PERHITUNGAN PADA MOTOR INDUKSI - sisfo.itp.ac.id · PDF fileMenggunakan rumus seperti di atas maka ukuran motor dapat dicari ... Mengenai Motor Listrik ... • Kelas isolasi

PERHITUNGANPERHITUNGANPADA MOTOR PADA MOTOR

INDUKSIINDUKSI

slip, slip, frekuensifrekuensi dandan GGL GGL dandan reaktansireaktansi induktifinduktif padapada motor motor

NsNrNss −

=120

.1

pNsf =

120)(

2pNrNsf −

=

12

1

2

.:

)(

fsfmaka

sNs

NrNsff

=

=−

=

KecepatanKecepatan slip = Ns slip = Ns –– NrNrmakamaka slip (s):slip (s):

HubunganHubungan frekuensifrekuensi sumbersumberdandan frekuensifrekuensi rotor rotor adalahadalah::

GGL GGL induksiinduksi padapada motor:motor:

mNfE φ...44,4 111 =

2222

212

.....44,4...44,4

EsNfsENfE

mS

mS

===

φφ

ReaktansiReaktansi induktifinduktif padapada motor:motor:

11 ..2 fX π=

212 ....2 XsfsX S == π

RANGKAIAN EKIVALEN MOTOR INDUKSI PERFASARANGKAIAN EKIVALEN MOTOR INDUKSI PERFASA

)( )([ 2

2

22

2

22

22

2

2

22

Xsr

E

sXr

sEZsEi

+⎥⎦⎤

⎢⎣⎡

=+

==

ArusArus padapada rotor:rotor:

ArusArus input Iinput I11 = V= V1 1 / / ZZtt Ampere (A)Ampere (A)dengandengan::ZZtt= = impedansiimpedansi total motor total motor perfasaperfasaFaktorFaktor dayadaya motor: motor: CosCos ϕϕ11 = (= (rrtt+R+Rtt)/Z)/Ztt

DayaDaya input input riilriil : P: PII = V= V11 II11 CosCos ϕϕ11 (Watt)(Watt)DayaDaya reaktifreaktif input : Qinput : Q11 = V= V11 II11Sin Sin ϕϕ1 1 (VAR)(VAR)

RANGKAIAN EKIVALEN MOTOR INDUKSI PERFASARANGKAIAN EKIVALEN MOTOR INDUKSI PERFASA

)'('

'

)'('[

''''

22

22

2

22

22

2

2

22

Xsr

E

sXr

sEZsEi

+⎥⎦⎤

⎢⎣⎡

=+

==

ArusArus padapada rotor rotor dilihatdilihat daridari stator:stator:

FaktorFaktor dayadaya rotor : rotor : CosCos ϕϕ22 = r= r22/(r/(r’’22+jX+jX’’22) ) RugiRugi--rugirugi padapada rotor: Protor: P22 = (I= (I’’22))22.r.r’’22DayaDaya input rotor : Pinput rotor : Pgg= E= E11 II22 CosCos ϕϕ22

== (I(I’’22))2.2. (r(r’’22/s) Watt/s) Watt= = dayadaya melaluimelalui celahcelah udaraudara

DayaDaya mekanikmekanik PPmm= P= Pgg–– PP22= P= Pgg–– s.Ps.Pgg= (1= (1--s) Ps) PggDayaDaya output Poutput Poutout= (1= (1--s) Ps) Pgg–– PProtrot==> P==> Poo= P= Prot rot = = rugirugi--rugirugi rotasirotasiPPoo = = rugirugi anginangin + + rugirugi gesekgesek ((sekitarsekitar 2 %)2 %)

UntukUntuk menghitungmenghitung dayadaya dandan rugirugi--rugirugi dayadayamotor motor dalamdalam 33--fasa,fasa, makamaka semuasemua dayadaya input, input, mekanikmekanik, , rugirugi--rugirugi dayadaya dandan dayadaya output output dikalikandikalikan dengandengan 3. 3.

