PEMASANGAN INVERTER PADA POMPA SUMUR DALAM

STUDI ANALISA KEGAGALAN

PEMASANGAN INVERTER

PADA POMPA SUMUR DALAM

Ismujianto¹, Endang wijaya ²,

Jurusan Teknik Elektro, Politeknik Negeri Jakarta,

Kampus Baru Universitas Indonesia Depok, 16425

E-mail : ismujianto@gmail.com¹,

Abstrak

Pemasangan inverter sebagai pengendali tegangan pada pompa sumur dalam menimbulkan beberapa kendala diantaranya terjadinya kenaikan temperatur pada minyak trafo yang berakibat pada kebocoran minyak akibat rusaknya seal pada trafo, hal ini juga berakibat pada kerusakan ( kemacetan pompa ), dari penelitian ini terlihat adanya harmonisa yang berakibat pada kondisi tersebut sehingga dari penelitian ini diharapkan adanya filter yang dipasang pada keluaran inverter maupun keluaran tranformator

Kata Kunci : Inverter, sumur dalam, filter

I. PENDAHULUAN

Pengendalian putaran motor pompa dengan menggunakan inverter pada sumur pengeboran minyak mentah mempunyai harapan agar debit minyak yang dapat diangkat dari perut bumi dapat diatur besarnya, sehingga produksi harian tiap- tiap ladang bisa dikendalikan sesuai dengan besaran produksi yang direncanakan.

Untuk menjalakan pompa ini biasanya disediakan suatu sumber tegangan yang dihasilkan dari generator yang digerakkan oleh disel enggine, mengingat generator yang digunakan biasanya mengunakan tegangan output maximum 480V dengan frekwensi 60 HZ sedang kedalaman sumur rata – rata dua sampai tiga ribu meter dari permukaan tanah dan besar daya motor pompa rata rata berkisar antara 70 s/d 170 KW dengan tegangan kerja phasa netral 1000 V

Dengan adanya pemasangan inverter dan tranformator seperti terlihat pada gambar 1 ini mengakibatkan tinginya temperatur pada trafo maupun hilangnya daya pada pompa bila bekerja pada frekwensi rendah.

II. Perumusan Masalah

Derdasarkan analisa penyebab kegagalan yang didasari data uji yang dilakukan dilapangan maupun laboratorium direkomendasikan

Untuk memperkecil (menghindari) kenaikan temperatur pada tranformator disarankan pengoperasian inferter berkisar pada 40 HZ hingga 60 HZ dan juga perlu dipasang filter untuk memperkecil harmonissa yang timbul .sehingga pemasangan peralatan disusun sebagai berikut (gambar 2).

IV Analisa Data

Derdasar dari beberapa data pengukuran sebelum dipasang filter terlihat adanya beberapa frekwensi yang mendominasi pada pengaturan tertentu, hal ini sangat mempengaruhi rugi histerissis yang terjadi pada tranformator sehingga tranformator cepat mengalami kenaikan temperatur, terutama terjadi pada pengaturan dengan frekwensi rendah, tetapi pada frekwensi 40 Hz dan 50 Hz frekwensi fundamental yang terjadi selalu tetap dan ThD yang dihasilkan kecil, sedang pada frekwensi yang kecil (dibawah 40Hz) frekwensi fundamental yang timbul selalu mengalami perubahan dan pada kondisi ini tegangan yang dihasilkan inverter cukup rendah

,

sehingga hal ini mengakibatkan motor pompa tidak dapat menghasilkan putaran ( Torque kecil ) sedang torque yang dibutuhkan motor untuk mengerakkan impeler pompa harus besar.

Dengan perubahan proses switching IGBT yang tinggi pada inverter, hal ini memunculkan terjadinya tegangan reflecsi. Refleksi ini menyebabkan naiknya bentuk gelombang tegangan dengan waktu tertentu., sebuah gelombang yang dipantulkan kembali dari motor menambah tegangan output meninggalkan drive. Sehingga tegangan pada terminal motor lebih besar daripada tegangan keluaran dari drive. Hal ini diilustrasikan pada Gambar 4 .

Gambar 4

Seperti yang terlihat pada Gambar 4 , situasi ini lebih merupakan suatu masalah ketika ada ketidakcocokan impedansi antara drive keluaran / motor motor kabel dan terminal. Fenomena ini mirip dengan rasio gelombang berdiri (SWR) yang ada pada gelombang antena radio. Untuk memperkecil terjadinya (SWR) maka diperlukan pemasangan induktor agar didapatkan suatu impedansi yang tepat sehingga energi yang dikirim ke motor dapat diterima dengan sempurna.

