BAB 3MOTOR DAN GENERATOR INDUSTRI

Tujuan

Bab ini akan menolong anda untuk :

1. Menjelaskan konstruksi, hubungan dan dasar karakteristik pengoprasian dari generator AC

2. Menjelaskan konstruksi, hubungan dan dasar karakteristik pengoprasian dari generator DC

3. Mendiskusikan berbagai jenis motor DC dan menjelaskan karakteristik pengoprasiannya

4. Menjelaskan prinsip kerja operasi berbagai jenis moroe tiga fase5. Mendiskusikan spesifikasi dan instalasi serta prosedur pemeliharaan untuk motor-

motor yang pentingPada masa kemajuan elektronik sekarang ini, kita kadang-kadang mengabaikan perlunya

motor listrik dan generator sebagai element sistem utama. Teknisi yang ingin sepenuhnya fungsional di lingkungan industri, harus terbiasa dengan berbagai jenis motor dan generator yangdigunakan di industri. Bab ini menyajikan topik yang menekankan prinsip pengoprasian yang penting dari motor dan generator.

Generator Arus Bolak Balik

Generator AC atau arus bolak balik (juga disebut generator sinkron atau alternatif) adalah sumber utama dari semua energi listrik yang kita pakai. Mesin tersebut adalah konverter energi terbesar di dunia.

ANDA DAPAT MENGINGAT bahwa generator adalah mesin yang menggunakan magnet untuk mengubah energi mekanis menjadi energi listrik. Prinsip generator dengan sederhana dikatakan bahwa tegangan diinduksikan pada konduktor apabila konduktor digerakkan pada medan magnet sehingga memotong garis gaya. Generator digerakkan oleh beberapa jenis mesin mekanis (uap atau turbin air, mesin bensin, atau motor listrik). Generator AC memerlukan energi mekanis untuk operasinya.

Hukum tangan kiri untuk generator (gambar 6-1) menunjukan hubungn antara arah pengantar bergerak, arah medan magnet, dan arah resultan dari aliran arus yang terinduksi. Apabila ibu jari ditunjukkan pada arah gerakan penghantar dan telunjuk ditunjukan ke arah fluks, jari tengah akan menunjuk ke arah aliran elktron yang terinduksi. Hukum ini juga dapat dipakai apabila magnet, sebagai pengganti penghantar, digerakkan, meskipun demikian, dalam hal itu ibu jari harus ditunjukan ke arah gerakan penghantar relatif.

Jumlah tegangan yang diinduksikan pada penghantar pada saat pengantar bergerak pada medan magnet tergantung pada :

Kekuatan medan magnet. Makin kuat medan makin besar tegangan yang diinduksikan,

Kecepatan pada penghantar yang memotong fluks. Bertambahnya kecepatan penghantar menambah besarnya tegangan yang diinduksikan.

Sudut pada tempat penghantar memotong fluks. Tegangan maksimum diinduksikan apabila konduktor memotong pada 90⁰ dan tegangan yang lebih rendah diinduksikan apabila susut itu kurang dari 90⁰

Panjang penghantar pada medan magnet. Jika penghantar digulung menjadi kumparan yang terdiri dari beberapa lilitan, panjang efektif bertambah dan tegangan yang diinduksikan akan bertambah.

Generaator AC dibuat dengan medan magnet diam atau berputar. Jenis medan diam biasanya kapasitas kilovolt amperenya relatif kecil dan ukuran kerja tegangan-rendah. Jenis ini mirip dengan generator DC kecuali jenis ini mempunyai slips ring sebagai pengganti komutator (gambar 6-2) . kutub menonjol (slient pole). Membangkitkan medan DC, yang dipotong oleh jangkar yangbeputar. Jangkar mempunyai lilitan yang mempunyai terminal yang dihubungkan dengan slip ring yang dipasang pada poros. Seperangkat sikat bergeser pada slip ring sehingga kita dapat menghubungkan jangkar dengan beban luar. Generator AC tidak dapat mensuplai arus mdan sendiri. Penguat medan harus arus searah dan karena itu harus disuplai dari sumber luar. Jangkar diputar oleh sumber daya mekanis, misalnya mesin disel.

Jenis generator AC medan berputar menyederhanakan masalah pengisolasian tegangan yang dibangkitkan, yang umumnya sebesar 18000 sampai 24000 V. Generator AC medan-berputar mempunyai jangkar diam yang disebut stator. Lilitan stator tiga-fase langsung dihubungkan pada beban tanpa melalui slip rig. Dan sikat. Hal ini memudahkan isolasi kumparan karena kumparan tidak dikenal gaya sentrifugal. Metode yang berbeda-beda dari penguatan medan telah dibuat dan digunakan. Generator ac medan berputar seperti yang diperlihatkan pada gambar 6-3 menggunakan sistem penguatan tanpa sikat pada generator AC kecil yang dipasang pada poros yang sama seperti generator utama digunakan sebagai penguat. Penguat AC mempunyai jangkar berputar. Output jangkar disearahkan dengan diode solid state yang juga dipasang pada poros utama.output yang diserahkan dari penguat AC dimasukkan langsung dengan menggunakan hubungan yang diisolasi sepanjang poros pada medan generator sinkron yang berputar. Medan penguat AC adalah tetap dan disuplai dari sumber DC terpisah. Akibatnya, output penguat AC dan tegangan yang dibangkitkan dari generator sinkron dikontrol dengan mengubah kekuatan medan dari penguat AC melalui pengaturan rheostat medan.

Pada saat jangkar dari alternator sederhana dua kutub diputar pada satu putaran penuh, tegnagna gelombang sinus dihasilkan pada terminal output. Tegangan generator gelombang sinus bervariasi baik pada nilai tegangan an polaritasnya, (gambar 6-4) gelombang sinus adalah bentuk gelombang AC yang paling penting dan paling banyak digunakan. Frekuensi gelombang inus AC (dala Herzt) adalah banyaknya siklus yang dihasilkan per detik. Standar frekuensi bolak balik di United States adalah 60 Hz. Satuan siklus adlah satu gelombang penuh dari tegangan atau arus bolak-balik. Harga puncak dari gelombang sinus menujukan pada harga tegangan atau arus maksimum.

Harga efektif atau harga rms dari gelombang sinus adalah yang paling banyak digunakan sehubungan dengan tegangan atau arus ac. Dalam praktek dianggap

bahwa semua pembacaan tegnagna atau arus ac adalah harga efektif kecuali jika ada penjelasannya.

Apabila kumparan berputar satu kali pada generator dengan dua buah dibandingkan satu siklus tegangan. Apabila kumparan berputar satu kali pada generator pada empat kutub, dibandingkan dua siklus tegangan, karena itu ada perbedaan antara derajat mekanis dan derajat listrik (gambar 6-5).

Derajat mekanik. Apabila kumparan atau penghantar jangkar berputar satu kali penuh, kumparan telah melewati 360⁰ mekanis. Pada gambar 6-5 (a) derajat mekanis sama dengan derajat listrik.

Derajat listrik. Jika GGL atau bolak-balik melewati satu siklus, berarti melewati 360⁰ listrik waktu. Pada gambar 6-5b, jumlah derajat listrik pada satu putaran penuh sama dengan 720.

Kecepatan dan jumlah kutub derajat AC menentukan frekuensi tegangan yang dibangkitkan. Jika generator mempunyai dua kutub (utara dan selatan) dan kumparan berputar pada kecepatan satu putaran per detik, maka frekuensi akan menjadi siklus per detik. Rumus untuk menentukan frekuensi generator AC adalah :

f = pn120

Di manaf = frekuensi tegangan yang diinduksikan (Hz)p= jumlah kutub pada rotorn = kecepatan rotor (r/menit)

Besarnya tegangan dibandingkan tergantung pada kecepatan pada garis medan magnet yang dipotong atau dalam hal generator AC, besarannya tegangan tergantung pada kuat medan dan kecepatan motor. Karena, sebagian besar dioperasikan pada kecepatan konstan, jumlah gaya elektromotif (GGL) yang dibandingkan menjadi tergantung pada penguatan medan.

Kalau bedan ditambah pada pengoprasian generator AC dengan kecepatan konstan dan penguatan medan konstan, tegangan terminal berubah. Besarannya perubahan tergantung pada desain mesin dan pada faktor daya beban. Rumus untuk menentukan persentase regulasi tegangan adalah : regulasi (pada faktor daya tertentu).

¿tegangantanpabeban−tegangan beban−penuh

teganganbeban−penuhx 100

Tegangan terminal dari generator AC berubah dengan perubanhan beban; karena itu, biasanya ada beberapa cara untuk mempertahankan tegangan konstan yang diperlukan untuk operasi sebagian besar peralatan listrik. Cara umum untuk melakukannya adalah dengan menggunakan pengatur tegangan untuk mengontrol besarnya penguat medan DC yang diberikan pada generator. Apabila tegangan terminal generator turun karena perubahan beban, regulator tegangan secara otomatis menambah penguatan medan, yang

memulihkan tegangan kerja normal. Demikian juga, apabila tegangan terminal naik karena perubanhan beban, regulator memulihkannya menjadi tegangan kerja normal dengan menurunkan penguatan medan.

Gambar 6-6 menunjukkan penyusunan dasar yang digunakan untuk membangkitkan tegangan AC satu fase (1ɸ) dan tiga fase (3ɸ). Sistem satu fase digunakan untuk tuntunan daya kecil. Hampir semua sistem pembangkit dan distribusi yang digunakan oleh utiliti daya adalah tiga fase.

Tiga perangkat kumparan stator dari alternator tiga fase dapat dihubungkan dalam wye (juga disebut bintang) atau bentuk delta. Gambar 6-7 menunjukkan alternator hubungan wye. Sistem bintang tiga fase empat-kawat adalah sangat umum dan merupakan sistem standar yang diberikan oleh banyak utiliti daya pada pelanggan komersial dan industri. Sistem ini sangat fleksibel sebab ultiliti daya dapat memberika daya satu fase dan tiga-fase pada sistem empa kawat tersebut.

Pada alternator tiga-fase yang dihubungkan bintang, tegangan fase ke netral sama dengan tegangan yang dibangkitkan pada tiap kumparan. Tegangan fase ke fase diperoleh dengan mengalikan tegangan fase ke netral dengan 1,73 karena kumparan-kumparan disusun letaknya 120⁰ listrik satu sama lain.

Dengan beban tiga fase yang dihubungkan pada alternator, arus pada lin sama dengan arus pada lilitan kumparan (fase).

Gambar 6-8 menggunakan hubungan alternator delta. Pada sistem tiga fase hubungan delta, tegangan yang dukur antara setiap dua lin sama dengan tegangan yang dibandingkan pada lilitan kumparan.

Vin ke lin = Vkumparan (fase)

Hal ini karena tegangan sedang diukur langsung antara lilitan kumparan. Meskipun demikian, kumparan terletak 120 derajat listrik satu sama lain seperti pada sistem hubungan bintang. Oleh karena itu, arus lin akan merupakan jumlah vektor antara dua arus kumparan,. Dengan beban tiga-fase yang dihubungkan pada alternator, arus lin sama dengan 1,73 kali arus pada kumparan.

Ilin = 1,73 X I kumparan (fase)

Energi mekanis arus diberikan pada poros jangkar generator untuk memutar dan menghasilkan listrik. Sumber energi mekanis itu disebut penggerak utama (prime mover). Alternator yang digerakan mesin umumnya digunakan untuk menyediakan daa darurat pada waktu ada kegagalan daya. Penggerak utama untuk alternator on-site dapat digerakkan dengan bensin, atau disel atau mesin dengan bahan bakar gas. Kadang-kadang perlu untuk menambah generator lain secara paralel untuk menambahkan total daya yang ada. Sebelum dua generator tiga fase akan diparalel, kondisi berikut harus dipenuhi :

Urutan fase harus sama Tegangan terminal harus sama Tegangan harus sefase Frekuensi harus sama

Apa bila dua generator beroperasi sehingga persyaratan-persyaratan tersebut dipenuhi, maka dua genertaor itu dikatakan menjadi dlam keadaan sinkron. Operasi membuat untuk mesin menjadi sinkron disebut penyingkronan. Ini umumnya dicapai dengan pengaturan kontrol dan memonitor perlengkapan.