IlustrasiIlustrasi DayaDaya dandan EfisiensiEfisiensi padapada MotorMotor

%100)( xP

PefisiensiIN

OUT=η

EfisiensiEfisiensi untukuntuk disaindisain motor yang motor yang berbedaberbeda

MENENTUKAN DAYA YANG MENENTUKAN DAYA YANG DIPERLUKAN UNTUK BEBAN KONSTAN DIPERLUKAN UNTUK BEBAN KONSTAN

•• PengangkatanPengangkatan obyekobyek ::untukuntuk pengangkatanpengangkatan bebanbeban diperlukandiperlukan dayadaya (P)(P)

P = 9,8 P = 9,8 WW v x 100/v x 100/ηη ( W) ( W) = 9,8 = 9,8 WW v x 10v x 10--3 3 x 100/x 100/ηη (kW)(kW)

atauatau ::PPm m = (= (WW .v)/(102..v)/(102.ηη) ) ( kW) ( kW)

ContohContoh : :

PesawatPesawat angkatangkat mengangkatmengangkat bebanbeban 4,5 ton 4,5 ton dengandengan kecepatankecepatan 12 m/min 12 m/min dengandengan wins wins koefisienkoefisien 85 %. 85 %. BerapaBerapa dayadaya mekanikmekanik ??

JawabJawab : : dengandengan persamaanpersamaan didi atasatas ::

(4,5 x 1000 x 12/60 x100(4,5 x 1000 x 12/60 x100) ) = 10,4 kW

102 x 85

Motor ukuran 11 kW dapat digunakan

•• MenggerakanMenggerakan obyekobyek secarasecara horisontalhorisontal ((misalmisalkonveyorkonveyor))

(C(C11v lv l +C+C22 Q l) (CQ l) (C11v +Cv +C22 Q ) lQ ) l

102 ηx100 = Pm =

102 η

Nilai C1 dan C2 tergantung keahlihan pembuatanC2 = 0,01 - 0,015 nilai C1 lihat tabel

Lebar sabuk 0,3 0,4 0,5 0,6 0,8 1.0C1 (kgW/m 0,48 0,77 1,24 1,47 2,06 2,90

x 100

kW

• Beban cairan (pompa cairan)daya listrik yang diperlukan :

Pm =K x 1000 Q H 100

102x η

(kW)

K = koefisien kesalahan dan perancangan ( 1.1 - 1.2)

Efisiensi pompa standart

Kuantitas pompaan Q (m3/min) 0.1 0.3 1.0 10 30 100Efisiensi η (%) 27 50 64 76 79 80

ContohContoh ::BerapaBerapa banyakbanyak dayadaya (kW) (kW) kirakira--kirakira diperlukandiperlukan untukuntuk

pompapompa motor motor menaikanmenaikan air air melawanmelawan ketinggianketinggian 4 4 m m padapada kecepatankecepatan 10 m10 m33 per per menitmenit, , efisiensiefisiensipompapompa 76 % 76 %

JawabJawab ;;MenggunakanMenggunakan rumusrumus sepertiseperti didi atasatas makamaka ukuranukuran

motor motor dapatdapat dicaridicari

(1,2 x 1000 x 10/60 x 4 x 100)/(102 x 76)(1,2 x 1000 x 10/60 x 4 x 100)/(102 x 76)= 10,32 kW = 10,32 kW ukuranukuran motor motor dipilihdipilih 11 kW 11 kW

Torsi Torsi elektromanetikelektromanetik atauatau internal torsi: internal torsi: TTee = (I= (I’’22))22.(r.(r’’22/s)/ /s)/ ωω22 (Nm)(Nm)

Torsi output:Torsi output:TToutout = {(1= {(1--s)Ps)Pgg--PPoo}/2}/2ππnnrr (Nm)(Nm)DenganDengan::nnrr = = putaranputaran rotor rotor perdetikperdetik

Torsi Torsi padapada MotorMotor

KarakteristikKarakteristik torsi torsi –– kecepatankecepatan padapada motormotor

KarakteristikKarakteristik torsi torsi –– slip slip padapada motormotor

KARAKTERISTIK MOTOR INDUKSIKARAKTERISTIK MOTOR INDUKSI•• Motor Motor induksiinduksi, rotor , rotor sangkarsangkar ((squrrelsqurrel cagecage) 3) 3--fasafasa

Penggunaan : serbaguna, beban berat(blower, bor-pres), cocokuntuk daerah yang mudahternbakar