Shielding dan Grounding

Hampir semua prosedur yang berkaitan dengan DC drive penggunanan melindungi dan landasan berlaku untuk AC drive. Namun, ada beberapa petunjuk tambahan yang harus diikuti mengenai instalasi AC.

AC, PWM drive cenderung untuk menginduksikan tegangan AC pada poros motor terutama untuk tegangan harmonis yang tinggi tinggi . Tegangan induksi yang dihasilkan pada poros motor ini akan memanfaatkan media bantalan ( bering ) untuk menghilanglan muatan ke grond

Gambar 5 ( aliran arus hasil induksi pada poros)

Arus yang dihasilkan pada poros ini akibat dari frekuensi tinggi yang terjadi akibat dari tegangan harmonis seperti terlihat pada data , hal ini akan menyebabkan kerusakan bantalan motor . Kerusakan ini diakibatkan oleh terjadinya pemanasan yang berlebih pada bola bantalan yang diakibatka selain proses gesekan mekanis juga diakibatkan terjadinya arilan arus listrik yang terjadi

..

Gambar 6 ( kerusakan bering )

Karena pusa tegangan dan frekuensi pulsa yang tinggi, maka induks yang terjadi pada poros ,menghasilkan arus yang membakar pelumas bantalan mesin sehingga mesin mengalami kerusakan yang disebabkan oleh arus yang melalui bantalan, yang menyebabkan terjadinya pengikisan bola bola logam (Gambar 6)

V. Kesimpulan

1.Sistim switching pada inverter, hal ini memunculkan terjadinya tegangan refleksi. Refleksi ini menyebabkan naiknya bentuk gelombang tegangan dengan waktu tertentu., sebuah gelombang yang dipantulkan kembali dari motor menambah tingginya tegangan menuju motor.

2.Sistim switching pada inverter cenderung untuk menginduksikan tegangan AC pada poros motor terutama untuk tegangan harmonis yang tinggi tinggi.Tegangan induksi yang perjadi pada poros motor ini akan menimbulkan adanya arus yang melalui bantalan ( bering ) yang menyebabkan pengikisan bola bola logam pada bering.

Saran

Untuk dapat memper kecil akibat yang timbul pada motor maka perlu pemasangan filter L yang dipasang pada bagian rangkaian diantara inverter dengan motor

Daftar Referensi

1. Dave Polka, “Motors and Drive”, ISA-Intrumentation,Systems and Automation, 2003.

2. E. Kuffel., ” High Voltage Engineering”, Second edition 2000, published by Butterworth

groungding da kwalitas sumber tegangan

 

 

Grounding

dan  kwalitas sumber tegangan.

 

 

Ismujianto

 

 

 

 

 

 

 

Program Studi Teknik Elektro

Konsentrasi Teknik Tenaga Listrik

 

 

 

 

Permasalahan Grounding Terhadap kwalitas sumber tegangan.

Pendahuluan

Sewaktu kita mengunakan perangkat elektronik yang memerlukan sumber tegangan yang berasal dari jaringan tenaga listrik , maka kualitas dari sumber tegang menjadi acuhan yang perlu diperhatikan.

"Kualitas"  didefinisikan sebagai kestabilan bentuk gelombang tegangan yang juga berarti terhindar dari kecacatan tegangan yang berupa under/ over voltage , slag , swell, transient overvoltage, radio frequency interference dan harmonic.

Pada bahasan ini akan diamati pengaruh groungding terhadap kwalitas sumber  tegangan

 

Teori Dasar

Gronding adalah menghubungkan bagian perangkat yang bersifat konduktif dari peralatan instalasi listrik ke bumi, hal ini bertujuan menhindari ( mencegah ) terbangkitnya tegangan yang membahayakan bagi peralatan atau manusia.

