Teori Tambahan Dc.docx

Muh. Ainul Fahmi A 2016 – 11 – 070 TEORI TAMBAHAN MODUL I MOTOR DC MAGNET PERMANEN

Salah satu jenis aktuator yang dapat digunakan sebagai penggerak sistem mekanik robot adalah motor DC magnet permanent (selanjutnya disingkat dengan DCMP). Motor DCMP adalah komponen elektro-magnet yang dapat memiliki energi gerak apabila bagian kumparan listriknya diberi tegangan listrik. Pertama, sebuah rotor yang berupa kumparan listrik yang digulung dalam suatu inti besi yang dirangkai dengan As motor. Kemudian pada bagian ujung kumparan terdapat sepasang sikat (brush) yang berfungsi mengalirkan tegangan listrik DC (+ dan -) dari sumber tegangan menuju kumparan listrik untuk menghasilkan medan elektromagnet pada kumparan listrik. Kedua, dua buah stator yang berupa magnet permanen dengan kutub yang berbeda, yaitu satu magnet berkutub selatan (S) dan satu magnet berkutub utara (N).

Prinsip Kerja Motor DCMP Prinsip kerja motor DCMP adalah sebagai berikut: Ketika kutub/sikat rotor diberi tegangan listrik DC, maka akan dihasilkan medan elektromagnet (yaitu sifat magnet yang timbul karena adanya arus listrik yang mengalir pada suatu kumparan listrik) pada kumparan listrik dan ujung inti besi rotor. Untuk tiap-tiap ujung inti besi akan menjadi kutub magnet yang berlainan, yaitu ada unjung inti besi yang menjadi magnet berkutub selatan (S) dan ada ujung inti besi yang menjadi magnet berkutub utara (N).Seketika dengan bangkitnya medan elektromagnet pada kumparan rotor, maka rotor akan berputar. Perputaran rotor ini disebabkan oleh adanya gaya tolakmenolak antara kutub-kutub magnet pada ujung inti besi rotor dengan kutub magnet permanen pada bagian stator yang senama. Ini merupakan sifat-sifat magnet. Cara Aktivasi Motor DCMP Motor DCMP memiliki 2 buah kutub, yaitu kutub positif (+) dan kutub negatif (-). Untuk mengaktifkan putaran motor DCMP dengan arah putaran as searah jarum jam (clockwise, CW) dapat dilakukan dengan memberi catu tegangan positif (+) pada kutub posistif (+) dan catu tegangan negatif (-) pada kutub negatif (-) motor DCMP.

Laboratorium Mesin Listrik STT - PLN

Muh. Ainul Fahmi A 2016 – 11 – 070 Sebaliknya apabila diinginkan putaran as motor DCMP berputar berlawanan arah jarum jam (counterclockwise, CCW), maka hal tersebut dapat dilakukan dengan memberi catu tegangan negatif (-) pada kutub posistif (+) dan catu tegangan positif (+) pada kutub negatif (-) motor DCMP.

Tabel 1. Cara aktivasi putaran as motor DCMP

Motor DC adalah piranti elektronik yang mengubah energi listrik menjadi energi mekanik berupa gerak rotasi. Pada motor DC terdapat jangkar dengan satu atau lebih kumparan terpisah. Tiap kumparan berujung pada cincin belah (komutator). Dengan adanya insulator antara komutator, cincin belah dapat berperan sebagai saklar kutub ganda (double pole, double throw switch). Motor DC bekerja berdasarkan prinsip gaya Lorentz, yang menyatakan ketika sebuah konduktor beraliran arus diletakkan dalam medan magnet, maka sebuah gaya (yang dikenal dengan gaya Lorentz) akan tercipta secara ortogonal diantara arah medan magnet dan arah aliran arus. Motor DC yang digunakan pada robot beroda umumnya adalah motor DC dengan magnet permanen. Motor DC jenis ini memiliki dua buah magnet permanen sehingga timbul medan magnet di antara kedua magnet tersebut. Di dalam medan magnet inilah jangkar/rotor berputar. Jangkar yang terletak di tengah motor memiliki jumlah kutub yang ganjil dan pada setiap kutubnya terdapat lilitan. Lilitan ini terhubung ke area kontak yang disebut komutator. Sikat (brushes) yang terhubung ke kutub positif dan negatif motor memberikan daya ke lilitan sedemikian rupa sehingga kutub yang satu akan ditolak oleh magnet permanen yang berada di dekatnya, sedangkan lilitan lain akan ditarik ke magnet permanen yang lain sehingga menyebabkan jangkar berputar. Ketika jangkar berputar, komutator mengubah lilitan yang mendapat pengaruh polaritas medan magnet sehingga jangkar akan terus berputar selama kutub positif dan negatif motor diberi daya. Kecepatan putar motor DC (N) dirumuskan dengan Persamaan berikut.

