Download - rancangan__mesin__listrik
-
RANCANGAN MESIN LISTRIK MOTOR INDUKSI 1 PHASA 2 HP
RANCANGAN MESIN LISTRIK
Rotor Motor Induksi satu Phase
Jenis rotor yang banyak digunakan untuk motor induksi yaitu rotor
sangkar. Pada prinsipnya rotor sangkar tersusun dari batang-batang
konduktor yang kedua ujungnya disatukan oleh cincin yang dibuat
dari bahan konduktor pula sehingga bentuknya seperti sangkar.
a. Prinsip rotor sangkar b. Plat dari rotor
Pada gambar diatas sumbu tidak digambarkan, demikian juga
badan rotor digambarkan terpisah. Badan rotor terdiri dari plat yang
berlapis lapis. Dari luar motor sangkar terlihat hanya seperti silinder
yang pejal. Untuk pendingin dari motor pada bagian tepi dari rotor
-
RANCANGAN MESIN LISTRIK MOTOR INDUKSI 1 PHASA 2 HP
dilengkapi dengan daun- daun kipas sehingga bila rotor terputar aliran
udara akan membantu mendinginkan motor. Susunan
dari batang- batang konduktor ada yang sejajar dengan sumbu (poros),
kadang- kadang ada yang tidak sejajar dengan sumbu, ada miring
(skew).
Motor phase belah (Split Phase Motor)
Motor phase belah mempunyai kumparan utama dan kumparan
bantu yang letaknya bergeser 90o listrik dan disambung paralel
a. b.
c.
Keterangan
Kumparan
bantu
Kumparan
utama
Celah
Udara
i
iu
Kumparan
Utama
Kumparan
Bantu
O Ib
I Iu
-
RANCANGAN MESIN LISTRIK MOTOR INDUKSI 1 PHASA 2 HP
a. Letak kumparan utama dan kumparan bantu pada stator
b. Bagian hubungan kumparan utama dan kumparan bantu
c. Diagram vektor
Keterangan gambar :
Iu = Arus pada kumparan utama (Amp)
Ib = Arus pada kumparan sekunder (Amp)
I = Arus pada motor (Amp)
V = Tegangan pada motor (Volt )
Seperti yang terlihat pada gambar diatas, bahwa letak kumparan utama
dan kumparan bantu bergeser 900 listrik.
Selain itu, diusahakan agar arus pada kedua kumparan bergeser
sebesar mungkin (teoritis 900L) dengan demikian seolah- olah sepserti
dua phase. Dua arus dalam kumparan inilah yang akan menimbulkan
medan magnet berputar dan menyebabkan motort berputar sendiri (self
starting).
Pada motor phase belah, kumparan utama mempunyai tahanan murni
rendah dan reaktansi tinggi. Sebaliknya kumparan bantu mempunyai
tahanan tahanan murni tinggidan reaktansinya rendah. Tahanan murni
kumparan bantu dapat dipertinggi dengan menambah R yang
disambung seri dengannya atau menggunakan kumparan dengan
kawat yang diameternya sangat kecil. Untuk memutuskan arus pada
kumparan bantu dilengkapi dengan saklar pemutus S yang
dihubungkan seri terhadap kumparan bantu. Alat ini akan secara
otomatis memutuskan kumparan bantu setelah motor mencapai 75%
-
RANCANGAN MESIN LISTRIK MOTOR INDUKSI 1 PHASA 2 HP
dari kecepatan penuh. Pada motor phase belah yang dilengkapi saklar
pemutus kumparan bantu, biasanya yang dipakai saklar centrifugal.
A. Motor kapasitor
1. Motor Starting Kapasitor
Pada motor kapasitor pergeseran phase antara Iu dan Ib
didapatkan dengan memasang sebuah kapasitor yang dipasang seri
terhadap kumparan bantunya.
CS
Ib
Iu
Ib
V
I
Iu
-
RANCANGAN MESIN LISTRIK MOTOR INDUKSI 1 PHASA 2 HP
Gbr.2. Bagan rangkaian motor kapasitor dan diagram vektor Iu dan Ib.
Keterangan gambar : Iu = Arus pada kumparan utama (Amp)
Ib = Arus pada kumparan sekunder (Amp)
I = Arus pada motor (Amp)
V = tegangan pada motor (Volt )
Kondensator yang dipakai umumnya kondensator elektrolit.
Pemasangannya diletakkan pada motor sebagai bagian yang dapat
dipisahkan. Kondensator start direncanakan khusus untuk waktu
singkat dan tiap jam hanya 20 kali pemakaian (star capasitor motor).
Pada start capasitor motor, bila putaran motor mencapai 75% dari
kecepatan penuh, saklar otomatis S terbuka dan memutuskan arus
kumparan bantu dan kondensator dari sumbernya, sehingga hanya
kumparan utama yang dialiri arus.
Pada gambar.2 terlihat, bahwa Iu terbelakang/ ketinggalan
terhadap sumbu V, sedangkan Ib mendahului terhadap tegangan
sumber V. Pergeseran phase antara Iu dan Ib sekitar 800. Pada motor
phase belah pergeseran phase antara V dan I 300. Motor kapasitor
banyak digunakan pada motor kipas angin, kompresor pada kulkas,
motor pompa air, dan sebagainya.
A. B.
CS
Ib
Iu Sumber
Cen. Sw
Start
CS
Ib
Iu Sumber
Cen. Sw
Start
-
RANCANGAN MESIN LISTRIK MOTOR INDUKSI 1 PHASA 2 HP
Gbr. A Capasitor Start Motor Dengan Reverse
Gbr. B. Capasitor Start Motor Dengan Forward
2. Motor Starting dan Running Kapasitor (Permanent Capasitor Motor)
Pada dasarnya motor ini sama dengan capasitor start motor,
hanya di sini kumparan bantu dan kapasitor selalu dihubungkan
dengan jala- jala (tanpa saklar otomatis).
Keuntungan motor ini adalah:
1. Mempertinggi kemampuan motor dari beban lebih
2. Mempertinggi cos (faktor daya)
3. Mempertinggi rendamen ( )
4. Putaran motor halus.
Motor induksi starting dan running kapasitor terdiri dari dua jenis
berdasarkan jumlah kapasitor yang digunakan :
1. Kapasitor yang digunakan pada rangkaian motor hanya Satu
2. Kapasitor yang digunakan pada rangkaian motor dua, dimana waktu
start kapasitor yang digunakan yang kapasitasnya tinggi sedangkan
pada waktu jalan yang digunakan adalah yang kapasitasnya rendah.
-
RANCANGAN MESIN LISTRIK MOTOR INDUKSI 1 PHASA 2 HP
Kemudian dalam merencanakan suatu motor induksi, ada beberapa
yang harus diperhatikan dalam perencanaan suatu motor induksi yaitu
faktor teknis dan faktor ekonomis, oleh sebab itu di dalam perencanaan
konstruksi motor ini diupayakan mempunyai biaya produksi, biaya
operasional dan biaya pemeliharaan seminimal mungkin tanpa
mengabaikan aspek teknisnya.
Dalam pandangan teknis, aspek penampilan konstruksi harus
mendapatkan perhatian secara menyeluruh, terutama menyangkut
kejenuhan magnet, fluks bocor dan rugi-rugi, karena hal tersebut sangat
mempengaruhi karakteristik serta efektivitas dan efisiensi dari motor yang
akan direncanakan. Kita harus senantiasa mengacu pada standarisasi yang
telah dikeluarkan oleh International Elektro Technical Commision (IEC)
terhadap pembebanan spesifik, yaitu ;
1. Pembebanan magent spesifik (Bav) dari motor induksi adalah 0,4
0,5 Wb/m2.
2. Kerapatan fluks pada gigi stator adalah 1,3 1,7 Wb/m2.
3. Kerapatan arus pada penghantar (s) adalah 3 8 A/mm2.
4. Pembebanan listrik spesifik (ac) adalah 100 450 A.llt/cm.
5. Konstanta belitan terdistribusi (Kw) adalah 0,95.
Perencanaan motor induksi 1 phasa 2 kutub terdiri dari ;
1. Perencanaan ukuran utama.
2. Perencanaan stator.
3. Perencanaan belitan stator.
4. Perencanaan rotor.
-
RANCANGAN MESIN LISTRIK MOTOR INDUKSI 1 PHASA 2 HP
BAB II
DESAIN STATOR
Desain stator pada suatu motor induksi dibuat dengan cara yang
sama dengan desain jangkar pada motor atau generator sejenis. Tegangan
yang dihasilkan pada putaran stator adalah
tNkpCw E = Volt per fase (170)
60 108
Dimana :
t : fluks total hipotikal
n : putaran
N : urutan penghantar dalam setiap fasa
Kp : faktor kisar
Cw : konstanta kumparan
-
RANCANGAN MESIN LISTRIK MOTOR INDUKSI 1 PHASA 2 HP
Sebuah pembagian/distribusi fluks gelombang sinus pada umumnya
dipakai untuk motor induksi, karena putaran stator yang telah didistribusikan
menghasilkan suatu fluks celah udara yang sangat sinusoidal Kedua faktor
tersebut masing-masing adalah 1.11 dan 0.637 pada gelombang sinus yang
dihasilkan adalah 0.956 untuk 3 fase putaran dan 0.91 untuk 2 fase
perputaran. Putaran tetap adalah
Cw = fbfdkd = 1.11 0.637 X 0.956 = 0.677 untuk 3 fase,
Cw = fbfdkd = 1.11 0.637 X 0.91 = 0.643 untuk 2 fase.
Dimana :
Fb : faktor bentuk
Fd : faktor distribusi fluks pada celah udara
Kd : faktor distribusi kumparan
Tegangan yang dihasilkan dalam sebuah koil/gulungan sebanding
dengan sinus setengah sudut dimana koil tersebut membentang. Sinus
setengan sudut bentang koil tersebut disebut sebagai faktor chord.
kp = sin (P 900). Pada tegangan tertentu maka fluks total adalah
E 60 108
t = nNkpCw Pada persamaan ini, E adalah tegangan yang dihasilkan per fase
dan sama dengan tegangan terminal per fase waktu (1 per unit Im X per
-
RANCANGAN MESIN LISTRIK MOTOR INDUKSI 1 PHASA 2 HP
unit X1). Hasil Im per unit dan X1 pada umunya antara limit 0.02 dan 0.04
dan bisa mencapai 0.03 untuk desain pada umumnya. Maka E = Er X 0.97.