Kogennerasi (gambar 6-9) adalah produksi simultan dari listrik dan energi panas dari bahan bakar tunggal. Listrik dan panas yang dihasilka oleh sistem digunakan untuk menaikkan efisiensi keseluruhan menjadi 80% atau lebih tinggi ini jau berbeda dengan efisien dari station pembangkit dengan bahan bakar arang, yang hanya sekitar 30% dimana banyak energi panas yang hilang. Pada aplikasi dimana ada kebutuhan listrik dan air panas yang konstan, harga daya yang dibutuhkan dapat jauh lebih rendah dibandingkan dengan yang dijual oleh ultiliti.

Tes.Jawablah pertannyaan-pertanyaan berikut !

1. Tegangan adalah___________pada konduktor kalau memotong garis gaya.2. Jeis medan_____ dari generator AC biasanya digunakan untuk pembangkitan

tegangan yang relatif tinggi.3. Betul atau salah? Penguat medan untuk generator AC harus arus searah4. Betul atau salah? Gelombang sinus adalah bentuk gelombang AC yang paling

pentng dan paling banyak digunakan.5. Berapa derajat listrik kumparan harus dilewati untuk menghasilkan satu siklus?6. Untuk menghasilkan 60Hz diperlukan generator AC empat- kutub. Pada

kecepatan berapa generator harus diputar?7. Apabila beban penuh diberikan pada alternator yang beroperasi pada kecepatan

dan penguatat medan konstan, tegangan turunan dari 264 V menjadi 240V. Berapa persen regulasi tegangan?

8. Regulator tegangan mempertahankan tegangan output konstan, dengan mengubah besarannya arus _____ pada berbagai keadaan beban .

9. Kumparan stator alternator tiga fase dihubungkan______ atau_____10. Betul atau salah? Pada sistem tiga fase wye, tegangan antar asetiap dua lin sama

dengan tegangan yang terbangkit pada lilitan kumparan.11. Betul atau salah?energi mekanis yang diperlukan generator untuk menghasilkan

listrik diberikan oleh penggerak utama.12. Betul atau salah? Generator arus bolak-balik dapat dioperasikan paralel dengan

menghubungkan lilitan stator dua mesin secara paralel.13. Kogenerasi adalah hasil simultan listrik dan energi _____ dari bahan bakar

tunggal.

6-2 GENERATOR ARUS SEARAH

Pembangkitan arus searah pada dasarnya sama dngan pembangkitan arus bolak balik

ANDA DAPAT MENGINGAT bahwa tegangan yang dihasilkan setiap generator sifatnya adalah bolak-balik. Tegangan hanya menjadi searah setelah disearahkan.

Generator arus-searah tidak banyak dipakai seperti dulu sebab arus sarah pada pokoknya dihasilkan oleh dioda penyearah solid-state. Dulu pabrik industri kadang-kadang menggunakan perangkat motor-generator untuk mengubah arus bolak-balik menjadi arus searah. Pada aplikasi ini motor AC digunakan untuk menggerakkan generator DC. Arus bolak-balik ang diberikan pada motor dan tegangan DC diperoleh dari generator (gambar 6-10)

Gambar 6-11 menunjukan generator DC yang sederhana. Bentuk tegangan yang dibandingkan pada loop masih bentuk tegangan gelombang sinus AC.meskipun demikian, perhatikan bahwa dua slip-ring (cincin geser) dari generator AC telah diganti dengan kontrak tunggal yang berputar yang tersegmen yang disebut komutator. Komutator bertindak seperti saklar mekanis atau penyearah untuk secara otomatis mengubanh tegangan AC yang dibandikan menjaadi teganagn DC.

Pada saat jangkar mulai menimbulkan alternasi negatif, alternator mengganti polaritas termial output melalui sikat-sikat. Hal ini akan mempertahankan semua alternasi positif pada satu terminal dan semua alternasi negatif pada terminal lain. Satu-satunya perbedaan penting antara generator AC dan generator DC adalah penggunaan cincin-geser pada generator AC satu dan komutator pada generator DC.

Generator loop tunggal menghasilkan output DC yang berpulsa. Sebagian besar aplikasi memerlukan tegangan generator DC yang harganya tetap denganriple atau variasi minimum. Hal ini dicapai dengan menambahkan lebih banyak kumparan dan segmen komutator pada jangkar (gambar 6-12). Semua kumparan dihubungkan seri antara dua sikat. Tegangan yang kelihatan pada sikat-sikat adalah jumlah tegangan pada kumparan-kumparan yang terpisah. Akibatnya adalah output DC itu hampir tetap. Generator DC lebih banyak yang menggunakan kumparan medan elektromagnet dibandingkan magnet permanen. Arus searah yang dihasilkan untuk memberikan energi pada kumparan medan disebut arus penguat. Generator arus searah diklasifikasikan menurut metode di masa arus diberikan pada kumparan medan. Dua klasifikasi utama adalah jenis yang diberi penguatan secara terpisah biasa diberi penguat sendiri.

Generator DC yang mempunyai arus medan sendiri yang disuplai oleh sumber luar disebut generator dengan penguat secara terpisah (gambar 6-13). Sumber luar kemungkinan baterai atau jenis suplai DC yang lain dengan kecepatan yang dipertahankan kinstan, output generator ini dapat diubah dengan pengontrolan arus pada kumparan medan. Hail ini dicapai dengan memberikan penguat secara seri dengan sumbber DC dan kumparan medan. Tegangan output dari generator kemudian akan berubah sebanding dengan aliran arus pada medan.

Ketidaknyamanan generator dengan penguat medan terpisah mendorong usaha penyempurnaan yaitu, generator penguat sendiri. Generator dengan penguat sendiri menggunakan sebagian arus yang dibangkitkan untuk memperkuat medan. Generator yang diberi penguat sendiri diklasifikasikan menurut metode dimana kumparan medan dihubungkan. Generator dengan penguat sendiri kemungkinan dihubungkan seri, dihubungkan pararlel atau dihubungkan gabungan.

Pada generator shut, kumparan medan shunt dihubungkan paralel dengan jangkar (gambar 6-14). Kumparan medan shunt terdiri dari banyak lilitan dengan kawat yang relatif kecildan sesungguhnya hanya menggunakan sebagian kecil dari arus yang dibangkitkan.

Tegangan mula-mula dari generator yang iperlukan untuk build up dihasilkan oleh magnet sisapada besi dari kutub medan. Magnet sisa adalah magnet yang bertahan pada kutub apabila tidak ada arus yang mengalir pada kumparan medan. Pada saat tegangan yang ditimbulkan naik, arus pada kumparan medan juga naik. Penambahan ini memperkuat medan magnet dan memungkinkan generator untuk build up pada tegangan kerja output yang dirancang. Rheostat yang dihubungkan seri dengan kumparan medan digunakan untuk mengubah arus medan yang pada gilirannya mengontrol tegangan output generator. Pada waktu medan ditambahkan pada generator, tegangan output akan turun kecuali beberapa ketentuan dibuat untuk mempertahankan tegangan konstan. Compound-generator (gambar 6-15) sama dengan generator shunt, kecuali bahwa generator compound mempunyai tambahan kumparan medan yang dihubungkan seri dengan jangkar. Kumparan medan seri tersebut dipasang atau ditempatkan pada kutub yang sama dengan kumparan medan shunt, dibuat dengan sedikit lilitan dari kawat yang besar, cukup besar untuk mengalirkan arus jangkar. Generator itu dikembangkan untuk mencegah tegangan terminal generator dc dari penurunan dengan penambahan beban. Apabila generator bekerja dalam keadaan tanpa beban, arus pada kumparan seri adalah nol.

Apabila generator terbebani, tegangan terminal cenderung turun tetapi arus beban mengalir pada kumparan medan seri. Magnet pengisian dibandingkan oleh kumparan seri yang bekerja memperkuat medan magnet dan memperkecil penurunan tegangan. Tegangan overcompound generator lebih bertambah apabila diberikan beban penuh, bahkan tegangan flat-compound generator cepet konstan dan tegangan pada undercompound generator agak turun sehingga mirip dengan generator shunt.

Garis netral adlah tempat-tempat pada permukaan jangkar di mana kerapatan fluks adalah nol. Apabila generator beroperasi dengan tanpa beban, garis netral terletak tepat antara kutub-kutub, seperti diperhatikan pada gambar 6-16 (a). Tidak ada tegangan yang diinduksikan pada kumparan yang memotong pada garis netral. Umumnya sikat-sikat dipasang sehingga sikat-sikat tersebut berhubungan sebentar dengan kumparan pada garis netral.

Komutasi adalah proses pembalikan arah arus pada kumparan jangkar pada saat segmen komutator pada kumparan terhubung melewati di bawah sikat. Sikat-sikat diletakkan sehingga menghubung-singkat kumparan jangkar ketika kumparan tidak memotong pada medan magnet. Pada saat itu tidak ada aliran arus dan tidak ada bunga api pada sikat-sikat. Bunga api pada sikat-sikat apabila dibiarkan terjadi akan menyebabkan kerusakan-kerusakan sikat dan komutator.

Arus yang mengalir pada kumparan jangkar menimbulkan gaya gerak magnet yang kuat yang memotong dan melemahkan fluks yang datang dari kutub-kutub. Efek distorsi dan pelemahan medan disebut reksi angkar. Gambar 6-16 (b) menunjukkan bagaimana medan jangkar memotong kutub utama yang mengakibatkan garis netral tergeser searah dengan arah putaran. Jika sikat dibiarkan tetap berada pada garis netral lama, jika sikat akan menghubung singkat kumparan yang mempunyai tegangan induksi di dalamnya. Untuk mencegah hal itu, sikat-sikat harus digeserkan pada garis sikat yang baru.

Apabila beban pada generator berfluktuasi, garis netral mondar-mandir antara posisi tanpa beban dan beban penuh. Untuk generator DC kecil, sikat-sikat dipasang pada posisi tengah untuk menghasilkan komutasi yang dapat diterima pada semua beban. Pada generator

yang leih besar, dipaang interpole (juga disebut commutating poles) antara kutub medan utama untuk mengurangi pengaruh reksi jangkar (Gambar -17). Kutub yang sempit mempunyai sedikit lilitan dari kawat besar yang dihubungkan seri dengan jangkar. Medan magnet yang dibangkitkan oleh kutub bantu dirancang sama dan berlawanan arah dengan medan magnet yang dihasilkan oleh reaksi jangkar pada semua nilai arus beban dan memperbaiki komutasi.

Plat nama generator DC biasanya berisi spesifikasi pabrik yang penting, sinyalnya :

Daya – 120kWTegangan – 240 V

Arus penguat – 20 AKenaikan Suhu - 50⁰CKecepatan – 1200rpm

Jenis – compoundKlas – B

Spesifikasi- Spesifikasi tersebut menunjukan kepada kita bahwa mesin dapat memberikan daya 120kW terus-menerus pada tegangan 240 V, tanpa kenaikan suhu yang melampaui 50⁰C. Oleh karena itu, generator dapat mensuplai beban 500A (12.000/240). Generator mempunyai lilitan seri, dan arus pada kumparan shunt adalah 20A. Dalam praktek, tegangan terminal diatur pada harga yang mendekati tegangan kerjanya, yaitu 240V. Kita dapat menarik daya dari generator asalkan tidak melampaui 120kW. Tanda klas B menunjuk pada klas isolasi yang digunakan oleh mesin.

