PERCOBAAN 2

MOTOR ASINKRON (MOTOR INDUKSI) ROTOR BELITAN

A. Tujuan Percobaan

Setelah melaksanakan percobaan ini, maka mahasiswa harus dapat :

a. Mengetahui cara kerja motor asinkron rotor belitan

b. Dapat mengoperasikan motor asinkron rotor belitan

c. Mengetahui rangkaian ekivalen motor asinkron

d. Memahami cara pengukuran untuk rata-rata geometri dan rata-rata

aritmatik.

e. Mengetahui karakteristik beban nol

f. Mengetahui karakteristik pembebanan terhadap putaran

B. Teori Dasar

Pada motor induksi arus rotor bukan diperoleh dari sumber tertentu, tetapi

merupakan arus yang terinduksi sebagai akibat perbedaan relatif antara putaran

rotor dengan medan putar yang dihasilkan oleh stator.

Konstruksi motor induksi tiga fasa Motor induksi tiga fasa memiliki dua

komponen dasar yaitu stator dan rotor, bagian rotor dipisahkan dengan bagian

stator oleh celah udara yang sempit (air gap) dengan jarak antara 0,4 mmsampai 4

mm. Tipe dari motor induksi tiga fasa berdasarkan lilitan pada rotor dibagi

menjadi dua macam yaitu rotor belitan (wound rotor) adalah tipe motor induksi

yang memiliki rotor terbuat dari lilitan yangsama dengan lilitan statornya dan

rotor sangkar tupai (Squirrel-cage rotor) yaitu tipe motor induksi dimana

konstruksi rotor tersusun oleh beberapa batangan logam yang dimasukkan

melewati slot-slot yang ada ada rotor motor induksi, kemudian setiap bagian

disatukan oleh cincin sehingga batangan logam terhubung singkat dengan

batangan logam yang lain.

Pada sebuah motor asinkron atau motor induksi rotor belitan mempunyai

sebuah belitan primer yang disebut stator (bagian yang diam) dan sebuah belitan

sekunder yang disebut rotor (bagian yang bergerak), yang dikenai suatu

4-1

rangkaian fluks yang berubah secara sinusoidal, komposisi ke 3 fluks dari masing-

masing fasa meimbulkan fluks putar pada celah udara, yang mana ada

perbandingan transformasi pada primer pada sisi stator dan sekunder pada sisi

rotor.

Persamaan (1) dan (2) tegangan melalui pemberian tegangan pada belitan stator

dan pada belitan rotor sebagai berikut :

K1 = ....................................................................................... (1)

K2 = .............................................................................. ....... (2)

Dimana : Vs = tegangan fasa stator. Vr = tegangan fasa rotor.

Persamaan (3) dan (4) merupakan hasil sistem pengukuran antara keduanya

diperoleh perbandingan transformasi :

K = untuk rata-rata geometri ............................... (3)

K untuk rata-rata aritmatik ............................... (4)

C. Alat dan Bahan

a. Mesin asinkron rotor belitan 3 O

b. Amperemeter dan voltmeter

c. Multimeter (ohmmeter)

d. Regulator 3 O / variabel AC 3 O

e. Kabel penghubung

4-2

D. Diagram Rangkaian

Gambar 4.3 Rangkaian percobaan pengukuran perbandingan transformasi. (a) Pemberian tegangan melalui belitan stator. (b) Pemberian tegangan melalui belitan rotor.

4-3

E. Prosedur Percobaan

1. Mencatat data yang tercantum pada name plat mesin asinkron yang

akan dipraktekkan.

2. Mengukur tahanan belitan stator (U1-U2, V1-V2 dan W1-W2) dan

tahanan belitan rotor (K-L, K-M, L-M) dengan multimeter(Ohm-

Meter) Memasukkan data pada tabel 4.1.

3. Mengukur tahanan belitan stator (U1-U2, V1-V2 dan W1-W2) dan

tahanan belitan rotor (K-L, K-M, L-M) dengan metode voltmeter-

amperemeter. Seperti pada gambar 4.2. Memasukkan data pada tabel

4.2.

