Motor Induksi Pada Saat Start

Pada saat motor induksi dalam keadaan start, frekuensi rotor dan reaktansinya tinggi yaitu dengan slip 100%. Jadi dalam rangkaian rotor yang sangat reaktif, arus rotor tertinggal ggl rotor dengan sudut yang besar. Hal ini berarti bahwa aliran arus maksimum terjadi dalam konduktor rotor pada suatu waktu setelah kerapatan fluks maksimum stator melewati konduktor. Hal ini menghasilkan arus start yang tinggi pada faktor daya rendah yang menghasilkan kopel start yang rendah.

Jika rotor melakukan percepatan berarti reaktansi rotor berkurang sehingga menyebabkan kopel naik sampai ke harga maksimumnya. Jika motor mempercepat lebih lanjut, maka kopel turun sampai ke harga yang diperlukan untuk memutar beban pada motor pada kecepatan konstan. Secara umum motor induksi dapat distartkan baik dengan menghubungkan motor secara langsung ke rangkaian pencatu ataupun dengan menggunakan tegangan yang telah dikurangi ke motor selama periode start. Pengendali yang digunakan untuk menstart motor pada kedua metode di atas dapat dioperasikan baik secara manual ataupun secara magnetik. Beban yang terdapat di dalam sistem selama motor dalam keadaan start berpengaruh pada tegangan di sistem. Bagian-bagian yang juga berpengaruh pada saat motor induksi starting adalah:

• Peralatan dan impedansi dari generator.• Transformers.• Komponen-komponen lain, misalnya kabel.• Karakteristik beban.• Mesin yang digunakan dan data beban.

Metode Starting Motor Induksi

Pada motor induksi terdapat beraneka ragam macam bentuk starting. Metode starting tersebut dibagi menjadi metode starting pada squirrel cage motor dan metode starting pada wound motor, tapi yang dibahas disini hanya metode starting pada squirrel cage motor

Metode Starting Pada Squirrel Cage Motor

Pembahasan metode starting pada squirrel cage motor ini lebih di fokuskan pada salah satu metode, yaitu metode Star Delta Starter

1. Direct On Line

Starter ini merupakan salah satu metode starting dimana motor dihubungkan secara langsung dengan sumber tegangan sehingga arus start yang timbul besarnya pemakaian arus start 5-7 kali arus nominal.

Karakteristik dari Direct On Line adalah:

• Arus start : 4 sampai 8 kali arus nominal (In)• Torsi start : 0,5 sampai 1,5 kali torsi nominal (Tn)• Kriteria peralatan:

> 3 terminal motor. Daya rendah sampai medium starting berbeban. > Lonjakan arus dan torsi starting tinggi dan terjadi voltage drop. > Peralatan sederhana.• Tidak ada parameter yang disetting.

2. Autotransformer Starter

Transformator yang lilitan primer dan sekundernya dihubungkan secara listrik dan juga secara magnetik disebut autotransformator. Kelebihan dari jenis starter ini adalah autotransformer starter dapat menghasilkan ampere yang lebih besar pada sisi sekundernya untuk motor daripada ampere yang digunakan pada bagian primer untuk menghasilkan tegangan sehingga pemakaian ampere pada motor seolah-olah lebih kecil daripada pemakaian yang sesungguhnya pada waktu starting.

Salah satu kelebihan lain dari Autotransformer Starter yaitu dapat digunakan dalam aplikasi yang berbeda-beda dengan tegangan kontrol yang lebih besar yaitu 200, 208, 440, 550, dan 575 V. Starter jenis ini kebanyakan dipergunakan untuk kompresor, mesin blower, pompa, dan conveyor dimana alat- alat jenis ini jarang distart dan selalu dijalankan dalam waktu yang lama. Karakteristik dari Autotransformer starter adalah:• Arus start : 1,7 sampai 4 kali arus start (In)• Torsi start : 0,6 sampai 0,85 torsi start (Tn)• Kriteria peralatan: > 3 terminal motor, daya tinggi. > Arus starting tinggi, terjadi voltage drop saat dihubungkan langsung ke peralatan utama. > Peralatan kompleks.• Tidak ada parameter yang disetting.

3. Star Delta Starter

Star delta starter adalah termasuk salah satu starter penguraihan tegangan yang bekerja mula-mula menghubungkan lilitan motor selama periode start dalam hubungan siar kemudian dalam hubungan delta setelah motor melakukan percepatan

Dari Gambar berikut :

Sumber: Frank : D. Petruzella. Industrial Electronics. New York: McGraw-Hill Book Company, 1984. p. 246.

Ditunjukkan bahwa dengan menutup kontak A dan B maka kumparan terhubung siar, tegangan catu phasa hanya 58 % dari tegangan saluran pada lilitan motor. Tegangan penuh diberikan saal menutup kontak C dan membuka kontak A sehingga motor terhubung delta.