Penghitungan sirkuit motor induksi magnetis seringkali lebih tepat
dilakukan dengan menggunakan fluks per kutub dengan total fluks, dan
frekuensi dari rpm sejenis. Fluks per kutub adalah
fd = p 2 X 60 X f
Dengan mengganti persamaan diatas untuk t dan untuk rpm sebanding,
Er X 0.97 X 108 =
2.22Nfkpkd Dimana :
Er : Tegangan rotor diantara slip ring
Keluaran konstan. Jika E adalah tegangan terminal per fase,
keluaran/output dari sebuah motor induksi adalah
EIm eff. PF hp. = tenaga kuda 746
tnNkpCw E = volt, kira-kira.
60 108 Dimana :
E : tegangan induksi
Im : arus kemagnetan per fasa
Eff : efesiensi
PF : faktor kerja
p
-
RANCANGAN MESIN LISTRIK MOTOR INDUKSI 1 PHASA 2 HP
Fluks total t = DlgBg dan amper konduktor total pada stator ImNkp =
DQ. Dibagi dengan hasil persamaan diatas,
DlgBg DQnCw eff. PF hp. =
44.75 1011
D2lgnBgQCw eff. PF hp. =
44.54 1011
D2lgn 44.75 1011 (171) =
hp. BgQCw eff. PF
Dimana :
D : diameter dalam rotor
lg : panjang celah udara
Bg : kerapatan fluks dalam kutub utama pada celah udara
Q : ampere penghantar setiap inchi dalam celah stator
Kepadatan celah udara. Dalam suatu motor induksi, arus magnetis
dari arus yang dibutuhkan untuk mempertahankan fluks dalam sirkuit
magnetis ditarik dari garis/kawat arus pengganti ke bagian dimana motor
terhubung. Arus magnetis tersebut meninggalkan arus sebanyak 900 dan
harus kecil apabila ingin mendapatkan karakteristik pengoperasian yang
beralasan. Untuk celah udara terpendek yang dapat dipraktekkan,
reluktansi celah udara lebih besar dibanding reluktansi sisa sirrkuit
magnetis. Hal ini dibutuhkan untuk menghindari kepadatan arus magnetis
yang berlebihan. Kepadatan pada gigi stator secara langsung proporsional
-
RANCANGAN MESIN LISTRIK MOTOR INDUKSI 1 PHASA 2 HP
dengan yang ada pada celah udara. Kepadatan gigi yang besar
menghasilkan high core losses dan meningkatkan arus magnetis.
Kepadatan fluks pada celah udara motor induksi pada umumnya antara
25.000 dan 45.000 line per inci kuadrat. Nilai yang besar dibutuhkan untuk
kapasitas besar, motor berkecepatan tinggi. Untuk motor-motor biasa,
sangat memuaskan apabila kepadatan celah udaranya dari 30.000 sampai
40.000 line per inci kuadrat.
Konduktor ampere. Nilai konduktor-ampere per inci pada keliling
celah stator tergantung ukuran atau besar motor, tegangan putaran stator,
jenis ventilasi, dan rekatansi leakage yang memungkinkan. Nilai rata-rata Q
untuk tipe terbuka, 400 C,
Efisiensi dan faktor kekuatan. Karakteristik pengoperasian yang
diperlihatkan pada tabel XXIV adalah untuk polifase normal, 60 putaran,
kecepatan konstan, 400, motor-motor squirrel-cage pada tegangan diatas
600 volt, dan apa yang diperlihatkan pada tabel XXV adalah polifase
normal, 60 putaran, kecepatan konstan, 400, motor-motor slip-ring pada
tegangan diatas 600 volt.
Untuk motor-motor 2200 volt, efisiensi bermuatan penuh kira-kira 1
persen lebih rendah dan faktor kekuatan bermuatan penuh kira-kira 2
persen lebih rendah dibanding nilai yang ada pada tabel XXIV dan XXV.
-
RANCANGAN MESIN LISTRIK MOTOR INDUKSI 1 PHASA 2 HP
Sangat jelas kelihatannya bahwa pasangan konstan dapat diperoleh
dari rating yang beragam dan kecepatan yang dapat dipergunakan untuk
menghitung diameter stator dan panjangnya. Panjang lg adalah panjang inti
stator dikurangi saluran ventilasi. Biasanya lebih mudah untuk menghitung
panjang total stator daripada panjang section celah udara. Diameter yang
dipergunakan pada keluaran/output persamaan 171 adalah diameter dalam
atau celah bor stator. Diameter luar stator juga biasanya ingin diketahui,
dimana diameter tersebut adalah diameter dalam sebuah rangka, dari
persamaan yang dihasilkan untuk memilih rangka standar dari sebuah
motor. Maka dari itu persamaannya ditulis sebagai berikut
Do2ln
= C. (172) hp.
Dimana : Do : diameter luar dari stator
Keluaran konstan yang cukup sesuai dengan desain terkini dan
untuk 60 putaran, kecepatan konstan, motor-motor squirrel-cage pada
tegangan diatas 600 volt. Untuk motor-motor 2200 volt dan motor-motor
induksi wound-rotor output konstan harus ditambah sekitar 5 persen.
Dimensi motor juga dapat ditentukan dengan menentukan terlebih dahulu
hasil D02l daripada keluaran konstan C terhadap h.p/r.p.m. Diameter dan
panjang. Dengan mengetahui hasil D02l, diameter dan anjang harus sangat
disesuaikan sehingga dapat diperoleh karakteristik pengoperasian yang
memuaskan dengan biaya murah. Diameter atau diameter dalam
-
RANCANGAN MESIN LISTRIK MOTOR INDUKSI 1 PHASA 2 HP
ditemukan dengan bantuan tabel, yang memberikan perbandingan, r,
diameter luar terhadap diameter dalam stator dalam jumlah kutub yang
berbeda-beda.
Karakteristik pengoperasian motor-motor induksi berbeda-beda
tergantung perbandingan panjang inti stator terhadap pitch kutub pada
lingkaran celah. Untuk faktor kekuatan l/r harus sama dengan antara 1.0
sampai 1.25, dan untuk efisiensi yang terbaik, yaitu sekitar 1.5. Untuk biaya
terendah l.r harus sama dengan antara 1.5 sampai 2.0. Faktor kekuatan
motor-motor induksi berbeda-neda tergantung pitch kutub: yaitu, sebuah
motor dengan kutub pitch besar dan jumlah kutub yang sedikit akan
mempunyai faktor kekuatan yang lebih besar dibanding sebuah motor
dengan pitch kutub kecil. Untuk motor dengan pitch kutub yang besar,
diameter dan panjang ditentukan untuk menghasilkan biaya rendah, dan
untuk motor-motor dengan pitch kutub kecil, diameter dan panjuang
disesuaikan untuk menghasilkan faktor kekuatan yang baik dengan biaya
yang sesuai. Nilai l/r sebesar 1.0 tidak selalu dapat digunakan pada motor-
motor kecil, dibawah kira-kira 15 tenaga kuda, karena diameter kecil yang
dihasilkan akan juga menghasilkan jumlah slot stator yang terlalu kecil.
Biasanya, perbandingan panjang inti stator terhadap pitch kutub adalah
l = 0.60 terhadap 2.0 r pitch kutub
-
RANCANGAN MESIN LISTRIK MOTOR INDUKSI 1 PHASA 2 HP
D r = ,
p
D l = ( 0.60 sampai 2.0)
p Keluaran konstan. untuk diameter luar dari jangkar Do. Nilai r1,
perbandingan diameter luar stator terhadap diameter dalam, terdapat dalam
tabel. Panjang inti sehubungan dengan diameter luar
Do l = ( 0.60 sampai 2.0) inci
p Dibagi dengan persamaan output,
pC hp.r Do = 3 inci (173)
(0.60 sampai 2.0) n
C. hp l = inci Do
2n
Diameter luar stator juga dapat diperoleh. Ketika hasil D02l telah
diketahui, dengan menggunakan persamaan ;
hp
D04 = 2.5 106 inci
N Batas kecepatan yang maksimal mungkin menjadi faktor yang
menentukan pada pemilihan dimensi atau ukuran. Konstruksi standar dapat
juga secara umum dipergunakan untuk kecepatan diatas 12.000 ft per
-
RANCANGAN MESIN LISTRIK MOTOR INDUKSI 1 PHASA 2 HP
menit. Kecepatan 15.000 ft per menit memungkinkan pada konstruksi
khusus rotor dan meningkatkan biaya.
Putaran. Putaran dipergunakan untuk stator atau bagan pada motor
induksi sama dengan putaran jangkar mesin-mesin sejenis. Metode
penampakan putaran ini telah dijelaskan pada bab IX. Putaran koil
konsentrik pada biasanya dipergunakan pada stator motor-motor satu fase.
Kadang-kadang putaran koil konsentrik dipergunakan pada motor polifase,
akan tetapi sekarang ini motor polifase tersebut talah digantikan dengan
putaran lapis dua oleh sebagian besar pabrik karena biaya yang murah
sehingga hemat biaya.
Motor-motor induksi untuk tujuan biasa diproduksi dalam 2 fase dan
3 fase serta pada tegangan yang bermacam-macam. Unutk tetap menjaga
penggunaan biaya sehemat mungkin, jumlah slot stator harus ditentukan
pada setiap rangka dimana memungkinkan jumlah maksimal pasangan
kutub, fase, dan tegangan. Untuk jumlah integral slot per kutub per fase,
slot per kutub akan menjadi integer/bilangan bulat, dan jumlah total slot
mencukupi untuk kedua fase (2fase dan 3 fase) jika jumlah slot per kutub
merupakan kelipatan dari 2 dan atau 3. motor-motor induksi standar
biasanya dibuat dengan putaran stator 220 atau 440 volt. Hal ini dapat
dilakukan dengan menggunakan putaran 1 sirkuit dengan 440 volt dan
putaran 2sirkuit untuk 220 volt, atau, jika putaran 2 sirkuit dibutuhkan untuk
-
RANCANGAN MESIN LISTRIK MOTOR INDUKSI 1 PHASA 2 HP
440 volt, maka sebuah putaran 4 sirkuit haarus dipergunakan pada
tegangan 220 volt.