 

Suatu system grouding terdiri dari penggabungan beberapa elektroda termasuk juga bagian struktur bagunan yang berupa metal dan tertanam dibawah tanah.seperti terlihat pada gambar 1 dan 2

( gambar 1 gabungan dari grunding )

( gambar 2 gabungan dari grunding )

 

Pada system penyedia tegangan (seperti terlihat pada gambar 3) satu phasa dan tiga phasa yang mengunakan 3 maupun 5 penghatar, penghantar pentanahan  PE dan N dihubungkan menjadi satu pada suatu panel distribusi atau pada titik grounding , hal ini bertujuan untuk memperkecil terjadinya tegangan sentuh bila terjadi kebocoran arus, juga berfungsi untuk memperkecil impedansi , sehingga apabila terjadi hubung singkat /kebocoran dengan tanah suatu system bisa dengan cepat diputuskan.

( gambar 3 )

Permasalahan

Pada system supply tegangan  380/220 V ( Y )bila digunakan untuk mensuply beban yang seimbang maka tidak terjadi aliran arus pada penghantar netral

Gabar 4 Beban tiga phasa seimbang

 

Pada beban tiga phasa tak seimbang akan mengakibatkan terjadinya aliran arus pada penghantar netral , besar arus pada penghantar netral ini akan mempengaruhi besar tegangan antara titik netral dengan penghantar pentanahan ( PE ) maupun tegangan antar line dan netral.

gambar 5Beban tiga phasa tidak seimbang

arus pada penghatar netral tidak sama dengan nol

 

Pada sistem pembebanan dengan beban beban non linear akan menghasilkan arus harmonic yang juga mengakibatkan terjadinya aliran arus pada penghantar netral

gambar 6 Beban tiga phasa non-linear

 

Perangkat beban dari system  yang menyebabkan terbangkitnya harmonics yang  diantaranya :

1. Peralatan Industrial (welding machines, arc furnaces, induction furnaces, rectifiers).
2. Variable-speed drives untuk motor  asynchronous atau  DC drive .
3. UPSs.
4. Perangkat perkantoran  (computers, machines photocopy , machines fax ; dll).
5. Peralatan rumah tangga  (television , micro-wave ovens, lampu fluorescent, lampu hemat energi).
6. Perangkat tertentu yang mengalami kejenuhan medan maknit (transformers)

Pada instalasi penerangan yang menggunakan balas electronic seperti lampu fluorescent yang disupply tegangan phasa dan netral prosentase arus harmonic ke 3 yang terjadi cukup besar yang memungkinkan   terjadinya  overload pada penghantar netral. Besar perbandingan arus harmonic yang timbul akibat sistem penerangan  dapat dilihat pada tabel 1 berikut 

(Gambar 7 arus harmonic

    Pada penghantar N )

Tabel 1 level harmonic system penerangan

Sedang besar faktor penurunan kemampuan hantar arus pada penghantar akibat terjadinya arus harmonic  dinyatakan pada tabel 2.

Tabel 2 penurunan kemampuan hantar arus pada penghatar akibat terjadinya harmonic

 

Dari ketiga gambaran diatas terlihat pada masalah pembebanan tak seimbang dan pembeban dengan beban non liniaer mengakibatkan terjadinya aliran arus pada penghantar N., terjadinya aliran arus pada penghatar nertal ini mengakibatkan terjadinya beda tegangan antara titik netral dan PE, bila suatu sistim intalasi listrik mengunakan sistem pentanahan seperti pada gambar berikut  ( TT (earthed neutral)  ) yang dibebani dengan beban yang mempunyai harmonic yang tinggi akan mengakibatkan adanya aliran arus pada paenghantar netral sehingga

 

 

Gambar 8 sistem TT

 

 

Pada sistem TT seperti diatas bila terjadi kegagalan isolasi pada penghantar netral (N) akan terjadi aliran arus nantara netral dan ground sehingga tidak tertutup kemungkinan terjadinya tegangan sentuh pada terminal gabungan grounding dan pada daerah disekitar lokasi penanaman elektroda pentanahan menjadi daerah yang membahayakan.

 

Gambar 7 Tegangan langkah.

 

 

 

 

 

 

Gambar 8 tegangan pada permukaan tanah

 

 

TN-S system (gambar 9)

Pada system  TN-S  (5 wires)yang mempunyai beban beban non liniaer , aliran arus akibat arus harmonic akan mengakibatkan terbangkitnya tegangan pada penghantar PE  (protective conductor) yang memungkinkan terjadinya aliran arus pada penghatar N dan PE yang mengakibatkan  naiknya temperature penghantar.

