III. PENGUKURAN PARAMETER - PARAMETER

MOTOR INDUKS11 PHASA

Data yang diperlukan untuk mendapatkan nilai parameter - parameter dari

suatu motor induksi 1 phasa dapat diperoleh dari hasil pengujian motor dalam

keadaan tidak berbeban (no load), pengujian dengan rotor tertahan dan

pengukuran tahanan stator. Pengukuran tahanan stator ini dilakukan dengan

menggunakan metode Kelvin Double Bridge. Rugi - rugi dari beban yang harus

diperhitungkan bila menginginkan suatu hasil perhitungan yang efisien dapat

diperoleh dengan pengujian tidak berbeban pada motor induksi 1..phasa pada saat

motor sudah berjalan. Motor induksi 1 phasa yang digunakan adalah jenis start

dengan kapasitor running dengan spesifikasi 1 HP, 220 Volt, 50 Hz, 1500 Rpm.

1. PENGUJIAN DALAM KEADAAN NO LOAD

Pengujian motor induksi 1 phasa dalam keadaan no load akan menghasilkan

data yang berhubungan dengan arus eksitasi dan rugi - rugi beban. Pengujian

ini dilakukan pada tegangan dan frekuensi nominal. Setelah rotor berputar

cukup lama untuk memberi pelumasan yang cukup pada rotor, rugi - rugi

perputaran secara total pada tegangan dan frekuensi nominal biasanya

dianggap konstan. Pada pengujian dalam keadaan no load, arus pada rotor

relatif kecil yang diperlukan untuk memperoleh torsi yang cukup besar untuk

mengatasi gesekan. Oleh karena itu rugi - rugi rotor dalam keadaan no load

(I2R) relatif kecil sehingga dapat diabaikan. Pada motor induksi, rugi - rugi

38

yang timbul pada rotor tidak dapat diabaikan karena rugi - r'ugi ini cukup

besar dengan adanya arus eksitasi yang besar. Rugi - rugi yang timbul setelah

motor induksi 1 phasa berjalan normal dapat dirumuskan sebagai berikut:

Pr = Pnl- q Inl2Rl '

Di mana : Pni = daya output

q = jumlah phasa pada stator

Ini = Arus per phasa

Ri = Tahanan stator per phasa

Karena slip motor induksi 1 phasa dalam keadaan no load sangat kecil (<1%),

maka tahanan rotor (R2 / Sni) dilihat dari stator menjadi besar. Gabungan

paralel dari rotor dengan magnetisasi menghasilkan torsi X4, yang kemudian

dihubungkan shunt dengan sebuah tahanan yang sangat besar hampir sama

dengan Xj,, akibatnya harga reaktansi tanpa beban (Xn)) sesungguhnya yang

diikuti stator dalam keadaan no load hampir sama dengan Xi + Xo yang

merupakan reaktansi sendiri dari stator. Persamaannya sebagai berikut:

Xn = Xi + Xo = Xn]

Di mana : Xn = Reaktansi sendiri stator

X) = Reaktansi bocor

A.E Fitzgerald, Electric Machinary, page 430 2 Ibid, page 430

39

Reaktansi sendiri davi stator dapat dilihat dari alat ukur pada pengujian tanpa

beban. Untuk motor induksi 1 phasa besarnya harga impedansi dalam

keadaan no load dapat dirumuskan sebagai berikut:

Z„] - Vni / Ini

Di mana : Vn! = Tegangan input

In] = Arus no load

Dan tahanan disebut tanpa beban adalah

Rnl _ Pnl / Ini

Dari kedua persamaan di atas, maka dapat diperoleh harga2 reaktansi dalam

keadaan no load seperti di bavvah ini :

Xnl ~\J Zni — Rn 2 5

1

Rangkaian ekuivalen motor induksi satu phasa dalam keadaan no load dapat

digambarkan sebagai berikut:

+ l lm +J 3 V E -i -a

X„ $R:

GAMBAR 3.1

RANGKAIAN EKUIVALEN MOTOR INDUKSI 1 PHASA

Ibid, page 430 Ibid, page 431 Ibid, page 431

40

Pada umumnya faktor daya motor induksi satu phasa dalam keadaan tanpa

beban ± 0,1 sehingga harga reaktansi dalam keadaan tanpa beban hampir

sama dengan harga impedansi dalam keadaan tidak berbeban.

2. PENGUJIAN DALAM KEADAAN ROTOR TERTAHAN *

Pengujian dalam keadaan rotor tertahan ini dapat menghasilkan data yang

berhubungan dengan reaktansi bocor dari stator. Dalam pengujian ini rotor

ditahan sehingga sama sekali tidak dapat bergerak dan kemudian pada

terminal statornya diberikan tegangan input. Impedansi pada saat rotor dalam

keadaan tertahan dapat juga dipengaruhi oleh posisi rotor, akan tetapi hal ini

sangat kecil pengaruhnya terhadap rotor jenis sangkar.

Pada prinsipnya pengujian dalam keadaan rotor tertahan dilakukan dengan

arus dan frekuensi rotor yang sama dengan keadaan kerja yang diinginkan.