Putaran slot kecil/fraksional juga dapat dipergunakan pada motor
induksi. Pada putaran ini, bilangan pecahan dari bagiannya tidak
merupakan kelipatan jumlah fase dimana putaran tersebut bekerja.
Contohnya: sebuah putaran dengan 2 slot per kutub per fase cukup baik
untuk putaran 3 fase akan tetapi tidak baik buat putaran 2 fase. Begitu pula
dengan 2 1/3 slot per kutub per fase cukup baik untuk 2 fase tetapi tidak
cukup baik untuk putaran 3 fase. Bagaimanapun, penggunaan 3 3/7 slot
per kutub per fase, adalah yang cukup memuaskan untuk kedua fase (2
fase dan 3 fase) tersebut. Jumlah sirkuit paralel sangat terbatasdengan
putaran slot fraksional karena putaran ini tidak mengulangi setiap kutub
sebagai putaran seperti yang terjadi pada slot integral per kutub dan fase.
Oleh karena itu, motor-motor induksi standar biasanya didesain dengan
jumlah slot stator sama dengan salah satu kelipatan jumlah kutub, yang
mengatur julah fase.
Putaran chorded juga dipergunakan pada motor induksi. Kelebihan
daripada chording dijelaskan pada bab IX yang juga diaplikasikan pada
motor induksi. Penjelasan lengkap mengenai kelebihan putaran pitch
fraksional untuk motor induksi telah dijelaskan oleh D. F. Alexander.
Jumlah dan ukuran slot. Jumlah konduktor per kutub harus merupakan
sebuah integer/bilangan bulat tetap untuk putaran double-layer, karena
-
RANCANGAN MESIN LISTRIK MOTOR INDUKSI 1 PHASA 2 HP
salah satu bagian konduktor per slot adalah kepunyaan sisi koil pada
puncak slot dan sebagian yang lainnya adalah untuk sisi koil pada bagian
bawah slot. Jumlah pasangan konduktor per fase dapat ditentukan dengan
rumus 170.
Er 0.97 60 108 N =
nkpCw Kepadatan fluks dalam celah udara biasanya diambil sama dengan
35.000 lines per inci kuadrat pada perhitungan awal. Maka fluks totalnya
adalah
t = DlgBg
Fluks per kutub untuk motor infuksi polifase bisa didapatkan dari
hubungan berikut:
= C1 105
60
hp f Batasan untuk C1 dapat dilihat pada tabel dibawah
Kutub 2 4 6 8 10 12 14 16
C1 Maksimum
Minimum
3.7
2.5
2.45
1.95
2.10
1.70
1.00
1.55
1.80
1.45
1.70
1.40
1.65
1.33
1.60
1.30
-
RANCANGAN MESIN LISTRIK MOTOR INDUKSI 1 PHASA 2 HP
Pasangan konduktor efektif per fase
Er 0.97 108
Nkpkd =
2.22 f Konduktor stator total = Nam
Oleh karena itu jumlah slot stator harus diseleksi untuk memenuhi
kebutuhan jumlah kutub dan fase dengan sebuah jumlah tetap konduktor
per slot pada nilai tertentu dimana kepadatan celah udara yang cukup dapat
diperoleh melalui faktor chord antara 0.707dan 1.0.
Umumnya tidak terlalu diperlukan adanya chord pada putaran motor
induksi yang lebih dari 2/3 pitch. Untuk motor dua kutub, mungkin akan
diperlukan unsur chord yang serendah 0.707.
Untuk motor dengan slot terbuka, pembukaan mempunyai pengaruh
yang cukup besar terhadap reluktansi celah udara. Slot stator dan rotor
harus disesuaikan dimana variasi minimum pada reluktansi celah udara
akan terjadi jika slot rotor bergerak ke slot stator. Pengaruh dari adanya
variasi pada reaktansi celah udara adalah menghasilkan getaran pada fluks
celah udara, yang menyebabkancore losses tambahan dan noise.
Pengaruh pada slot stator tersebut biasanya dapat dijaga sehingga tetap
kecil dengan menggunakan slot sempit dalam jumlah besar. Semakin bear
jumlah slot pada diameter terentu, semakin kecil tooth pitchnya. Tooth pitch
minimum
D
-
RANCANGAN MESIN LISTRIK MOTOR INDUKSI 1 PHASA 2 HP
t1s = Ss
Dimana :
- tls : kisar gigi stator pada permukaan celah udara
- Ss : urutan alur stator
Lebar slot stator biasanya setengah atau agak kecil dibanding
setengah pitch gigi pada keliling celah. Apabila pitch gigi kecil, lebar gigi
juga kecil, dan kesukaran pada konstukrsi kadang-kadang meningkat;
dimana mempersulit pendorongan gigi stator pada saluran ventilasi dan
pada ujung inti stator tanpa menghalangi ventilasi. Biaya produksi juga
lebih besar untuk motor-motor dengan jumlah slot banyak, karena akan
lebih banyak koil untuk diputar, disekat, dan ditempatkan dalam slot. Pada
umumnya, jumlah slot stator harus diseleksi untuk menghasilkan jumlah
integral slot per kutub per fase dan sebuah pitch gigi pada lingkaran celah
udara pada slot tipe terbuka dengan batas antara 0.60 sampa 1.0. Untuk
slot yang tertutup sebagian, pitch gigi bisa kurang dari 0.60 inci. Untuk slot
seperti itu, gigi biasanya mempunyai sisi-sisi pararel dan kedalaman slot
lebih kecil dibanding kedalaman slot pada jenis slot terbuka.
Arus per fase pada putaran stator,
hp. 746 I = (175)
Ems eff PF Dimana :
- ms : urutan fasa dalam kumparan stator
Luas bagian konduktor stator,
-
RANCANGAN MESIN LISTRIK MOTOR INDUKSI 1 PHASA 2 HP
I ss = (176)
As
Dimana :
- As : kepekaan arus tembaga dalam stator
Copper losses pada putaran apapun berbeda-beda sesuai dengan
A2. kenaikan suhu tergantung pada losses pada jenis konstruksi yang ada.
Kepadatan arus stator harus diseleksi sangat ketat sehingga dapat
diperoleh efisiens yang cukup tanpa menaikkan suhu secara berlebihan.
Untuk putaran stator pada motor-motor induksi standar yang memiliki
konstruksi bagan jenis terbuka kepadatan arus dari 2000 sampai 3000
amper per inci kuadrat adalah cukup. Nilai terendah dipergunakan pada
motor lambat, dan nilai yang lebih tinggi adalah untuk rating tertinggi pada
kecepatan tinggi.
Konduktor per slot harus diatur dalam slot untuk mengisi kelonggaran
jarak, dengan sekat yang baik antara pembelokan dan antara inti dari koil.
Stator jenis terbuka biasanya dipergunakan untuk motor induksi yang lebih
besar daripada kira-kira 25 tenga kuda, dan konduktor tersebut biasanya
adalah kawat segiempat dcc atau pita tembaga dcc. Untuk motor polifase,
putaran didesain untuk melakukan satu kali atau lebih putaran per koil, dan
bila memungkinkan, putaran diatur dengan sangat baik sehingga hanya ada
satu kali putaran per lapisan/layer,. Bagian konduktor yang besar terdiri
dari dua atau lebih kawat yang berhubungan secara pararel, untuk
-
RANCANGAN MESIN LISTRIK MOTOR INDUKSI 1 PHASA 2 HP
mencegah eddy-current loses yang berlebihan Untuk putaran yang
membutuhkan banyak perputaran per koilnya, tidak mungkin selalu hanya
memakai satu putaran per layer. Seperti dalam kasus dimana koil
seharusnya diputar. Untuk motor kecil, kurang dari 25 tenaga kuda , slot
stator yang sebagian tertutup adalah berfungsi sebagai aturan yang
dibutuhkan karena efek pembalikan dari slot terbuka. Pembukaan slot
biasanya kemudian menjadi 1/3 inci, dan bentuk Untuk jenis slot ini, koilnya
adalah kawat dcc random-wound atau kawat serabut Formvar atau Formex.
Jika diameter kawat yang dibutuhkan lebih besar dari 1/3 inci, dapat
digunakan kawat yang lebih kecil sebayak dua atau lebih yang dirangkaikan
paralel.
Ukuran slot stator tergantung pada jumlah konsuktor per slot, ukuran
konduktor, dan ketebalan sekat yang dibutuhkan. Sekat pada konduktor
apakah berupa kapas tebal, Formvar, atau fiber glass tebal untuk
penyekatan kelas B. Sekat antara inti dan koil adalah kain halus yang
dilapisi pernis, pita kapas, sekat pernis, dan kertas untuk penyekatan kelas
A, dan mika, kain fiberglass, dan pita untuk penyekatan kelas B. Metode
untuk menentukan jarak sekat pada slot terbuka sama pada mesin-mesin
sejenis. Tabel XXVI memuat daftar jarak sekat yang dibutuhkan pada lebar
dan kedalaman slot pada putaran stator motor induksi pada tegangan yang
bermacam-macam.
