SOAL MESIN AC

A.    Pengenalan Motor induksi

Motor induksi merupakan motor listrik arus bolak balik (ac) yang paling banyak digunakan. Penamaannya berasal dari kenyataan bahwa motor ini bekerja berdasarkan induksi medan magnet stator ke rotornya, dimana arus rotor motor ini bukan diperoleh dari sumber tertentu, tetapi merupakan arus yang terinduksi sebagai akibat adanya perbedaan relatif antara putaran rotor dengan medan putar (rotating magnetic field) yang dihasilkan oleh arus stator. 

B.     Konstruksi motor induksi

      1. Rotor

           Merupakan bagian yang diam dan mempunyai kumparan yang dapat menginduksikan medan elektromagnetik kepada kumparan rotornya.

      2. Stator

             Merupakan bagian yang bergerak akibat adanya induksi magnet dari kumparan stator yang diinduksikan kepada kumparan rotor.

C.    Prinsip kerja motor induksi

Motor induksi bekerja berdasarkan induksi elektromagnetik dari kumparan stator kepada kumparan rotornya. Bila kumparan stator motor induksi 3-fasa yang dihubungkan dengan suatu sumber tegangan 3-fasa, maka kumparan stator akan menghasilkan medan magnet yang berputar. Garis-garis gaya fluks yang diinduksikan dari kumparan stator akan memotong kumparan rotornya sehingga timbul emf (ggl) atau tegangan induksi. Karena penghantar (kumparan) rotor merupakan rangkaian yang tertutup, maka akan mengalir arus pada kumparan rotor. Penghantar (kumparan) rotor yang dialiri arus ini berada dalam garis gaya fluks yang berasal dari kumparan stator sehingga kumparan rotor akan mengalami gaya Lorentz yang menimbulkan torsi yang cenderung menggerakkan rotor sesuai dengan arah pergerakan medan induksi stator.

Medan putar pada stator tersebut akan memotong konduktor-konduktor pada rotor, sehingga terinduksi arus; dan sesuai dengan Hukum Lentz, rotor pun akan turut berputar mengikuti medan putar stator. Perbedaan putaran relatif antara stator dan  rotor disebut slip. Bertambahnya beban, akan memperbesar kopel motor yang oleh karenanya akan memperbesar pula arus induksi pada rotor, sehingga slip antara medan putar stator dan putaran rotor pun akan bertambah besar. Jadi. Bila beban motor bertambah, putaran rotor cenderung menurun.

D.    Slip

Apabila rotor dari motor induksi berputar dengan kecepatan Nr, dan medan magnet stator berputar dengan kecepatan Ns, maka bila ditinjau perbedaan kecepatan relatif antara kecepatan medan magnet putar stator terhadap kecepatan rotor, ini disebut kecepatan slip yang besarnya sebagai berikut.

Kec.slip = Ns – Nr
Kemudian slip (S) adalah 

          

E.    Persamaan dasar motor induksi 

1. 

2. F₂ = sf₁

3. X_2S = S. X₂

4. E_2S = S . E₂

   

Dimana :

         P = Pasang kutub

         F₂ = Frekuensi rotor

         F₁ = frekuensi stator

         E₂ = GGL pada saat rotor diam (Nr = Ns)

         E_2S = GGL pada saat rotor berputar

         X_2S  = reaktansi pada saat rotor berputar.

         X₂  = reaktansi pada saat rotor diam.

F.     Soal

    1.                         Motor induksi 3 fasa, 4 kutub, dicatu dari sistem 50 Hz. Hitunglah: a). kecepatan sinkron, b).kecepatan rotor bila slip 4%, dan c). frekuensi rotor bila rotor berputar 600 rpm.

Diket:

            P = 2 pasang (4 kutub)

            F = 50 Hz

            S = 4% = 0,04

Dit:

a)      N_r  (kecepatan rotor) …?

b)      F_r (frekuensi rotor) ….? Jika rotor berputar 600 rpm

Jawab:

Agan – agan dalam mengerjakan soal-soal exact yang pertama kali harus anda lakukan adalah remember dan tulis. Remember dan tuliskan rumus yang dapat digunakan untuk menghitung …… (target), katakannlah kecepatan rotor (N_r) maka agan-agan harus remember dan menuliskan rumus dari N_r. mudahkan …..!! kita coba

a)      Menghitung N_r

      ini rumusnya 

Setelah itu agan cari bagian-bagian (komponen dari rumus itu: S dan N_s)  yang belum diketahui seperti N_s. kita cari N_s . kemudian setelah itu masukkan bagian-bagian tersebut pada rumus untuk menghirung target. 

b)      Menghitung frekuensi rotor f_r

        Langkah – langkahnya sama seperti sebelumnya

F₂ = S . f₁ …….(rumusnya)

2.  Sebuah generator 3 fasa, 12 kutub berputar pada kecepatan 500 rpm untuk mencatu sebuah motor induksi 3 fasa, 8 kutub. Jika slip motor pada beban penuh 3%, kalkulasi kecepatan rotor pada beban penuh itu.

