BAB IX

PERCOBAAN 8

MOTOR SINKRON

9.1 Tujuan Percobaan

1. Mengetahui prinsip kerja motor sinkron.

2. Mengetahui pengaruh eksitasi terhadapa factor daya pada motor sinkron.

3. mengetahui bahwa kurva arus dan kurva cosphi motor sinkron.

9.2 Dasar Teori

Mesin sinkron adalah suatu mesin yang dapat dipakai sebagai

generator maupun motor. Tanpa perbedaan berarti dalam design dan konstruksinya.

Mesin sinkron mempunyai kumparan jangkar dan pada stator dan kumparan medan

pada rotor. Dalam pengoprasian mesin sinkron dapat dioperasikan sebagai mesin

tunggal, akan tetapi n=biasanya mesin ini tergabung dengan baik, alternator harus

tetap satu dalam keadaan sinkron dengan system dan nominal bagiannya yang tertutup

dan beban total.

Dengan mengetahui regulasi tegangan mesin sinkron akan memberikan

gambaran batasan drop tegangan yang terjadi pada tegangan tetap drop akan terjadi,

sehingga dapat mempengaruhi drop tegangan motor induksi.

Slip adalah selisih kecepatan stator dan rotor dibagi kecepatan stator, atau bisa

dinyatakan sebagai suatu perubahan kecepatan serempak (sinkron).

Gambar 9.1 Diagram vector alternator untuk dibuat tetap atau diabaikan

Pada diagram vector diatas dapat dilihat bahwa semakin besar maka Ifa maka

semakin leading factor dayanya. Hal ini membuktikan arus penguatan medan pada

reaktansi sinkron ( ) semakin besar.

Pada motor sinkron terdapat dua pembangkitan sumber tegangan fluks, yaitu

AC pada stator dan DC rotor, maka stator tidak perlu memberikan arus penguatan

atau daya reaktif karena motor akan bekerja pada factor daya 1 (unity). Sedangakan

apabila arus jala-jala sehingga motor bekerja pada power factor lagging dimana ,

lebih kecil daripada pada unity Pf.

Kemudian sebaliknya apabila arus medan berubah maka kelebihan fluks ini

harus diimbangi sehingga stator akan menarik arus yang bersifat kapasitif dari jala-

jala. Karenanya motor sinkron akan bekerja pada factor leading. Hal ini dilihat pada

gambar diagram vector load pada Ixa berlebih jika dibanding pada , pada Pf.

Dengan demikian factor kerja motor sinkron dapat diatur dengan mengubah arus Pf.

Bila analisa ini kita simpan, dapat kita liha bahwa penambahan pada

motor sinkron akan menjadikan factor daya berubah-ubah semakin leading.

Motor sinkron merupakan motor yang bekerja pada suatu sinkronisasi dengan

medan putar. Kecepatan motor sinkron dengan namanya merupakan suatu kecepatan

dinamisnya, = . Kecepatan rotor pada motor sinkron sam besar dengan

kecepatan statornya berarti pada putaran motor sinkron maka dengan putaran stator.

Seperti persamaan berikut

Ns=

Dimana,

\ Ns= putaran sinkron

P= jumlah kutub

f= frekuensi sumber

Oleh karena itu pengatura kecepatan motor dapat dilakukan dengan

pengukuran frekuensi sumber serta penambahan jumlah kutub motor, namun jumlah

kutub motor yang ditambah atau dikurangi membutuhkan biaya yang tidak sedikit.

Karena perubahan penambahan konstruksi mesin.

9.3 Alat dan bahan

1. Mesin sinkron 3 fasa

2. Generator DC

3. Volt meter

4. Ampere meter

5. Tachometer

6. Regulator tegangan

7. Jumper.

8. Rectifier

9.4 Gambar rangkaian

Gambar 9.2 Rangkaian percobaan motor sinkron

9.5 Langkah percobaan

1. Membuat rangkaian separti pada gamabr percobaan.

2. Memastikan semua saklar pada posisi OFF.

3. Memindahkan saklar SYNC motor pada posisi induksi.

4. Menyalakan saklar utama.

5. Menyalakan saklar DC power supply 0-25 volt 24 ampere kemudian memutar

DC power supply hingga arus eksitasi mencapai nilai tertentu.

6. Memindahkan saklar inductor pada posisi sinkron.

7. Memutar saklar source.

8. Memutar source regulator hingga tegangan kerja diawali konsisten.

9. Mencatat arus eksitasi hingga power factor 1 kemudian mencapai penunjuk

arus jangkar, daya, dan arus eksitasi.

10. Melakukan langkah 8 dan 9 untuk daya yang berbeda.

11. Menekan tombol stop sinkron setelah penunjukan dan pengamatan selesai.

9.6 Data percobaan

Tabel 9.1 Hasil percobaan motor sinkron

Name plate

Gambar 9.3 Name plate mesin alternating current

Gambar 9.4 Name plate mesin direct current.

(V) (A) (A) Cos φ P(w)380 1 4,71 lagg 0,830 573 2380 2 4,45 lagg 0,920 500 5,7380 3 4,36 lagg 0,970 475 8380 4 4 1 450 9,1380 4,8 4 lead 0,920 395 11,8380 5,1 3,96 lead 0,880 383 12,9380 6 3,78 lead 0,82 345 14,5

9.7 Analisa dan pembahasan

Berdasakan data yang diperoleh perubahan motor sinkron beban 0

swebelumnya dapat diperoleh hubungan antara pembebanan besar arus eksitasi rotor

dengan arus penguat untuk suatu baban yang menghasilkan kurva berbentuk sepeti

berikut.