Laboratorium Mesin Listrik STT - PLN

Muh. Ainul Fahmi A 2016 – 11 – 070

Pengendalian kecepatan putar motor DC dapat dilakukan dengan mengatur besar tegangan terminal motor VTM. Metode lain yang biasa digunakan untuk mengendalikan kecepatan motor DC adalah dengan teknik modulasi lebar pulsa atau Pulse Width Modulation (PWM).

Teori H-Bridge MOSFET: H-bridge adalah sebuah perangkat keras berupa rangkaian yang berfungsi untuk menggerakkan motor. Rangkaian ini diberi nama H-bridge karena bentuk rangkaiannya yang menyerupai huruf H seperti pada Gambar berikut.

Konfigurasi H-Bridge MOSFET Rangkaian ini terdiri dari dua buah MOSFET kanal P dan dua buah MOSFET kanal N. Prinsip kerja rangkaian ini adalah dengan mengatur mati-hidupnya ke empat MOSFET tersebut. Huruf M pada gambar adalah motor DC yang akan dikendalikan. Bagian atas rangkaian akan dihubungkan dengan sumber daya kutub positif, sedangkan bagian bawah rangkaian akan dihubungkan dengan sumber daya kutub negatif. Pada saat MOSFET A dan MOSFET D on sedangkan MOSFET B dan MOSFET C off, maka sisi kiri dari gambar motor akan terhubung dengan kutub positif dari catu daya, sedangkan sisi sebelah kanan motor akan terhubung dengan kutub negatif dari catu daya sehingga motor akan bergerak searah jarum jam dijelaskan pada Gambar berikut.

Laboratorium Mesin Listrik STT - PLN

Muh. Ainul Fahmi A 2016 – 11 – 070

H-bridgekonfigurasi MOSFET A&D on, B&C off Sebaliknya, jika MOSFET B dan MOSFET C on sedangkan MOSFET A dan MOSFET D off, maka sisi kanan motor akan terhubung dengan kutub positif dari catu daya sedangkan sisi kiri motor akan terhubung dengan kutub negatif dari catu daya. Maka motor akan bergerak berlawanan arah jarum jam dijelaskan pada Gambar berikut.

H-bridgekonfigurasi MOSFET A&D off, B&C on Konfigurasi lainnya adalah apabila MOSFET A dan MOSFET B sedangkan MOSFET C dan MOSFET D off. Konfigurasi ini akan menyebabkan sisi kiri dan kanan motor terhubung pada kutub yang sama yaitu kutub positif sehingga tidak ada perbedaan tegangan diantara dua buah polaritas motor, sehingga motor akan diam. Konfigurasi seperti ini disebut dengan konfigurasi break. Begitu pula jika MOSFET C dan MOSFET D saklar on, sedangkan MOSFET A dan MOSFET C off, kedua polaritas motor akan terhubung pada kutub negatif dari catu daya.Maka tidak ada perbedaan tegangan pada kedua polaritas motor, dan motor akan diam. Konfigurasi yang harus dihindari adalah pada saat MOSFET A dan MOSFET C on secara bersamaan atau MOSFET B dan MOSFET D on secara bersamaan. Pada konfigurasi ini akan terjadi hubungan arus singkat antara kutub positif catu daya dengan kutub negatif catu daya. Laboratorium Mesin Listrik STT - PLN