Tabel XXVI
-
RANCANGAN MESIN LISTRIK MOTOR INDUKSI 1 PHASA 2 HP
Tegangan s 2b
Kedalaman slot Lebar slot
Diameter celah, inci Diameter celah, inci
15 ke bawah
15 s/d 40
40 ke atas
15 ke bawah
15 s/d 40
40 keatas
0300 300600 600-1500
1500-3000
0.08 0.10 0.12 0.14
1.00 1.50 1.75 2.00
0.24 0.25
0.25 0.29 0.31 0.36
0.31 0.34 0.37 0.45
0.060 0.075
0.065 0.085 0.095 0.120
0.080 0.095 0.110 0.150
Untuk slot jenis terbuka sekat dibungkuskan ke koil dengan tebal
0.010 inci slot kertas untuk melindungi koil ketika ditempatkan ke dalam
slot. Koil-koil tersebut dilapisi dengan hati-hati, dan lebar slot ditemukan
dengan mengalikan dimensi konduktor yang telah disekat pada lebar slot
dengan jumlah lebar konduktor dan ditambahkan dengan jarak sekat yang
ada pada tabel XXVI. Begitu pula halnya dengan kedalaman slot
merupakan dimensi konduktor yuang disekat pada kedalaman dikalikan
dengan jumlah konduktor dalam ditambah jarak sekat dari tabel XXVI.
Lebar slot stator biasanya kira-kira 50 persen dari pitch gigi minimum stator
dan jarang mencapai 60 persen pitch gigi minimum. Untuk besarnya
raktansi leakage dan karakteristik pengoperasian yang tidak baik, slot stator
harus tidak lebih dari 6 kali lebar slot.
Untuk slot yang sebagian tertutup, sekat diletakkan di dalam slot dan
bukan di sekeliling koil, karena pembukaan slot yang sempit menyebabkan
pentingnya peletakan konduktor ke dalam slot satu persatu. Slot-slot yang
sebagian tertutup dipergunakan pada motor-motor unduksi dengan
-
RANCANGAN MESIN LISTRIK MOTOR INDUKSI 1 PHASA 2 HP
diameter celah 15 inci atau kurang, dan untuk tegangan 600 volt ke bawah.
Pembukaan slot, ws1, adalah 0.10 inci untuk diameter celah sebesar 8.0
inci atau kurang dan 0.125 inci untuk diameter 8.0 sampai 15.0 inci. Fluks
total, jumlah total konduktor, dan jumlah slot ditentukan seperti dijelaskan
diatas, dan lebar gigi. Untuk slot tertutup sebagian, gigi biasanya
mempunyai sisi pararel,
t wts = Bts (l ndwd)k1Ss
Dimana :
- wts : lebar gigi stator pada permukaan celah udara
Dimensi d3 dan d4, biasanya 0.03 inci pada diameter celah yang
kecil sampai 0.06 inci pada diameter celah yang lebih besar. Perbandingan
luas tembaga yang disekat pada slot terhadap jarak jaring slot yang tersedia
untuk putaran disebut unsur jarak atau unsur isian/fill factor. Luas sekat
tembaga pad setiap slot merupakan diameter sekat konduktor kuadrat yang
menghitung jumlah konduktor per slot.
Pada kawat sekat Formvar tebal, faktor jarak tidak boleh lebih besar
dari 0.85, dan untuk besar produksi tidak lebih dari 0.70 sampai 0.75. luas
jaring slot pada slot bawah yang melingkar
Ws2 + ws3 iw iw 2 SA = - iw d id + + R - inci kuadrat. 2 2 2 2
Dimana ;
-
RANCANGAN MESIN LISTRIK MOTOR INDUKSI 1 PHASA 2 HP
- S : urutan alur
- Iw : watt komponen dalam arus tanpa beban per fasa
- Id : arus kemagnetan
dan untuk slot bawah yang berbentuk lempeng luas slot jaring
Ws2 + ws3 SA = - iw ( d id ) inci kuadrat. 2
Disini, iw dan id adalah sekat dan kelonggaran jarak untuk lebar dan
kedalaman slot yang masing masing diambil dari tabel XXVI. Dari luas
tembaga per slot dan faktor spasi, luas slot yang diminta dapat ditentukan
dan lebar slot ws2 dapat dihitung langsung setelah lebar gigi ditentukan.
Ukuran slot untuk mendapatkan luas slot dapat ditentukan sebagai berikut
180 ws2 ws2 = , X = , K = - iw So 2 sin 2
Untuk slot bawah berbentuk lempengan, dikeluarkan dan d ds.
Gigi stator dan kepadatan yoke. Untuk total fluks yang telah didapatkan,
dimensi slot menentukan kepadatan gigi. Pada kepadatan gigi tinggi,
losses pada gigi juga tinggi, dan dibutuhkan ampere-turn dalam jumlah
besar untuk mengirim fluks melalui gigi. Nilai minimum kepadatan gigi
stator untuk bagian minimum
t Bts1 = (177) wts1 (l ndwd)k1Ss
lebar gigi untuk bagian minimum
-
RANCANGAN MESIN LISTRIK MOTOR INDUKSI 1 PHASA 2 HP
wts1 = t1s wss (178) Nilai maksimum kepadatan gigi stator untuk bagian minimum sebaiknya
tidak melebihi
Bts1 = 100
Bts1 = 110
Kedalaman lapisan stator di bawah slot tergantung kepadatan fluks
pada yoke. Pengikisan besi pada yoke dan ampere-turn yang dibutuhkan
untuk mengirim fluks melalui yoke menentukan kepadatannya. Kepadatan
fluks sebaiknya tidak melebihi
Bys = 95000
Bys = 110
Dimana
Bys : kerapatan fluks dalam dukungan stator
Umumnya Bys sama dengan antara 500000 sampai 80000.untuk 60
lingkaran dan 60000 sampai 100000 untuk 25 lingkaran.
Fluks per kutub
tfd = p kedalaman besi dibawah slot untuk kedua sisi diameter
dys = (179) Bys(l ndwd) k1 Diameter luar lapisan stator
-
RANCANGAN MESIN LISTRIK MOTOR INDUKSI 1 PHASA 2 HP
Do = D + 2dss + 4 dys (180)
BAB I I I
DESAIN ROTOR
Panjang celah udara. Ampere-turns yang dibutuhkan untuk
mengirim fluks melalui celah udara secara otomatis sebanding dengan
kepadatan dan panjang celah. Bahkan celah udara dengan tingkat
kepadatan rendah dan celah udara yang pendek, ampere-turn celah lebih
-
RANCANGAN MESIN LISTRIK MOTOR INDUKSI 1 PHASA 2 HP
besar/luas dibanding ampere-turns untuk sisa sirkuit magnet. Oleh karena
itu, kepadatan dan panjang celah air menentukan arus magnetis. Untuk
memperoleh karakteristik yang baik, arus magnetis sebaiknya sekecil
mungkin dan panjang celah air sebaiknya sama kecilnya dengan kapasitas
konstruksi mekanik. Perkiraan panjang minimum celah air dapat ditentukan
dengan rumus empiris sebagai berikut,
10.17
= 0.125 - (181) D + 90 Dimana : : panjang dari celah udara dari tengah kutub
Diameter rotor
Dr = D -2 .
Putaran rotor. Putaran Squirrel-cage terdiri dari konduktor batangan
yang short-ciccuit pada setiap ujungnya pada ujung cincin/end-ring.
Batang-batang tersebut ada yang berbentuk bundar ataupun segiempat dan
terbuat dari tembaga, kuningan, atau aluminium. End-ring pada umumnya
terbuat dari bahan yang sama dan mungkin berbentuk sama. Untuk
menghubungkan end-ring dengan batangan tersebut telah dilaksanakan
metode yang beragam. Karena perubahan suhu yang tidak tetap,
hubungan antara batangan dan end-ring yang paling memungkinkan dan
paling baik, sangatlah penting untuk menghindari kontak langsung yang
berlawanan pada hubungan tersebut. Untuk motor-motor besar, end-ring
pada umumnya brazed nad welded dengan batangan. Pada motor wound-
-
RANCANGAN MESIN LISTRIK MOTOR INDUKSI 1 PHASA 2 HP
rotor, 3 fase, putaran dua lapis/double-layer digunakan pada rotor, yang
merupakan putaran gelombang yang terbatas. Putaran tersebut dapat
menghubungkan bintang atau delta dan dapat pula menarik pitch atau
chorded. Putaran-putaran tersebut dapat ditampilkan untuk menentukan
rangkaian koil yang tepat dengan menggunakan metode yang dijelaskan
pada Bab XI untuk putaran-putaran dinamo pada mesin-mesin sejenis.
Jumlah dan ukuran slot rotor. Pembuatan rotor pada motor-motor squirrel-
cage harus dilakukan dengan teliti dan hati-hati untuk menghindari adanya
getaran dan noise/suara gaduh, memutar atau menahan roda penggerak,
dan cusp sejenis pada kurva torka yang cepat/speed torque curve.
Menutup atau membuka torka adalah kondisi torka yang berbeda pada saat
awal pada posisi rotor yang berbeda. Perputaran/cycle torka yang tinggi
maupun rendah dipindahkan melalui sebuah pitch slot rotor. Cusp-cusp
selaras merupakan ujung/point-point pada kurva torka cepat dimana motor
terkunci dari kecepatan rendah dan bekerja sebagai motor sejenis pada
nilai torka yang sangat luas. Point minimum pada kurva torka bisa menjadi
sangat rendah dimana rotor tidak dapat mencapai kecepatan penuh
meskipun sedang tidak bermuatan. Karakteristik yang tidak diharapkan ini
sebagian besar disebabkan oleh keseimbangan pada gelombang fluks
celah udara. Ketika slot-slot stator dan rotor menghasilkan
keseimbangan/harmonics pada gelombang fluks celah udara maka yang
harus diperhatikan adalah jumlah slot rotor yang pantas digunakan dalam
-
RANCANGAN MESIN LISTRIK MOTOR INDUKSI 1 PHASA 2 HP
sehubungan dengan slot stator untuk menghindari karakteristik yang tidak
diinginkan tersebut. Jumlah slot rotor tidak boleh sama dengan jumlah slot
stator, akan tetapi harus berbeda, apakah lebih banyak ataupun lebih
sedikit. Hasil yang memuaskan akan didapatkan ketika jumlah slot rotor
antara 15 sampai 30 persen lebih banyak atau lebih sedikit dibanding
jumlah slot-slot stator. Dalam hal ini sangat tidak mungkin mendapatkan
analisa lengkap tentang kombinasi slot pada motor-motor induksi squirrel-
cage yang tidak diinginkan. Hanya ada beberapa kombinasi slot yang
dipastikan mungkin menimbulkan masalah. Mahasiswa yang ingin meneliti
lebih dalam tentang kombinasi slot harus mempelajari referensi berikut ini.