Starter jenis ini merupakan jenis lain dari starter dengan sistem penurunan tegangan. Starter jenis ini dapat digunakan pada sebuah motor ac 3 fasa tanpa menimbulkan arus yang sangat besar pada waktu motor distart jika motor dirangkai secara bintang dan kemudian dipindahkan ke rangkaian delta pada waktu motor mulai berjalan. Torsi start yang dihasilkan starter jenis ini agak kecil tetapi masih cukup untuk menggerakkan beban. Starter ini terdiri dari

sebuah motor starter (kontaktor + on/off + relay) dan dua buah kontaktor. Kontrol tipe ini biasanya disebut juga Star-Delta Starter. Prinsip kerja dari starter jenis ini agak berbeda dari jenis autotrafo starter yang memakai tapping untuk penurunan tegangan. Jenis ini menggunakanswitch secara langsung dalam menurunkan tegangan begitu motor mulai berjalan atau sesaat setelah starting.

Gambar Hubungan Motor

Wiring diagram sederhana dari gambar dibawah memperlihatkan cara kerja dari Star-Delta Starter. KM 1 menunjukkan Star Kontaktor (+ auxilary contact no/nc), KM 2 menunjukkan Line Kontaktor (+Timer delay) dan KM 3 menunjukkan Delta Kontaktor.

Sumber: Lister, Eugene C. Mesin dan Rangkaian Listrik. Jakarta: Erlangga, 1993.p.186

ATAU

Pada waktu tombol startditekan maka tegangan L1, L2, dan L3 akan bekerja lewat KM 1 dan KM 2, Timer Delay pada KM 1 akan mengatur lamanya waktu start motor. Begitu Timer delay bekerja maka motor akan memasuki keadaan berjalan dan switch pada KM 1 dan KM 2 akan berpindah ke keadaan off dan switch pada KM 3 menjadi on sehingga kontaktor yang bekerja pada motor akan berpindah dari keadaan Star ke Delta Kontaktor. Pada waktu suplai berpindah dari Star ke Delta maka tegangan yang bekerja pada motor akan bertambah juga sebesar √3. Dengan cara kerja seperti ini maka pada waktu starting tegangan yang bekerja pada motor misalnya 208 V dapat dikurangi sebesar √3 (58%) menjadi 120 V untuk masing-masing fasa dari tegangan kerja motor dan akan bekerja penuh sebesar 208 V pada waktu pindah ke rangkaian Delta. Dengan begitu otomatis arus yang bekerja pada waktu start dapat diperkecil walaupun torsi start menjadi lebih kecil tetapi masih cukup kuat untuk mengangkat beban.

Karakteristik dari Star Delta adalah:

• Arus start : 2 sampai 4 kali arus nominal (In) • Torsi start : 0,3 sampai 0,75 kali torsi nominal (Tn)• Kriteria peralatan: > 6 terminal motor > Starting tanpa beban atau dengan beban ringan > Torsi puncak saat perpindahan Star ke Delta > Daya motor rendah sampai dengan menengah > Diperlukan perawatan peralatan• Tidak ada parameter yang disetting

Gambar berikut Karakteristik Torsi Terhadap Kecepatan dan Arus TerhadapKecepatan Untuk Star Delta

Sumber: Smeaton, Robert, W. Motor Application and Maintenance Handbook.New York: McGraw-Hill Book Company, 1984. p. 265.

ATAU

Gambar Perbandingan arus starting hubungan bintang dan segitiga

Arus start dalam hubungan bintang Jika motor dihubung dalam bintang, motor akan mendapat tegangan sebesar V volt

sedangkan lilitan motor mempunyai impedansi sebesar Z ohm, maka besarnya arus startmotor dalam hubungan bintang menjadi:

I start = Tegangan fase / Z fase =

Besarnya I start, sama dengan besarnya arus jala-jala atau sama dengan besarnya arus

fase atau: I start = I jala-jala = I fase Harga ini akan berlaku untuk setiap saat starting

Arus start dalam hubungan segitiga Secara prinsip harga arus disini dapat ditentukan melalui perbandingan tegangan dan

impedansi motor pada saat hubungan segitiga sehingga besarnya arus start dalamhubungan segitiga menjadi:I start = I jala-jala = I fase3Perbandingan I start langsung (DOL) dengan I startI start DOL = Istart hubungan segitiga = 600% hubungan segitiga I beban penuhI start hubungan segitiga = 1/3 I start DOL = 1/3 hubungan segitiga 600% = 200% I beban penuhTorsi yang dihasilkan pada waktu starting hubungan segitiga =

Kelemahan dari metode starting Direct On Line, Autotransformer, StarDelta adalah:• Start dan stop tidak bisa dikontrol agar halus dan aman.• Terjadi lonjakan arus yang tinggi yang mengakibatkan hentakan mekanis yang merugikan dan

panasnya motor.• Drop tegangan sehingga breaker bisa trip.

• Kemungkinan peralatan yang kompleks.• Diperlukan perawatan secara teratur.