Gambar 9.5 Grafik ideal V antara dan

Sedangkan dari hasil pengukuran arus jangkar dan arus medan didapat grafik

Gambar 9.6 Grafik antara V antara dan .

Pada gradik diatas dapat dilihat bahwa kurva V percobaan hamper

mendekati ideal. Dari grafik V percobaan dapat dilihat bahwa besar arus jangkar yang

ditarik oleh jala-jala motor arus besar pada saat kecil kemudian menjadi kecil.

Seiring bertambahnya untuk harga factor daya kerja mendekati 1.

Kemudian factor daya menjadi sebanding arus akan bertambah besar sehingga

kurva cenderung membentuk huruf V.

Gambar 9.7 Hubungan dengan cosφ

Dari grafik diatas dapat dilihat bahwa bertambah maka besar cos φ

semakin leading. Hal ini didapat dilihat pada diagram vector yang menunjukan

keadaan motor sinkron untuk factor kerja yang berbeda pada keadaan beban tetap.

Gambar 9.8 diagram vector alternator untuk dibuat tetap dan diabaikan.

Pada diagram vector dapat dilihat bahwa semakin besar nilai maka

semakin leading factor dayanya. Hal ini membuktikan bahwa arus penguatan pada

arus rektansi sinkron ( ) semakin besar.

Pada motor sinkron terdapat dua pembagkitan sumber. Pembangkitan fluks

yaitu AC. Pada stator dan DC pada rotor, maka stator tidak perlu memberikan arus

penguatan atau daya reaktif sehingga motor akan bekerja pada factor daya (unity).

Sedangkan apabila arus kemagnetan jala-jala. Sehingga motor bekerja pada power

factor lagging, dimana , lebih kecil daripada pada unity .

Kemudian selanjutnya apabila arus kedua motor berubah maka kelebihan fluks

ini harus diimbangi sehingga stator akan menarik arus yang bersifat kapasitif dan jala-

jala. Karenanya motor sinkron akan bekerja leading. Hal ini akan dapat dilihat pada

gambar diagram vector load pada berlebih jika dibandingkan pada untuk Pf.

Dengan demikian factor daya kerja motor sinkron dapat diatur dengan mengubah

arus .

Telah diterangkan pada pembahasan terdahulu bahwa apabila motor sinkron

diberi penguatan berlebuh maka untuk pengkompensasian kelebihan fluks dan jala-

jala akan ditarik arus ke positif. Karena itu motor sinkron (no load) yang diberi

penguatan atau berlebih akan berfugsi sebagai kapasitor dan mempunyai kemampuan

memperbaiki cosφ dan mempunyai motor sinkron demikian kondensor sinkron.

Motor sinkron tanpa baban dalam keadaan penguatan tertentu dapat timbul

daya reaktif. Diagram vector tanpa baban sebagai berikut.

Gambar 9.9 diagram vector motor sinkron tanpa beban.

Pada gambar 9.9 penguatan normal sehingga V=E rotor dalam keadaan

menggabung karena tidak memberkian atau menarik arus. V berhimpit dengan E

Karena dalam keadaan tanapa beban sudut daya S sama dengan 0, pada gambar 9.9.

penguatan berlebuhan sehingga E>V arus kapasitif ditarik jala-jala daya aktif P=V.I.

cosφ=0. Jadi motor berfungsi sebagai daya reaktif yang bersifat kapasitif. Pada

gambar 9.9 lagging current ditarik dari jala-jala jadi motor berfungsi sebagai

pembangkit daya reaktif yang induktif.

Gambar 9.10 Grafik hubungan dan P

Dari garafik terlihat bahwa hubungan antara dan P adalah hubungan

berbanding terbalik. Semakin besar yang diberikan motor maka semakin kecil

daya yang dihasilkan oleh motor tersebut. berkaitan dengan arus eksitasi motor-

motor, bila tinggi maka (arus eksitasi) kecil.

Proses mekanisme motor sinkron

1. Dalam kondisi awal stator pada motor sinkron dicatu oleh sumber 3φ, posisi saklar

tukar pada “induksi”.

2. Pada stator akan timbul medan putar.

3. Rotor akan berputar karena mendapat induksi dari stator, pada kondisi ini rotor belum

dicatu oleh sumber DC. Rotor dapat berputar karena pada motor terdapat “diimport

wimding”. Sehingga seolah-olah bekerja seperti motor induksi.

4. Setelah putaran rotor mendekati putaran sinkronnya yaitu mendekati 1500 rpm, maka

saklar tukar dipindahkan pada posisi sinkron.

5. Rotor selanjutnya mendapat catu daya DC dan timbul kutub-kutub yang tetap rotor.

6. Medan putar pada rotor selanjutnya pada posisi sinkron sama dengan putaran sinkron.

Gambar 9.11 Konstruksi motor sinkron

9.8 Kesimpulan

1. Pada kondisi beban (P) motor yang tetap atau pada beban nol mak besarnya

arus jangkar pada motor sinkron akan semakin kecil seiiring bertambahnya

arus eksitasi medan pada medan pada power factor lagging mendekati 1

(unity) dan kemudian akan bertambah dan factor daya motor leading.

2. Hubungan antara arus jangkar ( ) tegangan arus penguatan medan ( pada

motor sinkron suatu beban yang tetap akan membentuk kurva V.

3. Faktor daya pada motor sinkron dapat diatur dengan cara mengubah-ubah

besar arus penguat medan ( ).

4. Semakin besar arus medan ( ) maka factor daya motor akan semakin leading.

5. Semakin besar yang diberikan maka semakin kecil daya (P) pada motor.