-
LAPORAN PRAKTIKUM
MOTOR SINKRON
Disusun Oleh:
Syahadah Rizka Anefi
3.39.11.0.23
LT-2D/ 26
Dosen Pembimbing:
Djodi Antono, B.Eng
PROGRAM STUDI TEKNIK LISTRIK
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO
POLITEKNIK NEGERI SEMARANG
2014
-
MOTOR SINKRON
PERCOBAAN N.8
1. PENDAHULUAN
Motor Sinkron adalah motor arus bolak-balik (AC) yang bekerja dengan
penggerak mula sebagai pemutar awal pada rotornya hingga kecepatan putar sama
dengan kecepatan putar kutub khayal pada statornya. Pada keadaan ini motor pemutar
akan mati, sehingga putaran motor pada motor sinkron terjadi akibat gaya tarik-
menarik magnetik antara kutub-kutub khayal yang berputar di dalam stator.
Motor Sinkron menurut penggunaannya dapat didefinisikan sebagai motor yang
mendapatkan masukan dari tenaga listrik untuk menghasilkan putaran atau untuk
memperbaiki cos phi.
Komponen utama motor sinkron adalah:
1. 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.
2. Stator
Stator menghasilkan medan magnet berputar yang sebanding dengan frekwensi yang
dipasok.
Stator
Rotor
-
Prinsip kerja Motor Sinkron, mula-mula lilitan stator pada motor sinkron diberi
arus dengan tegangan 3 phase sehingga akan membangkitkan medan magnet putar.
Walaupaun sudah ada medan magnet putar pada stator, akan tetapai medan magnet
tersebut tidak dapat menginduksi rotor karena adanya perbedaan kecepatan putar
antara rotor dan stator. Agar rotor dapat terinduksi oleh medan magnet stator dan
terjadi gaya tarik atau kopel antara stator dan rotor maka rotor dipicu gerakannya agar
dapat berputar mendekati kecepatan sinkron dari stator.
Beberapa cara untuk menstart motor sinkron agar putarannya mencapai kecepatan
adalah dengan menggunakan motor induksi pembantu kecil yang dipasangkan
sementara pada rotor sampai rotor mencapai kecepatan sinkron. Cara yang kedua
adalah dengan menggunakan lilitan sangkar tupai yang ditanamkan pada muka kutub
motor. Akan tetapi cara yang paling sering digunakan adalah dengan menggunakan
lilitan sangkar tupai yang ditanamkan pada muka kutub rotor. jadi motor distart
seperti motor induksi dan dipercepat mendekati kepesatan sinkron. Pada saat yang
tepat, arus medan DC dikenakan pada rotor dan motor menuju ke sinkronisme dimana
kecepatan putar rotor sama dengan stator.
Besarnya gaya tarik atau kopel yang dihasilkan oleh motor ketika menuju ke
sinkronisme disebut kopel masuk/ pull in torque. Besarnya kopel tarik yang dihasilkan
oleh motor sinkron bervariasi tergantung dari pemakaian motor tersebut. Selama
periode start, jika rotor diam atau mempunyai kecepatan yang kurang dari kecepatan
sinkron, maka medan magnet putar cepat memotong medan magnet DC dan
menginduksi GGL medan magnet DC. Karena kumparannya memiliki banyak lilitan,
maka GGL induksinya pun semakin besar. GGL induksi yang besar ini akan
membahayakan motor karena motor dapat terbakar. Untuk mengatasinya dapat diatasi
dengan cara menghubung-singkatkan lilitan melalui resistor pengosong medan.
Resistor ini dapat dilepas saat motor mendekati kepesatan sinkronnya.
Motor sinkron berkepesatan rendah yang dilengkapi dengan lilitan sangkar tupai
distart pada tegangan penuh. Sedangkan motor sinkron berkepesatan tinggi distart
pada tegangan tidak penuh dengan menggunakan auto-transformator. Dalam pen-start
motor sinkron, kontaktor saluran memberikan energi pada lilitan stator, kemudian
menghubung-singkatkan lilitan magnet melalui resistor pengosong medan selama
waktu start dan akan membuka setelah motor mendekati kepesatan sinkron. Setelah
motor mempercepat sampai 95% dari kepesatan sinkronnya, penyinkron dalam pen-
start memberi energi pada medan motor. Alat pelindung pada pen-start motor sinkron
-
akan memutus catu daya jika lilitan sangkar tupai menjadi panas karena waktu
penstartan yang terlalu lama dan jika motor harus dikeluarkan dari sinkronisme dan
terus berjalan sebagai motor induksi.
Setelah terjadi gaya tarik atau kopel antara rotor dan stator maka motor sinkron
dapat berputar. Jika motor stator menerima beban berlebih, maka sudut kopel akan
semakin besar dan tidak akan lagi terbentuk kopel atau gaya tarik antara stator dan
rotor akibatnya putaran motor sinkron langsung terhenti.