4. Mengukur tahanan isolasi antara belitan stator (U1-V1, U1-W1, W1-

V1) antara belitan stator dengan belitan rotor (U1-K, U1-L, U1-M, V1-

K, V1-L, V1-M, W1-K, W1-L, W1-M) antara belitan stator dengan

rangka mesin dan antara belitan rotor dengan rangka mesin dengan

menggunakan multimeter dan megger. Memasukkan data pada tabel

4.3.

5. Kemudian merangkai seperti pada gambar 4.3 dan memberikan

tegangan pada belitan stator secara bertahap dan mengukur tegangan

stator dan rotornya (rangkaian rotor pada cincinnya tidak dihubung

singkat). Kemudian memasukkan dalam tabel 4.4

6. Merangkai seperti pada gambar 4.3 dan memberikan tegangan pada

belitan rotor secara bertahap dengan 10 V, 20 V, dan 30 V . Kemudian

memasukkan ke dalam tabel 4.4

4-4

Spesifikasi Motor Asinkron 3 O

Motor Asinkron 3 O : Type : DL 2052/5 n° = 068703Rated voltage : 220 / 380 VRated current : 21,3 / 12,3 ARated power : 5,5 kWRated Speed : 2840 G/1 AT : 50 HzRated exc current : rotor voltage with open time 215 VInsulation class : F cos Ø : 0,84

4.1.6 HASIL PERCOBAAN

Tabel 1. Hasil Pengukuran Perbandingan Transformasi

NoTegangan Stator

VS (V)Tegangan Rotor

VR (V)Keterangan

1.

2.

3.

4.

5.

30

60

90

120

150

15

33

51

66

84

Pemberian

Tegangan

pada sisi

stator

1.

2.

3.

4.

5.

24

54

75

102

126

15

30

45

60

75

Pemberian

Tegangan

pada sisi rotor

4-5

4.1.7 ANALISA HASIL PERCOBAAN

Perbandingan tegangan melalui pemberian tegangan pada belitan stator di ambil data pada tabel no. 3. sebagai berikut :

Dik : Vs = 30 volt

Vr = 16 volt

Dit : K1 = ... ?

Penyelesaian :

K1 =

=

= 1,88

Perbandingan tegangan melalui pemberian tegangan pada belitan rotor di ambil data pada tabel no. 3. sebagai berikut :

Dik : Vs = 30 volt

Vr = 45 volt

Dit : K2 = ... ?

Penyelesaian :

K2 =

=

= 0.67

Untuk mencari rata-rata geometri yang merupakan hasil sistem pengukuran maka diambil contoh no. 03 sebagai berikut :

Dik K1 = 1,88K2 = 0,67

4-6

Dit K rata-rata geometri = ... ?

Penyelesaian :

K =

=

= 0,92

Untuk mencari rata-rata aritmatik yang merupakan hasil sistem pengukuran maka diambil contoh no. 03 sebagai berikut :

Dik K1 = 1,88

K2 = 0,67

Dit K rata-rata aritmatik = ... ?

Penyelesaian :

K =

=

= 1,28

Tabel 4.5. Hasil analisa dari Perbandingan Transformasi

No Tegangan stator (V) Tegangan rotor (V) K1

1

2

3

10

20

30

6

12

16

1,66

1,66

1,88

No Tegangan stator (V) Tegangan rotor (V) K2

1

2

3

10

20

30

14

30

45

0,71

0,66

0,67

Tabel 4.6. Hasil Perbandingan Transformasi

No K1 K2

K

rata-rata geometri rata-rata aritmatik

1 1,66 0,71 1,08 1,33

2 1,66 0,66 1,04 1,16

4-7

3 1,88 0,67 0,92 1,28

4.1.8 KESIMPULAN

Setelah melakukan praktikum maka dapat disimpulkan bahwa :

o Terdapat perbedaan pengukuran antara tahanan isolasi pada instrument

dengan menggunakan ohm-meter dan Meger adalah pada instrument

ohm-meter mengukur sampai tak terhingga hanya sampai kΩ,

sedangkan instrument Megger nilai terbaca sampai MΩ.

o Nilai K untuk hasil perbandingan rata-rata geometri lebih kecil

dibandingkan dengan rata-rata aritmatik hasil tersebut dapat dilihat

pada tabel 4.6.

