TUGAS PERENCANAAN MESIN LISTRIK

Oleh :Fariz Hasbi Arsanto21060112130068

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS DIPONEGOROSEMARANG2015

1. Motor DC Eksitasi terpisah dan motor dc paralelRangakaian ekuivalen sebuah motor dc dengan penguatan terpisah ditunjukkan pada gambar (a) dan rangkaian ekuivalen motor dc shunt ditunjukkan pada gambar (b).

Gambar 1 Rangkaian Ekuivalen Motor DC ShuntPada motor dc penguatan terpisah, rangkaian medan (field) disuplai dari sumber tegangan tetap yang terpisah dari motor dc. Sementara itu, motor dc shunt rangkaian medan didapat dari daya yang langsung melewati terminal armatur dari motor. Ketika suplai tegangan pada motor diasumsikan konstan, hampir tidak ada perbedaan perilaku antara 2 mesin tersebut (motor dc penguatan terpisah dan shunt)Bagaimana respon motor dc shunt terhadap beban? Jika beban pada motor dc dinaikkan, lalu torsi beban akan melebihi torsi induksi pada mesin, kecepatan motor akan menurun. Ketika kecepatan motor menurun, tegangan internal juga turun, menyebabkan arus pada armature naik. Saat arus armature naik, torsi induksi pada motor juga naik, dan pada kahirnya torsi induksi akan sebanding dengan torsi beban.

Seri Motor seri identik dalam kosntruksi untuk motor shunt kecuali untuk field. Field dihubungkan secara seri dengan armature, oleh karena itu, membawa arus armature seluruhnya. Field seri ini terdiri dari beberapa putaran kawat yang mempunyai penampang cukup besar untuk membawa arus.Meskipun kosntruksi serupa, properti dari motor seri benar-benar berbeda dari motor shunt/ Dalam notor shunt, flux per pole adalah konstan pada semua muatan karena field shunt dihubungkan ke rangkaian. Tetapi motor seri, flux per pole tergantung dari arus armature dan beban. Saat arusnya besar, fluxnya besar dan sebaliknya. Meskipun berbeda, prinsip dasarnya dan perhitungannya tetap sama. Berikut hukum Kirchoff tegangan dan rangkaian ekuivalen untuk motor ini:

Gambar 2 rangkaian ekuivalen Motor DC Seri

Gambar 3 Rangkaian Motor DC Seri

Compound

Yang dimaksud gabungan adalah motor dc yang menggunakan medan baik tipe shunt maupun seri.

Gambar 4 Rangkaian Motor DC CompoundMotor Kompon DC merupakan gabungan motor seri dan shunt. Pada motor kompon, gulungan medan (medan shunt) dihubungkan secara paralel dan seri dengan gulungan dynamo (A) seperti yang ditunjukkan dalam gambar 6. Sehingga, motor kompon memiliki torque penyalaan awal yang bagus dan kecepatan yang stabil. Makin tinggi persentase penggabungan (yakni persentase gulungan medan yang dihubungkan secara seri), makin tinggi pula torque penyalaan awal yang dapat ditangani oleh motor ini.

2. Generator SinkronPada dasarnya konstruksi dari generator sinkron adalah sama dengan konstruksi motor sinkron, dan secara umum biasa disebut mesin sinkron. Ada dua struktur kumparan pada mesin sinkron yang merupakan dasar kerja dari mesin tersebut, yaitu kumparan yang mengalirkan penguatan DC (membangkitkan medan magnet, biasa disebut sistem eksitasi) dan sebuah kumparan (biasa disebut jangkar) tempat dibangkitkannya GGL arus bola-balik. Hampir semua mesin sinkron mempunyai belitan GGL berupa stator yang diam dan struktur medan magnit berputar sebagai rotor. Kumparan DC pada struktur medan yang berputar dihubungkan pada sumber DC luar melaui slipring dan sikat arang, tetapi ada juga yang tidak mempergunakan sikat arang yaitu sistem brushless excitation.