2. DASAR TEORI
Synchronous motor adalah motor AC tiga-fasa yang dijalankan pada kecepatan
sinkron, tanpa slip. Motor sinkron merupakan motor arus bolak-balik ( AC ) yang
penggunaannya tidak seluas motor asinkron. Secara umum penggunaan motor sinkron
difungsikan sebagai generator, akan tetapi motor sinkron tetap digunakan oleh
industri yang membutuhkan ketelitian putaran dan putaran konstan. Sebuah motor
sinkron selalu beroperasi pada kecepatan konstan, pada kondisi tidak berbeban. Tetapi
apabila motor diberi beban, maka motor akan selalu akan berusaha untuk tetap pada
putaran konstan. Dan motor akan melepaskan kondisi sinkronnya apabila beban yang
ditanggung terlalau besar ( Torsi Pull-out ). Motor sinkron memeiliki kekurangan
didalam melakukan start dengan sendirinya. Karena tidak memiliki torsi start awal,
oleh karena itu motor sinkron memerlukan beberapa alat bantu untuk membantu
didalam start awal sehingga masuk didalam kondisi sinkron. Pada sebuah induksi
motor, rotor harus memiliki slip. Kecepatan rotor harus kurang atau terlambat dari
perputaran fluks stator supaya arus diinduksikan ke rotor. Jika induksi rotor motor
tersebut itu bertujuan untuk mencapai kecepatan sinkron, maka tidak ada garis gaya
yang memotong melalui rotor, sehingga tidak ada arus yang akan diinduksikan ke
rotor dan tidak ada torsi yang akan dikembangkan.
Motor sinkron pada umumnya tidak dapat berputar sendiri pada waktu asutan,
tetapi harus diputar dahulu dengan motor bantu, sampai mendekati/mencapai
kecepatan sinkron; barulah kemudian eksitasi dimasukan.
Pada motor sinkron disamping sebagai motor penggerak, sering pula
dipergunakan sebagai perbaikan faktor daya; yaitu dengan jalan memberi penguatan
lebih pada motor tersebut.
Dimana hal ini dapat dilihat pada diagram V yaitu diagram yang terbuat dari arus
rotor sebagai fungsi arus eksitasi = f (Im) ; seperti terlihat pada gambar.
-
Diagram V
3. MEKANISME KERJA
3.1 DAFTAR PERALATAN
Adapun daftar peralatan dalam percobaaan motor sinkron adalah sebagai berikut:
DL 1013T2 DC filtered power supply 1 buah
DL 1023PS Shunt Dc drive motor 1 buah
DL1026A Three-phase alternator 1 buah
DL 2025DT Speed indicator 1 buah
DL 2031 Optical electronic generator 1 buah
DL 2108TAL Three-phase power supply unit 1 buah
DL 2108T01 Excitation voltage controller 1 buah
DL 2108T02 Power circuit breaker 1 buah
DL 2109T1A Moving-iron ammeter (1000mA) 2 buah
DL 2109T2A5 Moving-iron ammeter (2,5 A) 2 buah
DL 2109T1T Synkronization indicator 1 buah
DL 2109T2T Phase sequence indicator 1 buah
DL 2109T17/2 Double voltmeter 1 buah
Digital Multimeter 1 buah
Kabel Penghubung panjang 30 buah
Kabel Penghubung pendek 20 buah
Frequencymeter Yokogawa 1 buah
IA
Im
-
DC filtered power supply Ampere Meter
Shunt DC drive motor
Frekuensi meter
Three-phase alternator
-
Moving-iron ammeter (1000mA)
Kabel penghubung
Three-phase power supply unit
Frekuensi Excitation voltage controller
-
Volt Meter Ampere meter
GAMBAR RANGKAIAN PERCOBAAN
-
3.2 KESELAMATAN KERJA
3.2.1 Atur letak peralatan dan hubungkan kabel serapi mungkin.
3.2.2 Periksalah rangkaian Saudara pada Instruktor sebelum Saudara hubungkan
sumber tegangan.
3.3 LANGKAH KERJA
3.3.1 Siapkan alat dan bahan.
3.3.2 Rangkai peralatan sesuai gambar percobaan.
3.3.3 Nyalakan power supply.
3.3.4 Atur frekuensi hingga 50 Hz dengan mengatur kecepatan putaran motor
DC. Frekuensi 50 Hz akan tercapai saat putaran 3000 rpm.
3.3.5 Atur tegangan hingga 380 V, dengan megatur eksitasi mesin sinkron.
3.3.6 Cek urutan fasa dengan sequence, Jika urutan fasa sudah benar, lampu
pada sequence indikator akan menyala pada arah anak panah ke kanan.