Tes

Jawablah pertanyaan-pertanyaan berikut!

14. Betul atau salah? Tegangan yang ditargetkan pada tegangan dc pertama kali adalah arus bolak-balik.

15. ___________dari generator DC bekerja seperti sebagai penyearah mekanis.16. Betul atau salah? Output tegangan ripel dari generator DC dikurangi dengan

menambah lebih banyak kumparan pada lilitan jangkar.17. Arus yang digunakan untuk memperkuat kumparan medan generator DC disebut

arus______18. Generator DC yang mempunyai medan yang disuplai oleh sumber luar disebut

generator__________19. Betul atau salah? Tegangan output generator DC berbanding terbalik dengan

aliran arus medan.20. Generator DC dengan penguat sendiri dapat dibuat hubungan _____ atau

hubungan____21. Betul atau salah? Lilitan medan shunt dari generator DC mempunyai tahanan jauh

lebih besar dibandingkan dengan tahanan lilitan medan seri.22. Tegangan mula-mula yang diperlukan untuk generator penguat-sendiri untuk

“build up” dihasilkan oleh magnet____23. Compound generator dirancang untuk mencegah ______ tegangan output yang

dibangkitkan dengan penambahan beban.

24. Tidak ada tegangan diindusikan pada kumparan jangkar yang memotong pada garis___

25. Proses pembalikan arah arus pada kumparan jangkar disebut____26. Betul atau salah? Pada generator DC bunga api pada sikat-sikat akibat dari reaksi

jangkar dapat dikurangi dengan penggeseran sikat-sikat ke arah putaran jangkar.27. Betul atau salah? Kutub bantu (interpole digunakan untuk mengurangi penurunan

tegangan apabila beban penuh pada generator DC.28. Besarnya arus beban yang dapat diberikan generator yang dirancang mempunyai

ukuran kerja 250kW dan 125 V adalah_____

6-3 MOTOR ARUS SEARAH

Lebih dari 50% listrik yang diproduksi digunakan untuk memberi daya motor. Motor digunakan untuk memutar roda-roda industri.

ANDA DAPAT MENGINGAT bahwa motor listrik menggunakan energi listrik dan energi magnet untuk menghasilkan energi mekanis. Operasi motor tergantung pada interaksi dua medan magnet. Secara sederhana dikatakan bahwa motor listrik bekerja dengan prinsip bahwa dua medan magnet dapat dibuat berinteraksi untuk menghasilkan gerakan. Tujuan motor adalah untuk menghasilkan gaya yang menggerakkan (torsi).

Motor arus searah jarang digunakan pada aplikasi industri umum karena semua sistem utiliti listrik diperlengkapi dengan perkakas arus bolak-balik.meskipun demikian, untuk aplikasi khusus, adalah menguntungkan jika mengubah arus bolak-balik menjadi arus searah dengan menggunakan motor DC. Motor arus searah digunakan di mana kontrol torsi dan kecepatan dengan rentang yang lebar diperlukan unuk memenuhi kebutuhan aplikasi. Meskipun demikian, susunan sikat-komutator menimbulkan masalah pada pemeliharaan sikat dan bunga api listrik.

Pengantar yang mengalirkan arus dutempatkan tegak lurus pada medan magnet, cenderung bergerak tegak lurus terhadap medan. Besarnya gaya yang didesakkan berubah sebanding dengan kekuatan medan magnet, besarnya arus yang mengalir pada penghantar, dan panjang penghantar. Untuk menentukan arah gerak penghantar yang mengalirkan arus pada medan magnet digunakan hukum tangan kanan motor (gambar 6-18(a)). Ibu jari dan sama lain dengan menunjukkan arah garis gaya magnet dari medan dan jari-jari akan menunjukkan arah arus yang mengalir (min ke plus) pada penghantar. Ibu jari yang menunjukkkan arah arus gerakan penghantar, seperti diperlihatkan pada gambar 6-18(b). Gambar tersebut menggambarkan bagaimana torsi motor dihasilkan oleh kumparan yang membawa arus atau loop pada kawat yang ditempatkan pada medan magnet. Interaksi pada medan magnet menyebabkan pembengkokan garis gaya. Apabila garis cenderung lurus keluar, pembengkokan tersebut menyebabkan loop mengalami gerak putaran. Penghantar sebelah kiri ditekan ke bawah dn penghantar sebelah kanan ditekan k atas, menyebabkan putaran jarak berlawanan dengan arah putaran jarum jam.

Motor dan generator arus searah dibuat dengan cara yang sama sehingga mesin dc dapat bekerja baik sebagai motor maupun sebagai generator. Motor dc magnet permanen adalah motor yang fluks magnet utamanya dihasilkan oleh magnet permanen. Elektromagnetik digunakan untuk medan skunder atau fluks jangkar. Gambar 6-19 menggambarkan operasi motor magnet permanen. Arus mengalir melalui kumparan jangkar

dari sumber tegangan dc, menyebabkan jangkar beraksi sebagai magnet. Kutub jangkar ditarik kutub medan dari polaritas yang berbeda, menyebabkan jangkar berputar. Pada gambar 6-19 (a), jangkar berputar searah dengan putaran jarum jam. Apabila kutub jangkar segaris dengan kutub medan, sikat-sikat ada pada celah di komutator dan tidak ada arus mengalir pada jangkar. Jadi, gaya tarik atau gaya tolak magnet berhenti, seperti digambarkan pada Gambar 6-19 (b). Kemudian kelembaman membawa jangkar melewati titik netral. Komutator membalik arus jangkar ketika kutub yang tidak sama dari jangkar dan medan berhadapan satu sama lain, sehingga membalik polaritas medan jangkar. Kutub-kutub yang sama dari jangkar dan medan kemudian saling menolak, menyebabkan jangkar berputar terus-menerus seperti diperlihatkan pada Gambar 6-19 (c).

Arah putaran motor dc magnet permanen ditentukan oleh arah arus yang mengalir pada jangkar. Pembalikan ujung-ujung jangkar tidak membalik arah putaran. Salah satu keistimewaan motor dc ini adalah kecepatannya dapat dikontrol dengan mudah. Kecepatan motor agnet-permanen berbanding langsung dengan harga tegangan yang diberikan pada jangkar. Semakin besar tegangan jangkar, semakin tinggi kecepatan motor.

Servomotor magnet-permanen (gambar 6-20) digunakan pada mesin yang menghendaki posisi yang tepat dari objek atau komponen, dimana diperlukan torsi start dan pengoperasian yang tinggi, dan diperlukan torsi konstan. Pemakaian lain meliputi pengoperasian kran yang bertekanan, penempatan yangcermat dari damper (alat pengatur api kompor), dan operasi khusus yang lain di berbagai sistem kontrol.

Motor dc jenis seri (gambar 6-21) terdiri dari medan seri (diidentifikasi dengan S1 dan S2) dibuat dari sedikit lilitan kawat besar yang dihubungkan seri dengan jangkar (diidentifikasi dengan S1 dan S2). Jenis motor dc ini mempunyai karakteristik torsi start dan kecepatan variabel yang tinggi. Ini berarti bahwa motor dapat start atau menggerakkan beban yang sangat berat, tetapi kecepatan akan bertambah kalau beban turun. Motor dc seri dapat membangkitkan torsi starting yang besar karena arus yang sama yang melewati jangkar juga melewati medan. Jadi, jika jangkar memerlukan arus lebih banyak (membangkitkan torsi lebih besar), arus ini juga melewati medan, menambah kekutan medan. Oleh karena itu, motor seri berputar cepat dengan beban ringan dan berputar lambat pada saat beban ditambahkan.

Sifat istimewa terpenting dari motor dc seri adalah kemampuannya untuk start atau menjalankan beban yang sangat berat. Karena alasan itu, motor sering digunakan pada gerakan dan elevator. Untuk membalik arah putaran motor dc seri, balik arah arus pada kumparan seri atau kumparan jangkar.

Jenis motor dc ini juga disebut motor universal karena dapat dioperasikan baik dengan arus searah maupun dengan arus bolak-balik ( gambar 6-22). Alasan untuk ini adalah bahwa motor dc akan terus berputar pada arah yang sama jika arus yang mengalir pada jangkar dan arus yang mengalir pada medan dibalik pada waktu bersamaan.

Penggerak sabuk (belt) tidak pernah digunakan pada motor seri. Motor tersebut selalu dirangkai langsung dengan beban karena motor sri tidak dapat dioperasikan dalam keadaan tanpa beban. Fluks magnet yang ada pada keadaan tanpa beban disebabkan oleh magnet sisa, karena itu medan tersebut sangat lemah. Pengoperasian motor tanpa beban akan memungkinkan rotor mencapai kecepatan yang sedemikian tinggi sehingga gaya sentrifugal akan menyebabkan lilitan menjadi rusak. Pada motor dc seri kecil gesekan sikat, gesekan

bantalan dan kerugian kumparan dapat menimbulkan beban yang cukup untuk menahan turunanya kecepatan sampai level yang aman. Ketika digunakan pada alat daya yang mudah dibawa, “train gear” pada unit atau alat yang dipasangkan akan memberikan beban yang cukup.

Pada motor dc jenis shunt, (gambar 6-23) kumparan medan shunt (diidentifikasi dengan F1 dan F2) dibuat dengan banyak lilitan kawat kecil, karena itu mempunyai tahanan yang tinggi. Motor shunt mempunyai rangkaian jangkar dan medan yang dihubungkan paralel yang memberikan kekuatan medan dan kecepatan motor yang sangat konstan. Motor shunt digunakan jika diperlukan peraturan kecepatan yang bagus pada mesin yang digerakkan. Dengan menambah rheostat yang dipasang seri dengan rangkaian medan shunt, kecepatan motor dapat dikontrol di atas kecepatan dasar. Kecepatan motor akan menjadi berbanding terbalik dengan arus medan. Ini berarti motor shunt berputar cepat dengan arus medan rendah, dan berputar lambat pada saat arus ditambah. Motor shunt dapat melaju pada kecepatan tinggi yang berbahaya jika arus kumparan medan hilang. Untuk membalik motor dc shunt, adalah dengan membalik aliran arus pada medan shunt atau jangkar.

Motor dc jenis compound menggunakan lilitan seri dan lilitan shunt (gambar 6-24) yang umumnya dihubungkan sehingga medan-medannya bertambah secara komulatif. Hubungan dua lilitan ini menghasilkan karakteristik pada motor medan shunt dan motor seri. Kecepatan motor tersebut bervariasi lebih sedikit dibandingkan dengan motor shunt, tetapi tidak sebanyak motor seri. Motor dc jenis compound juga mempunyai torsi starting yang agak besar-jauh lebih besar dibandingkan dengan motor shunt, tetapi sedikit lebih kecil dibandingkan motor seri. Keistimewaan gabungan ini membuat motor compound memberikan variasi penggunaan yang luas.

Basanya motor dipasang untuk mengerjakan pekerjaan tertentu yang memerlukan arah putaran yang tepat, tetapi mungkin pada suatu waktu anda ingin mengubah raah putaran. Arah putaran motor dc tergantung pada arah medan dan arah aliran arus pada jangkar, jika arah medan atau arah aliran arus pada jangkar dibalik, putaran motor akan terbalik. Jika kedua faktor tersebut dibalik pada saat yang sama, motor akan terus berputar pada arah putaran yang sama. Untuk membalik arah putaran motor compound, baliklah ujung-ujung jangkar atau pada medan seri dan shunt. Standar industri adalah dengan membalik arus pada jangkar. Motor dc seperti seperti pada generator dc mempunyai reaksi jangkar. Karena jangkar motor mempunyai arus yang mengalir padanya, medan magnet akan dibangkitkan di sekitar kumparan jangkar sebagai akibat dari arus tersebut. Medan jangkar menyebabkan distorsi medan utama pada motor, yang menyebabkan garis netral tergeser.