4.2 PERCOBAAN DINAMIS

4.2.1 Tujuan Percobaan

Karakteristik beban nol :V0 terhadap Io = f(Vo), Po = f(Vo),Untuk

mengetahui pengaruh tegangan masukan beban nol terhadap arus

beban nol (I0), dan daya beban nol (P0) pada motor asinkron/motor

induksi.

Karakteristik hubung singkat : Vhs = f(Ihs) terhadap, Phs = f(Ihs), Ihs =

f(Ihs),Untuk mengetahui pengaruh arus hubung singkat : terhadap

daya, tegangan pada motor asinkron

4.2.2 Teori Dasar

Motor induksi rotor belitan mempunyai rotor dengan belitan kumparan 3 O

yang sama seperti kumparan stator. Kumparan motor dan stator juga mempunyai

4-8

jumlah kutub yang sama. Penambahan tahanan luar sampai harga tertentu, dapat

kopel mula mencapai harga kopel maksimumnya. Kopel mula yang besar memang

diperlukan pada saat menekan push button.

Motor induksi dengan rotor belitan, pada rotornya terdapat belitan

kawat dan teminalnya dihubungkan dengan slipring sehingga tahanan pada

belitan rotornya dapat diatur dengan menambahkan tahanan luar melalui

slipringnya dan akan berfungsi sebagai pembatas arus mula ( memperkecil

arus mula ).Teori tersebut diatas diungkapkan oleh Donald P. Eckman, Automatic

Process Control, hal. 7-8, Alastair Ross Dynamic Factory Automation, hal 13-21.

Pengereman secara elektrik, torsi pengereman dihasilkan berdasarkan nilai

arus injeksi yang diberikan pada belitan stator. Pada pengereman secara elektrik

energi putaran rotor diubah menjadi energi elektrik yang kemudian dikembalikan

ke supply daya, atau dengan memberikan suatu medan magnet stasioner pada

stator sehingga putaran rotor akan berkurangdengan sendirinya, pengereman

secara elektrik lebih halus dan tidak ada hentakan yang terjadi.

Pengereman secara elektrik tidak dapat menghasilkan torsi untuk menahan

beban dalam keadaan sudah berhenti dan membutuhkan sumber energi listrik

untuk mengoperasikannya. Motor induksi dengan rotor belitan memungkin

penambahan pengaturan tahanan luar. Tahanan luar yang dapat diatur ini

dihubungkan ke rotor melalui cincin. Selain itu menghasilkan kopel mula yang

besar, tahanan luar ini diperlukan untuk membatasi arus mula yang besar pada

saat start. Di samping itu dengan mengubah-ubah tahanan luar, kecepatan motor

divariabelkan.

Pengereman dinamik pada motor Induksi tiga fasa Sebelum melaksanakan

percobaan pengereman dinamik terlebih dahulu melakukan perhitungan besar

arus.

4.2.2.1 Karakteristik Beban Nol (R = 0 )

Maksud dan tujuan percobaan beban nol dari motor induksi ini untuk

mendapatkan data mengenai arus, daya serta rugi-rugi pada waktu beban nol.

Daya input sama dengan jumlah semua rugi pada keadaan beban nol,

yaitu rugi tembaga stator, rugi besi dan rugi mekanik (friksi dan angin). Dengan

4-9

mengukur arus beban nol (Io), tegangan beban nol (Vo) dan daya pada kondisi

beban nol (Po), maka cos beban nol dapat dihitung. Bentuk karakteristik pada

percobaan motor induksi beban nol yang berupa kurva Io = f(Vo), Po = f(Vo) dan

cos = f(Vo) dapat digambarkan seperti gambar 4.5

Gambar 4.5 Karakteristik beban nol

Untuk data percobaan beban nol, maka parameter RC dan XM dapat dihitung

dengan persamaan :

Rc = Xm = ..........................................................(4-5)

4.2.2.2 Karakteristik Hubung Singkat (Rotor Diblok)

Apabila rotor di blok, maka arus input hanya dibatasi oleh impedansi

ekivalen belitannya (resistansi dan reaktansi bocor).

Oleh karena itu, jika dalam kondisi belitan konstan disuplai dengan tegangan

nominal, maka akan terjadi arus yang sangat tinggi yang secara teknis dapat

merusak belitan, sehingga pada percobaan hubung singkat biasanya dilaksanakan

dengan mensuplai motor dengan tegangan yang diturunkan secukupnya sampai

arus tidak melebihi batas rating-nya .