Noise dan getaran seringkali mengurangi tingkat kepuasan apabila
jumlah slot-slot rotor yang digunakan Ss Sr tidak sama dengan 1, 2,
(p1), atau (p2). Untuk menghindari batas akhir/dead point atau
cogging, Ss Sr harus tidak sama dengan 3p atau kelipatan dari 3p pada
motor-motor 3fase dan 2p atau kelipatannya untuk mesin-mesin 2 fase.
Untuk menghindari cusp pada kurva speed-torque, Ss Sr tidak boleh sama
dengan p untuk motor 3fase dan 2fase atau sama dengan -2p atau -5p
untuk motor-motor 3fase. Dead point, noise, dan cusp pada kurva speed-
torque dapat dikurangi atau bahkan dihilangkan sama sekali dengan
skewing slot-slot stator maupun rotor dengan throw koil stator yang baik.
Untuk motor-motor kecil slot rotor biasanya tidak miring, karena ukuran slot
stator dan rotor yang paling diinginkan tidak selamanya berdiameter kecil.
-
RANCANGAN MESIN LISTRIK MOTOR INDUKSI 1 PHASA 2 HP
Jika slot-slot diagonal digunakan, kemiringan kira-kira satu pitch slot rotor
atau stator, tergantung yang mana yang lebih besar.
Putaran rotor pada motor-motor wound-rotor memiliki 3 fase putaran,
dan jumlah slot rotor harus dapat membuat putaran menjadi seimbang.
Pada umumnya, putaran pada sebuah jumlah integral slot per kutub per
fase digunakan pada rotor. Mungkin juga dipakai putaran slot
fraksional/kecil, akan tetapi biasanya hasil yang memuaskan hanya dapat
didapatkan apabila jumlah slot merupakan kelipatan dari jumlah waktu fase
dan jumlah pasangan kutub. Motor-motor wound-rotor mulai bekerja pada
tegangan normal yang diberikan pada putaran stator dan resistansi yang
cukup pada sirkuit rotor untuk menghasilkan torka dan arus bermuatan
penuh. Maka faktor utama yang menjadi penentu normalnya gerak motor
adalah pada saat start. Untuk menghindari noise magnetis dan banyaknya
getaran fluks pada celah air, bagaimanapun, perbandingan slot stator dan
slot rotor seharusnya, jika mungkin, tidak melewati batas yang telah
ditentukan diatas.
Jika ampere-turns total rotor dianggap 10 persen lebih kecil
dibanding empere-turn total stator, perbandingan lempeng tembaga
total/copper section rotor terhadap copper section total stator adalah
Scr As = 0.90 (182) Scs Ar
Dimana :
-
RANCANGAN MESIN LISTRIK MOTOR INDUKSI 1 PHASA 2 HP
- Scr : total bagian tembaga dari rotor
- Scs : total bagian tembaga dari stator
- As : kepekaan arus dalam penghantar tembaga
- Ar : kepekaan arus dalam tembaga pada rotor
Pada putaran squirrel-cage, kepadatan arus bisa lebih tinggi
dibanding arus yang ada pada putaran stator karena jarak rata-rata putaran
lebih pendek dan ventilasinya lebih baik. Untuk arus sebesar 2500 ampere
per inci kuadrat pada putaran stator dan 5000 ampere per inci kuadrat pada
bar putaran squirrel-cage, perbandingan copper section total rotor terhadap
copper section total stator
Scr 2500 = 0.90 = 0.45 Scs 5000
Copper section total harus ditentukan, karena berhubungan dengan
panjang bar dan bagian end-ring, sehingga resistansi rotor yang tepat dapat
didapatkan untuk kemudian menentukan kebutuhan torka pada saat start.
Biasanya antara 50 sampai 80 persen dari copper section total stator.
Untuk putaran wound-rotor, jarak rata-rata lingkar putaran kira-kira
sama dengan panjang rata-rata lingkaran koil-koil stator. Maka dari itu,
untuk menghindari excessive rotor copper losses/kehilangan tembaga rotor
yang berlebihan, kepadatan arus rotor tidak bisa dibuat terlalu tinggi
dibanding kepadatan arus stator. Sehingga copper section rotor total pada
umumnya berkisar antara 80sampai 95persen copper section total stator.
. terlihat bahwa arus di setiap bar terbagi di end-ring, sebagian
kembali melaui sebuah bar pada suatu pitch kutub menuju ke kanan dan
sebagian yang lainnya melalui sebuah bar pada pitch kutub menuju ke kiri.
-
RANCANGAN MESIN LISTRIK MOTOR INDUKSI 1 PHASA 2 HP
Apabila nilai maksimum arus pada setiap bar adalah Im dan jika arus
tersebut maksimum pada setiap bar pada waktu yang sama, maka nilai
maksimum arus pada end-ring adalah
Im Nb
= 2 P
Arus tidak maksimum di setiap bar per kutub pada saat yang sama, akan
tetapi arus tersebut bervariasi tergantung hukum sinus; sehingga nilai
maksimum arus pada end-ring adalah
Im Nb 2
=
2 p dan nilai efektif arus pada end-ring adalah
Im Nb 2 2
=
2 p 2
Nilai efektif arus pada setiap bar, Ib = Im/2, dan arus end-ring 0.32ImNb
= (183) p Area section setiap end-ring
0.32ImNb ser = (184) pAer dan total bar section IbNb Ser = (185) Ar
-
RANCANGAN MESIN LISTRIK MOTOR INDUKSI 1 PHASA 2 HP
Dimana :
- Ser : pembagian area dari cincin akhir
Dengan menggabungkan dan menyederhanakan kedua persamaan diatas,
area section setiap end-ring pada copper section total rotor adalah
0.32Ser Ar Ser = (185) p Aer
dimana :
- Aer : kepekaan arus pada cincin akhir
Ventilasi pada end-ring biasanya lebih baik dibandingkan dengan
ventilasi pada bar, dan kepadatan arus dapat dibuat menjadi sama dengan
atau agak lebih besar daripada kepadatan arus pada bar.
Slot-slot rotor seringkali merupakan tipe tertutup sebagian Bar dan
slot biasanya diutamakan yang berbentuk segiempat, karena reaktansi bar
pada bagian lebih rendah yang lebih besar selama waktu start, mendorong
arus menuju puncak bar, sehingga agak meningkatkan hambatan pada
putaran rotor. Slot rotor yang dalam, meningkatkan reaktansi bocor dan
menuju ke lebar gigi kecil dan kapasitas besar pada akar gigi. Jika bar
yang dalam dipergunakan untuk putaran rotor squirrel-cage, maka slot rotor
biasanya berkisar antara 4 sampai 6 kali jarak lebarnya. Motor-motor
dengan putaran bara yang dalam disebut motor kelas B pada tes kode dari
A.I.E.E. Untuk mesin-mesin induksi dan didefinisikan sebagai torka normal,
-
RANCANGAN MESIN LISTRIK MOTOR INDUKSI 1 PHASA 2 HP
motor squirrel-cage yang start dengan arus lemah. Motor-motor squirrel-
cage untuk torka high starting dan start dengan arus lemah disebut motor
kelas C pada tes kode dari A.I.E.E. dan biasanya mempunyai dua putaran
squirrel-cage pada rotor. Putaran dobel squirrel-cage dapat dioperasikan
dalam beberapa cara. Pada dasarnya terdiri dari putaran dengan hambatan
besar yang ditempatkan di dekat permukaan celah udara rotor dan suatu
putaran dengan hambatan kecil ditempatkan tepat di bawah permukaan.
Efektifitas putaran yang lebih rendah pada saat start akan tergantung pada
seberapa dalam putaran tersebut ditempatkan di bawah permukaan rotor.
Selam masa start, putaran di dekat permukaan, bekerja aktif. Setelah rotor
mencapai kecepatan penuh, reaktansi putaran rendah menjadi kecil dan
akan membawa arus rotor dalam porsi besar.
Area section setiap bar
Ser Sb = (187) Nb
Tidak diadakan penyekatan/pemisahan antara bar dan inti rotor.
Jarak 0.005 sampai 0.015 inci tergantung pada apakah slot miring atau
tidak, harus dipergunakan atau tidak dipergunakan antara bar dan inti.
Jumlah konduktor rotor pada suatu motor wound-rotor tergantung
tegangan antara slip ring ketika rotor tidak bergerak, ring terbuka, dan
tegangan normal diberikan pada putaran stator. Untuk motor biasa,
tegangan rotor diantara slip ring biasanya tidak lebih dari 400 volt. Untuk
-
RANCANGAN MESIN LISTRIK MOTOR INDUKSI 1 PHASA 2 HP
motor besar, dibutuhkan tegangan rotor yang lebih besar untuk menghindari
section konduktor yang besar. Tegangan rotor
Nrkprkdr Er = k2E (188) Nkpkd
Untuk putaran rotor yang berhubungan dengan bintang, k2 = 1.73,
dan untuk putaran rotor yang berhubungan dengan delta, k2 = 1.00
Konduktor bar segiempat dipergunakan pada putaran rotor. Ketika
slot tipe segiempat yang pada dipergunakan, koil hanya terbentuk setengah
sebelum ditempatkan ke dalam slot, Bab XVI. Untuk tipe slot seperti pada
gambar 191, koil diberi sekat dan dibentuk sebelum ditempatkan ke dalam
slot.
Tebal sekat yang dibutuhkan tergantung tegangan rotor. Sebuah
lapisan slot yang terdiri dari 0.010 inci horn fiber ditempatkan ke dalam slot,
dan sekat selanjutnya ditempatkan diatas koil. Ketebalan sekat pada koil
biasanya 0.025 inci untuk tegangan diatas 600 dan 0.035 inci untuk
tegangan diatas 2500. Sekat koil terdiri dari kain katun halus yang telah
dipernis, kapas, dan sekat pernis.