Arah distorsi pada motor berlawanan dengan arah distorsi pada generator. Pada kotor, reaksi jangkar menggeser garis netral berlawanan dengan arah putaran. Kutub bantu (interpole) digunakan sama pada motor dc untuk mencegah bunga api pada sikat-sikat. Pada saat jangkar berputar, kumparan jangkar motor dc memotong medan magnet dan menginduksikan tegangan atau GGL pada kumparan tersebut. Hal ini kadang-kadang disebut aksi generator pada motor. Karena tegangan yang diinduksikan bertentangan dengan tegangan terminal yang diberikan tegangan ini disebut GGL lawan (counter electromotive force = cemf). Tegangan efektif yang bekerja pada rangkin jangkar dari motor diberikan, atau tegangan terminal dikurangi GGL lawan (gambar 6-25). Arus jangkar dengan hukum Ohm adalah :

Ia=Vmt−ERa

Di manaIa = arus jangkarVmt = tegangan terminal motorE = GGL lawanRa = tahanan rangkaian jangkar

Kekuatan GGL lawan pada motor ditentukan dengan kekutan medan yaitu jumlah penghantar jangkar yang diseri antara sikat-sikat dan kecepatan jangkar. Pada saat motor start, jangkar tidak berputar, sehingga tidak ada GGL lawan. Akibatnya tegangan lin penuh diberikan pada motor, dan akan menarik arus pada rangkaian jangkar sesuai dengan hukum ohm. Salah satu faktor yang membatasi arus adalah tahanan lilitan motor. Ketika kecepatan jangkar bertambah atau bertambah cepat, ketika GGL lawan akan timbul danmembatasi aliran arus pada motor. Kecepatan bertambah, GGL lawan bertambah, dan arus yang ditarik oleh motor berkurang. Ketika motor mencapai kecepatan penuh pada keadaan tanpa beban, akan ada pembangkitan GGL yang hampir sama dengan tegangan lin. Hanya arus yang cukup yang dapat mengalir dan mempertahankan kecepatan ini. Jika diberikan beban pada motor, maka kecepatan akan berkurang dan mengurangi GGL lawan, sehingga arus yang lebih banyak akan ditarik untuk menggerakkan beban. Output beban motor mengatur kecepatan dengan mempengaruhi GGL lawan dan aliran arus.

Kecepatan motor dc tergantung pada kekuatan medan magnet dan tegangan yang diberikan pada jangkar dan juga pada beban. Oleh karena itu, kecepatan dapat diatur baik dengan mengatur arus medan atau dengan mengatur tegangan yang diberikan pada jangkar. Apabila beban bertambah, maka kecepatan dan GGL lawan menurun dan arus bertambah. Demikian juga apabila beban menurun, kecepatan dan GGL lawan bertambah. Motor dirancang unuk menghasilkan horse power (hp) kerja pada kecepaan basis dari motor. Kecepatan basis ini diperoleh ketika egangan kerja jangkar dan arus beban penuh diberikan (gambar 6-26).

Kecepaan motor dc sebanding dengan GGL lawan. Pelemahan fluks medan utama mengurangi GGL lawan. Semakin rendah GGL lawan, semakin banyak arus yang mengalir pada rangkaian jangkar. Penambahan arus jangkar ini menyebabkan medan magnet yang lebih kuat pada jangkar, sehingga kecepatan jangkar bertambah. Kecepatan bertambah sampai GGL lawan dapat membatasi arus jangkar pada harga yang baru. Harga tersebut ditentukan oleh kekuatan medan utama. Pada titik tersebut motor menggerakkan beban pada kecepatan konstan. Pada motor shunt pengaturan kecepatan dapat dilakukan dengan menghubungkan rheostat seri dengan lilitan medan shunt. Penambahan tahanan seri pada medan mengurangi arus medan sehingga memperlemah medan magnet. Penurunan kekuatan medan berarti motor harus berputar lebih cepat (gambar 6-27). Metode pengaturan motor ini sering digunakan karena sederhana dan murah. Kecepatan yang lebih besar daripada kecepatan basis hanya ada pada torsi yang dikurangi. Pelemahan medan mengurangi kemampuan torsi motor.

Apabila fluks medan utama dipertahankan konstan, pada kekuatan medan penuh, hanya tegangan jangkar yang akan mempengaruhi kecepatan. Dengan menambah atau

mengurangi tegangan jangkar, kecepatan akan naik atau turun secara sebanding (gambar 6-28). Pada gambar 6-28 (a) kecepatan jangkar diatur dengan menggunakan rheostat.

Rheostat mengurangi kecepatan di bawah kecepatan nominalnya. Penggunaan rheostat dianjurkan hanya untuk motor-motor kecil. Cara pengaturan kecepatan motor ini biasanya tidak efisien, karena jangkar adalah rangkaian arus tinggi. Jadi, banyak daya dan panas yang dihilangkan pada rheostat dan reguler kecepatan adalah jelek.

Pengatur kecepatan jangkar sistem ward-leonard diperlihatkan pada gambar 6-28 (b). Jangkar motor (M) dihubungkan pada generator dc penguat terpisah (G). Tegangan output generator dapat diatur dari nol sampai maksimal.

Akibatnya, kecepatan motor dapat diubah dari nol sampai maksimal. Dengan pengatur kecepatan elektronik, seperti digambarkan pada gambar 6-28 (c), konduksi dari SCR dikontrol dengan penyetelan potensiometer referensi kecepatan, yang mengubah waktu ON dari SCR per masing-masing setengah siklus positif sehingga mengubah tegangan yang diberikan pada jangkar.

Tes

Jawablah pertanyaan-pertanyaan berikut!

29. Motor listrik menggunakan energi ____ dan energi _____ untuk menghasilkan energi mekanis.

30. Betul atau salah? Motor arus searah dapat eroperasi langsung dari daya yang diberikan oles sistem utiliti listrik.

31. Betul atau salah? Pengantar yang mengalirkan arus ditempatkan tegak lurus pada medan magnet, cenderung bergerak paralel terhadap magnet.

32. Torsi pada jangkar dihasilkan dengan interaksi antara dua____33. Betul atau salah? Komutator pada motor dc membalik kumparan jangkar untuk

menghasilkan putaran jangkar yang terus menerus.34. Betul atau salah? Satu keistimewaan motor dc adalah bahwa kecepatan dapat

diatur dengan mudah.35. Betul atau salah? Servomotor magnet permanen arus searah digunakan pada derek

untuk start beban yang berat.36. Betul atau salah? Motor dc seri berputar cepat dengan beban yang ringan.37. Betul atau salah? Kecepatan motor dc shunt berbanding terbalik dengan arus

medan.38. Motor dc jenis compound menggunakan lilitan medan ____ dan ____39. Betul atau salah? Arah putaran motor dc dapat diubah dengan membalik arah arus

baik pada kumparan medan maupun kumparan jangkar.40. betul atau salah? Tidak seperti pada generator dc, jangkar motor dc, jangkar motor

dc tidak menghasilkan reaksi jangkar.41. Tegangan efektif yang bekerja pada rangkaian jangkar ataupun dc sama dengan

tegangan yang diberikan dikurangi____42. Pada saat motor dc start, satu-satunya faktor yang membatasi arus adalah ____

dari lilitan motor.43. Kecepatan ____ dari motor dc diperoleh ketika tegangan jangkar dan arus b beban

penuh diberikan.

44. Betul atau salah? Penambahan tegangan yang diberikan pada jangkar motor dc akan menyebabkan kecepatannya berkurang.

6-4 MOTOR ARUS BOLAK BALIK

Usaha dari 90% motor bekerja dengan arus bolak balik. Baik motor ac maupun motor dc mempunyai karakteristik yang mengatur penggunaannya.

Karakteristik motor AC Harga lebih murah Pemeliharaan yang lebih muarh Ada berbagai bentuk display untuk berbagai lingkungan pengoperasiaan Kemampuan untuk bertahan pada lingkuangan pengoperasian yang keras. Secara fisik lebih kecil dibandingkan dengan motor dc dari HP yang sama. Biaya perbaikan lebih murah Kemampuan untuk berputar pada kecepataan diatas ukuran kecepatan kerja yang

tertera di nameplate

Karakteristik motor DC Torsi tinggi pada kecepatan rendah Pengaturan kecepatan bagus pada seluruh rentang (tidak ada low-end eingging) Kemampuan mengatasi beban-lebih lebih baik Lebih mahal dibandingkan motor ac Secara fisik lebih b besar dibandingkan dengan motor ac untuk HP yang sama Pemeliharaan dan p perbaikan yang diperlukan lebih rutin.

Keistimewaan umum dari semua motor ac adalah medan magnet putar yang aktif dengan lilitan stator. Konsep ini dapat diilustrasikan pada motor tiga fase dengan mempertimbangkan tiga kumparan diletakkan bergeser 120° listrik satu sama lain. Masing-masing kumparan dihubungkan dengan satu fase sumber terjadi pengaruh medan magnet berputar melalaui bagian dalam inti stator. kecepatan medan magnet putar tergantung pada jumlah kutub stator dan frekuensi sumber daya. Kecepatan itu disebut kecepatan sinkron, yang ditentukan dengan rumus :

s=120 fp

Dimana S= kecepaan sinkron dalam rpmF = frekuensi sumber daya dalam hzP = jumlah lilitan kutub pada tiap lilitan satu fase

Pada gambar 6-29 (b) kecepatan sinkron dapat dihitung sebagai :

s=120 fp

s=120 x602

S= 3600 rms

Motor arus bolak balik diklasifikasikan dengan dasar prinsip pengo[perasiaan sebagai motor induksi atau motor sinkron. Motor induksi ac adalah motor yang paling sering digunkaan sebab motor ini relatif sederhana dan dapat dibuat dengan lebih mudah dibandingkan dengan yang lain. Motor induksi dapat dibuat baik untuk jenis tiga fase maupun sau fase, karena pada motor induksi tidak ada tegangan eksternal yang diberikan tegangan pada celah udara dan pada lilitan rotor untuk menghasilkan arus rotor dan medan magnet. Medan magnet stator dan rotor kemudian berinteraksi dan menyebabkan rotor berputar (gambar 6-30)

Aplikasi induksi yang umum biasanya menggunakan motor induksi tiga fase rotor jangkar (gambar 6-31). Karakteristik motor rotor sangkar adalah sebagai berikut :

Rotor terdiri dari penghantar tembaga yang dipasangkan pada inti yang solid dengan ujung-ujung dihubung singkat mirip dengan sangkar tupai

Kecepatan konstan Arus start yang besar yang diperlukan oleh motor menyebabkan tegangan

berfluktuasi Arah putaran dapat dibalik dengan menukarkan dua dari tiga lin daya

utama pada motor Faktor daya cenderung buruk untuk beban yang dikurangi Apabila tegangan diberikan pada lilitan stator, dihasilkan medan magnet

putar yang menginduksikan tegangan pada rotor. Tegangan tersebut pada gilirannya menimbulkan arus yang besar mengalir pada rotor. Arus tersebut menimbulkan medan magnet. Medan rotor dan magnet stator cenderung menimbulkan medan magnet. Medan rotor dan medan stator cenderung saling tarik menarik satu sama lain. Situasi tersebut membangkitkan torsi, yang memutar rotor dengan arah yang sama dengan putaran medan magnet yang dihasilkan oleh stator

Pada saat start, motor akan terus berjalan dengan rugi fase sebagai motor satu-fase. Arus yang ditarik dari dua lin sisa hampir dua kali, dan motor akan mengalami panas lebih.

