Bab Iii Motor Asinkron 43362u

Praktikum Dasar Konversi Energi Listrik

BAB III MOTOR ASINKRON

3.1 Tujuan Percobaan 1. Mempelajari prinsip dasar motor asinkron. 2. Mengamati karakteristik pembebanan pada motor asinkron.

3.2 Teori Dasar Prinsip Kerja Motor Asinkron 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 =

120 .𝑓 𝑃

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), Adanya perbedaan kecepatan medan putar dan rotor ini sehingga mesinnya disebut mesin tak sinkron/serempak. Dan dapat dinyatakan dengan : 𝑆=

𝑛𝑠 − 𝑛𝑟 𝑛𝑠

𝑥 100% Laboratorium Konversi Energi Elektrik Institut Teknologi Nasional Malang

Praktikum Dasar Konversi Energi Listrik

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. Disini akan dijelaskan bagaimana terjadinya medan putar itu. Perhatikan gambar 2.a dan 2.b

Gambar 2.1

Gambar 2.2

Misalnya kumparan a-a’; b-b’; c-c’ dihubungkan tiga fasa, dengan beda fasa masingmasing 120o (Gambar 2.1) dan dialiri arus sinusoid. Distribusi ia, ib, ic sebagai fungsi waktu adalah seperti Gambar 2.2. pada keadaan t1, t2, t3, dan t4, fluks resultan yang ditimbulkan oleh kumparan tersebut masing-masing adalah seperti Gambar 2.3, 2.4, 2.5, 2.6. 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 2.3-2.6). 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 2.3-2.6.

Laboratorium Konversi Energi Elektrik Institut Teknologi Nasional Malang

Praktikum Dasar Konversi Energi Listrik

Gambar 2.3

Gambar 2.4

Gambar 2.5

Gambar 2.6

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 reaktansi kumparan rotor merupakan fungsi frekuensi, maka harganya dipengaruhi pula oleh slip. 𝑅𝑣 = 𝑅2 (

1−𝑠 𝑠

)

Laboratorium Konversi Energi Elektrik Institut Teknologi Nasional Malang

Praktikum Dasar Konversi Energi Listrik

Gambar 2.7 Rangkaian Ekivalen Motor Asinkron

Laboratorium Konversi Energi Elektrik Institut Teknologi Nasional Malang

Praktikum Dasar Konversi Energi Listrik

Motor Asinkron adalah mesin sinkron yang digunakan untuk mengubah energi listrik menjadi energi mekanik. Mesin sinkron mempunyai kumparan jangkar pada stator dan kumparan medan pada rotor. Kumparan jangkarnya berbentuk sama dengan mesin induksi, sedangkan kumparan medan mesin sinkron dapat berbentuk kutub sepatu (salient) atau kutub dengan celah udara sama rata (rotor silinder). Arus searah (DC) untuk menghasilkan fluks pada kumparan medan dialirkan ke rotor melalui cincin dan sikat. 3.3 Peralatan Percobaan 1. Motor asinkron 3 ∅ , DE LORENZO / DL 1021, dengan data-data sebagai berikut : a. Tegangan

: 380/220 Volt, Star/Delta.

b. Arus

: 2,5 / 4,3 Ampere, Star/Delta.

c. Cos ∅

: 0,83

d. Frekuensi

: 50 Hz

e. Daya

: 1,1 KW

f. Putaran

: 2820 rpm

g. Kutub

: 2 Pole

2. Generator arus searah penguatan bebas, DE LORENZO / DL 1025, dengan data-data sebagai berikut : a. Tegangan

: 220 Volt

b. Arus

: 3,4 Ampere

c. Putaran

: 2850 rpm

d. Kapasitas

: 0,75 KW

3. Voltmeter. 4. Amperemeter. 5. Kabel Konektor. 6. Starting and Synchronization Rheostat For Synchronizable Asynchronous Motor, DE LORENZO / DL 1017RHD3. 7. Output Turret ( For Measurement and Machine ), DE LORENZO / DL 1012 M2. 8. Digital Torque Meter, DE LORENZO / DL 2006 C. 9. Digital Tachometer, DEUMO MP. 10. beban yang dipasangi lampu-lampu sebagai beban. Laboratorium Konversi Energi Elektrik Institut Teknologi Nasional Malang

Praktikum Dasar Konversi Energi Listrik

3.4 Rangkaian Percobaan

Gambar 2.1. Rangkaian Percobaan Motor Asinkron Tanpa Beban

Laboratorium Konversi Energi Elektrik Institut Teknologi Nasional Malang

Praktikum Dasar Konversi Energi Listrik

Gambar 2.2. Rangkaian Percobaan Motor Asinkron Berbeban 3.5 Prosedur Percobaan 3.5.1 Percobaan Tanpa Beban 1. Motor tak serempak (asinkron) yang akan diuji dipasang pada landasan dan dikopel dengan generator arus searah yang dihubungkan dengan kontrol , seperti gambar 2.1. 2. Motor asinkron dengan hubungan bintang (star), disupply dari kontrol . 3. Atur tegangan input sesuai dengan petunjuk instruktur, dan jalankan motor dengan menggunakan tahanan semula. 4. Mengukur dan mengamati tegangan antar fasa, arus per fasa dan kecepatan putaran motor (rpm) 5. Catat hasil percobaan sesuai dengan tabel yang telah disediakan.

