkar Pinsip kerja motor induksi tiga fasa 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 fasa 3. hubungan dapat berupa hubungan bintang atau delta.

Ada beberapa prinsip kerja motor induksi 3 fasa : 1. Apabila sumber tegangan 3 fasa dipasang pada kumparan medan (stator), timbullah

medan putar dengan kecepatan : rpm. 2. Medan stator tersebut akan memotong batang konduktor pada rotor. Akibatnya pda kumparan jangkar (rotor) timbul tegangan induksi (ggl) :

3. Karena kumparan jangkar merupakan kumparan tertutup, ggl (E) akan menghasilkan arus (I). 4. Adanya arus (I) didalam medan magnet menimbulkan gaya (F) pada rotor. 5. Bila torsi awal yang dihasilkan oleh gaya (F) pada rotor besar untuk memikul torsi beban, rotor akan berputar searah dengan medan putar stator.

6. Untuk membangkitkan tegangan induksi E2s agar tetap ada, maka diperlukan adanya perbedaan relatif antara kecepatan medan putar stator ( ns ) dengan kecepatan putar rotor ( nr ). 7. Perbedaan kecepatan antara dan disebut slip (S) dinyatakan dengan:

8. Jikans = nr tegangan akan terinduksi dan arus tidak mengalir pada rotor, dengan demikian tidak ada torsi yang dapat dihasilkan. Torsi suatu motor akan timbul apabila ns > nr. 9. Dilihat dari cara kerjanya, motor induksi disebut juga sebagai motor tak serempak atau asinkron.

2.3 Analisis Metode Rangkaian Ekivalen Motor 3 Fasa Untuk mempermudah analisis motor induksi, digunakan metoda rangkaian ekivalen per – fasa. Motor induksi dapat dianggap sebagai transformator dengan rangkaian sekunder berputar. Rangkaian ekivalen statornya dapat digambarkan sebagai berikut :

Gambar Rangkaian ekivalen stator motor induksi dimana : I0 = arus eksitasi (Amper) V1 = tegangan terminal stator ( Volt ) E1 = ggl lawan yang dihasilkan oleh fluks celah udara resultan ( Volt ) I1 = arus stator ( Ampere ) R1 = tahanan efektif stator ( Ohm ) X1 = reaktansi bocor stator ( Ohm )

Arah positif dapat dilihat pada rangkaian Gambar rangkaian diatas. Arus stator terbagi atas 2 komponen, yaitu komponen arus beban dan komponen arus penguat I0. Komponen arus penguat I0 merupakan arus stator tambahan yang diperlukan untuk menghasilkan fluksi celah udara resultan, dan merupakan fungsi ggm E1.

Komponen arus penguat I0 terbagi atas komponen rugi – rugi inti IC yang sefasa dengan E1 dan komponen magnetisasi IM yang tertinggal 900 dari E1. Hubungan antara tegangan yang diinduksikan pada rotor sebenarnya( Erotor ) dan tegangan yang diinduksikan pada rotor ekivalen ( E2S ) adalah : E2s / E rotor = N1 / N2 = a atau E2S = a Erotor dimana a adalah jumlah lilitan efektif tiap fasa pada lilitan stator yang banyaknya a kali jumlah lilitan rotor. Bila rotor – rotor diganti secara magnetik, lilitan – ampere masing – masing harus sama, dan hubungan antara arus rotor sebenarnya Irotor dan arus I2S pada rotor ekivalen adalah : I2S = I rotor / a sehingga hubungan antara impedansi bocor frekuensi slip Z2S dari rotor ekivalen dan impedansi bocor frekuensi slip Zrotor dari rotor sebenarnya adalah : Z2S = E2s / I2s = a2 E rotor / I rotor Nilai tegangan, arus dan impedansi tersebut diatas didefinisikan sebagai nilai yang referensinya ke stator. Selanjutnya persamaan dapat dituliskan :

dimana : Z2S = impedansi bocor rotor frekuensi slip tiap fasa dengan referensi ke stator ( Ohm). R2 = tahanan efektif referensi ( Ohm ) sX2 = reaktansi bocor referensi pada frekuensi slip X2 didefinisikan sebagai harga reaktansi bocor rotor dengan referensi frekuensi stator ( Ohm ). Reaktansi yang didapat pada persamaan dinyatakan dalam cara yang demikian karena sebanding dengan frekuensi rotor dan slip. Pada stator ada gelombang fluks yang berputar pada kecepatan sinkron. Gelombang fluks ini akan mengimbaskan tegangan pada rotor dengan frekuensi slip sebesar E2s dan ggl lawan stator E1. Bila bukan karena efek kecepatan, tegangan rotor akan sama dengan tegangan stator, karena lilitan rotor identik dengan lilitan stator. Karena kecepatan relatif gelombang fluks terhadap rotor adalah s kali kecepatan terhadap stator, hubungan antara ggl efektif pada stator dan rotor adalah: E2s = SE1

Dari persamaan diatas dapat disubsitusikan untuk menyamakan E1 dan E2s dengan membagi E2s dengan slip..

Maka diperoleh rangkaian ekivalen mesin induksi seperti dibawah ini,..

BAB III PENUTUP

3.1 Kesimpulan 1. Stator dibuat dari sejumlah stampings dengan slots untuk membawa gulungan tiga fase. 2. Ada 9 prinsip kerja pada motor induksi 3 fasa 3. Pada metode rangkaian ekivalen kita memahami : I0 = arus eksitasi (Amper) V1 = tegangan terminal stator ( Volt ) E1 = ggl lawan yang dihasilkan oleh fluks celah udara resultan ( Volt ) I1 = arus stator ( Ampere ) R1 = tahanan efektif stator ( Ohm ) X1 = reaktansi bocor stator ( Ohm ) Z2S = impedansi bocor rotor frekuensi slip tiap fasa dengan referensi ke stator ( Ohm). R2 = tahanan efektif referensi ( Ohm ) sX2 = reaktansi bocor referensi pada frekuensi slip X2 didefinisikan sebagai harga reaktansi bocor rotor dengan referensi frekuensi stator ( Ohm ).

DAFTAR PUSTAKA

https://www.academia.edu/9824922/Pinsip_kerja_motor_induksi_tiga_fasa http://belajarelektronika.net/pengertian-motor-listrik-3-fasa/ https://m.youtube.com/watch?v=cuwSCutTHEI https://www.google.com/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=4&ved=2ahUKEwiU5svuerdAhVDWH0KHTh7Bm4QFjADegQIBBAC&url=https%3A%2F%2Fjurnal.untirta.ac.id%2Findex.php%2F jis%2Farticle%2Fdownload%2F496%2F383&usg=AOvVaw089dmc4M1mr_A6WrYQJENu

https://m.youtube.com/watch?v=dtzn63hlBrU