Motor rotor snagkar biasanya dipilih dari jenis-jenis motor yang lain karena kesederhanaan, kekuatan, dan keandalan. Karena keistimewaan yang unik tersebut, motor sangakar tupai diterima sebagai standar aplikasi motor ac untuk semua keperluan kecepatan-konstan.

Rotor motor induksi tdak berputar pada kecepatan sinkron, tetapi agak ketinggalan. Misalnya motor induksi yang mempunyai kecepatan sinkron 1800 rmp akan sering mempunyai kecepatan kerja 1750 rmp pada horse power kerja. Ketinggalan tersebut biasanya dinyatakan sebagai persamaan kecepatan sinkron yang disebut slip.

%slip=(kecepatan sinkron )−(kecepatan putar )

kecepatan sinkronx100

¿ 1800−17501800

x 100

¿2,78%

Kecepatan rotor motor induksi tegantung pada kecepatan sinkron dan beban yang harus digerakkan. Rotor tidak menarik pad akecepatan sinkron tetapi cenderung untuk slip belakang. Jika rotor diputar pada kecepatan yang sama dengan medan putar, tidak ada gerakan relatif anatara rotor dan medan, dan tidak ada tegangan yang diinduksikan, karena motor slip sehubungan dengan medan magnet berputar dari stator, maka teganan dan arus diinduksikan pada rotor. Jadi, motor normal, katakanlah dengan slip 2,8% dan kecepatan sinkron 1800 rmp, akan memunyai slip 50 rmp dan kecepatan penuh 1750 rmp (18000-50=1750 rmp). Inilah kecepatan beban penuh yang akan diumpai pada plat nama motor.

Motor induksi pada dasarnya adalah transformator dimana stator adalah primer dan rotor yang dihubungkan singkat adalah skunder. Arus tanpa beban sama dengan arus penguatan pada transformator. Jadi, motor induksi tersusun atas komponen kemagnetan yang menimbulkan gaya tolak dan sedikit komponen aktif yang mensuplai kerugian angin dan gesekan pada rotor, ditambah kerugian besi pada stator.

Apabila motor induksi dalam keadaan berbeban, arus motor membangkitkan fluks yang berlawanan arah dan karena itu memperlemah fluks stator. Hal ini mengakibatkan lebih banyakarus yang mengalir pada lilitan stator, smaa seperti kenaikan arus skunder dari transformator mengakibatkan kenaikan pada arus primernya. Arus penguatan dan adaya reaksi dalam keadaan terbeban bertahan hampir sama dengan pada saat keadaan tanpa beban. Tetapi daya aktif (kW) yang diserap oleh motor meningkat sebanding dengan beban mekanis. Hal ini mengikuti faktor daya motor yang bertambah besar secara dramatis pada saat beban mekanis bertambah. Pada keadaan beban penuh, faktor daya tersebut berkisar antara 0,7 untuk mesin kecil dan sampai dengan 0,9 untuk mesin besar. Efisiensi pada beban penuh adalah tinggi, dapat mencapai 90% untuk mesin yang sangat besar.

Arus motor ditahan sampai arus starting dari motor induksi adalah 5 sampai dengan 6 kali arus penuh. Secara setelah rotor dilepas, rotor mempercepat putaran dengan sangat cepat searah putaran medan. Pada saat rotor mengambil kecepatan, kecepatan relatif medan terhadap rotor makin berkurang. Hal ini menyebabkan kedua nilai dan frekuensi tegnagan yang diinduksikanturun karena batang-batang rotor memotong lebih lambat. Arus rotor pertama kali sangat besar, turun dengan cepat pada saat motor mengambil kecepatan. Oleh karena itu, motor harus tidak pernah dibiarkan tertahan untuk waktu sebentar saja.

Oleh karena motor induksi tiga fase membuat medan putar yang dapat menstart motor, motor satu fase memerlukan alat pembantu starting.pada saat motor induski satu fase berputar, motor membangkitakn medan magnet putar. Motor induksi satu fase lebih besar ukurannya untuk hp yang sama dibandingkan dengan motor tiga fase, motor satu fase mengalami pembatasan pemakainan dimana daya tiga fase tidak ada. Apabila berputar, torsi yang dihasilka oleh motor satu fase adalah berpulsa dan tidak teratur, yang mengakibatkan faktor daya dan efisiensi yang lebih rendah dbandingkan dengan motor banyak fase.

Arah putaran medan stator dari motor induksi tiga fase tergantung pada urutan fase. Medan rotor ditarik oleh medan stator dan karena itu berputar searah dengan medan stator. Penukaran setiap dua kali ari ujung-ujung beda fase yang mensuplai arus pada stator akan membalik urutan fase dan menyebabkan rotor berbalik arahnya.

Perlu diingat bagaimana kecepatan motor induksi ditimbulkan, yaitu dengan jumlah kutub dan frekuensi suplai daya (bukan suplai tegangan). Kecepatan standar motor induksi

sangkar-tupai pada dasarnya konstan. Meskipun demikian, motor sangkar suplai dengan meltispeed khusus, diproduksi dengan lilitan stator pada jumlah kutub yang dapat diubah dengan mengubah hubungan eksternal. Motor kecepatan banyak (multispeed) ada pada dua atau lebih kecepatan yang terhitung, yang ditentukan dengan hubungan yang yang dibuat pada motor. Motor dua kecepatan biasanya mempunyai satu lilitan yang dapat dihubungkan sehingga mempunyai dua kecepatan, salah satunya separuh dari yang lain (gambar 6-32)

Motor induksi rotor lilit adalah motor induksi dengan rotor di lilitan kawat yang digunakan untuk aplikasi kecepatan yang variabel ( gambar 6-33).

Stator terdiri dari tiga lilitan satu fase yang diletakkan berjarak 120° listrik satu smaa lain, dan dihubungkan ke sumber daya tiga fas. Rotor tiga fase mempunyai ujung-ujung luar ke slip ring.

Kecepatan rotor lilit dapat diubah dengan menempatkan tahanan pada rangkaian rotor melalui slip ring. Semakin besar tahanan ditempatkan pada rangkaian rotor, semakin lambat motor berputaer , apabila semua tahanan dihilagkan dari rangkaian rotor, motor akan berputar pada kecepatan penuh. Dengan menempatkan tahanan pada rangkaian rotor, mengurangi arus start dan menyediakan torsi start yang tinggi. Faktor daya motor jenis ini adalah rendah pada keadaan tanpa beban, dan penuh pada keadaan beban. Untuk membalik putaran motor jenis ini, tukarlah dua ujung-ujung sumber tegangan.

Beberapa keuntungan dan kelemahan motor induksi rotor lilit meliputi :

Keuntungan Torsi start tinggi dengan arus rendah. Percepatan dengan beban berat lembut Tidak ada pemanasan abnormaol selama periode startin Pengaturan kecepatan yang bagus selama bekerja dengan beban konstan.

Kelemahan Harga awal dan pemeliharaan lebih tinggi dibandingkan dengan motor sangkar

tupai Regulasi kecepatan jelek, apabila bekerja dengantahanan pada rangkaian rotor

Motor sinkron , seperti namanya, menunjukkan motor berputar pada kecepatan konstan mulai tanpa beban sampai beban penuh. Kecepatannya adalah sama dengan kecepatan medan magnet putar. Motor sinkron menggunakan stator satu fase atau tiga fase untuk membangkitkan medan magnet putar dan rotor elektromagnetis yang disuplai dengan arus searah. Rotor bertindak seperti magnet dan ditarik oleh magnet stator yang berputar. Penaikan akan menghasilkan torsi pada rotor dan menyebabkan rotor berputar dengan medan. Motor sinkron tidak dapat berputar (start sendiri) dan harus dibawa pada kecepatan yang mendetekati kecepatan sinkron sebelum motor dapat terus berputar sendiri.

Pada motor sinkron tiga fase (gambar 6-34) rotor biasanya mempunyai dua lilitan, lilitan ac yang kemungkinan jenis sangkar tupai atau jenis rotor lilit dab lilitan dc. Lilitan motor ac membawa rotor sampai mendekati kecepatan

sinkron dimana lilitan motor dc diberi energi dan motor mengurangi satu langkah dengan medan yang berputar. Lilitan stator sama dengan lilitan fase banyak sangakar tupai dan motor rotor lilit.

Motor sinkron tidak dapat distart dengan medan dc yang diberi tenaga. Pada keadaan ini, torsi bolak balik dihasilkan pada rotor. Pada saat medan magnet stator menyapu pada rotor, cenderung menyebabkan rotor mencoba berputar-pertama kali pada arah yang berlawanan dnegan arah putaran medan berputar dan kemudian dengan arah yang sama. Aksi ini terjadi sedemikian cepat sehingga rotor tetap diam.

Untuk menjalankan (start) motor sinkron, rotor dihilangkan tenaganya. Motor dijalankan dengan cara yang sama seperti motor sngkar tupai atau rotor lilit tergntung pada konstruksi rotor. Apabila rotor mencapai hampir 95% kecepatan sinkron, arus searah diberikan pada lilitan penguat. Arus searah menghasilkan kutub utara selatan yang pasti pada rotor, yang mengunci paa medan magnet putar dari stator dan memutar rotor pada kecepatan sinkron.

Motor sinkron tiga fase dapat digunakan untuk perbaikan faktor daya. Motor yang dioperasikan dengan cara itu disebut kapasitor sinkron. Motor sangkar tupai dan motor lilit adalah jenis motor induksi yang menyebabakan faktor daya ketingggalan. Fator daya yang ketinggalan itu dapat dikoreksi dengan pemberian penguat lebih dari rotor motor sinkron.

Hal ini akan membuat faktor daya yang mendahului membatalkan faktor daya ketinggalan dari motor induksi. Medan dc yang diberikan penguatan kurang aka menghasilkan faktor daya keinggalan (jarang digunakan). Apabila medan yang umumnya diberi penguatan, motor sinkron akan berputar pada faktor daya satu. Motor sinkron biasanya digunakan untuk menggerakkkan beban yang menghendaki putaran konstan dan jarang starting dan stopping. Jenis beban yang umum adalah generator dc, blower, dan kompresor.

Jawablah pertanyaan-pertanyaan berikut !45. Betul atau salah? Motor ac memerlukan pemeliharaan yang lebih rutin dibandingkan

dengan motor dc.46. Betul atau salah? Motor arus searah lebih mahal dibandingkan dengan motor ac.47. Keistimewaan umum dari semua motor ac adalah medan magnet______________48. Berapakah kecepatan sinkron motor ac 12 kutub 60 Hz.49. Motor induksi ac diberi nama demikian karena tidak ada tegangan eksternal yang

diberikan pada ____________nya.50. Motor yang sering digunakan pada industri adalah motor induksi sangkar__________fase 51. Hitunglah presentase slip dari motor induksi 60 Hz, 8 kutub yang bekerja pada 840 rpm.52. Betul atau salah? Tidak seperti pada motor tiga fase, motor fase tunggal memerlukan alat

bantu starting.53. Arah putaran motor induksi tiga fase tergantung pada urutan_______

54. Betul atau salah? Kecepatan motor induksi sangkar tupai diubah dengan cara mengubah tegangan suplai

55. Betul atau salah? Kecepatan motor sinkron sama dengan kecepatan medan magnet berputar.

56. Betul atau salah? Motor sinkron tiga fase tidak dapat berjalan(start) sendiri57. Motor Sinkrin dengan medan dc --------- akan menghasilkan faktor daya mendahului.

6-5 PEMILIHAN, PEMASANGAN, DAN PEMELIHARAAN MOTORUkuran daya-mekanis kerja motor dinyatakan dalam horse power(hp) atau watt (W):

1hp=746 W. Dua faktor penting yang menentukan output daya-mekanis adalah torsi dan kecepatan. Torsi adalah besarnya puntiran atau daya pemutar; sering dinyatakan dalam pound-feet(lb/ft). Kecepatan motor umumnya dinyatakan dalam putaran per menit (rpm).