4. Part Winding StarterPart Winding Starter ini merupakan cara starting dengan membatasi arus start motor, tidak

dengan menurunkan tegangan. Persyaratan pemakaian start tersebut adalah motor harus mempunyai dua lilitan paralel terpisah dengan enam kawatnya dikeluarkan dari motor ke starter. Seringkali polyphase SCIM didesain dengan part-winding, yaitu dua fase winding yang sama dimana tiap fase akan menghasilkan jumlah kutub yang sama dan medan magnet berputar yang sama pula. Keuntungan winding jenis tersebut adalah winding tersebut dapat dikoneksikan ke sistem tegangan tinggi atau pada sistem tegangan rendah secara paralel.

5. Variable Speed Drive/InverterInverter adalah suatu rangkaian yang mampu mengubah tegangan DC menjadi tegangan

AC. Ada dua jenis inverter yang umum digunakan pada sistem tenaga listrik, yaitu:

• Inverter dengan frekuensi dan tegangan keluar yang konstan CVCF(Constant Voltage Constant Frequency)• Inverter dengan frekuensi dan tegangan keluaran yang berubah-ubah digunakan pada pemakaian khusu seperti pemakaian khusus seperti pemakaian pada pompa listrik 3 fasa dengan menggunakan sumber tegangan dc.

Motor yang distart dengan menggunakan inverter akan memiliki:• Torsi lebih besar.• Presisi kecepatan dan torsi yang tinggi.• Kontrol total dinamika gerakan beban untuk berbagai aplikasi.• Menambah fungsi baru (berbagai fungsi regulasi dan otomasi, dan lain-lain).Kemampuan

berhubungan dengan PLC.• Menghemat energi.• Menambah kemampuan monitoring.• Hubungan manusia mesin (interface) yang lebih baik.• Proteksi dari motor, mesin (beban) bahkan proses dan lain-lain.

6. Soft Starter

Cara kerja Soft Starter pada dasarnya hampir sama dengan Star Delta Starter yaitu sama-sama dengan sistem penurunan tegangan untuk memperkecil arus start yang ada. Perbedaannya yaitu pada Soft Starter tidak dibutuhkan setting waktu start tetapi dapat diatur sendiri secara otomatis oleh Soft Starter sendiri. Soft Starter merupakan jenis starter yang dapat dipakai secara praktis yaitu dengan cara sambung dan cara start tanpa bantuan rangkaian listrik yang rumit sewaktu starting. Untuk Soft Starter yang lebih besar biasanya dapat dipasang dengan PLC (Programmable Logic Controller) sehingga dapat diprogram secara otomatis tanpa disetting terlebih dahulu. Beberapa keuntungan dengan menggunakan Soft Starter antara lain :• Start dan Stop yang terkontrol penuh dan aman untuk peralatan dan instalasi listrik.

• Menghasilkan start dan stop yang halus (tanpa hentakan mekanis/torsi).• Menghilangkan lonjakan arus dan penurunan tegangan.• Optimasi/menghindari penggunaan sumber listrik yang berlebihan (kVA).• Sistem mekanis kompleks (contoh: gabungan hidrolic coupling, pulley, dll) dapat

disederhanakan.• Tidak memerlukan perawatan.• Fasilitas untuk berhubungan dengan PLC untuk jenis yang besar: tingkat otomasi tinggi.• Jaminan proteksi elektronik yang handal untuk jenis tertentu. Karakteristik dari Soft Starter• Arus start : 2 sampai 7 kali arus start (In)• Torsi start : 0,15 sampai 1 torsi start (Tn)• Kriteria peralatan: > Menghasilkan start dan stop secara halus (tanpa hentakan, inrush current) > Adaptasi otomatis terhadap berbagai beban, sehingga kerusakan mesin dan barang dapat

dihindari.

7. Variable Voltage Variable Frequency

Motor induksi yang disuplai dari tegangan variabel, inverter frekwensi variabel, menyediakan sebuah drive yang mempunyai kemampuan kerja efisiensi tinggi dan transient yang baik Metode ini dapat digunakan sebagai starter jika motor mencatu dari converter frekwensi. Converter variable frekwensi digunakan hanya untuk starting. Frekwensi motor dengan perlahan membuat frekuensi slip bernilai konstan. Hal ini menjaga agar arus input dan percepatan bernilai konstan pada saat torsi bernilai konstan juga. Antara VSI dan CSI dapat digunakan untuk motor starting. Starting yang dinamik telah dikembangkan. Arus dan percepatan selama starting dipertahankan pada nilai yang diinginkan, dengan mengontrol frekuensi slip. Akan tetapi jika digunakan untuk starting, metode ini harganya mahal.

Referensi:Frank, D. Petruzella. Industrial Electronics. New York: McGraw-Hill Book Company, 1984. p. 246.

Lister, Eugene C. Mesin dan Rangkaian Listrik. Jakarta: Erlangga, 1993. p.186

Smeaton, Robert, W. Motor Application and Maintenance Handbook.New York: McGraw-Hill Book Company, 1984. p. 265.

TUGAS

PENGGUNAAN DAN PENGATURAN MOTOR LISTRIK

JUDUL

”HUBUNGAN WAY-DELTA PADA MOTOR STARTING”

OLEH :

NAMA : SATRIA AZIZI

NO. BP : 06 175 096

DOSEN : REFDINAL NAZIR PhD

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS ANDALAS

PADANG

2009