Area setiap konduktor
Ser sr = (189) Nrma Gigi rotor dan besar yoke. Jumlah maksimum gigi rotor
t Btr2 =
-
RANCANGAN MESIN LISTRIK MOTOR INDUKSI 1 PHASA 2 HP
wtr2 (l ndwd)k1Sr
Lebar minimum gigi
(Dr 2dsr) wtr2 = - wsr Sr
Untuk motor induksi dengan kecepatan konstan, frekuensi fluks yang
kembali ke rotor sangat kecil, slip persen mengukur frekuensi stator. Core
losses pada besi rotor akan menjadi kecil meskipun jumlahnya/kepadatan
besar. Kepadatan meaksimum pada gigi rotor pada umumnya hanya dapat
agak lebih tinggi dibanding kepadatan maksimum gigi stator, karena
ampere-turn yang diperlukan untuk mengirim fluks melalui gigi.
Kepadatan yoke rotor pada umumya sama dengan atau hanya
sedikit lebih besar dibanding kepadatan yoke stator dan dapat dihitung
seperti yang telah dijelaskan pada penjelasan yoke stator
BAB IV
KARAKTERISTIK MOTOR
Arus magnetis. Fluks yang disusun oleh ampere-turns stator
melewati celah udara menuju rotor dan melewati gigi rotor menuju yoke
rotor. Disanalah fluks pada setiap kutub terbagi, sebagian kembali melalui
-
RANCANGAN MESIN LISTRIK MOTOR INDUKSI 1 PHASA 2 HP
gigi-gigi rotor, celah/lobang udara, gigi-gigi stator dan yoke maing-masing
pada kutub yang berdekatan.
Ampere-turns celah udara. Ampere-turns per pole ang dibutuhkan pada
stator untuk mengirim/membawa fluks melalui celah udara.
ATg = Bgkskr 0.313. (191)
Dimana :
- Atg : pembalikan ampere dalam celah udara setiap kutub
- Bg : kepekaan fluks dalam kutub utama dalam celah udara
Pembukaan slot baik pada stator maupun rotor meningkatkan
reluktansi celah udara. Pengaruh yang dihasilkan dapat dihitung dengan
menganggap bahwa bagian/seksi celah udara dikurangi sebesar jumlah
tertentu, dengan cara meningkatkan kepadatan/kapasitas, atau dengan
menganggap bahwa pembukaan slot sama dengan pertambahan panjang
celah udara. F.W Carter memperoleh sebuah persamaan dimana koefisien
celah udara dapat dihitung. Persamaan yang serupa juga dikemukakan
oleh Dr. Arnold. R.W. Wiesman mendapatkan koefisien celah udara
dengan menggambar grafik distribusi fluks di sekeliling sebuah gigi. Hasil
yang didapatkannya membuktikan dengan sangat baik apa yang
dirumuskan oleh Dr. Arnold dan F.W. Carter. Koefisien celah udara pada
pembukaan slot stator, dengan rotor halus tanpa slot,
t1s ks = (192)
wts1 + (y )
-
RANCANGAN MESIN LISTRIK MOTOR INDUKSI 1 PHASA 2 HP
Demikian pula dengan koefisien celah air untuk pembukaan slot rotor,
dengan stator halus tanpa slot,
t1r kr = (193)
wtr1 + (y ) Koefisien celah udara dari cara Carter untuk slot terbuka
t1(5 + ws1) k = (192a)
t1 + (5 + ws1) - ws12
dan Untuk beberapa slot tertutup
t1(4.4 + 0.75ws1) k = (193a)
t1 (4.4 + 0.75ws1) - ws12
Untuk menghitung ks1 pembukaan slot stator dan pergerakan gigi
pada celah digunakan pada persamaan 192a atau 193a, dan untuk
menghitung kr pada rotor, yang dipakai adalah.
ATg = Bgkskr x 0.313 (194)
Stator ampere-turns dan yoke rotor. Metode penghitungan
kepadatan fluks pada yoke untuk stator dan rotor telah dijelaskan diatas.
Jumlah tersebut adalah nilai maksimal kepadatan fluks pada yoke. Pada
motor-motor induksi fluks tidak memasuki stator dan yoke rotor pada batas
tertentu; sehingga kepadaran yoke tidak dapat menjadi konstan terhadap
panjang path fluks. Jika kurva distribusi fluks celah udara dianggap sebagai
sebuah gelombang sinus, maka kepadatan fluks pada yoke akan beragam
-
RANCANGAN MESIN LISTRIK MOTOR INDUKSI 1 PHASA 2 HP
sesuai dengan nilai maksimum pada jarak interpolar/antar kutub. Ampere-
turns per kutub pada stator dan yoke rotor dapat dihitung dengan metode
berikut ini. Untuk sebuah nilai maksimum tertentu pada kepadatan yoke
yang beragam, ampere-turns per inci ditentukan pada jarak berbeda-beda
dan sepanjang gelombang. Nilai rata-rata ampere-turns per inchinya
ditentukan bagi kurva tersebut dengan integrasi grafis. Dengan mengulangi
perhitungan yang sama untuk jumlah nilai maksimum Bys, sebuah kurva
dapat digambarkan pada Bys terhadap atau berlawanan dengan rata-rata
ampere-turns per incinya. Seperti kurva yang digambarkan pada
lempengan baja elektrik dan dipergunakan untuk menghitung ampere-turns
per kutub pada stator dan yoke rotor. Panjang garis/path fluks paa toke-
yoke mungkin didapatkan dari sebagian pitch/pergerakan kutub pada
diameter yoke sedang. Pada stator
(D + 2dss + dys) lys = (195) 2p dan pada rotor
(D + 2dsr + dyr) lyr = (196) 2p Ampere-turn per kutub pada yoke stator
Atys = atyslys Dan pada yoke rotor Atys = atyrlyr
-
RANCANGAN MESIN LISTRIK MOTOR INDUKSI 1 PHASA 2 HP
Stator ampere-turns dan gigi-gigi rotor. Untuk sator tapered/lonjong
dan gigi-gigi rotor, kepadatannya bervariasi sesuai dengan panjang gigi
tersebut. Beberapa metode yang berbeda juga telah diketengahkan untuk
menghitung berapa ampere-turns yang dibutuhkan untuk mengirimkan fluks
melalui gigi yang tapered/runcing. Hasil yang memuaskan biasanya
didapatkan dengan menghitung ampere-turns untuk kepadatan pada 1/3
bagian panjang gigi dari bagian minimum. Dari kurva yang diperoleh dari
kurva, empere-turns per inci didapatkan dan dikalikan dengan 1.57, dan
Atts = attslts. Dimana :
- Atts : ampere balik dalam stator yoke per kutub
- lts : panjang bagian fluks pada gigi stator
- atts : ampere balik setiap inci untuk kepekaan pada gigi stator
Dan untuk gigi-gigi rotor
Attr = attrltr Dimana :
- Attr : ampere balik dalam rotor yoke per kutub
- lts : panjang bagian fluks pada gigi rotor
- atts : ampere balik setiap inci untuk kepekaan pada gigi rotor
Panjang path fluks pada gigi-gigi tersebut sama dengan kedalaman slot.
Keseluruhan ampere-turns per kutub yang dibutuhkan untuk mengirim fluks
melalui sirkuit magnetis adalah
-
RANCANGAN MESIN LISTRIK MOTOR INDUKSI 1 PHASA 2 HP
ATP = ATtg + ATts +ATtr + ATys + ATyr. Harga efektif dari arus magnetis per fase adalah
2.22pATP Im = (197) msNkdkp Im persentase arus magnetis = 100. I
Arus tidak bermuatan. Arus tak bermuatan pada sebuah motor
induksi terdiri dari dua komponen: Satu, arus magnetis, dimana 900 tidak
sefase dengan tegangan: dua, komponen watt dari arus tak bermuatan,
yang sefase dengan tegangan. Komponen se-fase dari arus tak bermuatan
tersebut merupakan arus yang dibutuhkan oleh losses tak bermuatan. Hal
ini terdiri dari core losses, friction, dan windage losses, dan armature copper
losses dikarenakan arus yang tak bemuatan.
Core losses. Losses pada core motor-motor induksi terdiri dari
hysteresi dan eddy-current losses pada gigi-gigi dan yoke-yoke oleh karena
adanya fluks frekuensi fundamental ditambah losses tambahan. Losses
tambahan terdiri dari losses permukaan pada gigi-gigi dikarenakan
beberapa variasi pada pada kepadatan celah udara, getaran gigi berkurang
dikarenakan variasi-variasi pada kepadatan gigi, berkurang karena filing
slot, berkurang karena distribusi fluks yang lain dari biasanya, dan
berkurang pada ujung lempengan dan ujung bracket. Pada core stator,
frekuensi pembalikan fluks sama dengan frekuensi garis/line; pada rotor,
frekuensi pembalikan fluks sama dengan frekuensi garis yang diukur
-
RANCANGAN MESIN LISTRIK MOTOR INDUKSI 1 PHASA 2 HP
dengan slip per sen. Untuk wound-rotor, motor bekerja pada kecepatan
yang dikurangi, losses core rotor harus dimasukkan ketika menghitung
karakteristik yang sedang bekerja. Loss pada gugu stator yang
dikarenakan oleh fluks frekuensi fundamental sama dengan loss per pon
pada kepadatan gigi stator yang menghitung/times berat besi pada gigi.
Loss per pon untuk kepadatan fluks yang beragam dan untuk beberapa
tingkat lempengan baja diketahui dari kurva pada Appendix. Kurva-kurva
tersebut didapatkan dari pengujian pada sampel-sampel oleh American
Society for Testing Material. Loss pada yoke stator karena fluks frekuensi
fundamental, dihitung dengan cara yang sama dengan cara yang dilakukan
pada gigi-gigi.
Losses tambahan yang sukar dihitung. Losses permukaan pada
gigi-gigi dan losses getaran gigi dapat dihitung dengan metode yang
dikemukakan oleh T. Spooner dan I.F. Kinard.