Diket:

            P_g = 6 pasang (12 kutub)

            N_g= 500 rpm

            P_m = 4 pasang (8 kutub)

Dit:

n_r (kecepatan rotor) ….? Jika rotor berputar slip3%

Jawab: 

3.  Sebuah pompa triple ram diputar dengan kecepatan 60 rpm oleh sebuah motor induksi 3 fasa, 8 kutub, 50 Hz. Jika slip motor 4%, carilah perbandingan total gigi motor dengan pompa.

Diket:

            P = 4 pasang (8 kutub)

            N= 60 rpm

            S = 4%

F = 50 Hz

Dit:

Perbandingan total gigi motor dengan pompa …?

Jawab:

                          N (pompa) :  N (motor)

4. Sebuah motor induksi 3 fasa, mempunyai belitan rotor hubungan Υmempunyai tegangan induksi antar cincin seret 80 V pada saat standstill. Rotor mempunyai tahanan dan reaktansi per fasa 1 Ωdan 4 Ω. Hitung arus / fasa dan faktor kerja bila: a. slip ring dihubung singkat, b. rotor dihubungkan pada tahanan luar(rheotat) hubungan Υdengan tahanan 3Ω/fasa.

Diket: 

Hubungan Y

VL = 80V

R = 1 /fasa

X = 4/fasa

R (reostat) = 3 / fasa

Dit: 

a) Arus/fasa dan Factor kerja jika slip ring hub. Sing

b) Arus/fasa dan Factor kerja jika hub. Tahanan reostat

Jawab:

a)      Arus/fasa dan Factor kerja jika slip ring hub. Sing

b) Arus/fasa dan Factor kerja jika slip ring hub. Sing

5.  Rotor hubungan Υdari sebuah motor induksi mempunyai impedansi saat standstill (0,4 + j4) Ω/fasa, dan impedansi rheostat per fasa (6 +j2) Ω. Motor mempunyai tegangan induksi 80 V antar cincin seret saat standstill bila dihubungkan pada catu tegangan normal. Cari:a) arus rotor saat standstill dengan rheostat dihubungkan dalam rangkaian, b) bila berputar dengan dihubung singkat pada slip 0,03.

Diket:

            Hubungan Y

            V_L = 80V

            Z = (0,4 + j4) Ω/fasa

            Z(reostat) = (6 +j2) Ω

Dit:

a)      Arus/fasa bila dihub. Kerangkaian reostat

b)      Arus/fasa bila dihub. sing

Jawab:

a)      Arus/fasa dan Factor kerja jika slip ring hub. Sing

                             d)     Arus/fasa dan Factor kerja jika slip ring hub. Sing

6.   Sebuah motor induksi 3 fasa mempunyai tegangan induksi 72V antar cincin seret saat standstill. Tahanan dan reaktansi saat standstill per fasa adalah 0,5 Ωdan 3,5 Ω. Harga tahanan hubungan Υuntuk starting 4 Ω/fasa.Hitungarus rotor dan faktor kerja saat: a) starting, b) pada slip 4% dengan cincin seret dihubungsingkat.

Diket:

            Hubungan Y

            V_L = 72V

            Z = (0,5 + j3,5) Ω/fasa

            R = 4 Ω/fasa 4

Dit:

a)      Arus/fasa dan factor kerja pada saat starting?

b)      Arus/fasa dan factor kerja pada slip 4% dengan cicin seret hub. sing

Jawab:

a)      Arus/fasa dan Factor kerja jika slip ring hub. Sing

                             b)     Arus/fasa dan Factor kerja jika slip ring hub. Sing

7.   Sebuah motor induksi 3 fasa mempunyai kumparan stator dihubungkan Δ dan berputar pada frekuensi 50 Hz, dicatu dengan tegangan 400 V antar line. Tahanan rotor dan reaktansi saat standstill berturut-turut 0,2Ωdan 2Ω. Perbandingan kumparan rotor dengan kumparan stator 0,65. Hitungarus rotor per fasa saat slip 3%. Rotor dihubungkan Υ.

Diket:

            Stator

Hubungan delta (Δ)

                        V_L = 400V

                        F = 50 Hz

            Rotor

                        Hubungan bintang (Y)

Z = (0,2 + j2) Ω/fasa

                        S = 3%

                        Perbandingan antar kumparan rotor dan stator adalah 0,65

Dit:

a)      Arus rotor/fasa pada saat slip 3%

Jawab:

Perlu diketahui bahwa hubungan belitan stator dan rotor sama dengan hubungan belitan primer dan sekunder pada transformator. Oleh karena itu rumus nya pun sama, seperti pada persamaan dibawah ini.

                                

                 

semoga bermanfaat