Muh. Ainul Fahmi A 2016 – 11 – 070 Konfigurasi Pengujian H-bridge MOSFET

rangkaian skematic driver motor DC MOSFET

Transistor jenis Mosfet dipilih karena transistor ini terkenal karena kesanggupan dilalui arus yang relatif besar jika dibandingkan dengan transistor lain, serta memiliki daya disipasi yang kecil. Sehingga Transistor ini dapat menghemat pemakaian daya. Sisi masukan tegangan rendah dengan sisi tegangan motor dipisahkan dengan optocoupler. Ground untuk tegangan motor dan tegangan rendah juga dipisahkan. Hal ini dimaksudkan untuk memproteksi pengendali dari arus besar yang mungkin terjadi apabila ada komponen pada tegangan besar yang mengalami kerusakan. Pengendalian kecepatan motor dengan cara motor dikondisikan agar tidak mencapai torsi dan kecepatan maksimal merupakan salah satu cara untuk mendapatkan efisiensi konsumsi daya baterai pada suatu sistem sepeda listrik. Pada penelitian ini pengendalian kecepatan motor dilakukan dengan mengaktifkan motor dimana roda sepeda disimulasikan telah berputar pada kecepatan tertentu, sehingga motor tidak perlu berbeban besar seperti pada saat roda sepeda pertama kali berputar. Simulasi ini dilakukan dengan pengaturan kecepatan motor DC magnet permanen. Dimana pengaturan kecepatan suatu motor DC magnet permanen dilakukan dengan mengatur tegangan masukan motor. Besar tegangan diatur secara variabel sesuai dengan besar duty cycle (D). Karena Laboratorium Mesin Listrik STT - PLN

Muh. Ainul Fahmi A 2016 – 11 – 070 besar Vout adalah hasil kali dari duty cycle dengan Vin. Sehingga dengan alat pengaturan kecepatan motor dc magnet permanen dengan menggunakan sensor kecepatan rotari ini dapat tercapai efisiensi konsumsi daya baterai pada sistem sepeda listrik. Motor dc magnet permanen adalah motor yang medan magnet utamanya berasal dari magnet permanen. Dan kumparan medan elektromagnetik digunakan untuk medan jangkar Gambar 1. memperlihatkan operasi motor dc magnet permanen. Arus mengalir melalui kumparan jangkar dari sumber tegangan dc, menyebabkan jangkar berfungsi sebagai magnet. Kutub pada kumparan jangkar akan ditarik oleh kutub medan utama dari polaritas yang berbeda, sehingga jangkar berputar. Pada Gambar 1a terlihat jangkar berputar searah dengan putaran jarum jam. Apabila kutub jangkar segaris dengan kutub medan, sikat-sikat ada pada celah di komutator sehingga tidak ada arus mengalir pada jangkar. Jadi, gaya tarik atau gaya tolak dari magnet akan berhenti, seperti tampak pada gambar 1b. Kemudian kelembaman membawa jangkar melewati titik netral. Komutator akan membalik arus jangkar ketika kutub yang tidak sama dari jangkar dan medan saling berhadapan satu sama lain, sehingga membalik polaritas medan jangkar. Kutub-kutub yang sama dari jangkar dan medan kemudian menjadi saling tolak menolak, sehingga jangkar berputar terus menerus seperti diperlihatkan pada gambar 1c Arah putaran dari motor dc magnet permanen ditentukan oleh arah arus yang mengalir pada jangkar. Pembalikan ujung-ujung jangkar tidak akan membalik arah putaran. Salah satu keistimewaan dari motor dc magnet permanen ini adalah kecepatannya dapat dikontrol dengan mudah. Kecepatan motor magnet permanen berbanding langsung dengan harga tegangan yang diberikan di jangkar. Semakin besar tegangan jangkar, semakin tinggi kecepatan motor. operasi motor DC tanpa sikat magnet permanen. Magnet permanen dipasang pada bagian yang berputar (rotor) dan kumparan dipasang pada stator. Tidak seperti pada motor DC dengan sikat, motor DC tanpa sikat tidak dapat jalan dengan menghubungkannya dengan sumber DC. Arus pada rangkaian stator harus disupply pada posisi rotor yang ditentukan sehingga pada kenyataannya motor dijalankan dengan arus bolak-balik. Kumparan medan stator diberi medan magnet berputar dari pemberian tegangan yang berurutan . Arus disuplai dengan encoder komutasi dalam merespon sinyal dari optik atau sensor efek hall untuk menggantikan komutasi mekanik. Dengan demikan bisa dihilangkan rugirugi gesek sikat dan komutator. Motor DC tanpa sikat magnet permanen banyak digunakan pada sistem servo dan robot. Motor tersebut mempunyai efisiensi tinggi, umur pemakaian lama, tingkat kebisingan suara rendah, dan pemakaian daya rendah. Motor DC tanpa sikat bukan motor stepper. Motor ini mempunyai putaran yang halus dan kontinyu seperti motor DC magnet permanen konvensional, dan tidak ada penahanan ”fixed-steps” seperti pada motor stepper Laboratorium Mesin Listrik STT - PLN