• Motor induksi, rotor lilit

T

n

Penggunaan : mesin diperlukanarus start, beban berat, bebanberubah-ubah

rendah

mediumTingi

}Tahanan

MembalikMembalik araharah putaranputaran motor motor induksiinduksi 33--fasafasa

M3 ~

arah putaran

M3 ~

arah putaran

R

S

T T

S

R

A. Menegenai mesin beban, harus diperiksa : 1. Jenis mesin beban (dinamikanya) dari motor2. Karakteristik perputaran kopel (torsi)3. Jenis tugas: kontinyu, singkat, berubah- ubah, atrau siklus)4. frekuensi pengasutan (jumlah start)5. Sistem kendali pada beban6. Momen inersia beban7. Kecepatan per menit8. Daya beban (kemampuan motor)9. Cara pengasutan (otomatis atau tidak)10. Cara pengereman apakah pemberhentian cepat atau tidak)11. Apakah memerlukan pembalikan putaran atau tidak12. Lokasi pemasangan mesin ( lembab atau panas)13. Kondisi ambien dari lokasi (kondisi gas, korosif, kelembaban tinggi,

debu, bising.14. Cara kopling (rantai, gigi, langsung atau sabuk)15. Cara instalasi

MEMILIH MOTOR LISTRIK

B. Mengenai Motor Listrik• Karakteristik perputaran kopel dari motor• Kopel asut dan kopel pengunci• Apakah kecepatan dapat dikendalikan ?• Kemampuan nominal (kontinyu, waktu singkat, siklus)• Kecepatan motor • Jenis motor • Keluaran nominal motor • Kapasitas, frekuensi, tegangan, jumlah kutub dari

sumber daya• Kelas isolasi• Kendali yang dipakai• Bentuk pelindung dari RANGKA (stator)• Ukuran poros• Kedudukan mesin (horizontal, vertikal atau flens)• Alat tambahan (jenis puli)

PENGHITUNGAN DAYA LISTRIK PENGHITUNGAN DAYA LISTRIK padapadaPEMBEBANAN PEMBEBANAN

•• BebanBeban gesergeser ( ( misalmisal konveyorkonveyor, , pengopakpengopak otomatisotomatis, , pres pres cetakcetak, , mesingurindamesingurinda, , frisfris penghancurpenghancur ::

•• DayaDaya P yang P yang diperlukandiperlukan untukuntuk obyekobyek bergerakbergerakdengandengan kecepatankecepatan v(m/sv(m/s) ) melawanmelawan kakas kakas gesergeser sbbsbb::

P = F v (W)P = F v (W)P = P = µµ W v (W) W v (W)

bilabila obyekobyek membuatmembuat gerakgerak putarputar, , kopelkopel atauatau Torsi, TTorsi, T

T = T = µµ W r (Nm/W r (Nm/radrad))P = P = ωω µµ W r (W)W r (W)

bilabila obyekobyek membuatmembuat gerakgerak putarputar, , kopelkopel TTT = T = µµ W r (Nm/W r (Nm/radrad))P = P = ωω µµ WW r (W)r (W)

dengandengan : r = : r = jarijari--jarijari girasigirasi bantalanbantalan ((m/radm/rad))WW = = tekanantekanan vertikalvertikal padapada bantalanbantalan (N)(N)µµ = = koefisienkoefisien gesergeser dinamisdinamis (kg)/ton(kg)/tonµµss = = koefisienkoefisien gesergeser statisstatis

KoefisienKoefisien gesergeser bantalanbantalan

MacamMacam bnatalanbnatalan µµ µµssBantalanBantalan selonsongselonsong 0,001 0,001 –– 0,0060,006 0,05 0,05 –– 0,200,20BantalanBantalan bola bola atauatau rolrol 0,001 0,001 –– 0,0070,007 0,002 0,002 –– 0,0060,006

• Beban akselerasi (percepatan)diperlukan kopel akselerasi untuk mengakselerasikanobyek,maka energi kinetik harus ditambahkan

Daya untuk akselerasi (P) = F v = m.a.v (W)untuk gerak putar kopel (T) = J α (Nm/rad)Daya (P) = T ω = J α ω (W)

dengan : J : momen kelembaman (kgm2/rad2)ω : kecepatan sudut (rad/s)α : akselerasi sudut (rad/s2)

