Motor Sinkron
Dosen Pembimbing :
Bpk. Chairul Hudaya
Kelompok : 8
Cakra Wirabuana 0806365570
Febi Hadi Permana 0806365753
Handy Hermawan 0806365873
Handy Hermawan 0806365873
Ihin Solihin
0806365923
Departemen Teknik Elektro
U i
i
I d
i
Kelompok 8
hi S lihi
Febi Hadi Permana
Ihin Solihin
0806365923
Febi Hadi Permana
0806365753
Cakra Wirabuana
0806365570
Pembahasan
1. Overview
2. Pengertian Motor Sinkron
3. Bagian-Bagian/ Structure Motor
Si k
Sinkron
4. Karakteristik Motor Sinkron
5. Prinsip Kerja Motor Sinkron
6. Keuntungan dan Kerugian
Overview
Klasifikasi Jenis Motor Listrik
Overview
Motor Sinkron adalah motor AC tiga-fasa yang dijalankan pada
kecepatan sinkron tanpa slip
kecepatan sinkron, tanpa slip.
Motor sinkron adalah motor AC, bekerja pada kecepatan tetap
pada sistem frekuensi tertentu. Motor ini memerlukan arus DC
p
untuk pembangkitan daya dan memiliki torsi awal yang rendah,
dan oleh karena itu motor sinkron cocok untuk penggunaan
awal untuk beban rendah seperti kompresor udara perubahan
awal untuk beban rendah, seperti kompresor udara, perubahan
frekuensi dan generator motor. Motor sinkron mampu
Perbedaan Motor Induksi & Motor Sinkron
•
Pada Mesin induksi memiliki karakteristik :
- Motor induksi adalah yang paling popular di industri karena kehandalan
dan lebih mudah perawatannya
p
y
- Motor induksi AC cukup murah dan juga memberikan rasio daya yang
cukup tinggi
- Konstruksi dan pemeliharaan yang sederhana
- Faktor daya relatif rendah dan efisiensi
- Faktor daya relatif rendah dan efisiensi
•
Pada Motor sinkron sangat menarik untuk drive kecepatan rendah
- Faktor daya selalu dapat menyesuaikan hingga 1,0 dengan efisiensi
y
p
y
gg
g
tinggi
- Dapat meningkatkan faktor daya
Bagian Dasar dari Motor Sinkron
¾ Bagian dasar dari sebuah motor sinkron:
• Rotor – Perbedaan utama antara motor sinkron dan motor induksi adalah bahwa rotor mesin sinkron berjalan pada kecepatan putar yang sama dengan perputaran medan magnet. Hal ini j p p p y g g p p g memungkinkan sebab medan magnet rotor tidak lagi terinduksi. Rotor memiliki magnet permanen atau arus DC excited, yang dipaksa untuk mengunci pada posisi tertentu bila di hadapkan pada medan magnet lainnya.
• StatorStator – Menghasilkan medan magnet berputar yang sebanding dengan frekuensi yangMenghasilkan medan magnet berputar yang sebanding dengan frekuensi yang
dipasok. Motor ini berputar pada kecepatan sinkron, yang diberikan oleh persamaan berikut:
f
120
Dimana :
f = Frekuensi dari pasokan frekuensi P= Jumlah kutub
P
f
120
N
s
=
Konsep Motor Sinkron
konsep Motor
Sinkron
•stator adalah
berbentuk cincin
dilaminasi inti besi
d
iliki l
dengan memiliki slot
•
Gulungan tiga fasa
ditempatkan dalam slot
•Lingkaran besi padat
dilengkapi dengan slot
Karakteristik Motor Sinkron
• Synchronous motor ac digunakan untuk mengubah tenaga listrik menjadi tenaga mekanik.
• Rotasi dari Synchronous motor dibentuk oleh rangkaian fase dari tiga fasa AC yang diterapkan ke stator motor. Seperti dengan tiga fase motor induksi, rotasi
y g g g
synchronous motor dapat berubah dengan membalik tiap dua stator penunjuk. Polaritas rotor tidak berpengaruh pada rotasi.
• Synchronous motor seringkali langsung digabungkan ke beban dan dapat berbagi sebuah poros bersama dan bantalan dengan beban.
• Synchronous motor yang besar biasanya dimulai sebagai across the line
• Synchronous motor yang besar biasanya dimulai sebagai across the line. Kadang-kadang, metode mengurangi tegangan, seperti autotransformer atau bagian yang berliku dapat digunakan.Sebuah motor sinkron, seperti namanya, berjalan pada kondisi stabil pada kecepatan tetap disebut kecepatan sinkron. • Kecepatan sinkron bergantung pada (a) frekuensi tegangan dan (b) jumlah kutub
dalam mesin Dengan kata lain kecepatan motor sinkron independen dari beban dalam mesin. Dengan kata lain, kecepatan motor sinkron independen dari beban selama beban dalam kemampuan motor.