Gambar 5 Skema Generator SinkronUntuk membangkitkan fluks magnetik diperlukan penguatan DC. Penguatan DC ini bisa diperoleh dari generator DC penguatan sendiri yang seporos dengan rotor mesin sinkron. Pada mesin sinkron dengan kecepatan rendah, tetapi rating daya yang besar, seperti generator Hydroelectric (Pembangkit listrik tenaga air), maka generator DC yang digunakan tidak dengan penguatan sendiri tetapi dengan Pilot Exciter sebagai penguatan atau menggunakan magnet permanent (magnet tetap). Poros penggerak muda terhubung dengan poros generator sinkron dan generator ac . Ketika pengggerak mula bergerak, maka rotor pada generator sinkron da generator ac juga akan bergerak. Medan yang terbentuk oleh pilot exciter akan digunakan oleh generator ac 3 fasa untuk membangkitkan tegangan.Tegangan keluaran dari generator ac 3 fasa akan disearahkan oleh penyearah jembatan 3 fasa. Setelah disearahkan, maka akan dimasukkan ke dalam rotor sebagai eksitasi generator sinkron.Berikut rangkaian ekuivalen generator sinkron 3 fasa:

Gambar 6 Rangkaian Ekuivalen Generator Sinkron

3. Motor Induksimotor induksi merupakan salah satu motor arus bolak balik. arus yang timbul dalam motor ini bukan berasal langsung dari arus sumber, tetapi akibat dari adanya perbedaan antara putaran rotor dengan medan putar yang dihasilkan oleh arus rotor. dengan sebab inilah, motor terserbut disebut sebagai motor induksi. Berikut adalah rangkaian ekuivalen motor induksi:

Gambar 7 Rangkaian Ekuivalen Motor InduksiBerdasarkan konstruksinya, motor induksi dibedakan menjadi 2, yaitu rotor sangkar dan rotor belitan. Rotor sangkarPenampang rotor sangkar tupai memiliki konstruksi yang sederhana. Batang rotor dan cincin ujung sangkar tupai yang kecil merupakan coran tembaga atau aluminium dalam satu lempeng pada inti rotor. Pada motor yang lebih besar, batang rotor dibenamkan dalam alur rotor dan kemudian di las dengan kuat ke cincin ujung. Apabila dilihat tanpa inti rotor, maka batang rotor ini kelihatan seperti kandang tupai.oleh karena itu motor induksi dengan rotor sangkar tupai dinamakan motor induksi sangkar tupai.Berikut gambar rotor sangkar:

Gambar 7 Rotor SangkarPenampang motor sangkar tupai memiliki konstruksi yang sederhana. inti stator pada motor sangkar tupai tiga fasa terbuat dari lapisan-lapisan pelat baja beralur yang didukung dalam rangka stator yang terbuat dari besi tuang atau pelat baja yang dipabrikasi. lilita-lilitan kumparan stator diletakkan dalam alur stator yang terpisah 120 derajat listrik. lilitan fasa ini dapat tersambung dalam hubungan delta ataupun bintang. Batang rotor dan cincin ujung motor sangkar tupai yang lebih kecil adalah coran tembaga atau aluminium dalam satu lempeng pada inti rotor. dalam motor yang lebih besar, batang rotor tidak di cor melainkan dibenamkan ke dalam alur rotor dan kemudian di las dengan kuat ke cincin ujung. batang rotor motor sangkartupai tidak selalu ditempatkan paralel terhadap poros motor tetapi kerapkali dimiringkan. hal ini akan menghasilkan torsi yang lebih seragam dan juga mengurangi derau dengung magnetik sewaktu motor sedang bergerak. Rotor Belitanberikut gambaran umumnya :a. konduktor yang digunakan adalah belitan.b. belitan terhubung ke cincin geser yang dipasang pada shaft.c. belitan terhubung ke resistor melalaui sikat karbonMotor belitan berbeda dengan motor sangkar tupai. perbedaan ini terdapat pada hal konstuksi rotornya. Rotor dililit dengan lilitan terisolasi serupa lilitan stator. Lilitan fasa motor dihungungkan secara Y dan msing-masing fasa ujung ujung terbuka yang dikeluarkan ske cincin slip yang terpasang pada poros rotor. Pada motor jenis ini, cincin slip yang terhubung ke seluruh tahanan variabel eksternal yang berfungsi membatasi arus pengasuran yang bertanggung jawab terhadap pemanasan rotor. Selama pengasutan, penambahan tahanan eksternal pada rangkaian rotor belitan menghasilkan torsi pengasutan yang lebih besar dengan arus pengasutan yang lebih kecil dibanding dengan rotor sangkar.Berikut ini contoh gambar motor induksi tiga fasa rotor belitan :

Gambar 8 Rotor BelitanMotor induksi jenis ini mempunyai rotor dengan belitan kumparan tiga fasa sama seperti kumparan stator. Kumparan stator dan rotor juga mempunyai jumlah kutub yang sama. Rotor yang mempunyai tiga belitan yang mirip dengan belitan stator.Ketiga belitan tersebut biasanya terhubung bintang.Ujung ujung belitan tersebut dihubungkan dengan slipring yang terdapat pada poros rotor. Belitan belitan tersebut dihubung singkat melalui sikat (brush) yang menempel pada slipring.