 

Cara mengatasi permasalahan

Untuk mengankan perangkat yang tersambung pada sumber tegangan degan  pembebanan seimbang hanya diperlukan pengaman arus lebih ( MCB / Fuse ) dan arus bocor ( ELCB ) sehingga bila terjadi kegagalan isolasi dari system tidak membahayakan perangkat yang dipasang maupun makluk hidup disekitarnya.

Gambar 10pemasangan ELCB

Untuk memperkecil tegangan sentuh maupun tegangan langkah maka perlu dirancang pemasangan electrode pentanahan yang sesuai dengan daerah yang diamankan bila terjadi kebocoran arus.

Gambar 11 tegangan langkah dan tegangan sentuh

 

Untuk mengankan perangkat yang tersambung pada sumber tegangan degan  pembebanan yang tidak seimbang akan mengakibatkan adanya arus yang mengalir pada penghantar N . maka perlu dipikirkan kemungkinannya untuk dipasang pengaman   pengaman arus lebih ( MCB / Fuse ) pada pe hantaran N dan pada sistem  pembebanan yang tidak seimbang ini menimbulkan terjadinya beda potensial antara penghantar netral N dengan PE maka system perlu dipasang  pengaman arus bocor ( ELCB ) .

 

Untuk mengankan perangkat yang tersambung pada sumber tegangan degan  pembebanan non liniear yang mengakibatkan arus yang besar   mengalir pada penghantar N maka:

1. Penghantar N system di pasang dengan penampang yang lebih besar dari penghantar line.
2. Penghantar N dipasang pengaman arus lebih
3. Perlu  pengelompokan beban beban yang mempunyai sifat non liniaer ( penyebab harmonic )
4. Untuk beban yang sensitif terhadap harmonic disediakan sumber catu daya tersendiri ( dipisahkan terhadap sumber harmonic ).
5. Perlu dipasang  perangkat penstabil    beban harmonic (active harmonic conditioner

Kesimpulan

1. Penghantar pentanahan  ( PE ) berfungsi sebagai penurun impedansi sehingga bila terjadi kegagalan isolasi, sehingga arus kebocoran dapat dengan segera diditeksi perangkat pengaman arus lebih dan dengan segera diputuskan.
2. Grounding system membuat semua perangkat mempunyai tegangan referensi yang sama, sehingga membantu perangkat elektronik  terhubung dengan perangkat yang lain, ( terhindar adanya beda tegangan  antar perangkat )

(gambar 12 )active harmonic conditioner

Daftar pustaka

Harmonics Neutral Sizing in Harmonic Rich Installations

Prof Jan Desmet, Hogeschool West-Vlaanderen & Prof Angelo Baggini, Università di Bergamo

 

ELECTRICAL SAFETY HANDBOOK

John Cadick, P.E. Cadick Corporation, Garland, Texas

Mary Capelli-Schellpfeffer, M.D., M.P.A. CapSchell, Inc., Chicago, Illinois

Dennis K. Neitzel, C.P.E.

 

Earthing & EMC Earthing Systems - Fundamentals of Calculation and Design

Prof Henryk Markiewicz & Dr Antoni Klajn ,Wroclaw University of Technology

5

Electrical Power Systems Quality              ismujianto6/23/2009

krisis energi listrik

Mengatasi Krisis Energi di Indonesia

 

 

1. Pendahuluan

Pertumbuhan jumlah penduduk Di Indonesia dari tahun ke tahun terus terjadi peningkatan sehingga perlu adanya kegiatan yang bertujuan untuk melakukan peningkatan ekonomi. Untuk melakukan peningkatan ekonomi perlu adanya sumber energi sehingga  bertambahnya jumlah penduduk menuntut adanya peningkatan pemakaian energi, yang berarti ada suatu keterkaitan yang erat antara kebutuhan peningkatan ekonomi dengan peningkatan kebutuhan energi

Dengan meningkatnya kebutuhan energi primair dan menyusutnya Sumber energi primair yang tersedia maka akan memungkinkan   terjadinya kesenjangan, yang bila tidak dikelola dengan baik dapat mengakibatkan terjadinya krisis energi, Dengan menipisnya energi primair, khususnya Bahan Bakar Minyak (BBM), maka jelas keadaan ini sangat mengkhawatirkan. Dalam situasi seperti ini memahami pola konsumsi energi yang dilakukan oleh masyarakat adalah suatu keharusan dan menjadi hal penting bagi pemerintah sebagai regulator dan pengendali kebijakan dalam perekonomian khususnya dalam membuat kebijakan dan aturan-aturan di bidang energi. Di pihak komsumen perlu adanya wacana yang bertujuan untuk melakukan penghematan maupun deversifikasi pemakaian energi.