• Jika beban melebihi torsi maksimum yang dapat dikembangkan oleh motor, motor berhenti dan torsi rata-rata yang dikembangkan adalah nol.
• Kebanyakan motor sinkron memiliki nilai antara 150 kW (200 hp) dan 15 MW y ( p) (20,000 hp) dan kecepatan berkisar 150-1.800 r / min. Akibatnya, mesin-mesin ini digunakan dalam industri berat.
• Motor sinkron dibangun di unit besar dibandingkan dengan motor induksi (motor induksi lebih murah untuk peringkat yang lebih kecil) dan digunakan untuk industri kecepatan konstan drive
Karakteristik Motor Sinkron
•
Kutub yang ditampilkan di bagian
kanan adalah tipe rotor
brush
yang
menggunakan cincin slip untuk
aplikasi arus medan DC
aplikasi arus medan DC.
•
Tegangan rendah DC digunakan
untuk memutar bidang. Tipe tegangan
yang tipikal digunakan adalah 120
VDC d
250 VDC
VDC dan 250 VDC.
•
Polaritas cincin slip tidaklah kritikal
dan harus secara berkala dibalik untuk
menyamakan pada pemakaian cincin
y
p
p
slip. Cincin polaritas negatif akan
memperlama pemakaian
dibandingkan cincin positif karena
faktor elektrolisis.
•
Cincin slip biasanya terbuat dari baja
Prinsip Kerja Motor Sinkron
•
Amortisseur
pada rotor menghasilkan Torsi awal dan Mempercepat
Torsi untuk mempercepat
synchronous motor
.
•
Ketika kecepatan motor mencapai sekitar 97% dari papan RPM
Ketika kecepatan motor mencapai sekitar 97% dari papan RPM,
medan arus DC diterapkan ke rotor untuk menghasilkan torsi tarikan
dan rotor akan menarik langkah dan mensinkronisasi dengan
medan fluks yang berputar di dalam stator. Motor akan dijalankan
pada kecepatan sinkron dan menghasilkan torsi yang sinkron atau
pada kecepatan sinkron dan menghasilkan torsi yang sinkron atau
Synchronous Torque
.
•
Setelah sinkronisasi, dorongan torsi tidak dapat ditingkatkan lagi
atau motor akan menjadi di luar kendali. Kadang-kadang, jika
kelebihan beban sesaat motor akan slip dan sinkronisasi ulang
kelebihan beban sesaat, motor akan slip dan sinkronisasi ulang.
Perlindungan saat dorongan harus disediakan, jika tidak motor akan
berjalan sebagai sebuah motor induksi arus tinggi dan
Metode Excitation
Metode Excitation:
•
Dua metode yang umumnya digunakan untuk aplikasi
d i
d
DC k
t
h
t
dari medan arus DC ke rotor synchronous motor.
•
Sistem tipe brush
menerapkan output dari suatu
generator DC yang terpisah (Exciter) ke cincin slip dari
g
y
g
p
(
)
p
rotor.
•
Sistem brushless excitation
memanfaatkan suatu
integral
exciter
dan perakitan penyearah yang berputar
integral exciter
dan perakitan penyearah yang berputar
yang menghilangkan kebutuhan akan brushes
dan
Metode Brush
T
y
pe Excitation
Brush-T
ype Excitation
System
Cara Kerja Metode Brush-Excitation
•
Dalam metode eksitasi DC, arus medan untuk
synchronous motor
disediakan oleh generator DC terpisah dikenal sebagai exciter.
Exciter
adalah gabungan mesin DC yang didorong oleh
synchronous motor
itu
ada a gabu ga
es
C ya g d do o g o e
sy c o ous
oto
tu
sendiri (garis putus-putus) atau oleh suatu motor penggerak yang terpisah.
Misalnya
Excavators
, sering memiliki
garis exciter
yang terdiri dari sejumlah
exciters
yang digerakkan oleh motor induksi AC tunggal.
•
Bidang
g
exciter
terpisah dengan kontrol perangkat. Beberapa kontrol eksitasi
g
g
menyediakan penyesuaian manual dari kekuatan bidang. Sistem lain
secara otomatis mengatur medan
synchronous motor
dalam suatu
konfigurasi loop tertutup yang telah dirancang untuk mempertahankan
kekuatan medan yang memadai untuk berbagai beban atau untuk
mempertahankan faktor daya konstan Medan
exciter
diberikan energi
mempertahankan faktor daya konstan. Medan
exciter
diberikan energi
ketika 52A membantu menutup pemutus utama.
•
Pada ilustrasi sistem di atas, kekuatan medan
exciter
mengontrol output DC
dari
exciter
yang diambil oleh
brushes
pembalik ke
brushes
cincin slip
motor dan diterapkan melalui cincin slip ke medan perputaran utama dari
motor, dan diterapkan melalui cincin slip ke medan perputaran utama dari
synchronous motor
.