Horse power=Kecepatan (rpm ) x torsi ( Ib

ft)

5252Jadi, untuk setiap motor, horsepower tergantung pada kecepatan. Makin lambat motor

bekerja, makin besar torsi motor yang harus dihasilkan agar memberikan jumlah daya yang sama. Untuk mempertahankan torsi yang lebih besar, motor yang lambat memerlukan komponen yang lebih kuat dibandingkan dengan komponen yang lebih kuat dibandingkan dengan komponen dari motor kecepatan lebih tinggi untuk ukuran kerja daya yang sama.

Motor yang lebih lambat biasanya lebih besar, lebih berat dan lebih mahal dibandingkan dengan motor yang lebih cepat dengan ukuran kerja daya ekivalen. Besarnya torsi yang dihasilkan oleh motor biasanya kecepatannya berubah dan bergantung pada jenis dan desain motor. Gambar 6-35 menunjukkan grafik torsi kecepatan motor.

GambarGambar 6-35 Grafik torsi-kecepatan motor

Beberapa faktor penting yang ditunjukkan oleh grafik mencakup: Torsi start; adalah torsi yang dihasilkan ada kecepatan nol. Torsi percepatan; adalah torsi minimum yang dihasilkan selama percepatan dari

keadaan diam sampai kecepatan kerja. Torsi patah; ini adalah torsi maksimum yang dapat dihasilkan motor sebelum mogok

(stalling).

Efisiensi daya (gambar 6-36(a)) dari motor listrik didefinisikan sebagai berikut:

efisiensi (% )=OutputInput

¿ Dayaoutputoutput daya+kerugian

GambarGambar 6-36. Efisiensi motor

Karena adanya kerugian-kerugian, output mekanis yang berguna dari motor lebih kecil dibandingkan dengan input listrk.

Panas adalah faktor penentuan akhir dalam menetapkan ukuran hp-kerja motor. Daya input pada motor ditransfer pada poros sebagai output daya atau kerugian sebagai panas melalui body-motor. Efisiensi motor listrik berkisar antara 75 sampai 98 persen. Motor efisien-energi (gambar 6-36(I)) biaya operasinya lebih rendah dan mempunyai kerugian panas yang rendah untuk memberikan output daya-mekanis yang sama. Peningkatan efisiensi

pada dasarnya dapat dicapai dengan penggunaan bahan material yang lebih banyak dan lebih baik serta penerapan perubahan desain pada motor. Kerugian yang jelas berkaitan dengan operasi motor meliputi:

Rugi inti. Rugi inti menyajikan energi yag diperlukan untuk memagnetisasikan bahan inti (histerisis) dan kerugian-kerugian karena timbulnya arus listrik yang kecil yang mengalir pada inti (arus eddy).

Rugi stator. Rugi pemanasan I 2 R pada lilitan stator karenaa arus I mengalir melalui penghantar kumparan dengan tahanan R.

Kerugian rotor. Kerugian I 2 R pada lilitan rotor (pada motor induksi sangkar tupai, “lilitan” sesungguhnya batang-batang penghantar yang bergerak secara aksial sepanjang rotor dan dihubungkan pada ujung-ujungnya)

Kerugian beban liar. Adalah akibat fluks bocor yang diinduksikan oleh arus beban; bervariasi sebagai kuadrat arus beban.

Kerugian angin dan gesekan. Kerugian ini menyajikan angin dan bantalan terhadap putaran rotor.

Killowat yang dikehendaki hampir sama, tidak peduli ukuran motor yang digunakan. Meskipun demikian, kiloVAR yang dikehendaki meningkat dengan cepat karena motor lebih besar dibandingkan dengan yang perlu digunakan. Akibatnya, kilovolts-ampere yang diperlukan yang menentukan ukuran alat sakelar dan kabel listrik yang digunakan, juga akan bertambah. Batas ukuran lebih yang dapat diterima untuk mengoperasikan motor adalah antara 75 sampai 100 persen beban. Ini biasanya dicapai dengan mengetahui bahwa motor induksi tersedia dengan banyak ukuran. Ingat bahwa apabila motor mempunyai faktor pelayanan 1,15 dapat beroperasi pada 115 persen beban trus-menerus) meskipun pada efisiensi yang agak rendah. Keadaan beban-lebih dalam jangka waktu yang pendek sering dapat diakomodasi dengan kemampuan faktor pelayanan daripada penggunaan motor dengan hp yang lebih besar.

Tutup motor dirancang untuk memberikan perlindungan yang cukup tergantung pada lingkungan dimana motor harus bekerja. Tutup yang paling umum adalah:

ODP (Open Drip-Proof). Tutup ODP digunakan untuk lingkungan yang bersih; akan memberikan toleransi terhadap tetesan cairan tidak lebih besar dari 15˚ dari vertikal. Udara sekitar ditarik melalui motor untuk pendinginan.

TEFC (Totally Enclosed Fan Cooled). Tutup TEFC digunakan untuk ingkungan berdebu dan korosif; udara didinginkan oleh kipas angin eksternal terpadu.

Tahan ledakan. Motor TEFC ini digunakan pada lingkungan yang mudah terbakar. Tahan terhadap ledakan gas internal tanpa menyalakan gas eksternal (tidak membolehkan percikan internal atau api untuk lolos)

Motor induksi telah distandarisasi menurut karakteristik torsinya seperti desain A,B, C, D, atau F dari NEMA (National Elactrical Manufactur Asociation). Desain yang anda pilih harus mempuyai torsi cukup untuk mengasut (start) beban dan mempercepat sampai kecepatan penuh. Tabel 61 memberikan daftar karakteristik torsi untuk berbagai desain NEMA.

Motor induksi sangkar-tupai adalah motor yang paling sederhana dan paling terpedaya karena kekerasan lilitan rotor sangkar dan tidak adanya sikat. Arus awal (starting) yang besar diperlukan oleh motor ini dapat menyebabkan fluktuasi tegangan. Kegunaan-umum, motor

induksi sangkar tupai (desain B NEMA) adalah motor induksi. Motor desain B NEMA digunakan untuk menggerakkan kipas, pompa sentrifugal dan sebagainya.

Motor torsi start-tinggi (desain C NEMA) digunakan apabila kondisi start sukar. Elevator dan kerekan yang harus start dalam keadaan berbeban adalah dua aplikasi yang umum. Pada umumnya, motor-motor tersebut mempunyai roda sangkar-double.

Motor slip-tinggi (desain D NEMA) dirancang untuk mempunyai torsi start yang tinggi dan arus start yang rendah. Motor-motor tersebut mempunyai tahanan rotor tinggi dan bekerja antara 85 dan 95 persen dari kecepatan sinkron. Motor-motor tersebut menggerakkan baban kelembaman tinggi (misalnya pengering sentrifugal), yang mengambil waktu yang relatif lama untuk mencapai kecepatan penuh. Rotor sangkar tahanan-tinggi dibuat dari kuningan dan biasanya motor-motor tersebut biasanya dirancang untuk operasi ysng sifatnya sebentar-sebentar untuk mencegah pemanasan lebih.

Isolasi motor diklasifikasikan dengan huruf sesuai dengan kemampuan masing-masing terhadap suhu, untuk bertahan tanpa penurunan yang serius dari alat isolasinya. Ukuran suhu-kerja solasi didasarkan pada suhu kamar 40˚ celsius. Tabel 6-2 menunjukkan kenaikkan suhu diatas suhu kamar untuk klas-klas isolasi.

Dengan mempertimbangkan bahwa air mendidih pada 100˚ celsius dan suhu dibawahnya di mana motor yang bekerja dapat diapresiasi, meskipun sebagian besar tidak akan terbakar atau meleleh jika batas ini dilampaui, maka umur pemakaian isolasi sangat berkurang. Jenis isolasi motor yang paling umum digunakan adalah klas B

Ada dua jenis bantalan yang digunakan pada motor listrik: bantalan lengan dan batalan bola. Bantalan lengan tardiri dari silinder perunggu atau kuningan, sumbu dan reservoir. Poros motor berputar pada lengan kuningan atau perunggu dan diberi pelumas dengan minyak dari reservoir oleh sumbu yang mentrasnfer minyar dari reservoir ke lengan. Bantalan lengan digunakan pada motor yang lebih kecil dengan tugas-ringan dan harus diberi pelumasan, paling tidak setiap enam bulan atau sesuai dengan spesifikasi pembuat.

Tabel 6-1 karakteristik torsiDesain motor

induksiTorsi

startingArus

startingSlip beban-

penuhTorsi patah

A Normal Normal Rendah Lebih TinggiB Normal Normal Rendah NormalC Tinggi Normal Rendah NormalD Tinggi Rendah Tinggi TinggiF Rendah Rendah Rendah Rendah

Tabel 6-2 klasifikasi isolasi motorIsolasi

Klas B Klas F Klas HMotor tanpa SF.Kenaikkan suhu pada beban yang di rancang.

Motor dengan SF 1,15. Kenaikkan suhu pada 115% beban

80˚C 105˚C 125˚C

90˚C 115˚C 135˚C

Jenis banatalan bola terdiri dari bantalan bola pada pacuan dalam dan luar dengan seal ke dalam dan seal luar. Bantalan peluru digunakan untuk beban berat dan mempunyai tiga style: diberi pelumasan permanen, dibungkus dengan tangan, dna bantalan yang memerlukan perluasan melalui fittings. Tidak adanya pelumasan pada bantalan dapat merusak motor. Meskipun demikian, ntuk alasan yang jelas, kelebihan peumasan juga dapat merusak motor. Jika anda memberi pelumasan bantalan bola (khususnya dengan fittings pelumasan) anda

akan meniup seal dalam dan akan mengisi motor dengan pelumasan, yang menyebabkan motor mengalami panas lebih.

Selain pelumasan, faktor penting yang lain dalam pemakaian bantalan adalah pelurusan motor dan beban (gambar 6-37). Untuk motor yang digabung langsung, poros beban harus sempurna lurus dengan poros penggerak, seperti diperlihatkan pada gambar 6-37 (a). Untuk sistem pemutaran dengan sabuk harus ada pelurusan yeng betul dan tegangan sabuk yang betul mendekati 1 untuk sebagian besar pemakaian sbuk tunggal. Sabuk harus diatur hanya cukup mencegah selip.

Ketegangan yang berlebihan dapat memperpendek umur pemakain bantalan. Pada saat mengaganti sabuk pada sistem multi sabuk, semua sabuk perlu diganti bahkan jika hanya satu yang rusak, karena sabuk-sabuk bekerja sama menggangkat beban dengan sama. Sekali anda telah meluruskan sistem dan menyetel tegangan sabuak dengan betul, peiksa selalu arus kerja motor untuk mengetahui bahwa ukuran arus kerja beban-penuhnya tidak dilampaui jika bantalan jelek dan dipakai pada motor, dapat menyebabkan rotor menggesek stator dan merusakkan motor.

Sistem penggerakan dengan sabuk sangat bermanaat sebab kecepatan standar motor dapat digunakan untuk menggerakkan beban pada kecepatan tertentu. Ini dilakukan denan menggunakan rasio pulley/ kecepatan. Rumus yang digunakan untuk mengukur kecepatan dan ukuran pulley adalah:

rpm motorrpm ysng digerakkan

=Diameter pulley yangdigerakkan

diameer pulley motorGambar

Gambar 6-37 pelurusan beban dan motorCONTOH 6-1Anda mempunyai motor untuk menggerakkan beban. Motor menggerakkan pada 1725

rpm dan mempunyai 2-in pulley penggerak; beban harus berputar pada 1150 rpm. Berapa ukuran pulley yang diperlukan untuk beban itu?