Besar-besaran pada saat tegangan nominal merupakan harga yang dicari dan

dihitung dengan menggunakan perbandingan arus dan tegangannya. Hal ini

4-10

I0 P0

I0 P0

dianggap bahwa apabila tegangan suplai bervariasi, reaktansi bocor dan resistansi

belitan tetap konstan. Dari percobaan hubungan singkat diperoleh data : arus

hubung singkat (Ihs), tegangan hubungan singkat (Vhs) dan daya hubung singkat

per fase (Phs), maka parameter Rek = R1 + a2R2 dan Xek = X1 + a2X2 dapat dihitung

dengan persamaan :

Rek = Xek= ......................................................(4-6)

Dengan mengingat bahwa percobaan hubung singkat dilakukan dengan

tegangan yang diturunkan, maka harga arus hubung singkat dan daya hubung

singkat pada tegangan nominal (Ihsn dan Phsn) dapat dihitung dengan persamaan :

Ihsn = Ihs ; Phsn = 3Vn Ihsn ..............................................(4-7)

Percobaan dapat digambarkan karakteristik hubung singkat yang berupa

kurva daya ubung singkat (Phsn), tegangan hubung singkat (Vhs) dan cos hs

sebagai fungsi arus yang diserap (Ihsn).

Gambar4.6 Karakteristik Hubung Singkat

4-11

Ihs PhsIhs Phs

Pada waktu hubung singkat komponen arus magnetisasi relatif kecil sekali

terhadap arus hubung singkat (Ihs ) sehingga rangkaian ekivalen dalam keadaan

hubung singkat sebagai berikut :

Gambar 4.7 Rangkaian Ekivalen Hubung Singkat

4.2.3 Alat dan Bahan

a. Mesin asinkron rotor belitan 3 O

b. Amperemeter dan voltmeter

c. Multimeter (ohmmeter)

d. Wattmeter dan trafo Arus

e. Rpm meter

f. Regulator 3 O

g. Tahanan Starting

h. Generator DC

i. Kabel penghubung

4.2.4 Prosedur Percobaan

4.2.4.1 Mencari Karakteristik Beban Nol (R = 0)

Membuat rangkaian percobaan untuk mencari karakteristik beban

nol.

V1Ihs R2

X2

4-12

R1 X1 R2 X2

Merangkai rangkaian sesuai dengan instruksi pembimbing.

Tegangan diatur dari nol sampai tegangan nominal. Pengambilan

data dilakukan dari tegangan yang paling tinggi (tegangan

nominal) dan diturunkan secara bertahap.

Mencatat hasil pengukuran kedalam tabel yang tersedia.

4.2.4.2 Mencari Karakteristik Hubung Singkat

Membuat rangkaian percobaan unuk mencari karakteristik hubung

singkat

Merangkai rangkaian sesuai dengan instruksi pembimbing.

Mencatat hasil pengukuran kedalam tabel yang tersedia

4-13

4.2.5 Diagram Rangkaian

Gambar 4.9 Rangkaian Percobaan Dinamis Motor Asinkron Rotor Belitan untuk Beban Nol.

Gambar 4.10 Diagram Line Rangkaian Percobaan Dinamis Motor AsinkronRotor Belitan untuk Beban Nol.

4-14

Variabel

AC 3 O

VARIABEL

AC 3 O

R

S T

Variabel

AC 3 O

P1 S1

CT 15 A S2

V A

W

A

V

A

A

U1

V

1W11

U

2V

22W2

R

S

T

Gambar 4.10 Rangkaian Percobaan Dinamis Motor Asinkron Rotor Belitan untuk Hubung Singkat.

4.2.6 Hasil Percobaan

Tabel 4.7 Percobaan Dinamis Motor Asinkron Rotor Belitan Untuk Beban Nol.

No. VL-L(V) VL-N(V)Arus Input

N (rpm) P (W)I1(A) I2 (A) I3 (A)

1.

2.

3.

4.

5.

