Skip to main content

Menurunkan Rating Tegangan Gulungan/Kumparan Motor Induksi

          Konstruksi gulungan stator dalam motor arus bolak-balik (AC) atau biasa disebut motor induksi secara nyata sangat rumit. Stator motor induksi yang normal terdiri dari sejumlah kumparan dalam masing-masing fasa, terdistribusi dalam alur (slot) di sekeliling permukaan bagian dalam stator. Pada motor induksi yang lebih besar, masing-masing kumparan terdiri dari sejumlah lilitan, tiap lilitan terisolasi dari lilitan lainnya dan dari sisi statornya sendiri.
          Tegangan dalam tiap kawat lilitan tunggal ukurannya sangat kecil dan hanya dengan menempatkan sejumlah kawat lilitan tersebut secara seri maka sejumlah tegangan dapat diberikan/dihasilkan. Sejumlah besar kawat lilitan biasanya dibagi dalam beberapa kumparan, dan kumparan tersebut ditempatkan dalam alur pada permukaan stator.
          Faktor distribusi (fd) adalah cara yang tepat untuk menyederhanakan penurunan rating tegangan pada motor induksi, dikarenakan oleh distribusi spasial pada kumparan dalam gulunganstator. Untuk gulungan dengan sejumlah n alur per sabuk fasa terpisah sebesar γ derajat, faktor distribusinya dapat dihitung dengan persamaan :

fd = sin (Yg.Y/2) / Yg. sin (Y/2)

          Faktor langkah atau pitch factor (fp) dan faktor distribusi (fd) kumparan biasanya dikombinasikan untuk mempermudah penggunaannyadalam faktor kumparan tunggal (fw). Faktor kumparan pada stator dirumuskan dengan persamaan : fw = fp . fd. Sementara untuk faktor langkah (Kp) kumparan itu sendiri dirumuskan dengan persamaan : fp = sin (ρ/2).
          Mengaplikasikan persamaaan-persamaan sebelumnya dimana jumlah lilitan per fasa (Zf) dapat dihitung dengan persamaan :


Zf = (108 x Ef ) / (4,44 x Φ x fp x fd x f)

          Ukuran penampang kawat lilitan stator dapat diperkirakan dari arus stator per fasa dan diasumsikan sesuai dengan nilai kerapatan arus untuk kumparan stator. Persamaan area penampang kawat lilitan stator yaitu
q = I / S


          Untuk menentukan ukuran kawat lilitan dan jumlah lilitan motor induksi 3 fasa dalam perancangan ini perlu diukur terlebih dahulu beberapa parameter yang dibutuhkan, sebagai contoh parameter motor induksi 3 fasa tersebut seperti yang ditunjukkan pada tabel 1 berikut ini.

Tabel 1 Konstruksi motor induksi 3 fasa lama

No

Parameter

Nilai

1

Rating tegangan fasa

220 V

2

Rating arus (I)

2,1 A

3

Jumlah kutub (P)

4 buah

4

Jumlah alur stator (G)

24 buah

5

Diameter inti stator (D)

11,1 cm

6

Panjang  inti stator (L)

6,8 cm

7

Diameter kawat lilitan

0,55 mm

8

Jumlah lilitan per kutub per fasa

125 lilitan


          Untuk menghitung jumlah lilitan terlebih dahulu jarak antar kutub (pole pitch) yang didapatkan dengan persamaan :                                  
                                                    Yp = (π.D) / P

                                                   = (3,14 x 11,1) / 4

                                                   = 8,7 cm


Berhubung diameter inti stator kurang dari 0,15 m atau 15 cm, maka dalam hal ini dipilih kerapatan flux pada udara bebas per cm (β) = 3.500 Wb/cm², sehingga jumlah flux tiap kutub adalah : 
                                                     Φ = Yp . L . β
                                                  =  8,7 x 6,8 x 3.500
                                                  = 207.060 Weber


Langkah atau jarak alur per kutub per phasa (Yg) adalah jumlah alur stator dibagi dengan jumlah kutub dikali dengan jumlah phasa, sehingga Yg = 24 / (4x3) = 2.

Karena lilitan yang akan digunakan adalah jenis langkah diperpendek (fractional pitch) sebesar 5/6 maka untuk faktor langkah (pitch factor) kumparan sesuai adalah
                                                     fp =  sin (150º / 2)
                                                         = sin 75º
                                                         = 0,966.