Muh. Ainul Fahmi A 2016 – 11 – 070 Motor arus bolak-balik diklasifikasikan sebagai motor dengan dasar prinsip pengoperasian sebagai motor induksi atau motor sinkron. Motor induksi AC adalah motor yang paling sering digunakan sebab motor ini relatif sederhana dan dapat dibuat lebih murah dibandingkan dengan yang lain. Motor induksi dapat dibuat baik untuk jenis tiga-fase maupun satu-fase, karena pada motor induksi tidak ada tegangan eksternal yang diberikan secara langsung pada rotornya.

Laboratorium Mesin Listrik STT - PLN

Muh. Ainul Fahmi A 2016 – 11 – 070 TEORI TAMBAHAN MODUL II MOTOR DC LILITAN SERI

Motor DC/arus searah, sebagaimana namanya, menggunakan arus langsung yang tidak langsung/direct-unidirectional. Motor DC digunakan pada penggunaan khusus dimana diperlukan penyalaan torsi yang tinggi atau percepatan yang tetap untuk kisaran kecepatan yang luas. Gambar

3

memperlihatkan

sebuah

motor

DC

yang

memiliki

tiga

komponen

utama:

• Kutub medan. Secara sederhada 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. • 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. • Kommutator. Komponen ini terutama ditemukan dalam motor DC. Kegunaannya adalah untuk membalikan arah arus listrik dalam dinamo. Kommutator juga membantu dalam transmisi arus antara dinamo dan sumber daya. Keuntungan utama motor DC adalah kecepatannya mudah dikendalikan dan tidak mempengaruhi kualitas

pasokan

• Tegangan • Arus

dinamo –

medan –

daya. Motor meningkatkan menurunkan

DC ini

dapat

tegangan arus

dikendalikan

dinamo

medan

akan

akan

dengan

meningkatkan meningkatkan

mengatur: kecepatan. 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 Laboratorium Mesin Listrik STT - PLN

Muh. Ainul Fahmi A 2016 – 11 – 070 dibanding motor

AC.

Hubungan antara kecepatan, flux medan dan tegangan dinamo ditunjukkan dalam persamaan berikut: Gaya elektromagnetik: E = KΦN Torsi: T = KΦIa Dimana: 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 = torsi electromagnetik Ia = arus dinamo K = konstanta persamaan

Jenis-Jenis Motor DC/Arus Searah

a. Motor DC sumber daya terpisah/ Separately Excited, Jika arus medan dipasok dari sumber terpisah maka disebut motor DC sumber daya terpisah/separately excited. b. Motor DC sumber daya sendiri/ Self Excited: motor shunt. Pada motor shunt, gulungan medan (medan shunt) disambungkan secara paralel dengan gulungan dinamo (A) seperti diperlihatkan dalam gambar 4. Oleh karena itu total arus dalam jalur merupakan penjumlahan arus medan dan arus dinamo. Berikut tentang kecepatan motor shunt (E.T.E., 1997): • Kecepatan pada prakteknya konstan tidak tergantung pada beban (hingga torsi tertentu setelah kecepatannya berkurang, lihat Gambar 4) dan oleh karena itu cocok untuk penggunaan komersial dengan beban awal yang rendah, seperti peralatan mesin. • Kecepatan dapat dikendalikan dengan cara memasang tahanan dalam susunan seri dengan dinamo (kecepatan berkurang) atau dengan memasang tahanan pada arus medan (kecepatan bertambah). Laboratorium Mesin Listrik STT - PLN