24

33

39

48

57

15

20

25

30

35

4,4

4

3,4

2,8

2,4

5

5

4,4

4

3,2

5,6

4,4

4,8

4,2

3,6

350

1640

2170

2380

2530

18

30

34

38

40

Tabel 4.7 Percobaan Dinamis Motor Asinkron Rotor Belitan Untuk Hubung Singkat.

No. VL-L(V) VL-N(V)Arus Input

P (W)I1(A) I2 (A) I3 (A)

1.

2.

3.

4.

75

57

39

48

15

20

25

30

3,6

7,2

8,4

10,8

3,6

8,4

9,2

11,8

3

8,8

9,8

13

20

40

52

84

4.2.7 Analisa Hasil Percobaan

4-15

R

S T

4.2.7.1 Untuk mencari parameter Rc dan Xm pada percobaan beban nol sebagai berikut sebagai contoh data no.03.

Dik : Vo = 39 Volt

Po = 34 Volt

Io = 4,2 Ampere

Dit : a. Rc = ……….?

b. Xm = ………?

Peny :

a. Rc =

=

= 44,74 Ω

b. Xm =

=

= 9,29 Ω

4.2.7.2 Untuk mencari parameter Rek dan Xek pada percobaan hubung singkat sebagai berikut sebagai contoh data no.03.

Dik : Ihs = 52 A

Vn = 9,1 V

Vhs = 39 V

Dit : a. : Rek = ………….?

b. : Xek = ………….?

Peny :

4-16

a. Rek =

=

= 0,63 Ω

b. Xek =

= = 4,28 Ω

4.2.7.3 Untuk mencari parameter arus hubung singkat dan daya hubung singkat pada tegangan nominal (Ihsn dan Phsn) sebagai contoh data no.03.

Dik : Ihs = 9,1 A

Vn = 25 V

Vhs = 39 V

Dit : a. : Ihsn = ………….?

b. : Phsn = ………….?

Peny :

a. Ihsn = Ihsn

= 9,1

= 5,8 A

b. Phsn = 3 x Vn x Ihsn

= 3 x 25 x 5,8

= 435 W

4-17

Tabel 4.8 Hasil Percobaan Rc dan Xm Pada Percobaan Beban Nol.

No. VL-L(V) Arus Input (A) P (W) Rc (Ω) Xm (Ω)

1.

2.

3.

4.

5.

24

38

39

48

57

5

4,2

4,2

3,7

3,1

18

30

34

38

40

32

36,3

44,74

60,6

81,23

4,8

7,86

9,29

12,98

32,44

Tabel 4.9 Hasil Percobaan Rek dan Xek Pada Percobaan Hubung Singkat.

No. VL-L(V) Arus Input (A) P (W) Rc (Ω) Xm (Ω)

1.

2.

3.

4.

48

39

57

75

3,4

8,1

9,1

11,9

20

40

52

84

1,73

0,61

0,63

0,59

21,76

7,04

4,28

4,03

Tabel 4.10 Hasil Percobaan Ihsn dan Phsn Pada Percobaan Hubung Singkat.

No. VL-L(V) VL-N (V) Arus Input (A) Ihsn (A) Phsn (W)

1.

2.

3.

4.

4

8

39

57

75

15

20

25

30

3,4

8,1

9,1

11,9

0,68

2,84

5,8

7,44

30,6

170,4

435

669,6

4-18

4.2.7.4 Grafik

4-19

Hubungan antara tegangan beban nol V0 terhadap P0 dan I0

I0

P0

Phs,Vhs

V0

Hubungan antara tegangan beban nol Ihs terhadap Phs dan Ihs

Phs

Ihs

Vhs

P0, I0

4.2.8 KESIMPULAN

1. Karakteristik beban nol : V0= f (Vo) terhadap Io = f(Vo), Po = f(Vo),

Pengaruh tegangan beban nol (V0) terhadap arus beban nol (I0) dan

daya beban nol (P0) berpengaruh sangat besar yakni semakin besar

tegangan maka arus dan daya semakin besar pula daya dan arusnya

2. Karakteristik hubung singkat : Ihs= f (Vo) terhadap Phs = f(Ihs), Vhs =

f(Ihs).

Pengaruh arus hubung singkat (Ihs) terhadap daya hubung singkat

(Phs) dan tegangan hubung singkat (Vhs) yakni semakin besar arus

maka tegangan dan daya akan semakin besar pula.

4-20