Tooth pulsation loss
= CBg2.3 (f/p)1.55 D20.5 (ws1/)
1.22 Ss (l ndwd)k1 10-8 watt.
Disini C = 1.85 untuk 26gauge/ukuran lempengan baja elektrik, 1.36
untuk dinamo 26 gauge, dan Bg adalah kepadatan celah udara pada kilo-
lines inci meter per segi. Losses tambahan juga bisa termasuk sebuah loss
tanpa muatan pada winding squirrel-cage. Losses core keseluruhan untuk
motor induksi biasanya 1.5 sampai 2.5 kali jumlah gigi stator dan yoke yang
hilang/loses yang disebabkan oleh fluks frekuensi fundamental. Faktor
-
RANCANGAN MESIN LISTRIK MOTOR INDUKSI 1 PHASA 2 HP
perkalian harus didapatkan dari pengujian motor-motor yang serupa.
Apabila datanya tidak mencukupi maka 1.75 sampai 2.2 juga dapat
digunakan.
Friction and Windage Losses. Bearing friction losses dapat dihitung
jika dimensi bearing diketahui. Windage losses tergantung pada tipe atau
jenis konstuksi/bangunan dan sangat sukar untuk dihitung. Gabungan
antara friction and windage losses dapat ditentukan dari hasil pengujian
mesin-mesin dengan desain dan konstruksi serupa. Losses ini biasanya
sama dengan antara 3.5 persen keluaran/output koliwatt untuk motor 5-hp,
1800 r.p.m. sampai dengan motor 200 sampai 300-hp., 450 r.p.m.
Copper loss stator tak bermuatan. Panjang setengah putaran-
sedang koil stator dihitung dengan seperti cara pada koil dinamo untuk
mesin sejenis, yang telah dijelaskan sebelumnya. Perluasan koil dan jarak
antara koil-koil pada ujung sambungan biasanya lebih kecil dibanding yang
dipakai untuk kumparan dinamo pada mesin-mesin sejenis. Tabel XXVI
menunjukkan nilai-nilai untuk stator motor induksi dan kumparan/perputaran
rotor.
Panjang salah putaran-sedang koil stator adalah:
(D + dss) Ls = P + 2b +dss + l inci (198)
p cos
-
RANCANGAN MESIN LISTRIK MOTOR INDUKSI 1 PHASA 2 HP
wss + s
sin = t1s
Perluasan horisontal koil stator pada setiap ujung core dihitung
dengan menggunakan cara yang dijelaskan di halaman 210. panjang salah
satu putaran-sedang dari sebuah koil rotor untuk motor jenis wound-rotor .
(D + dsr) Lr = P + 2b +dsr + l inci (199)
p cos wsr + s
sin = t1r Hambatan per fase pada kumparan stator
LsNr R = ohm (200) ass X 10
6
Hambatan arus searah pada kumparan stator: efektif, yang juga
disebut arus bolak balik, hambatan, Rse, yang pada umumnya antara 1.15
sampai 1.30 kali hambatan arus searah. Nilai yang lebih rendah akan
berlaku untuk rating terendah dengan daerah bagian konduktor kecil pada
kumparan stator, dan nilai tertinggi terhadap rating yang lebih besar.
Hambatan pada kumparan rotor pada motor wound-rotor
sehubungan dengan kumparan stator
kd2kp
2N2 LrNrr Rr = ohm per fase
(201)
kdr2kpr
2Nr2 asr 10
6
-
RANCANGAN MESIN LISTRIK MOTOR INDUKSI 1 PHASA 2 HP
Atau kd
2kp2 Lr Scs
Rr = Rs ohm per fase (201a) kdr
2kpr2 Ls Scr
Pada suhu 250C..r = 0.692 dan pada suhu 750C.. r = 0.826. losses
tembaga stator yang disebabkan oleh arus tak bermuatan adalah kurang
lebih,
Wieo = Im2mRs watt (202)
Dimana :
- Rs : tahanan per fasa dari kumparan stator
Komponen sefase arus tak bermuatan
Wc + Wfw + Wsc0 Iw = ampere (203) mE
dimana :
- Wc : rugi inti per pound
- Wfw : gesekan bearing dan rugi angin
Dan arus tak bermuatan
I0 = Im2 + Iw
2 (204)
Faktor kekuatan pada motor tak bermuatan
Iw PFo = (205)
Io
Arus pendek. Arus yang akan dipindahkan oleh motor induksi dari
kawat ketika rotor terblok, tergantung pada tegangan yang terpakai dan
-
RANCANGAN MESIN LISTRIK MOTOR INDUKSI 1 PHASA 2 HP
impedansi total pada motor pada saat berhenti. Impedansi total
membandingkan hambatan stator dan rotor, dan reaktansi kebocoran stator
dan rotor.
Hambatan rotor. Metode menghitung hambatan kumparan rotor
untuk motor-motor wound-otor telah dijelaskan diatas. Memperlihatkan
distribusi/pembagian arus pada kumparan squirrel-cage. Hambatan total
pada bar/batangan squirel-cage adalah
IbNbr = ohm
106Sb
dan hambatan total pada dua end-ring
2Derr = ohm
106Ser
Hambatan total pada kumparan squirrel-cage sama dengan copper
loss total dibagi dengan kuadrat arus, yaitu
IarNbr Nb2 2xDer Ibr 0,64Dre2
= + = Nb2 + ohm
106sb x2p2 106ser 10
6serNb 106serp
2
Hambatan rotor harus ditentukan terlebih dahulu dengan jelas pada
kumparan stator sebelum hambatan rotor trebut dapat ditambahkan dengan
hambatan stator untuk menentukan berapa hambatan total dari motor.
Motor induksi tetap saja merupakan sebuah transformer polyphase
sederhana; sehingga hambatan ekuivalen rotor sama dengan hambatan
total rotor mengukur hasil kuadrat dari perbandingan antara turn/lingkaran
-
RANCANGAN MESIN LISTRIK MOTOR INDUKSI 1 PHASA 2 HP
stator dengan lingkaran/turn rotor. Jumlah fase dalam kumparan squirrel-
cage sama dengan jumlah batangan/bar per kutub = Nb/p, dan jumlah
lingkaran dalam satu rangkaian per fase sama dengan jumlah pasangan
kutub = p/2. Hambatan total dari sebuah kumparan squirrel-cage bila
dihitung pada kumparan stator, adalah
(N/2) kpkdm 2 r lb 0,64Der
= Nb2
+ (p/2) (Nb/p) 10
6 sbNb p2ser
(N2kp
2 kd
2 m
2r lb 0,64Der = + 106 sbNb p
2ser
Jika jari-jari lingkaran end-ring lebar, seperti yang ada pada motor
kecil pada umumnya, hambatan end-ring harus dipastikan benar untuk
dibawa ke perhitungan efek distribusi arus yang berbeda-beda pada ring.
P.H.Trickey, pada makalahnya Induction Motor Resistance Ring Width,
telah mengembangkan suatu kesatuan yang konstan dimana hambatan
end-ring harus dikalikan untuk mengikutsertakan pengaruh dari distribusi
arus yang berbeda-beda. Hambatan rotor ekuivalen per fase
(N2kp2 kd
2 m
2r lb 0,64Der Rr =
+ Kring ohm (206)
106 sbNb p2ser
-
RANCANGAN MESIN LISTRIK MOTOR INDUKSI 1 PHASA 2 HP
Kring diambil dari kurva, dan m, jumlah fase, yaitu 2 untuk mesin-
mesin 1 fase. Pada rumus ini, r x 10-6 adalah hambatan tembaga dalam inci
persegi. r = 0.826 untuk 75oC dan 0.692 untuk 25oC. Apabila sebuah
bahan lain selain tembaga dipakai pada kumparan squirrel-cage maka
harus dipakai nilai r yang sesuai dengan bahan tersebut. Kuningan yang
standar mempunyai hambatan sekitar 4 kali lebih besar dibanding tembaga,
dan aluminium mempunyai hambatan sekitar 2 kali hambatan tembaga.
Untuk menghitung reaktansi kebocoran/leakage pada semua jenis
kumparan, yang harus dilakukan pertama kali adalah menghitung fluks
leakage per unit arus yang mengalir pada kumparan, yang mana sama
dengan tenaga magnetis yang bekerja pada leakage path yang mengatur
permeance of the path.
Fluks per unit arus mengatur pertukaran dengan yang menghasilkan
induktansi dan reaktansi 2fL. Reaktansi leakage pada kumparan mesin
yang berputar dihitung dengan menganggap bahwa aliran fluks leakage
pada path tertentu yang mana daerah dan panjangnya dapat diukur. Pada
motor-motor induksi, membagi fluks leakage total dengan leakage slot
stator dan rotor, end-connection leakage, zigzag leakage atau leakage
berbeda, belt leakage, dan skew leakage/miring, adalah hal yang biasa.
Penghitungan reaktansi dilakukan berdasarkan asumsi bahwa path-path
leakage tersebut tidak penuh/jenuh. Arus besar yang ditimbulkan oleh
motor selama periode awal menghasilkan kejenuhan/saturation pada ujung-
-
RANCANGAN MESIN LISTRIK MOTOR INDUKSI 1 PHASA 2 HP
ujung gigi yang mempunyai pengaruh terhadap pengurangan reaktansi
leakage total. Sehingga untuk menghitung penampilan awal, reaktansi
leakage total harus digunakan. Metode penghitungan permeance slot
dijelaskan oleh banyak penulis. Untuk sebuah kumparan pitch, induktansi
per fas untuk fluks leakage slot adalah
Ls = 0.4ns2 m/s lg 2,54 (Fsst + Fssb) 10
-8 henry.
Dimana :
- Ls : panjang satu siklus dari kumparan stator
- Fss : faktor kebocoran pada alur rotor
Pada sebagian kecil kumparan pitch, arus pada kedua sisi koil pada
beberapa slot tidak sefase dan induktansinya lebih kecil daripada yang ada
pada kumparan pitch biasanya. Efek tersebut dimasukkan ke perhitungan
dengan mengalikan persamaan untuk induktansi dengan sebuah faktor
reduksi/pengurangan Membagi Nm/Ss dengan ns, konduktor seri per slot,
dan mengalikannya dengan 2f, maka reaktansi leaktage slot adalah
)(.10
.2..