Muh. Ainul Fahmi A 2016 – 11 – 070 c. Motor DC daya sendiri: motor seri. Dalam motor seri, gulungan medan (medan shunt) dihubungkan secara seri dengan gulungan dinamo (A) seperti ditunjukkan dalam gambar 5. Oleh karena itu, arus medan sama dengan arus dinamo. Berikut tentang kecepatan motor seri (Rodwell International Corporation, 1997; L.M. Photonics Ltd, 2002): • Kecepatan dibatasi pada 5000 RPM • Harus dihindarkan menjalankan motor seri tanpa ada beban sebab motor akan mempercepat tanpa terkendali. Motor-motor seri cocok untuk penggunaan yang memerlukan torque penyalaan awal yang tinggi, seperti derek dan alat pengangkat hoist

d. Motor DC Kompon/Gabungan. Motor Kompon DC merupakan gabungan motor seri dan shunt. Pada motor kompon, gulungan medan (medan shunt) dihubungkan secara paralel dan seri dengan gulungan dinamo (A) seperti yang ditunjukkan dalam gambar 6. Sehingga, motor kompon memiliki torque penyalaan awal yang bagus dan kecepatan yang stabil. Makin tinggi persentase penggabungan (yakni persentase gulungan medan yang dihubungkan secara seri), makin tinggi pula torque penyalaan awal yang dapat ditangani oleh motor ini. Contoh, penggabungan 40-50% menjadikan motor ini cocok untuk alat pengangkat hoist dan derek, sedangkan motor kompon yang standar (12%) tidak cocok (myElectrical, 2005).

Laboratorium Mesin Listrik STT - PLN

Muh. Ainul Fahmi A 2016 – 11 – 070

Motor sinkron, seperti namanya, menunjukkan motor yang berputar pada kecepatan konstan mulai tanpa beban sampai beban-penuh. Kecepatannya adalah Sama dengan kecepatan medan-magnet putar. Motor sinkron menggunakan stator satu-fase atau tiga-fase untuk membangkitkan medan magnet-putar dan rotor elektromagnetis yang disuplai dengan arus searah. Rotor bertindak seperti magnet dan ditarik oleh medan stator yang berputar. Penarikan akan menghasilkan torsi pada rotor dan menyebabkan rotor berputar dengan medan. Motor sinkron tidak dapat berputar (start sendiri) dan harus dibawa pada kecepatan yang mendekati kecepatan sinkron sebelum motor dapat terus berputar sendiri. Pada motor sinkron tiga-fase , rotor biasanya mempunyai dua lilitan: lilitan ac, yang kemungkinan jenis sangkar tupai atau jenis rotor lilit. dan lilitan dc. Lilitan rotor ac membawa rotor sampai mendekati kecepatan sinkron, di mana lilitan rotor dc diberi energi dan motor mengunci satu langkah dengan medan yang berputar. Lilitan stator sama dengan lilitan fase banyak, sangkar tupai dan motor rotor lilit. Motor sinkron tidak dapat di-start dengan medan dc yang diberi tenaga. Pada keadaan ini, torsi bolakbalik dihasilkan pada rotor. Pada saat medan stator menyapu pada rotor, cenderung menyebabkan rotor, mencoba berputar pertama kali pada arah yang berlawanan dengan arah putaran medan berputar, dan kemudian dengan arah yang sama. Aksi ini terjadi sedemikian cepat sehingga rotor tetap diam. Untuk menjalankan (start) motor sinkron, rotor dihilangkan tenaganya. Motor dijalankan dengan cara yang sama seperti motor sangkar tupai atau rotor lilit tergantung pada konstruksi rotor. Apabila rotor mencapai hampir 95% kecepatan sinkron, arus searah diberikan pada lilitan penguat. Arus searah menghasilkan kutub utara selatan yang pasti pada rotor, yang mengunci pada magnet putar dari stator dan memutar rotor pada kecepatan sinkron.

