Prinsip kerja motor induksi 3 fasa

Jika lilitan stator motor induksi 3 fasa dihubungkan dengan tegangan bolak balik 3 fasa, maka pada lilitan jangkar akan terjadi medan magnet putar dengan kecepatan: n=(f*60)/p

n=jumlah putaran medan magnet stator (rpm)

f=frekuensi tegangan (Hz)

p= jumlah pasang kutub

Perputaran medan magnet stator akan memotong lilitan jangkar, sehingga atas dasar hukum faraday pada lilitan jangkar akan menghasilkan gaya gerak listrik (ggl) induksi. Lilitan jangkar telah dihubung singkat di dalam mesin (untuk motor rotor sangkar) dan dihubung singkat diluar mesin (untuk motor rotor lilit). Dengan dihubung singkatnya lilitan rotor, maka pada lilitan rotor akan mengalir arus yang sangat besar. Karena arus ini berada di dalam medan magnet , maka sesuai dengan hokum Lorentz pada lilitan rotor dibangkitkan gaya yang memutar rotor. Putaran rotor sesuai dengan arah putaran medan magnet stator.

a.       Slip motor

Jumlah putaran rotor selalu lebih rendah dari pada putaran medan magnet stator. Selisih kedua putaran tersebut dinamakan slip, dan besarnya dapat ditentukan dengan rumus: s=(ns-nr)/ns

S= slip motor

ns=jumlah putaran medan stator (rpm)

nr=jumlah putaran rotor (rpm)

b.      Frekuensi tegangan dan arus rotor (fr)

Pada saat rotor masih diam, frekuensi tegangan pada lilitan rotor sama dengan frekuensi siplai listrik. Jika rotor motor telah berputar, maka frekuensi suplai tegangan dan arus pada lilitan rotor akan akan berubah. Jika frekuensi tegangan dan arus rotor dinyatakan dengan fr, maka fr=s fs

Fr=frekuensi tegangan dan arus rotor (Hz)

S=slip motor

Fs=frekuensi suplai tegangan (Hz)

Pda saat motor memikul beban ,putaran motor akan berubah, berarti slip motor akan berubah pula. Perubahan slip motor akan mempengaruhi besarnya frekuensi tegangan dan arus lilitan rotor (fr). Dengan perubahan frekuensi, besarnya XL (reaktansi lilitan rotor) akan terpengaruh pula. Jika pada keadaan diam besarnya reaktansi lilitan rotor adalah Xr0 dan saat berputar reaktansinya Xrr, maka akan diperoleh persamaan Xrr=s Xr0.

c.       GGL induksi lilitan rotor

Es=4,44 fp fd fs ΦNs volt

Er0=4,44 fp fd fs ΦNr  volt

frr= s fr0

Err=s Er0

Es=GGL induksi pada lilitan stator perfasa (volt)

Er0= ggl induksi pada lilitan rotor perfasa saat motor dalam keadaan diam. (v)

Err= ggl induksi pada lilitan rotor perfasa saat motor dalam keadaan jalan. (v)

fp=factor langkah

fd= factor distribusi

Φ=Besar garis-garis gaya magnet pada celah udara

Ns=jumlah lilitan stator perfasa

Nr=jumlah lilitan rotor perfasa

d.      Arus pada lilitan rotor

Besarnya arus rotor Ir perfasa

e.      Daya, rugi-rugi daya dan efisiens

Jika daya masukan motor dan daya pada celah udara perfasa masing-masing dinyatakan dengan P1 dan P12 maka:

P1=Vs x Iscosθ

P12=Er0 x Ir cos θ

Ero= Ir x Zrr

Zrr={(Rr/s)+Xr0}

Sehingga        P12=Ir Zrr x Ir cosθ

                                   = Ir Zrr x (Rr/Zrr)

                                         Ir² x Rr/rs

f.        Torsi motor

Torsi pada motor dapat ditentukan dengan rumus umum yaitu:

T=P/ω atau T=P/(2π n/60) T= Torsi motor (Nm)

P=Daya motor (watt)

n= Jumlah putaran motor (rpm)