2. Potensi Sumber Energi di Indonesia

Indonesia memiliki sumber energi primair dalam bentuk fosil dengan jumlah yang tidak terlalu besar bila dibanding dengan cadangan energi dunia ( tabel 1 ). Sedang ketergantungan negara ini terhadap energi fosil ini sangat besar seperti terlihat pada gambar1.

 

Tabel 1. Indonesian Fosil Resorses Energy Resources • 1. Oil • 2. Natural Gas • 3. Coal Indonesian Resources versus World’s 1,0 % 2,0 % 3,1 % Sumber , Energy Policy and Energy Saving

Gambar 1. (ketergantungan pada energi fosil )

Ketergantungan terhadap energi fosil perlu disikapi dengan bijak  mengingat ketersediaan sumber energi ini mengalami penurunan jumlah dan kapasitasnya, sebagai gambaran seperti data yang dipaparkan  oleh  PT media data riset , sepanjang tahun 1978 s.d 1988 keberadaan sumur ekspolrasi berada disekitar 110 sumur  sedang pada tuhun  2005 sumur eksplorasi tinggal 62 sumur.

Pemakain energi fosil ini juga terus mengalami peningkatan seperti terlihat pada gambar 2

Gambar 2. Konsumsi dan Produksi Energi di Indonesia

Penurunan sumber energi fosil  ( energi primair ) ini memungkinkan terjadinya pemicu terjadinya krisis energi sehingga akan berakibat pula pada krisis energi listrik ( energi sekunder )

3. Sumber Energi  Listrik di Indonesia

Seperti tersirat bahwa pertumbuhan penduduk dan aktivitas ekonomi di Indonesia mendorong peningkatan konsumsi listrik . Namun, pertumbuhan konsumsi listrik tersebut sepertinya sulit sekali diimbangi oleh peningkatan kapasitas pasokan. Hal ini menjurus ke terjadinya krisis pasokan listrik, yang dalam jangka panjang akan dapat memperlambat pertumbuhan ekonomi Indonesia.

Sesuai dengan Undang undang nomor 15 tahun 1985, PLN diberi kuasa penuh untuk mengurus penyediaan, penyaluran dan pengelolaan administrasi kelistrikan , dari sini terlihat bahwa PLN mempunyai kegiatan yang menangani kelistrikan dari hulu sampai kehilir ( dari pembangkitan sampai pelanggan ) Kewenangan PLN ini merupakan monopoli yang dilakukan pemeritah   dalam hal melaksanakan amanat Undang Undang Dasar 1945, Pasal 33 Ayat 2,

Untuk melaksanakan kegiatan ini PLN menghadapi banyak kendala terutama dalam memenuhi kebutuhan komsumsi energy listrik yang terus meningkat sedang ketersediaan pasokan yang dapat disediakan terbatas ( data dari badan statstik Indonesia ) sedang untuk membangun pusat pembangkit yang baru pemerintah mengalami kesulitan modal , sehingga perlu adanya peran swasta dalam hal penyediaan sumber energi sekunder tersebut.

Sebagai langkah untuk menjadikan seluruh Indonesia teraliri listrik pada tahun 2020 maka dicanangkan oleh pemerintah Mega proyek yaitu 10 ribu Mega watt , saat dicanangkan proyek ini  (2007 ) pemakaian energi primmair sebagai penggerak pembangkit di Indonesia menggunkan energi gabungan yang sebagian besar digunakan dari bahan bakar fosil , yaitu minyak bumi 54,4%, gas 26,5% dan batubara 14,1%, panas bumi 1,4%, PLTA 3,4 %, energibaru dan terbarukan lainnya 0,2%.

Dari gambaran diatas terlihat bahwa kebutuhan pokok dari penyediaan enegi listrik ini masih bertumpu pada penyediaan energi fosil, sehingga bila terjadi kendala dalam penyediaan energi utama ini akan berpengaruh pada terjadinya krisis listrik dinegara ini.