Laboratorium Mesin Listrik STT - PLN

Muh. Ainul Fahmi A 2016 – 11 – 070 Motor sinkron tiga-fase dapat digunakan untuk perbaikan faktor daya. Motor yang dioperasikan dengan cara itu disebut kapasitor sinkron. Motor sangkar tupai dan motor rotor lilit adalah Jenis motor induksi yang menyebabkan faktor daya ketinggalan. Faktor daya yang ketinggalan itu dapat dikoreksi dengan pemberian penguat lebih dari rotor motor sinkron. Hal ini akan membuat faktor daya yang mendahului membatalkan faktor daya ketinggalan dari motor induksi. Medan dc yang diberi penguatan kurang akan menghasilkan faktor daya ketinggalan (jarang digunakan). Apabila medan yang umumnya diberi penguatan, motor sinkron akan berputar pada faktor daya satu. Motor sinkron biasanya digunakan untuk menggerakkan beban yang menghendaki putaran konstan dan Jarang starting dan stopping. Jenis beban yang umum adalah generator dc, blower, dan kompresor. Pemilihan, Pemasangan, dan pemeliharaan Motor Ukuran daya-mekanis kerja motor dinyatakan dalam horse power (hp) atau watt (W), 1 hp = 746 Watt. Dua faktor penting yang menentukan output daya-mekanis adalah torsi dan kecepatan. Torsi adalah besamya puntiran atau daya pemutar, sering dinyatakan dalam N.m atau pound-feet (lb/ft). Kecepatan motor umumnyadinyatakan dalam putaran per menit (rpm). Jadi, untuk setiap motor, horsepower tergantung pada kecepatan. Makin lambat motor bekerja, makin besar torsi motor yang harus dihasilkan agar memberikan jumlah daya yang sama. Untuk mempertahankan torsi yang lebih besar, motor yang lambat memerlukan komponen yang lebih kuat dibandingkan dengan komponen dari motor kecepatan lebih tinggi untuk ukuran kerja daya yang sama. Motor yang lebih lambat biasanya lebih besar, lebih berat, dan lebih mahal dibandingkan dengan motor yang lebih cepat dengan ukuran kerja daya ekivalen. Besarnya torsi yang dihasilkan oleh motor biasanya kecepatannya berubah dan bergantung pada jenis dan desain motor. Gambar 7-7 menunjukkan grafIk torsi-kecepatan motor. Beberapa faktor penting yang ditunjukkan oleh grafik mencakup: 1. Torsi start, adalah torsi yang diliasilkan pada kecepatan nol 2. Torsi percepatan, adalah torsi minimum yang diliasilkah selama percepatan dari keadaan diam sampai kecepatan kerja. 3. Torsi patah, Ini adalah torsi maksimum yang dapat dihasilkan motor sebelum mogok (stalling). 4. Efisiensi daya (dari motor listrik didefinisikan sebagai berikut: Karena adanya kerugian-kerugian, output mekanis yang berguna dari motor lebih kecil dibandingkan dengan input listrik.

Laboratorium Mesin Listrik STT - PLN

Muh. Ainul Fahmi A 2016 – 11 – 070 Panas adalah faktor penentuan akhir dalam menetapkan ukuran hp-kerja motor. Daya input pada motor ditransfer pada poros sebagai output daya atau kerugian sebagai panas melalui body motor. Efisiensi motor listrik berkisar antara 75 % sampai 98 persen. Motor efisien-energi (Gambar 7-8 (b)) biaya operasinya lebih rendah dan mempunyai kerugian panas yang rendah sehingga memerlukan daya listrik yang lebih rendah untuk memberikan output daya-mekanis yang sama. Peningkatan efisiensi pada dasarnya dapat dlcapai dengan penggunaan bahan material yang lebih banyak dan lebih baik serta penerapan perubahan desain pada motor. Kerugian yang jelas berkaitan dengan operasi motor meliputi: 1.

Rugi inti. Rugi inti menyajikan energi yang diperlukan untuk memagnetisasikan bahan inti (histerisis) dan kerugian-kerugian karena timbulnya listrik yang kecil yang mengalir pada inti (arus eddy).

2.

Rugi stator. Rugi pemanasan I2R pada lilitan stator karena arus I mengalir melalui penghantar kumparan dengan tahanon R.

3. Kerugian rotor. Kerugian I2R pada lilitan rotor (pada motor induksi sangkar-tupai, "lilitan" sesungguhnya batang-batang penghantar yang bergerak secara aksial sepanjang rotor dan dihubungkan pada ujung-ujungnya). 4. Kerugian beban liar. Adalah akibat fluks bocor yang diinduksikan oleh arus beban, bervariasi sebagai kuadrat arus beban 5.