7
2
ssBsst
s
sgFF
S
KOlfmNXss
dimana :
- Xss : reaktansi bocor per fasa dalam alur stator
Dalam hal ini F sst adalah faktor slot stator pada puncak slot dan
Fssb adalah faktor slot pada bagian bawah slot. Pada slot stator yang
sebagian terbuka
-
RANCANGAN MESIN LISTRIK MOTOR INDUKSI 1 PHASA 2 HP
)3
()2
( 2
1
3
1
4
sr
ir
sr
r
srsr
r
sr
rsrbsrt
W
d
W
d
WW
d
W
dFF
dimana :
- Wsr : lebar dari alur rotor
Reaktansi bocor slot rotor
)()(
.).lg(.2.
10 2.
2
7
2
srbsrt
rdrpr
rsr FF
Skk
KkdkpOmfNX
Pada slot-slot trapezoid/segiempat yang dua sisinya sejalan baik
pada stator maupun rotor
Reaktansi leakage zigzag stator
])()[(2.1
22
rsmg
zS
p
S
p
I
EX
Reaktansi magnetis dari sebuah motor induksi pada ohm per fase
kira-kira sama dengan tegangan terminal per fase dibagi dengan arus
magnetis per fase sehubungan dengan ampere-turns celah udara
Reaktansi bocor belt sama dengan nol untuk motor-motor dengan
kumparan rotor squirrel-cage dan hasil integral slot per kutub
Leakage belt konstan, Kbs dan Kbr bervariasi, dan persentase pitch
kumparan masing-masing juga bervariasi. Untuk reaktansi leakage end-
connection pada motor-motor induksi wound-rotor, nilai rotor digunakan dan
semua persamaan dikalikan dengan perbandingan turn efektif yang
dikuadratkan untuk diubah menjadi rumus stator.
-
RANCANGAN MESIN LISTRIK MOTOR INDUKSI 1 PHASA 2 HP
)]2
(5,0[)(8,0
10
2
7
2
ssdd
sc
dfb
p
kkmfNX
dimana :
- dss : kedalaman alur stator
Nilai b pada tabel XXVI juga dapat dipergunakan pada kumparan
rotor, dan fr dapat dihitung dengan cara seperti yang dijelaskan pada
kumparan dinamo arus searah, 59.
Reaktansi leakage end-connection pada putaran rotor squirrel-cage
N2mj cr (kpkd)2 Dd
Xer = 2pb + ohm 107 p2 1,7wer + 1,2der + 1,4der
Adapun rancangan mesin induksi dengan kapasitas, antara lain :
Tegangan (V) : 220 Volt
Daya Input (Q) : 2 Hp (Horse Power)
-
RANCANGAN MESIN LISTRIK MOTOR INDUKSI 1 PHASA 2 HP
.....11,1
10.2
32
nsacBavkw
QLD
Jumlah Kutub (P) : 2 kutub
Frekuensi (f) : 50 Hertz
Efisiensi (%) : 75 %
Phasa () : 1
Cos : 0,8
Konstanta belitan (kw) : 0,95
Adapun standarisasi yang saya pilih, adalah :
Bav : 0,5 Wb/m2 (Pembebanan Magnet)
: 1,5 Wb/m2 (Kerapatan fluks pada gigi stator)
ac : 400 A/lilitan/cm (Pembebanan listrik spesifik)
s : 7 A/mm2 (Kerapatan arus pada penghantar)
Untuk motor induksi dengan frekuensi 50 Hz pembebanan magnet
yang diperbolehkan adalah 0,3 0,6 Wb/m2 dan pembebanan listrik spesifik
adalah 100 450 Amp.lilitan/cm serta konstanta belitan (Kw) terdistribusi
adalah 0,95 sehingga nilai-nilai tersebut kami pilih
I. Perencanaan ukuran utama
Dalam merencanakan ukuran utama, ada beberapa yang harus perlu
diketahui yaitu :
Ukuran inti stator
Penentuan ukuran inti stator menggunakan rumus :
Dimana :
D = diameter dalam inti stator (cm)
L = panjang inti stator (cm)
-
RANCANGAN MESIN LISTRIK MOTOR INDUKSI 1 PHASA 2 HP
Cos
HPQ
.
746,0.
P
fns
.120
P
DL
.2
.2,1
Ns = kecepatan sinkron (rps)
Q = Daya input (KVA)
Bav = pembebanan magnetik spesifik (Wb/m)
ac = pembebanan listrik spesifik (A/cm)
Kw = konstanta beban
Ukuran inti stator
Untuk menentukan daya input rumus yang digunakan ialah :
Dimana ;
Pout = daya motor dalam satuan HP
= efisiensi motor (%)
Cos = faktor daya motor
Kecepatan sinkron (ns)
Untuk menentukan kecepatan sinkron motor, maka rumus yang
digunakan ialah :
Dimana ;
f = frekuensi (Hertz)
P = jumlah pasangan kutub
Panjang inti stator (L)
Penentuan panjang inti stator menggunakan rumus ;
Dimana ;
-
RANCANGAN MESIN LISTRIK MOTOR INDUKSI 1 PHASA 2 HP
P
DY
.2
.
)..(9,0 WdndLLi
mfKw
ETs
...44,4
YLBavm ..
D = Diameter dalam inti stator (cm)
P = jumlah pasangan kutub
Kisar kutub (Y)
Penentuan kisar kutub dengan menggunakan rumus ;
Dimana ;
D = diameter dalam inti stator (cm)
P = jumlah pasangan kutub
Panjang efektif dari inti stator (Li)
Rumus yang digunakan adalah :
Dimana ;
L = panjang inti stator (cm)
nd = jumlah ventilasi
Wd = lebar ventilasi (cm)
II. Perencanaan ukuran utama
Dalam perencanaan stator ada beberapa hal yang perlu diperhatikan
yaitu :
Jumlah lilitan stator perfasa yang persisi dengan menggunkan
rumus :
Dan :
-
RANCANGAN MESIN LISTRIK MOTOR INDUKSI 1 PHASA 2 HP
gpFasaSs ..2.
Ss
DYss
.
Dimana ;
E = tegangan input (Volt)
Kw = konstanta belitan
F = frekuensi (Hertz)
1m = fluks magnetik tanpa beban (Wb)
L = panjang stator (cm)
Bav = pembebanan magnetik spesifik (Wb/m2)
Y = kisar kutub (cm)
Jumlah alur stator (Ss)
Untuk menentukan jumlah alur stator digunakan rumus ;
Dimana ;
g = jumlah alur perfasa
P = jumlah pasangan kutub
Besar kisar alur (Yss)
Untuk menentukan besar kisar alur digunakan rumus ;
Dimana ;
D = diameter dalam stator
Ss = jumlah alur stator
Ukuran penghantar stator
a. Luas penghantar stator (As)
untuk menentukan luas penghantar stator, digunakan rumus :
-
RANCANGAN MESIN LISTRIK MOTOR INDUKSI 1 PHASA 2 HP
s
IbsAs
AsDs
.4
Dimana ;
Ibs = arus beban penuh setiap fasa (Amp)
s = kerapatan arus (A/mm2)
Q = daya masuk (KVA)
Vsu = tegangan nominal yang masuk (Volt)
b. Diameter penghantar stator (DS)
Untuk menentukan diameter penghantar stator, digunakan
rumus :
Dimana ;
As = luas penghantar stator (mm2)
Ukuran alur stator dan gigi stator:
a. Lebar alur (Wss)
Untuk menentukan lebar alur, digunakan rumus :
Wss = jumlah kawat penghantar ke samping + isolasi alur +
faktor toleransi (mm)
b. Kedalaman alur (dss)
Untuk menentukan kedalaman alur, digunakan rumus :
dss = jumlah kawat penghantar ke bawah + isolasi alur +
besar pasak alur + faktor toleransi (mm)
c. Ukuran gigi stator Wts)
Untuk menentukan ukuran gigi stator, digunakan rumus :
Wts = Yss Wss mm
-
RANCANGAN MESIN LISTRIK MOTOR INDUKSI 1 PHASA 2 HP
)(2
Weberm
s
Dimana ;
Yss = besar kidas alur (mm)
Wss = lebar alur stator (mm)
Panjang kawat penghantar
a. Panjang rata-rata konduktor tiap belitan (Lmc)
Untuk menentukan Panjang rata-rata konduktor tiap belitan,
digunakan rumus :
Lmc = L . 1,15 . Y + Ss / 2P (cm)
Dimana ;
L = panjang inti stator (cm)
Y = kisar kutub (cm)
Ss = jumlah alur stator
P = jumlah pasang kutub
b. Panjang konduktor tiap phasa (Lc)
Untuk menentukan Panjang konduktor tiap phasa,
digunakan rumus :
Lc = Lmc . 2 . Ts (cm)
Dimana ;
Lmc = panjang rata-rata konduktor tiap belitan (cm)
Ts = jumlah lilitan stator
Ukuran inti stator
a. Fluks yang melewati inti stator (cs)
Untuk menentukan Panjang rata-rata konduktor tiap belitan,
digunakan rumus :
-
RANCANGAN MESIN LISTRIK MOTOR INDUKSI 1 PHASA 2 HP
Bcs
csAcs
Li
acsdcs
Dimana ;
m = fluks magnetik tanpa beban (Weber)
b. Luas inti stator (aCS)
Rumus yang digunakan :
Dimana ;
cs = fluks magnetik yang melewati inti stator (Weber)
Bcs = kerapatan fluks pada inti stator (Wb/mm2)
c. Ketebalan inti stator (dcs)
Rumus yang digunakan :
Dimana ;
acs = luas inti stator (m2)
Li = panjang efektif inti stator (cm)
Diameter luas stator (D0)
Dalam menentukan diameter luas stator, digunakan rumus :
Do = D + 2 . dss + 2 . dcs (cm)
Dimana ;
D = diameter dalam intri stator (cm)
Dss = kedalaman alur stator (cm)
Dcs = ketebalan inti stator (cm)