17251150

=Diameter pulley yangdigerakkan2

17251150

=3∈pulley

Motor harus dihubungkan pada sumber daya sesuai dengan ukuran kerja tegangan dan frekuansi seperti yang ditunjukkan pada plat nama. Pengawatan harus dilakukan sesuai dengan kode lisrik yang mengatur pengawatan total. Kawat yang terlalu kecil antara motor dan sumber daya akan membatasi kemampuan starting dan menyebabkan pemanasan lebih dari motor. Baik motor anda dan peralaan, atau alat pada tempat ang dihubungkan, harus ditanahkan sebagai pencegah kecelakaan terhadap kemungkinan kejutan listrik.

Motor yang dikenai beban lebih, rotor yang ditahan, kejutan arus, atau kondisi ventilasi yang tidak cukup, dapat mengalami pembentukkan panas yang cepat, menimbulkan resiko kerusakkan motor atau terbakar. Untuk mencegah resiko seperti itu, penggunaan motor dengan pelindung beban lebih dianjurkan untuk sebagian besar pemakaian.

Protektor beban lebih otomatis. Alat riset beban lebih otomatis yang menyatu dengan kawat, mengamankan motor dengan memutuskan motor dari lin sebelum suhu menjadi tinggi dan berbahaya. Kontak-kontak dari alat tetap terbuka cukup lama untuk mendinginkan, kemudian secara otomatis menutup dan menghubungkan kembali motor dengan lin. Operasi normal dilanjutkan lagi jika beban lebih hanya sementara.

Pelindung beban lebih manual. Alat beban lebih riset manual yang menjadi satu dengan alat-nya dianjurkan untuk digunakan jika restarting otomatis akan menimbulkan bahaya untuk operator atau mengakibatkan kerusakan pada peralatan. Jenis pelindung ini beroperasi sama dengan alat riset otomatis, kecuali bahwa resetting dicapai dengan penekanan tombol riset pada motor, setelah waktunya tepat diperbolehkan untuk mendinginkan.

Motor listik adalah kuda kerja industri, dan apabila dipakai dengan betul akan memberikan layanan bertahun-tahun dengan pemeliharaan yang minimum. Inilah beberapa saran yang menjadi bagian dari program pemeliharaan motor.

Jadwal inspeksi secara periodik. Sekurang-kurangnya sekali setahun setiap motor listrik harus diinspeksi untuk sesuatu misalnya pelurusan (pendadaran) poros motor, pengencangan dasar motor dan kondisi sabuk vee dan kekencangan. Jika itu adalah motor dc, buka tutup dan lakukan pengecekan pada perangkat sikat, ke tegangan pegas, komutator dan jika mungkin kondisi lilitan.

Jagalah motor anda agar selalu bersih. Jika saringan tersumbat, aliran udara akan berkurang dan motor akan mengalami pemanasan lebih sehingga lambat laun akan merusak isolasi.

Jagalah motor anda agar selalu kering. Motor yang digunakan terus-menerus cenderung tidak mengalami masalah kelengkapan. Motor yang digunakan sebentar-sebentar atau motor cadangan yang mempunyai masalah seperti itu. Cobalah menjalankan motor selama paling tidak beberapa jam tiap minggu untuk menghilangkan kelembaban. Hati-hati suapya uap dan air tidak ditujukan pada motor terbuka tahan tetesan.

Periksa pelumasan. Periksalah penggunaan jumlah pelumas yang tepat. Taerlalu banyak atau sedikit pelumas dapat menyebabkan kerusakan bantalan. Pastikan untuk tidak menggunakan pelumas yang tercemar atau tidak tepat.

Pergunakan analisis getaran. Peningkatan getaran motor yang menyolok adalah suatu indikasi masalah.

Starting yang berlebihan adalah kasus utama dari kegagalan motor. Arus yang tinggi yang mengalir selama start menimbulkan jumlah panas yang besar pada motor. Untuk motor 200 hp dan di bawahnya, waktu akselarasi motor maksimum yang dihubungkan pada beban kelembaman tinggi dapat mentolelir sekitar 20s. Motor harus tidak melampaui lebih dari sekitar 150 “detik-start” per hari.

TesJawablah pertanyaan-pertanyaan berikut !58. Input motor adalah 20 kW. Berapakah input horsepowernya?59. Betul atau salah? Semakin lambat motor biasanya semakin kecil dibanding motor

yang lebih cepat dari batas kerja daya yang sama.60. Input daya pada motor ditransfer pada poros atau hilang sebagai __________61. Betul atau salah? Rugi besi pada motor diakibatkan oleh timbulnya arus eddy pada

bahan ini.62. Jenis tutup motor apa yang anda anjurkan untuk gergaji pada pabrik kayu?63. Apakah desain NEMA yang paling umum digunakan pada motor induksi?

64. Betul atau salah? Motor dengan isolasi klas B btas kerja suhu, dirancang untuk bertahan dengan aman pada operasi suhu lebih tinggi dibanding isolasi dengan ukuran kerja klas H

65. Dua jenis bantalan yang digunakan pada motor listrik adalah ___________ dan ____________

66. Betul atau salah? Sabuk penggerak motor yang terlalu kencang dapat mengurangi umur pemakaian bantalan

67. Motor bekerja pada kecepatan 3250 rpm. Mesin menggerakan pada kecepatan 650 rpm jika pulley mesin 20 in diameternya, berapakah diameter pulley yang harus dipasng pada motor?

68. Betul atau salah? Semua motor umumnya harus ditanahkan69. Betul atau salah? Reseting dari alat beban lebih motor otomatis yang built in (menjadi

satu) dicapai dengan menekan ombol reset70. Betul atau salah? Jika motor tidak dijaga kebersihannya motor akan mengalami panas

lebih.

KESIMPULAN1. Generator adalah mesin yang menggunakan magnetisme untuk mengubah energi

mekanis menjadi energi listrik.2. Besarnya tegangan yang diinduksikan pada penghantar jangkar generator tergantung

pada kuat medan magnet, kecepatan dan panjang penghantar, serta sudut pada mana pemotong fluks.

3. Generator ac menyerupai generator dc kecuali bahwa generator ac mempunyai slips ring sebagai pengganti komutatoor.

4. Generator ac medan-diam tidak begitu umum dibandingkan generator medan-berputar dan terbatas ukuran kerja untuk killovolts-ampere dan tegangan rendah.

5. Generator ac medan berputar menyerdehanakan masalah pengisolasi tegangan tinggi yang dihasilkan sebab lilitan tidak dikenai gaa sentrifugal.

6. Generator arus bolak-balik menghasilkn tegangan dengan bentuk gelombang sinus.7. Rumus untuk menentukan frekuensi generator ac adalah

f = pn120

8. Rumus untuk menentukan presentase pengaturan tegangan dari generator adalah:

% pengaturan=Teg tanpabeban−Tegbeban penuhTeganganbeban penuh

9. Pengatur tegangan digunakan untuk mempertahankan tegangan terminal generator konstan dengan mengatur penguatan medan sesuai dengan kondisi beban tertentu.

10. Kumparan stator alternator tiga-fase dapat dihubungkan dalam bintang atau delta.11. Pada alternator tiga-fase yang dihubungkan bintang, tegangan fase ke netral sama

dengan tegangan yang dibangkitkan pada masing-masing kumparan dan tegangan fase-ke-fase sama dengan tegangan fase-ke-netral kali 1,73.

12. Pada alternator tiga-fase dihubungkan delta, tegangan terukur antara dua lin sama dengan tegangan yang dibangkitkan pada lilitan kumparan

13. Sumber energi mekanis yang diberikan ke generator disebut penggerak utama (prime mover)

14. Sebelum dua buah generator ac tiga-fase dapat diparalel, urusan fase harus sama, tegangannya harus sefase, dan frekuensi serta tegangan terminal harus sama.

15. Kogenerasi adalah produksi listrik yang serentak dan energi panas dari bahan bakar tunggal.

16. Tegangan yang dibangkitkan pada generator mula-mula bolak-balik, dapat menjadi arus searah sesudah disearahkan.

17. Komutator generator dc bertindak seperti mekanis penyearah unuk mengubah tegangan ac menjadi tegangan dc.

18. Arus searah yang digunakan untuk memberi energi lilitan medan dari generator disebut arus eksitasi.

19. Generator dc penguat terpisah mempunyai arus medan yang disuplaikan oleh sumber dari luar.

20. Generator penguat sendiri kemungkinan dihubungkan seri, paralel atau kompon.21. Generator compound mencegah penurunan tegangan terminal generator dc dengan

adanya penambahan beban.22. Tegangan yang diinduksikan pada kumparan yang memotong pada garis lebar adalah

nol.23. Sikat disetel sedemikian sehingga berhubungan (kontak) dengan kumparan pada saat

berada pada garis netral.24. Komutasi adalah proses pembalikan arah arus pada kumparan jangkar.25. Pada generator dc, reaksi jangkar membangkitkan gaya magnetotomotife yang

memotong fluks medan utama dan membelokkan garis netral pada arah putaran dari jangkar

26. Interpole (kutub antara) diletakkan antara kutub medan utama untuk memperkecil efek reaksi jangkar.

27. Motor listrik bekerja dengan prinsip bahwa dua medan magnet dapat dibuat untuk berinteraksi menghasilkan gerakan.

28. Motor arus searah dipergunakan di mana diperlukan rentang torsi dan kontrol kecepatan yang lebar.

29. Mesin dc dapat bekerja sebagai motor atau sebagai generator.30. Servomotor magnet-permanen aus searah digunakan pada mesin yang memerlukan

posisi objek yang pasti.31. Motor dc jenis seri dapat menstart beban yang sangat berat tetapi kecepatan akan

bertambah apabila beban dikurangi.32. Motor arus searah seri tidak boleh dioperasikan tanpa beban.33. Motor dc jenis shunt dapat berputar cepat pada kecepatan konstan pada mesin yang

digerakkan.34. Motor arus searah shunt dapat berputar cepat pada kecepatan tinggi yang berbahaya

jika arus pada kumparan medan hilang.35. Motor dc jenis kompon menggunakan lilitan medan seri dan shunt dan menghasilkan

karakteristik intemediate motor seri dan shunt.36. Pada motor dc reaksi jangkar menggeser garis komutasi netral berlawanan dengan

arah putaran.

37. Aksi generator pada motor menghasilakn GGL lawan yang berlawanan arah dengan tegangan terminal yang diberikan.

38. Apabila kecepatan motor dc bertambah, GGL lawan meningkat dan arus yang dicari oleh motor menurun.

39. Kecepatan motor dc dikontrol dengan mengubah arus medan atau dengan pengatur tegangan yang diberikan pada jangkar.

40. Penurunan kekuatan medan dari motor dc akan menyebabkan motor berputar lebih cepat.

41. Penambahan dan penurunan tegangan jangkar dari motor dc akan menyebabkan motor kecepatan motor naik dan turun secara sebanding.

42. Dibandingkan dengan motor dc, motor ac lebih murah dan memerlukan perawatan yang lebih sedikit, lebih kuat dan secara fisik lebih kecil dibandingkan dengan motor dc dari hp yang sama.

43. Keistimewaan umum dari semua motor ac adalah perputaran medan magnet.44. Rumus untuk menentukan kecepatan kincir motor ac adalah:

S=120 fP

45. Pada motor industri, arus bolak-balik pada stator yang menginduksikan tegangan pada lilitan rotor yang dihasilkan arus rotor dan medan magnet.

46. Rumus untuk menentukan presentase slip dari motor induksi adalah:

%slip=(Kecepat an

sinkron )−( Kecepatanputar )

Kecepatan sinkron47. Dibandingkan dengan motor fase banyak, motor satu-fase yang memerlukan alat

starting pembantu baterai, adalah lebih besar ukurannya untuk tegangan yang sama, memberikan torsi tidak beraturan, dan bekerja pada faktor daya dan efisiensi yang lebih rendah.