 

 

 

4. Menjaga Kestabilan Energi  Listrik di Indonesia

Untuk menjaga kestabilan pasokan energi listrik, pemerintah menugaskan PLN dengan menerbitkan PERATURAN PRESIDEN REPUBLIK INDONESIA NOMOR 71 TAHUN 2006 Langkah awal Untuk Merealisasikan hal tersebut dilakukan pembangunan 10 ribu Mega watt dengan ini dibangun 54 pembangkit listrik tenaga uap ( PLTU ) yang mengandalkan batu bara sebagai bahan bakarnya hanya 26%, PLTG sebesar 14% , PLTP  48%, pembangkit tenaga air PLTA 12% dari total proyek.

Dari gambaran selintas terlihat dalam menjaga kestabilan pasokan energi listrik ini perlu adanya regulasi yang mematur penyelenggaraan penyediaan bahan baku primair, mengingat pembangkit dengan bahan bakar batu bara merupakan pembangkit yang berkapasitas besar (tabel 2) sehingga bila pasokan batubara mengalami kendala maka akan berakibat pada kegagalan pada supply energi secara nasional.

Tabel 2. Pembangkit Listrik swasta

 

Berdasar data kebutuhan konsumsi energi primair dunia terlihat bahwa , kebutuhan akan minyak dan batu bara masih memegang peran yang sangat dominan, sehingga pengamanan untuk menjaga penyedian pasokan energi yang berbahan baku bahan bakar batubara  dalam hal ini yang diperlukan bagi pembangkit , perlu adanya peraturan pemerintah atau undang undang tentang pembatasan yang mengatur niaga bahan tambang yang fungsi utamanya untuk  untuk mengamankan ketahanan sektor ekonomi yang  mendasari keamanan ekonomi nasional. Hal ini ditujukan untuk menghindari terjadinya ekspor yang berlebihan yang tidak memperhatikan kepentingan nasional.( saat ini 70% produksi batu bara dieksport ).

 

Kesimpulan

Persoalan energi listrik bukan hanya pada pasokan energi primair saja tetapi banyak masalah kebijakan yang terkait pada perangkat perundang undangan guna meningkatkan penyediaan bahan baku maupun teknologi yang digunakan pada pembangkit tersebut. Sehingga untuk memecahkan persoalan yang berhubungan dengan krisis energi perlu adanya kemandirian dalam investasi, memperbesar kapasitas pembangkit dengan bahan bakar energi alternatif ( bukan berasal dari energi fosil )

Daftar Pustaka

1. Media komputindo, 2002, jalan baru untuk tambang Mengalir berkah bagi anak bangsa, simon Felif.
2. Departemen Energi dan Sumberdaya Mineral, 2005, Blue print pengelolaan energi nasional 2005-2025, Departemen Energi dan Sumberdaya Mineral (www.esdm.go.id).
3. Listrik Indonesia, edisi 2 dan 3 ,2009,
4. Media  2008,General Check – up Kelistrikan Nasional,Ali Herman Ibrahim

 

 

 

 

 

 

Lampiran

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Customers of Electricity State Company (PLN) 1995-2006 )

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Installed Capacity(MW) of Electricity State Company (PLN) 1995-2006

7

 

ಗ್ರೌನ್ದಿಂಗ್ sistem

surge protection

 
 
 
 

Motor Induksi 3 phase

Pembahasan Motor Induksi Tiga Phasa yang didalamnya berisikan tentang konstruksi, terbangkitnya medan putar, rangkaian ekivalen motor induksi, daya ,torsi dan efisiensi pada motor induksi dan pada akhir bahasan dilengkapi contoh dan Soal Latihan

Pada akhri pembahasan diharapkan Mahasiswa dapat;

• menentukan karakteristik Motor Induksi beserta pemanfaatan motor induksi sesuai dengan spesifikasi dari motor tersebut.

• Menentukan besar arus start.

• Melakukan pengaturan torque Motor Induksi rotor sangkar maupun rotor Lilit

Motor induksi merupakan motor yang paling banyak digunakan pada mesin penggerak di industri hal ini dikarenakan perawatan yang diperlukan maupun perbedaan perubahan kecepatan yang terjadi pada kondisi tanpa beban dengan kondisi beban penuh cukup kecil, dan untuk memvariasikan putran yang dihasilkan juga cukup mudah dilakukan. Pada motor ini guna membentuk medan penguat medan pada stator hanya diperlukan satu input tegangan dan medan penguat pada rotor dihasilkan berdasar induksi tegangan dari stator sehingga interaksi medan hasil induksi ini menghasilkan putaran yang selalu lebuh kecil dari putaran sinkrun. Sebagai akibatnya motor induksi ini mempunyai faktor kerja ( cos ) kurang dari 1.

