Transcript Pertemuan 7 - jurusan teknik elektro

MOTOR DAN GENERATOR
Siswo Wardoyo, S.T., M.Eng.
08122898593/[email protected]
Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik
Universitas Sultan Ageng Tirtayasa
Cilegon-Banten
Siswo Wardoyo Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik UNTIRTA 2010/2011- Genap
1
MOTOR
Definisi Motor listrik
Motor listrik merupakan sebuah perangkat elektromagnetis yang mengubah energi
listrik menjadi energi mekanik.
Prinsip Motor listrik
1. Arus listrik dalam medan magnet akan memberikan gaya
2. Jika kawat yang membawa arus dibengkokkan menjadi sebuah
lingkaran/loop, maka kedua sisi loop, yaitu pada sudut kanan medan magnet,
akan mendapatkan gaya pada arah yang berlawanan.
3. Pasangan gaya menghasilkan tenaga putar/ torque untuk memutar
kumparan.
4. Motor-motor memiliki beberapa loop pada dinamonya untuk memberikan
tenaga putaran yang lebih seragam dan medan magnetnya dihasilkan oleh
susunan elektromagnetik yang disebut kumparan medan.
Siswo Wardoyo Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik UNTIRTA 2010/2011- Genap
2
KLASIFIKASI MOTOR LISTRIK
Siswo Wardoyo Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik UNTIRTA 2010/2011- Genap
3
Motor DC
Siswo Wardoyo Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik UNTIRTA 2010/2011- Genap
4
ARUS DALAM MOTOR DC
Siswo Wardoyo Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik UNTIRTA 2010/2011- Genap
4
MEDAN MAGNET
Siswo Wardoyo Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik UNTIRTA 2010/2011- Genap
4
GAYA DALAM MOTOR DC
Siswo Wardoyo Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik UNTIRTA 2010/2011- Genap
4
TORSI
Siswo Wardoyo Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik UNTIRTA 2010/2011- Genap
4
PERUBAHAN TORSI
Siswo Wardoyo Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik UNTIRTA 2010/2011- Genap
4
KOMUTATOR DAN SIKAT
Komutator atau cincin belah (split ring) berfungsi untuk
membalik arah arus pada setengah siklus negatif dari arus
bolak balik. Kontak-kontak listrik pada rotating ring disebut
"sikat“. Pada awalnya, dalam motor digunakan sikat
tembaga. Motor-motor modern biasanya menggunakan
kontak-karbon spring-loaded.
Siswo Wardoyo Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik UNTIRTA 2010/2011- Genap
4
RANGKAIAN EKIVALEN
+
+
V
V
V
Ia 
Eb
net voltage V  E b

resis tance
Ra
Eb  ZNx( P / A)
Ia
dimana Ra adalah resistansi jangkar
dimana P adalah jumlah kutub dan N adalah
putaran rotor dalam rps.
Siswo Wardoyo Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik UNTIRTA 2010/2011- Genap
4
PERSAMAAN TEGANGAN
Tegangan V yang disupply ke jangkar motor berguna untuk :
(i)mengatasi ggl balik Eb
(ii)menimbulkan jatuh tegangan jangkar IaRa
V = Eb + IaRa (1)
Persamaan ini dikenal sebagai persamaan tegangan dari motor.
Dengan mengalikan persaman (1) di atas
dengan Ia, diperoleh :
VI a  Eb I a  I a2 Ra
dimana : VIa = daya yang masuk ke jangkar
EbIa = ekivalen elektrik dari daya mekanik
yang dibangkitkan dalam jangkar
Ia2Ra = rugi-rugi Cu dalam jangkar
Siswo Wardoyo Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik UNTIRTA 2010/2011- Genap
4
REGULASI DAN TORSI
Regulasi kecepatan didefinisikan sebagai perubahan kecepatan ketika
beban pada motor direduksi dari nilai tertentu (rating) ke nol, dinyatakan
dalam persen kecepatan berbeban.
% regulasi kecepatan 
N.L.speed - F.L speed
x100
F.L speed
Telah dibuktikan dari analisa matematis di atas bahwa torsi motor
merupakan fungsi fluksi dan arus jangkar, tapi tidak bergantung pada
kecepatan. Dalam kenyataan, putaran bergantung pada torsi tapi tidak
sebaliknya.
NK
V  I a Ra