Jarak antar group lilitan per alur dalam satuan derajat radian adalah : Y = 360º / 24 = 15º  radian, sehingga didapatkan faktor distribusi (fd) sebesar :

                                               fd = sin (Yg.Y/2) / Yg.sin (Y/2)
                                                   = sin (2 x 15º/2) / (2 x sin (15º/2))   
                                                   = 0,9914       


Dari hasil-hasil perhitungan tersebut diatas, jika rating tegangan motor induksi 3 fasa diturunkan menjadi 60 V didapatkan jumlah lilitan per fasa yaitu sebesar :

                                                     Zf = (108 x Ef) / (4,44 x Φ x fp x fd x f)
                                                         = (108 x 60) / (4,44 x 207.060 x 0,966 x 0,9914 x 50)
                                                         = (108 x 60) / (44.022.553)
                                                         = 136 lilitan


Jadi jumlah lilitan 3 fasa    =  136 x 3  =  408 lilitan 
sedangkan jumlah lilitan per alur = 408 / 24 = 17 lilitan

          Tujuan utama dalam perancangan ini adalah menurunkan tegangan awal motor induksi dari 220 V menjadi tegangan 60 V dengan tetap mempertahankan daya motor orisinal dan karakteristik yang dibutuhkan tidak berubah, maka dapat digunakan persamaan :                                          
Pa = Pb

3.Va.Ia = 3.Vb.Ib

          Jika Va = 220 V dan Vb = 60 V, maka Ib = (220/60) Ia atau qb = (220/60) qb. Perlu diperhatikan bahwa kumparan stator motor-A disusun dari satu kawat dengan diameter 0,55 mm yang berarti jari-jari (r) kawat sebesar0,275 mm sehingga ukuran luas penampang kawat motor-A :
                                                               qa = π . r²
                                                              = 3,14 x 0,275

                                                              = 0,237 mm²


          Jika Ia = 2,1 A maka didapatkan arus Ib = (220/60) x 2,1 = 7,7 A sehingga ukuran luas penampang kawat motor-B :

qb = (220/60) x 0,237

                                                              = 0,869 mm²


Dengan demikian kawat lilitan motor-B minimal harus memiliki diameter sebesar :
                                                                db = 2 √(qb/π)
                                                              = 2 √(0,869/3,14)

                                                              = 1,05 mm


          Apabila diameter dianggap terlalu besar sehingga menyulitkan penggulungan secara manual, maka kawat dapat dipecah menjadi 4 paralel, dengan menggunakan rumus :
                                                               qb = 0,869 / 4
                                                             = 0,217 mm² dan

                                                        db = 2 √(0,217/3,14)

                                                             = 0,526 mm (dibulatkan menjadi 0,55 mm).


Jadi motor induksi baru ini menggunakan rangkaian paralel sejumlah 4 dengan ukuran diameter kawat lilitan masing-masing 0,55 mm.  

          Kemudian untuk mempertahankan jumlah ampere lilit (total ampere turns) dari mesin tetap konstan, maka digunakan persamaan :
3.Za.Ia = 3.Zb.Ib sehingga Zb = (60/220) Za

Karena jumlah lilitan per kutub per fasa motor-A sebanyak 125 lilitan, maka jumlah lilitan per kutub per fasa motor-B :
                                                               Zb = (60/220) x 125
                                                             = 34 lilitan
dan jumlah kawat per fasa per kutub = 2 x 34 = 68 kawat lilitan.

Jadi dari hasil perhitungan secara teoritis dan praktis hasilnya sama yakni sejumlah 136 lilitan per fasa. Dengan demikian dari perhitungan untuk mendapatkan motor induksi 3 fasa yang baru, maka didapatkan parameter baru seperti tercantum pada tabel 2  berikut ini.

Tabel 2. Konstruksi motor induksi 3 fasa baru

No

Parameter

Nilai

1

Rating tegangan fasa

60 V

2

Rating arus (I)

7,7 A

3

Jumlah kutub (P)

4 buah

4

Jumlah alur stator (G)

24 buah

5

Diameter inti stator (D)

11,1 cm

6

Panjang  inti stator (L)

6,8 cm

7

Diameter kawat lilitan

4 x 0,55 mm

8

Jumlah lilitan per kutub per fasa

34 lilitan

9

Jumlah kawat  per kutub per fasa

64 kawat


NB : Keterangan dan penjelasan tentang notasi huruf pada rumus-rumus tersebut diatas dapat dibaca pada buku "Menggulung Motor Listrik Arus Bolak-Balik (AC)" 
http://margionoabdil.blogspot.com, http://facebook.com/margiono abdil, http://twitter.com/margionoabdil, http://edmodo.com/margionoabdil
http://news.chivindo.com/159/menurunkan-rating-tegangan-gulungan-kumparan-motor-induksi.html