Secara konsep motor ini menggunakan prinsip induksi seperti yang terjadi pada tranformator, hanya saja pada sisi rotor selalu mengalami perubahan frekwensi seiring dengan perubahan slip dari motor.

Untuk mengoperasikan motor induksi tidak diperlukan biaya yang besar, tetapi untuk pengaturan maupun pengendalian putaran secara terus menerus ( variable ) perlu digunakan inverter.

Konstruksi motor induksi

Secara konstruksi motor induksi mempunyai dua bagian yaitu stator dan rotor.

Stator

Stator pada motor induksi 3 phase mempunyai kontruksi yang sama dengan stator pada mesin sinkrun yaitu berupa tiga buah lilitan penghantar yang masing-masing lilitan berbeda 120 listrik seperti pada gambar 1.

Jika pada masing masing lilitan pada stator ini diberikan tegangan AC 3 phasa maka pada stator ini akan terbentuk medan maknit yang besarnya sangat dipengaruhi perubahan tegangan AC tersebut

Gambar 1

Gambar konstruksi belitan stator motor induksi 3 phasa

Rotor

Sesuai dengan namanya rotor pada motor induksi bersifat semacam secundair dari tranformator sedang stator merupakan primair, putaran medan maknit pada stator menyebabkan perpotogan medan magnit oleh penghantar pada rotor sehingga menghasilkan arus pada rotor yang akan mengakibatkan timbulnya medan maknit seperti yang terjadi pada stator.

.

Gambar 2 Konstruksi Rotor Sangkar

Rotor pada motor induksi ada dua macam yaitu motor sangkar dan rotor lilit pada rotor sangkar penghantar yang dipasang pada slot dihubung singkat pada ujung dari rotor seperti pada gambar 2 sedang pada rotor lilit penghantar yang dipasang mempunyai kontruksi yang sama seperti penghatar pada stator sedang ujung masing-masing penghatar dihubung-singkatkan melalui resistor yang dipasang diluar motor .

Gambar 2b Konstruksi Rotor Lilit.

TERBANGKITNYA MEDAN PUTAR

Pada gambar 3 dimisalkan masing-masing phasa digambarkan dengan sebuah lilitan dan masing-masing lilitan (A, B dan C) berbeda phasa 120.

Gambar 3

Medan putar dan diagram fektor dari phase

Rangkaian Eqivalent motor induksi rotor sangkar

Rangkaian Eqivalent motor induksi rotor sangkar digambarkan semacam tranformator yang dihubung singkat pada sisi secundairnya sedang untuk motor induksi rotor lilit hubung sikat pada sisi secundair dilakukan setelah melalui resistor yang dipasang disisi luar motor.

gambar 4 Rangkaian Eqivalent motor induksi rotor sangkar

Konstanta Pada Rotor

Stator pada rotor ini dapat disamakan dengan primair pada transformator, hal ini dikarenakan konstruksi dari stator mempunyai fungsi selain membangkitkan medan putar juga berfungsi menginduksikan medan listrik pada rotor, sedang rotor diidentikkan dengan sekunder dari trafo yang dihubung-singkatkan.

Pada motor induksi belitan rotor dan stator dapat diquivalenkan seperti pada rangkaian berikut (Howard E Jordan, 1983:59, S langdrof Alexander, 1981:258)

Gambar 5. Rangkaian equivalen rotor motor induksi

e.m.f. pada rotor per phasa = Er = s E2 (Symonds Aland, 1980:158, Person Mc,1981:295)

Er = n s E1

Sedang besar reaktansi pada rotor

X2 = 2  f L

Dengan demikian besar impedansi rotor per phasa

Sehingga besar arus pada rotor

I2 = E2 / Z2 (S Langdrof Alexander, 1981 : 259)

= n E1 / Z2

Dengan dapat diketahui besar arus yang mungkin terjadi paa motor maka dapat diperhitungkan besar arus yang diperlukan dari sumber.