K
Eb

Ta   I a
Siswo Wardoyo Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik UNTIRTA 2010/2011- Genap
4
MOTOR AC
ROTOR
STATOR
Siswo Wardoyo Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik UNTIRTA 2010/2011- Genap
4
MOTOR SINKRON
Motor sinkron adalah motor AC, bekerja pada kecepatan tetap pada sistim
frekwensi tertentu. Motor ini memerlukan arus searah (DC) untuk pembangkitan
daya dan memiliki torque awal yang rendah, dan oleh karena itu motor sinkron
cocok untuk penggunaan awal dengan beban rendah, seperti kompresor udara,
perubahan frekwensi dan generator motor. Motor sinkron mampu untuk
memperbaiki faktor daya sistim, sehingga sering digunakan pada sistim yang
menggunakan banyak listrik.
Rotor. Perbedaan utama antara motor sinkron dengan motor induksi adalah
bahwa rotor mesin sinkron berjalan pada kecepatan yang sama dengan
perputaran medan magnet. Hal ini memungkinkan sebab medan magnit rotor
tidak lagi terinduksi. Rotor memiliki magnet permanen atau arus DC-excited,
yang dipaksa untuk mengunci pada posisi tertentu bila dihadapkan dengan
medan magnet lainnya.
Stator. Stator menghasilkan medan magnet berputar yang sebanding dengan
frekwensi yang dipasok.
Siswo Wardoyo Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik UNTIRTA 2010/2011- Genap
4
MOTOR INDUKSI
Motor induksi merupakan motor yang paling umum digunakan pada
berbagai peralatan industri. Popularitasnya karena rancangannya yang
sederhana, murah dan mudah didapat, dan dapat langsung
disambungkan ke sumber daya AC
Siswo Wardoyo Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik UNTIRTA 2010/2011- Genap
4
MOTOR INDUKSI
Motor induksi dapat diklasifikasikan menjadi dua kelompok utama (Parekh,
2003):
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, mesin cuci 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.
Siswo Wardoyo Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik UNTIRTA 2010/2011- Genap
4
KECEPTAN DAN SLIP MOTOR
Ns = 120 f / P
Dimana:
f = frekwensi dari pasokan frekwensi
P= jumlah kutub
% Slip = Ns – Nb x 100
Ns
Dimana:
Ns = kecepatan sinkron dalam RPM
Nb = kecepatan dasar dalam RPM
Siswo Wardoyo Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik UNTIRTA 2010/2011- Genap
4
MENGKAJI BEBAN
Beban = Pi x η
HP x 0,7457
Dimana,
η
= Efisiensi operasi motor dalam %
HP
= Nameplate untuk Hp
Beban = Daya yang keluar sebagai % laju daya
Pi
= Daya tiga fase dalam kW
Pi = V x I x PF x √3
1000
Dimana,
Pi
= Daya tiga fase dalam kW
V
= RMS (akar kwadrat rata-rata) tegangan
I
= RMS arus, nilai tengah 3 fase
PF
= Faktor daya dalam desimal
Siswo Wardoyo Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik UNTIRTA 2010/2011- Genap
4
MENGKAJI BEBAN
0,7457
Pr = hp x ηr
Dimana,
Pr = Daya masuk pada beban penuh dalam kW
HP = Nilai Hp pada nameplate
ηr = Efisiensi pada beban penuh (nilai pada nameplate atau dari tabel efisiensi
motor)
Beban = Pi x 100 %
Pr
Dimana,
Beban = Daya keluar yang dinyatakan dalam % nilai daya
Pi
= Daya tiga fase terukur dalam kW
Pr
= Daya masuk pada beban penuh dalam kW
Siswo Wardoyo Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik UNTIRTA 2010/2011- Genap
4
CONTOH SOAL
1. Pengamatan terhadap pengukuran daya berikut dilakukan untuk motor induksi
tiga fase 45 kW dengan efisiensi beban penuh 88%.
V = 418 Volt
I = 37 Amp
PF = 0.81
Hitung
a. Daya masuk
b. % Pembebanan ?
Jawab :
2. Contoh: Motor induksi pada nameplate tertera frekuensi 50 Hz, putaran rotor
1.440 Rpm, memiliki jumlah kutub 4 buah. Hitung besarnya putaran medan
magnet putar pada stator dan slip motor induksi tersebut.
Jawab:
Siswo Wardoyo Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik UNTIRTA 2010/2011- Genap
4
Soal Latihan
1. Sebuah motor shunt 120 volt, Ra = 0,5 ohm, Rf = 60 ohm. Arus
beban penuh = 40 ampere, jatuh tegangan pada sikat 2 volt.
Kecepatan putar 1800 rpm.
hitunglah :
a. Kecepatan pada separuh beban penuh (over load).
b. Kecepatan pada 1,1 beban penuh.
2. Masukan sebuah motor shunt 220 volt adalah 11 Kw, Hitunglah
a. Torsi yang dihasilkan
b. Efisiensi
c. Kecepatan pada beban, jika arus beban nol = 5 Ampere
Kecepatan beban nol = 1150 rpm
Tahanan jangkar = 0,5 ohm
Tahanan medan = 110 ohm
Siswo Wardoyo Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik UNTIRTA 2010/2011- Genap
4