Comments

Popular posts from this blog

SketchUp Pro 2020 v20.1.235 Full Version

BAGAS31 – SketchUp Pro 2020 v20.1.235 Full Version  merupakan software yang dirancang untuk membantu sobat membuat dan mengedit model 3D. Dengan desain tampilan yang ‘clean’ dan simple, menjadikan software ini mudah untuk digunakan. Software ini hadir dengan editor bawaan yang memungkinkan sobat mendesain objek 3D dari awal, Layout designer untuk menggabungkan model 3D serta Style Builder untuk menyesuaikan model dengan gaya yang berbeda. Software ini juga memiliki fitur untuk mengimpor data dari format lain, seperti 3DS, DWG, KMZ, JPG, PNG, PSD, TIF, TGA dan sebagainya. Tanpa berpanjang lebar, silakan download  Sketch Up Pro  versi terbaru 2020 v20.1.235 Full Version   melalui link yang disediakan. SketchUp Pro 2020 v20.1.235 Full Version Screenshots : Download : SketchUp Pro 2020 v20.1.235 Installer | Size: 128 MB [ FileUp ] | [ up4ever ] JAMU SketchUp Pro 2020 v20.1.235 Full Version | Size: 14.5 MB [ FileUp ] | [ ...

Assembly ducting

Kode Konversi Digital

Angka dikodekan dalam bentuk lain, mewakili atau menggunakannya sesuai kebutuhan. Misalnya, Angka ‘Sembilan’ dikodekan dalam simbol Desimal (9)d, dalam Natural-Binary (1001)b. Komputer Digital berurusan bilangan biner. Metode mengkonversi kode dari satu format ke  format  lain  ➤ Biner ke BCD  (Binary Coded Decimal)  ➤ BCD ke Seven Segmen                       ➤  BCD ke Grey Code                              ➤  Grey Code ke BCD                              ➤ BCD ke  Excess-3                                ➤  Excess-3  ke BCD                ...

Skematik dan PCB Layout Rangkaian Adaptor (Power Supply) AC to DC output 5 Volt

Software Proteus 8 Professional merupakan salah satu software elektronik yang digunakan untuk membantu para designer dalam merancang dan mensimulasikan suatu rangkaian elektronik. Software ini memiliki dua fungsi sekaligus dalam satu paket, yaitu sebagai software untuk menggambar skematik dan digunakan sebagai merancang gambar Printed Circuit Board (PCB). Pada tulisan kali ini saya akan memberikan sedikit tutorial cara membuat rangkaian Adaptor (Power Supply) AC to DC untuk keluaran tegangan 5 volt. Aplikasi yang akan digunakan disini adalah Proteus 8 Profesional. Alasan saya menggunakan aplikasi ini karena inilah salah satu aplikasi paling popular digunakan para desainer. Selain itu aplikasi ini juga mudah didapat dan kompatibel dengan banyak platform. Sedangkan alasan saya mengangkat tema ini karena ini juga salah satu tugas mata kuliah saya di semester 4, yaitu mata kuliah Elektronika Dasar. Di mata kuliah ini banyak dijelaskan bagaimana membuat rangkaian elektronika dan praktik pem...

Studi Peralatan Pembangkit dan Penggerak Mula

Gangguan pada Pusat-pusat Listrik secara garis besar dapat dibagi atas 4 kelompok, yaitu : a. Gangguan pada sirkit listrik generator b. Gangguan pada mesin penggerak mula c. Gangguan pada instalasi yang berhubungan dengan lingkungan seperti instalasi air pendingin dan saluran air terbuka pada PLTA . d. Gangguan pada sirkit kontrol . Dalam instalasi yang dijaga oleh operator seperti Pusat Listrik dan Gardu Induk ada gangguan yang tidak atau belum dilihat oleh Relai , tapi dilihat oleh operator yang kemudian berinisiatif men-trip-kan atau membuka Pemutus Tenaga ( PMT )/ circuit breaker demi keselamatan instalasi , maka dalam hal ini operator bertindak sebagai relai. Gangguan pada Sirkit Listrik Generator yang menyebabkan tripnya PMT, pada umumnya disebabkan oleh : a. Gangguan diluar seksi generator tetapi PMT generator ikut trip sebagai akibat kurang selektifnya relai generator b. Ada gangguan dalam seksi generator yang disebabkan karena: " Kerusakan generator atau alat ...