• Beban Gravitasi

Obyek diangkat melawan gravitasiKakas F diperlukan untuk mengangkatobyek dengan masa m (kg)

pada kecepatan (m/s) adalah :F = m g (N)P = m g v (W)

•• MenentukanMenentukan dayadaya dengandengan bebanbeban yang yang berubahberubah--ubahubahdayadaya motor motor sulitsulit ditentukanditentukancaracara : : 1. 1. kuadratkuadrat ratarata--ratarata

TtPtPtPtP

Pa5

254

242

221

21 +++

=

654321 ttttttT βαβα +++++=

βα Koefiensi akselerasi dan deselerasi

= koefisien ketika berhenti

=

Besarnya tergantung dari cara pendinginan motor besarnya lihat tabel ;

Tabel

MacamMacam

Motor Motor taktak serempakserempak ((macammacam terbukaterbuka)) 0,60,6 0,30,3Motor Motor taktak serempakserempak ((macammacam ventilasiventilasi tertutuptertutupseluruhnyaseluruhnya

0,70,7 0,40,4

Motor Motor arusarus searahsearah 0,70,7 0,50,5

α β

Kurva beban berulan :

t1 t2 t3 t4 t5 t6T

P1

P2

P3

P4P5

P6

MOTOR LINEAR MOTOR LINEAR

•• Motor linear Motor linear pengembanganpengembangan motor motor konvensionalkonvensional (motor (motor induksiinduksi))

•• PrinsipPrinsip kerjakerja = = sepertiseperti motor motor induksiinduksi•• KeluaranKeluaran mekanikmekanik bekerjabekerja secarasecara translasitranslasi

((bukanbukan gerakgerak rotasirotasi) ) •• PrinsipPrinsip kerjakerja ::

A

A’primer

sekunder

ferromanegnik

a. Stator Motor induksi b. Primer pendek

Lilitan tiga fasa

sekunder

c. Sekunder pendek d. dobel primer

Gambar b digunaka untuk jarak yang panjangc jarak pendekd. dilengkapi dengan daya tarik magnetik

Perubahaqn kecepatan :

Untuk motor rotasi - ns = 2 fs/p perusahaan detik

ns = putaran pe detik ; fs = frekuensi Hz ; p pasang kutub

•• KecepatanKecepatan motor linearmotor linearvvss = 2 = 2 ffss m per m per detikdetik

AtauAtau vvss = (1 = (1 –– s) s) vvss m per m per detikdetik

HubunganHubungan kecepatankecepatan dengandengan langkahlangkah kutubkutub

π

0,2 0,4 0,6 0,8. . . .

met

er/d

etik

Kecepatan VrG

aya

gese

r Dengan konduktor plat

a. Karakteristik v dengan langkah alur b. gaya geser kecepatan vs

Plat ferromagnetik

TeganganPenurunan

Gay

age

ser

Kecepatan

Penurunan frekuensi

Gay

age

ser

Kecepatan

C efek perubahan tegangan sumber d. efek variasi kecepatan

Gaya geser : 1cos

22φπη WLacBF mav

−−

= Newton

Daya elektromagnetik : 2=eP ivIZkk sr

abpb ϕ

ππ cos

2)

23( 1 Φ Watt

2=eP

DenganDengan ::LLmm = p = L= p = Lmmπ

WLpBm

rav

ϕ=

−

Lm

W Field system

rotor

Edge effectEnd effect

Direction Of motion

A

A’

b

a

Sistem kemagnitan motor linear

Kerapatan fluk

APLIKASI MOTOR LINEARAPLIKASI MOTOR LINEAR

Linear motor Sabuk berjalan (Conveyer)

a

b

RB

Y

Filed system

Traversing crame R-B-Y supply conection

PenggunaanPenggunaana a SistemSistem medanmedan tetaptetap dandan konduktorkonduktor travel travel daridari

plat plat -- pintupintu dorongdorong otomatisotomatis dandan keretakereta listriklistrik-- conveyer (conveyer (sabuksabuk berjalanberjalan))-- alatalat peralatanperalatan mekanikmekanik-- pesawatpesawat dorongdorong

B B SistemSistem medanmedan bergerakbergerak-- motor linear motor linear kecepatankecepatan medium medium dandantinggitinggi-- motor linear motor linear kecepatankecepatan tinggitinggi (motor (motor kerekkerek))

TERIMA KASIHTERIMA KASIH