Frekwensi rotor

Pada motor induksi kecepatan putar rotor selalu tertinggal terhadap putaran medan maknit yang terjadi pada stator, selisih kecepatan putar ini yang mengakibatkan terinduksinya tegangan pada rotor, tegangan induksi pada rotor ini mempunyai frekwensi yang besarnya dihitung berdasar rumusan berikut:

I
mpedansi pada rotor

Dengan berubahnya frekwensi pada rotor mengakibatkan perubahan reaktansi induktif pada rotor yang juga mengakibatkan perubahan impedansi pada rotor, dan besar impedansi ini dapat dihitung deangan rumusan sebagai berikut:

Saat awal motor jalan	Saat motor jalan

Arus Rotor

Perubahan impedansi pada rotor membawa pengaruh pada besar arus yang timbul pada rotor, besar arus pada rotor ini dapat dihitung berdasar pembagian antara tegangan induksi yang terjadi pada rotor dibagi inpedansi rotor

A

rus rotor saat motor start

Arus motor saat motor jalan ( rotor berputar )

Rugi rugi tembaga pada rotor

Dimana

S
ehingga

A
tau

Daya dan torsi pada motor induksi

Daya pada motor induksi merupakan besaran tegangan dan arus yang digunakan bila motor tersebut motor induksi 3 phasa maka besar daya input dapat dituliskan dengan rumusan

Rugi yang terjadi pada stator merupakan rugi yang terjadi akibat resistansi tembaga pada stator dan besarnya sangat dipengaruhi oleh besar arus pada stator.

Rugi daya pada inti () dalam mesin induksi adakalanya tidak besar terutama bila motor bekerja pada putaran mendekati putaran sinkrun, rugi inti ini lebih kecil bila dibandingkan dengan rugi tembaga pada rotor.

Daya input pada celah udara merupakan daya input electric yang telah mengalami penurunan akibat rugi tembaga pada stator dan juga rugi daya pada inti jadi dapat dituliskan rumusan sebagai berikut:

Rugi terjadi pada resistansi tembaga rotor disebut rugi tembaga pada rotor () dan besarnya sangat dipengaruhi oleh besar arus pada rotor .

Dengan adanya rugi daya pada rotor maka besar daya mekanik yang dihasilkan motor juga mengalami penurunan sedang rugi yang laian yaitu rugi daya akibat gesekan () atau rugi penyebaran () akan bertambah besar bila putaran motor tinggi ( semakin tinggi putaran motor maka rugi gesekan maupun rugi penyebaran ikut mengalami kenaikan )

Contoh Soal

Motor Induksi 3 Phasa dengan tegangan kerja 220V/380V daya out put 10 HP, dengan frekwensi kerja 50 Hz, bila rugi daya pada stator 1,5 KW,rugidaya pada rotor 700W, rugi inti 800 W sedang rugi gesekan dan rugi penyebaran diabaikan, tentukan

• Daya pada celah udara.

• Daya komfersi

• Daya input.

• Tentukan pula arus yang digunakan motor bila

Efisiensi Pada motor Induksi

Contoh soal

Motor Induksi 3 Phasa dengan tegangan kerja 220V/380V daya out put 10 HP, dengan frekwensi kerja 50 Hz, bila rugi daya pada stator 1,5 KW,rugidaya pada rotor 700W, rugi inti 800 W sedang rugi gesekan dan rugi penyebaran diabaikan, tentukan

• Efisiensi motor

Persamaan torsi

Pada motor induksi besar torsi sangat dipengaruhi resistansi maupun impedansi pada rotor , hal ini dapat dilihat dari persamaan berikut

Dimana

I_r =

jadi

Torsi maksimum

Torsi akan maksimum apabila penyebut sama dengan nol

0 =



Contoh Soal

Motor induksi 3 phasa 4 kutup dihubungkan secara bintang dengan tegangan kerja 380V, saat dibebani dengan beban penuh menghasilkan putaran 1425 rpm, jika resistansi rotor 0,4 dan reaktansi induktif dari rotor 4, sedang perbandingan lilitan rotor dengan stator 0,8 : 1, hitung torsi pada saat beban penuh, daya out put jika rugi mekanis 480 watt, dan hitung pula torsi maximum yang dapat dihasilkan motor.

P
enyelesaian

Jadi besar torsi yang dibangkitkan

Daya output elektrik sebelum terjadi rugi gesekan

Jika rugi mekanis 480 watt maka besaar daya output mekanis

Torsi maksimum terjadi saat Xs=Rs=0,4 sehingga torsi maksimum terjadi saat slip