48. Arah putaran motor induksi tiga-fase dapat dibalik dengan menukarkan dua dari ujung-ujung tiga fase yang mensuplai arus pada stator.

49. Kecepatan motor induksi ditentukan oleh jumlah kutub dan frekuensi suplai daya dan bukan suplai tegangan.

50. Motor induksi rotor-lilit adalah motor induksi dengan rotor dililit yang digunakan untuk aplikasi kecepatan yang variabel.

51. Semakin besar tahanan pada rangkaian motor induksi rotor lilit, semakin lambat motor akan berputar.

52. Motor sinkron ac berputar pada kecepatan konstan dari keadaan tanpa beban sampai ke beban penuh

53. Motor sinkron tiga-fase memerlukan alat pembantu untuk starting.54. Motor sinkron tiga-fase menghasilkan faktor daya mendaului apabla dioperasikan

dengan rotor yang diberi penguatan lebih.55. Ukuran kerja daya mekanis dari motor dinyatakan dalam horse power atau watt56. Dua faktor yang menentukan output daya mekanis adalah torsi dan kecepatan.57. Kerugian spesifik yang berkaitan dengan operasi motor meliputi rugi inti, rugi stator,

rugi rotor, rugi beban liar, dan rugi angin serta gesekan.

58. Tutup motor dirancang untuk menyediakan perlindungan tergantung pada lingkungan di mana motor harus bekerja.

59. Klasifikasi desain NEMA menunjukkan karakteristik torsi dari bermacam-macam motor induksi.

60. Insulasi motor diklasifikasikan dengan huruf sesuai dengan suhu di mana motor mampu bertahan..

61. Bantalan lengan dan bantalan bola digunakan pada motor listrik.62. Kelebihan pemakaian bantalan dapat disebabkan oleh pelumasan yang tidak tepat,

pelurusan yang tidak tepat dari motor, dan beban serta tegangan sabuk yang terlalu kencang.

63. Sistem yang digerakkan sabuk sangat bermanfaat karena kecepatan standard motor dapat digunakan untuk menggerakkan beban pada kecepatan tertentu.

64. Kawat yang terlalu kecil antara motor dan sumber daya dapat membatasi kemampuan starting dan menyebabkan motor mengalami panas lebih.

65. Semua motor harus ditanahkan sebagai pencegahan terhadap kecelakaan akibat kejutan listrik.

66. Penggunaan motor diarankan dengan perlindungan beban lebih yang betul.67. Program pemeliharaan motor termasuk jadwal inspeksi secara periodik membuat

motor selalu bersih dan kering serta analisis getaran.

PERTANYAAN ULASAN BABJawablah pertanyaan-pertanyaan berikut !

6-1. Sebutkan empat faktor yang menentukan besarnya tegangan induksi pada penghantar pada saat bergerak pada medan magnet.

6-2. Apakah keuntungan generator ac medan-putar dibandingkan pada jenis medan diam?

6-3. Terangkan operasi sistem penguatan tanpa sikat!6-4. Sebutkan definisi masing-masing dari berikut ini sebagaimana pakai pada

gelombang sinus.a. Siklusb. Frekuensic. Harga puncakd. Harga rms

6-5. Pada kasus generator ac, apakah faktor yang menentukan besarnya tegangan yang diinduksikan?

6-6. Jelaskan bagaimana pengatur tegangan mempertahankan tegangan terminal dari generator ac konstan di bawah kondisi beban yang berubah-ubah.

6-7. Sebutkan perbedaan tegangan 1ɸ dan 3ɸ yang ada dari standart sistem tiga fase empat-kawat yang dihubungkan wye !

6-8. Sebutkan empat keadaan yang harus dipenuhi sebelum generator tiga-fase diparalel !

6-9. Apakah jenis aplikasi yang paling cocok untuk sistem kogenerasi?6-10. Jelaskan dengan cara apa rangkaian jangkar dari generator ac medan-diam

berbeda dengan generator dc !

6-11. Dengan cara apa generator dc penguat jenis berbeda dengan yang diberi penguat terpisah?

6-12. Sebutkan tiga alasan tegangan terminal generator shunt turun apabila beban penuh diberikan?

6-13. Mengapa generator compound dikembangkan?6-14. Pada posisi apa sikat-sikat generator dipasang? Mengapa?6-15. Buatlah definisi komutasi?6-16. a. Apakah penyebab dan akibat reaksi jangkar pada generator dc?

b. Sebutkan dua cara di mana efek reaksi jangkar pada generator dapat dikurangi!

6-17. Mengapa motor dc jarang digunakan pada aplikasi indukstri normal?6-18. Apakah aplikasi khusus yang dapat menjamin penggunaan motor dc?6-19. Apabila penghantar yang mengalirkan arus diletakkan pada medan magnet,

apakah tiga faktor yang menentukan besarnya gaya yang dibangkitkan untuk menggerakkannya?

6-20. a. Bagaimana arah putaran motor dc magnet permanen diubah?b. Bagaimana keepatan motor dc magnet permanen diatur?

6-21. Jelaskan fungsi komutator pada operasi motor dc !6-22. Buatlah ringkasan karakteristik pengoprasian yang unik dari motor dc seri!6-23. Mengapa motor dc seri yang besar harus tidak dioperasikan tanpa beban?6-24. Bagaimana kecepatan motor dc shunt dikontrol diatas kecepatan basis?6-25. Bagaimana kecepatan motor dc shunt dari motor dc compound umumnya

dihubungkan?6-26. Apakah dua faktor yang menentukan arah putaran motor dc?6-27. a. Dimana dan bagaimana GGL lawan motor dc dihasilkan?

b. Apa yang tejadi pada GGL lawan dan arus yang ditarik oleh motor pada saat motor berakselarasi?

6-28. Pada kondisi pengoperasian yang bagaimana arus basis motor dc diperoleh?6-29. Sebutkan empat keuntungan motor ac dibandingkan motor dc?6-30. Bagaimana medan magnet putar dihasilakan pada motor tiga-fase?6-31. Hitunglah kecepatan sinkron medan magnet putar dari motor ac empat kutub tiga

fase yang diberi sumber dari sumber tegangan standar.6-32. Mengapa motor induksi diberi nama demikian?6-33. Buatlah ringkasan prinsip kerja motor induksi sangkar tupai tiga fase !6-34. a. Bagaimana kecepatan motor induksi rotor-lilit tiga-fase diubah?

b. Bagaimana arah putarasnya dibalik?6-35. Apakah perbedaan utama dalam persyaratan starting antara motor induksi tiga-

fase dan satu-fase?6-36. a. Buatlah ringkasan urutan starting untuk motor sinkron tiga-fasw.

b. Sebutkan dua keuntungan motor sinkron yang menggerakkan pada pabrik-pabrik induksi.

6-37. Sebutkan dua faktor yang menentukan output daya mekanis dari motor !6-38. Sebutkan lima kerugian panas spesifik sehubung dengan pengoperasian motor.6-39. Apakah yang menentukan jenis tutup motor yang dipilih untuk aplikasi tertentu?

6-40. Motor jenis desain NEMA apa yang harus dipilih untuk menggerakkan pompa yang memerlukan torsi start tinggi pada arus start normal?

6-41. Bagaimana motor dapat dirusakkan oleh pelumasan lebih dari bantalan bola?6-42. buatlah ringkasan prosedur utuk mrngikuti kapan pemasangan sabuk (belt) pada

sistem yang digerakkan sabuk.6-43. Bagaiman kawat yang terlampaui kecil antara motor dan sumber daya

mempengaruhi operasi dari motor.6-44. Pada jenis aplikasi apa dianjurkan untuk menggunakan alat beban lebih motor

reset secara manual yang dipasang menyatu dengan alatnya?

PERTANYAAN BERPIKIR KRITIS

6-1. Dengan menunjuk pada pembangkitan tegangan gelombang sinus pada kumparan:a. Mengapa tegangan nol dua kali selama tiap siklus putaran?b. Mengapa tegangan induksi terbalik polaritasnya selama tiap siklus putaran?

6-2. a. Tegangan gelombang sinus ac diukur menggunakan voltmeter ac dan diperoleh tegangannya 120 V. Berapakah harga puncak tegangan tersebut?

b. Berapakah harga efektif atau rms dari tegangan tersebut?6-3. Penggerak mula berputar pada 200 rpm, dihubungkan pada generator ac. Jika

tegangan yang diinduksikan mempunyai frekuensi 60 Hz, berapa kutub yang dipunyai rotor medan berputar tersebut?

6-4. Jika tegangan fase alternator tiga-fase sistem empat kawat yang dihubungkan bintang adalah 80 kV. Berapakah tegangan lin?

6-5. Mengapa semua generator dc dikonstruksi dengan medan diam?6-6. Generator dc diberi peguat sendiri diketahui bekerja dengan baik digerakkan oleh

penggerak utama tapi gagal “built up” untuk mencapai tegangan kerja. Berikan empat kemungkian yang menyebabkan masalah tersebut?

6-7. Output generator dc penguat sendiri jenis shunt secara tiba-tiba terhubung singkat apakah yang akan terjadi pada tegangan output dan arus generator? Mengapa?

6-8. Mengapa motor universal dapat bakerja dengan sumber ac atau sumber dc?6-9. Anggaplah angka-angka identifikasi pada terminal motor compund salah atau

hilang.a. Bagaimana ujung-ujung jangkar medan shunt dan medan seri, dapat

diindentifikasi dengan menggunakan ohmeter?b. Test operasi apa yang dapat dilakukan untuk memastikan hubungan kumulatif

dari medan shunt dan motor seri?6-10. Motor induksi enam kutub dioperasikan dengan sumber tiga-fase, 60 Hz. Jika

kecepatan beban penuh 1140 rpm, hitunglah slp?6-11. Berikan alasan mengapa tidak dianjurkan menggunakan motor induksi 40 hp

untuk menggerakan beban 10 hp.6-12. Dengan menganggap satu dari lin pada motor sangkar-tupai tiga-fase menjadi

terbuka.a. Apakah motor akan terus berputar?b. Dengan cara bagaimana motor dapat rusak?

c. Apakah motor akan dapat berjalan (start) pada lin yang demikian?6-13. Motor kelihatan panas ketika disentuh. Apakah ini selalu menunjukkan motor

beroperasi pada suhu yang telampaui tinggi? Terangkan!

6-14 apabila motor penggerak pada 1200 rpm dengan pulley 4-in dan dari pulley 10-in telah dihubungkan dengan mesin yang digerakkan, berapa kecepatan mesin yang digerakkan?

6-15 kenaikan yang mencolok pada getaran motor, kelihatan selama inspeksi rutin. Apa kemungkinan kesalahan moto yang ditunjukkan?

Jawaban untuk tes1. Diinduksikan2. Berputar3. Betul4. Betul5. 360⁰6. 1800 rpm7. 10 persen8. Medan9. Wye;delta10. Salah11. Betul12. Salah13. Thermal14. Betul15. Komutator16. Betul17. Penguat18. Penguat terpisah19. Salah20. Seri;shunt;kompon21. Betul22. Sisa23. Penurunan24. Netral25. Komutasi26. Betul27. Salah28. 2000A29. Listrik;magnet30. Salah31. Salah32. Medan magnet33. Betul34. Betul35. Salah36. Betul37. Betul38. Seri;shunt39. Salah

40. Salah41. GGL lawan42. Tahanan43. Basis44. Salah45. Salah46. Betul47. Berputar48. 600 rpm49. Rotor50. Tiga;tupai51. 6,7 persen52. Betul53. Fase54. Salah55. Betul56. Betul57. Diberi penguatan lebih58. 26,8 hp59. Salah60. Panas61. Betul62. TEFC63. Desain B64. Salah65. Lengan;bola66. Betul67. 4in68. Betul69. Salah70. betul