Kerugian angin dan gesekan. Kerugian ini menyajikan gesekan angin dan bantalan terhadap putaran rotor.

Killowatt yang dikehendaki hampir sama, tidak peduli ukuran motor yang peduli digunakan. Meskipun demikian, kilo VAR yang dikehendaki meningkat dengan cepat karena motor lebih besar dibandingkan dengan yang perlu digunakan. Akibatnya, killovolts-ampere yang diperlukan yang menentukan ukuran alat saklar dan kabel listrik yang digunakan, juga akan bertambah. Batas ukuran lebih yang dapat diterima untuk mengoperasikan motor adalah antara 75% sampai 100% beban. Ini biasanya dicapai dengan mengetahui bahwa motor induksi tersedia dengan banyak ukuran. Ingat bahwa apabila motor mempunyai faktor pelayanan (service factor = SF) lebih besar dari 1,0 , maka motor itu dirancang untuk bekerja secara memuaskan pada faktor-pelayanan beban (misalnya, faktor pelayanan 1,15 dapat beroperasi pada 115 persen beban terus-menerus), meskipun pada efisiensi yang agak rendah. Keadaan beban-lebih dalam jangka waktu yang pendek sering dapat diakomodasi dengan kemampuan faktorpelayanan daripada penggunaan motor dengan hp yang lebih besar. Tutup motor dirancang untuk memberikan perlindungan yang cukup, tergantung pada lingkungan di mana motor harus bekerja. Tutup yang paling umum adalah:

Laboratorium Mesin Listrik STT - PLN

Muh. Ainul Fahmi A 2016 – 11 – 070 ODP (Open Drip-Proof). Tutup ODP digunakan untuk lingkungan yang bersih akan memberikan toleransi terhadap tetesan cairan tidak lebih besar dari 15° dari vertikal. Udara sekitar ditarik melalui motor untuk pendinginan. TEFC (Totally Enclosed Fan Cooled). Tutup TEFC digunakan untuk lingkungan berdebu dan korosif, udara didinginkan oleh kipas angin eksternal terpadu. Tahan ledakan. motor TEFC ini digunakan pada lingkungan yang mudah terbakar. Tahan terhadap ledakan gas internal tanpa menyalakan gas eksternal (tidak membolehkan percikan internal atau api untuk lolos). Motor induksi telah distandardisasi menurut karakteristik torsinya seperti disain A, B, C, D atau F dari NEMA (National Electrical Manufactures association). Desain yang Anda pilih harus mempunyai torsi cukup untuk mengasut beban dan mempercepat sampai kecepatan penuh. Tabel 7-1 memberikan daftar karakteristik torsi untuk berbagai desain NEMA. Motor induksi sangkar-tupai adalah motor yang paling sederhana dan paling terpercaya karena kekerasan lilitan rotor sangkar dan tidak adanya sikat. Arus awal (starting) yang besar diperlukan oleh motor ini dapat menyebabkan fluktuasi tegangan. Kegunaan-umum, motor induksi sangkar - tupai (desain B NEMA) adalah motor induksi. Motor desain B NEMA dlgunakan untuk menggerakkan kipas, pompa sentrifugal, dan sebagainya. Motor torsi start-tinggi (desain C NEMA) digunakan apabila kondisi start sukar. Elevator dan kerekan yang harus start dalam keadaan berbeban adalah dua aplikasi yang umum. Pada umumnya, motormotor tersebut mempunyai sangkar-dobel. Motor slip-tinggi (desain D NEMA) dirancang untuk mempunyai torsi start yang tinggi dan arus start yang rendah. Motor-motor tersebut mempunyai tahanan rotor tinggi dan bekerja antara 85% dan 95% dan kecepatan sinkron Motor-motor tersebut menggerakkan beban kelembaman tinggi (misalnya pengering sentrifugal), yang mengambil waktu yang relatif lama untuk mencapai kecepatan penuh. Rotor sangkar tahanan-tinggi dibuat dari kuningan dan motor-motor tersebut biasanya dirancang untuk operasi yang sifatnya sebentar-sebentar untuk mencegah pemanasan lebih.

Laboratorium Mesin Listrik STT - PLN