Tetapi hal ini tidak mutlak. Sebagai contoh bila ingin menguji motor induksi

satu phasa pada slip sama dengan 1 (s=T). Seperti pada keadaan awal start,

maka pengujian dalam keadaan rotor tertahan dapat dilakukan pada frekuensi

normal dan dengan arus yang mendekati keadaan arus yang sebenarnya. Hal

ini dapat dinyatakan dengan persamaan sebagai berikut:

Zbi = V|,i / lb)

Rhl = Pbl / Ibf

41

Xbi - \ Zt,i - R "bl

Bila arus eksitasi diabaikan, maka reaktansi dalam keadaan rotor tertahan

(Xbi) dikoreksi terhadap frekuensi dalam keadaan normal sama dengan

jumlah reaktansi bocor pada stator dan rotor pada frekeunsi normal Xi dan

X2. Penampilan dari motor relatif sedikit dipengaruhi oleh adanya pembagian

antara reaktansi bocor keseluruhan dari stator dan rotor (Xi + Xi). Prosedur

pengujian sesuai dengan standart IEEE yang menyarankan pembagian secara

empiris seperti terlihat pada tabel berikut:

TABEL 3.1

PEMBAGIAN SECARA EMPIRIS REAKTANSI BOCOR

Bagian dari X, » X ,

Kelas motor Keterangan X, X,

A Momen-kakas awal normal, arus awal normal 0,5 0,5 B Momen-kakas awal normal, arus awal rendah 0,4 0,6 C Momen-kakas awal tinggi, arus awal rendah 0,3 0,7 D Momen-kakas awal tinggi, slip tinggi 0,5 0,5

Rotor terlilit 0,5 0,5

Sekarang harga reaktansi magnetisasi dapat ditentukan dari pengujian tanpa

beban dan harga Xi; jadi

X(p = Xni — Xi

Tahanan stator R| dapat dipandang sebagai harga dc-nya. Maka tahanan rotor

dapat ditentukan sebagai berikut. Dari percobaan rotor tertahan, tahanan

tertahan Rbi dapat dihitung dengan menggunakan persamaan seperti yang

42

telah dijelaskan di atas. Perbedaan antara tahanan rotor tertahan dengan

tahanan stator karenanya dapat ditentukan dari data pengujian. Dengan

menyatakan tahanan tersebut sebagai R, didapatkan :

R = Rw-Ri

Dari rangkaian ekuivalen, dengan s = 1, maka tahanan R merupakan tahanan

kombinasi R2 + JX2 paralel dengan jX(p Besarnya gabungan paralel tersebut

dapat dirumuskan sebagai berikut:

X ^

R = R2 w R2 (X(p: X22)2

R22 + x 222

Di mana X22 = X2 + Xq> merupakan reaktansi diri rotor. Bila X22 lebih besar

dari IOR2 seperti yang biasa terjadi akan mengakibatkan kesalahan kurang

dari 1 persen dari penggunaan bentuk persamaan di atas. Dengan

menggabungkan kedua persamaan di atas maka didapatkan harga R2 sekarang

adalah sebagai berikut :

R2 = R ( X22: Xp)2 ..

Rangkaian Ekuivalen motor induksi untuk pengujian dalam keadaan rotor

tertahan adalah sebagai berikut:

43

0.5 X, o—Wr-TtPT\—-f-

EJ1O.5X„ £0.5i?2

£„./,! 0.5 x„ <o.5/e2

GAMBAR 3.2

RANGKAIAN EKUIVALEN UNTUK ROTOR TERTAHAN

PENGUKURAN DALAM KEADAAN BERBEBAN

Pengukuran ini dilaksanakan dengan menggunakan beban lampu. Pertama -

tama motor dikopel dengan generator. Setelah dikopel kemudian pada

generator diberi eksitasi dan motor diputar dan dijaga tegangan eksitasi

generator tetap konstan kemudian beban dinaikkan secara bertahap.

PENGUKURAN TAHANAN ROTOR

• 1 - 1

Hasil dari perhitungan tahanan rotor ini akan bergantung kepada data - data

yang diperoleh dari pengujian tanpa beban, pengujian dengan rotor tertahan

dan pengukuran dengan menggunakan beban. Hasil perhitungan tahanan rotor

ini yang akan mempengaruhi harga torsi awal dari motor induksi 1 phasa

selain faktor - faktor yang lain. Perhitungan untuk mencari harga tahanan

rotor (R2) dapat dirumuskan sebagai berikut:

R =RW-RP

Kemudian R2 = R(X22/X,P)2

Sehingga X22 = X2 + X9

R2 = R( (X2 + X(p) /Xj

Dengah demikian maka harga R2 (tahanan rotor) sudah dapat ditentukan dan

perhitungan untuk menentukan harga torsi awal dapat dilakukan.

5. PENENTtJAN HARGA TORSI AWAL

Perhitungan untuk mendapatkan harga torsi awal ini dilakukan pada keadaan

tidak berbeban, keadaan setengah beban dan dalam keadaan beban penuh

dengan menggunakan kapasitor running yang berbeda - beda kapasitasnya.

Persamaan untuk mendapatkan harga torsi awal adaah sebagai berikut:

1/T = 2 T I N S . S : (Is2. R2)

45

Di mana :

T = Torsi yang timbul

Ns = Putaran Sinkron

Is = Arus Start

R2 = Tahanan Rotor

s = Slip

Dalam hal ini (torsi awal) harga s = 1 karena pada keadaan start awal motor

induksi satu phasa dianggap dalam keadaan belum berputar.