Dalam motor induksi terdapat 3 macam daya, yaitu daya pada celah udara (P12), daya pada rotor (P2), daya pada poros (Po). Oleh karena itu torsi pada motor induksi 3 fasa dapat dibedakan menjadi: Torsi pada celah udara (T12), torsi pada rotor (T2) dan torsi pada keluaran (To)

T2=P2/(2π n/60)  Nm

Tout=Po/(2π n/60) Nm

g.       Torsi maksimum motor

Jika terjadi perubahan beban, maka putaran motor akan berubah pula. Demikian pula slip motor juga akan berubah yang hal ini akan membuat harga reaktansi lilitan  rotor (Xr) juga berubah. Dengan perubahan beban, suatu saat akan terjadi harga reaktansi rotor (Xrr)= hambatan lilitan rotor (Rr). Dalam keadaan yang demikian, torsi motor yang terjadi adalah maksimum.

Xrr=Rr

S Xro=Rr

S=Rr/Xr0

Dengan kata lain bahwa torsi motor=maksimum pada saat harga reaktansi lilitan rotor saat jalan=Hambatan lilitan rotor atau pada saat slip motor (s)= Sm yang besarnya

Sm=Rr/Xr0

h.      Pengaruh perubahan tegangan terhadap torsi motor

T=(3/ωs) Er0 (Rr/s)/{(Rr/s)+Xr0}

Rumus tersebut dapat dituliskan bahwa karena E0 sebanding dengan V, maka: T sebanding dengan V. sehingga jika terjadi penurunan tegangan, maka torsi motor akan berubah pula. Akan diperoleh suatu perbandingan:

Tmax pada V/T max pada V’=(v/v')²

i.         Karakteristik motor induksi 3 fasa

Karakteristik yang paling penting di dalam motor induksi 3 fasa adalah karakteristik T=f(nr) atau sering pula disebut karakteristik T=f(s). Untuk motor induksi dari jenis rotor lilit yang dilengkapi dengan hambatan asut Rv yang dipasang seri dengan lilitan rotor, besarnya Sm adalah : Sm=(Rr+Rv)/Xr0 sehingga semakin besar harga Sm, maka untuk mencapai mencapai harga T yang smam, slip motor akan semakin besar.

j.        Starting motor induksi 3 fasa

Terdapat dua permasalahan yang dijumpai dalam starting motor induksi 3 fasa, yaitu arus start awal yang besar dan torsi awal yang sering terlalu kecil. Untuk melakukan starting motor terdapat beberapa hal yang perlu diperhatikan yaitu:

a.       System tegangan yang menyuplainya

b.      Daya motor

c.       Kemampuan lilitan stator motor perfasanya

Terdapat beberapa cara starting motor induksi 3 fasa, yaitu:

a.       Starting secara langsung

Cara ini nadalah cara yang paling sederhana, yaitu hanya menggunakan saklar 3 fasa. Kelemahan dalam starting ini adalah arus start tinggi mencapai 7x arus nominal motor

b.      Starting menggunakan saklar Y-∆

Sebuah motor induksi 3 fasa telah di disain untuk tegangan tertentu. Dalam starting motor mrnggunakan saklar Y-∆, pertama kali motor disambung Y, kemudian setelah berjalan selang beberapa saat motor kemudian disambung segitiga ∆

c.       Starting menggunakan auto trafo

Keuntungan dari penggunaan cara ini adalah arus yang mengalir ke motor dapat diatur yaitu dengan mengatur tegangan suplainya.

k.       Mengatur jumlah putaran motor

Motor induksi 3 fasa bekerja dengan putaran yang relative konstan. Namun demikian pada penggunaan tertentu dikehendaki putaran tertentu sesuai yang diinginkan. Untuk mengatur jumlah putaran motor induksi dapat digunakan pedoman rumus:

Putaran medan magnet stator ns: ns=(60*f)/p

Berpedoman rumus diatas , jumlah putaran motor dapat diatur dengan beberapa car, yaitu: mengatur jumlah kutub atau mengatur frekuensi.

l.         Membalik putaran motor

Putaran motor dapat terbalik jika arah putaran medan magnet stator juga terbalik. Untuk membalik putaran medan magnet stator dapat dilakukan dengan menukar dua dari tiga pengahantar fasa pada motor tersebut.

Artikel Terkait