3.3.7 Pastikan sudut fasa rangkaian sama, Kesamaan sudut fasa dapat diketahui
dari putaran nyala lampu, jika lampu sudah menyala hijau yang
menandakan sudut fasa sudah sama, tekan saklar untuk mensinkronkan
generator saat hijau.
3.3.8 Matikan power supply DC untuk merubah fungsi mesin ( motor
generator ) lalu sambungkan dengan beban.
3.3.9 Naikan beban, catat arusnya, kemudian catat besarnya beban yang diukur.
3.3.10 Kembalikan alat seperti semula.
-
3.4 GAMBAR DASAR DIAGRAM RANGKAIAN
-
4. DATA PERCOBAAN
Nilai tegangan setelah dibebani (menjadi generator DC + motor sinkron) adalah :
210 V.
No. Beban (k) Arus (A)
1 0,301 0,625
2 0,429 0,5
3 0,6 0,45
4 0,876 0,425
5 1,501 0,38
6 2,107 0,375
-
5. PEMBAHASAN
ANALISA DATA
Data yang diperoleh dalam tabel diatas merupakan data arus serta hambatan
pada beban yang diberikan pada mesin setelah dilakukan proses sinkronisasi serta
pengubahan fungsi mesin yaitu motor DC menjadi generator DC dan generator
sinkron menjadi motor sinkron.
Pada saat awal beban dipasang, nilai arus yang terukur adalah 0,625 A,
sedangkan -nilai beban terukur 301 . Pada saat beban kedua nilai arus terukur 0,5 A,
sedangkan nilai beban terukur 429 . Pada saat beban ketiga nilai arus terukur 0,45
A, dan nilai beban terukur 0,6 . Pada saat beban keempat nilai arus terukur 0,425 A
dan nilai beban terukur 876 . Pada saat beban kelima nilai arus terukur 0,38 A dan
nilai beban terukur 1.501 . Pada saat beban keenam nilai arus terukur 0,375 A dan
nilai beban terukur 2.107 . Nilai arus 0,625 A adalah nilai arus maksimal yang
diijinkan dalam praktikum. Data tersebut menunjukkan bahwa nilai beban berbanding
terbalik dengan nilai arus. Semakin besar nilai beban maka semakin kecil arusnya.
Ketika dilakukan penambahan beban maka perlu diamati suara dari mesin yang
bekerja. Jika mesin berdengung itu menunjukkan bahwa putaran mesin kurang kuat
untuk menanggung beban. Untuk itu arus eksitasi pada motor sinkron harus dinaikkan
agar mesin kuat mengangkat beban.
6. KESIMPULAN
1) Syarat sinkronisasi yaitu besar tegangan sama dengan frekuensi begitupula juga
dengan besar beda fasanya (tegangan = frekuensi = beda fasa).
2) Pembebanan pada motor sinkron harus memperhatikan nilai beban dan arus
eksitasi.
3) Semakin besar beban, maka semakin besar pula arus eksitasi yang dibutuhkan.
4) Semakin besar nilai beban maka semakin kecil arus yang mengalir
5) Motor sinkron tidak dapat berputar dengan sendirinya. Ada tiga macam cara untuk
menjalankan motor sinkron yaitu:
1. Mengurangi kecepatan dari medan magnet stator pada suatu harga
yang cukup rendah, sehingga rotor dapat mempercepat dan mengunci
medanmagnet stator selama setengah cycle dari perputaran medan magnet. Ini
dapat dilakukan dengan mengurangi frequency dari daya yang dipakai.
2. Menggerakkan penggerak mula dari luar untuk mempercepat motor sampai
kecepatan sinkron.
3.Menggunakan kumparan peredam(domper winding) dilakukan dengan
cara memasang penghantar-penghantar pada rotor dari motor sinkron yang
-
satudengan yang lainnya dihubung singkat dan ditempatkan pada tiap-tiapsepatu
kutub.
3) Motor sinkron dieksitasi oleh sebuah sumber tegangan dc di luar mesin dan
karenanya membutuhkan slip ring dan sikat (brush) untuk memberikan arus
kepada rotor.
4) Mesin sinkron hanya dapat bekerja pada kecepatan sinkronnya, jika tidak maka
generator tidak menghasilkan tegangan dan motor tidak dapat bergerak.
-
REFERENSI
1. [1] Delorenzo,Electrical Power Enginering ( Alternator and parallel operation DL
GTU101.1 )
2. Sunarlik, Wahyu. Prinsip Kerja Generator Sinkron.
3. http://rubingan.blogspot.com/2009/08/2-motor-ac.html
4. http://affrins.blogspot.com/2012/05/motor-sinkron.html
5. http://ujangaja.wordpress.com/2008/03/30/motor-sinkron/