Laboratorium Konversi Energi Elektrik Institut Teknologi Nasional Malang

Praktikum Dasar Konversi Energi Listrik

3.5.2 Percobaan Berbeban 1. Motor asinkron yang akan diujikan dikopel dengan generator arus searah dengan penguatan bebas. 2. Masukkan beban pada generator seperti gambar 2.2, dan beri tegangan pada exiter generator secara bertahap sesuai dengan instruksi yang terdapat pada tabel percobaan. 3. Atur tegangan input sesuai dengan petunjuk instruktur, dan jalankan motor dengan menggunakan tahanan semula. 4. Mengukur dan mengamati tegangan antar fasa, arus per fasa dan kecepatan motor (rpm) 5. Catat hasil percobaan sesuai dengan tabel yang disediakan.

3.6 Tabel Percobaan 3.6.1 Percobaan Motor Asinkron Tanpa Beban Tabel 3.1 Pengukuran Motor Asinkron Tanpa Beban N

V motor (V) L-L O

1

80

2

90

3

100

I(A) L-L

Nr (rpm)

Laboratorium Konversi Energi Elektrik Institut Teknologi Nasional Malang

Torsi (Kg/cm)

Praktikum Dasar Konversi Energi Listrik

3.6.2 Percobaan Motor Asinkron Berbeban Tabel 3.1 Pengukuran Motor Asinkron Berbeban NO

Vmotor (VL-L)

V exiter (V)

150

30

I (A)

Beban(Watt)

Nr (rpm)

1 2 3 4

Malang,

20

KELOMPOK :

Insturktur

NAMA : NIM

:

NIM.

Laboratorium Konversi Energi Elektrik Institut Teknologi Nasional Malang

Torsi Motor (Kg/cm)

Praktikum Dasar Konversi Energi Listrik

3.7 Analisa Data Percobaan Tanpa beban 1. Hitunglah slip dan daya keluaran di setiap tegangan input pada percobaan motor asinkron tanpa beban! Cos 𝜑 = 0,83 𝑁𝑠 = 𝑆=

𝜔=

120.𝑓 2

𝑁𝑠 − 𝑁𝑟 × 100% 𝑁𝑠 2. 𝜋. 𝑁𝑟 60

𝑃𝑜 = 𝑇 . 𝜔 Dimana :

Ns

= Jumlah putaran pada stator

Nr

= Jumlah putaran pada rotor

S

= Slip pada motor

𝜔

= Omega

PO

= Daya Output

T

= Torsi

2. Buatlah tabel perhitungan pada pertanyaan 1! 3. Buatlah grafik karakterisitk percobaan motor 3 fasa tanpa beban dari tabel perhitungan pada pertanyaan 2 dengan ketentuan : Sumbu X = Slip (S) Sumbu Y = Daya Keluaran (PO)

Laboratorium Konversi Energi Elektrik Institut Teknologi Nasional Malang

Praktikum Dasar Konversi Energi Listrik

3.8 Analisa Data Percobaan Bebeban 1. Hitunglah slip dan Efisiensi di setiap tegangan input pada percobaan motor asinkron berbeban! Cos 𝜑 = 0,83 𝑁𝑠 = 𝑆=

𝜔=

120.𝑓 2

=x

𝑁𝑠 − 𝑁𝑟 × 100% 𝑁𝑠 2. 𝜋. 𝑁𝑟 60

𝑃𝑜 = 𝑇 . 𝜔 𝑃𝑖𝑛 = √3. 𝑉𝐿. 𝐼. 𝑐𝑜𝑠𝜑 𝜂=

𝑃𝑜 × 100% 𝑃𝑖𝑛

Dimana :

Ns

= Jumlah putaran pada stator

Nr

= Jumlah putaran pada rotor

S

= Slip pada motor

𝜔

= Omega

PO

= Daya Output

T

= Torsi

Pin

= Daya Input

𝜂

= Efisiensi

VL

= Teganga Line

2. Buatlah tabel perhitungan pada pertanyaan 1! 3. Buatlah grafik karakteristik percobaan motor asinkron 3 fasa dengan ketentuan: a. Torsi terhadap kecepatan putar rotor (rpm) Sumbu X = Torsi Sumbu Y = rpm b. Arus terhadap torsi Sumbu X = Torsi Sumbu Y = Arus Laboratorium Konversi Energi Elektrik Institut Teknologi Nasional Malang

Praktikum Dasar Konversi Energi Listrik

c. Arus terhadap daya masukan Sumbu X = Daya masukan Sumbu Y = Arus d. Arus tehadap daya keluaran Sumbu X = Arus Sumbu Y = Daya kelauran

3.9 Kesimpulan percobaan 3.9.1 Kesimpulan percobaan tanpa beban 3.9.2 Kesimpulan percobaan berbeban

Laboratorium Konversi Energi Elektrik Institut Teknologi Nasional Malang