•
Synchronous motor
dimulai sebagai sebuah motor induksi. Ketika rotor
mencapai kecepatan mendekati sinkron, medan arus pada motor
Prinsip Brushless-Excitation
Prinsip Brushless-Excitation
•
Metode eksitasi ini menghilangkan kebutuhan akan
brushes
atau
sikat, baik di
exciter
dan motor.
•
Ketika motor mulai dinyalakan (
Ketika motor mulai dinyalakan (
Std Device #52)
Std Device #52)
, mesin breaker
mesin breaker
menutup dan menerapkan sistem AC tiga fasa ke gulungan stator
motor. Motor dimulai sebagai motor induksi menggunakan
Amortisseur winding
g
pada rotor.
p
•
Mesin
breaker
52a membantu kontak juga menutup dan menerapkan
output DC dari
solid-state
control bidang ke stasioner
exciter
yang
berliku. Sebuah sistem tiga fasa AC diinduksi ke dalam gulungan rotor
g
g
g
exciter
dan tegangan induksi ini disearahkan oleh penyearah putaran.
Ketika rotor mendekati tegangan sinkron, aplikasi SCR (Synchronizing
Control Package) dan
rectifier
DC diterapkan pada
synchronous
Prinsip Sikr
onisasi
Prinsip Sikronisasi
Field Application Circuit dalam suatu sistem eksitasi synchronous motor harus memenuhi tiga fungsi:
• Menyediakan jalur bebas untuk arus yang diinduksi ke wound rotor selama proses awal dan membuka sirkit ini ketika eksitasi diterapkan. Selama proses awal, motor
b i b i t i d k i d t i di d k i l h i l
beroperasi sebagai motor induksi dengan torsi yang diproduksi oleh squirrel cage winding. Wound rotor juga dipotong oleh fluks stator berputar dan memiliki tegangan yang terinduksi di dalamnya. Selama fase start-up ini, SCR2 dalam diagram di atas merupakan gerbang “on” oleh Field Application Circuit dan menyediakan jalur bebas untuk arus rotor induksi yang melalui Field Discharge Resistor (FDR) seperti yang dit j kk l h h h t t F k i t dii d k i i i ditunjukkan oleh panah merah putus-putus. Frekuensi arus rotor yang diinduksi ini “memberitahu” rangkaian aplikasi bahwa kecepatan yang ada pada rotor sedang berjalan. Lihat bentuk gelombang pada oscilloscope dibawah.
• Ketika kecepatan rotor mencapai sekitar 97% dari sinkronisasi dan polaritas rotor telah mencapai sinkronisasi, SCR2 akan berubah menjadi “p j off” dan SCR1 merupakan p
gerbang “on” memungkinkan koreksi arus DC dari putaran rectifier tiga fasa ke melewati bidang putaran, seperti yang ditunjukkan oleh panah hijau, menghasilkan Synchronizing Torque yang diperlukan untuk rotor untuk menarik dengan putaran fluks stator.
Salient-Pole Synchronous Motor
Stator
Rotor
Salient Motor Machine
Salient Motor
Machine
Rotating Stator
Magnetic Field
Keuntungan dari Motor Sinkron
• Pengaturan ketepatan kecepatan membuat synchronous
motor sebagai pilihan ideal untuk proses industri tertentu
dan sebagai penggerak utama generator
dan sebagai penggerak utama generator.
•
Synchronous motor
memiliki kecepatan atau karakterisik
torsi yang cocok untuk penggerak langsung dari mesin
bertenaga kuda yang besar beban RPM rendah seperti
bertenaga kuda yang besar, beban RPM rendah seperti
kompresor maju-mundur.
•
Synchronous motor
beroperasi pada faktor daya yang
ditingkatkan dengan demikian dapat meningkatkan
ditingkatkan, dengan demikian dapat meningkatkan
faktor daya sistem secara keseluruhan dan
menghilangkan atau mengurangi utilitas faktor daya.
Peningkatan faktor daya juga mengurangi dropnya
g
y j g
g
g
p
y
Pengereman Motor Sinkron
•
Karena inersia dari rotor dan beban, SM yang besar dapat memakan waktu
beberapa jam untuk berhenti setelah putus dari baris. Untuk mengurangi
waktu, metode pengereman berikut dapat digunakan:
–
Menjaga dc eksitasi penuh dengan angker hubungan arus pendek.
–
Menjaga dc eksitasi penuh dengan angker terhubung ke tiga resistor
enjaga dc eksitasi penuh dengan angke te hubung ke tiga esisto
eksternal.
–
Terapkan mekanis pengereman.
•
Dalam metode 1 dan 2 motor melambat karena berfungsi sebagai generator
•
Dalam metode 1 dan 2, motor melambat karena berfungsi sebagai generator,
menghilangkan energi dalam elemen resistif dari rangkaian.
•
Pengereman mekanik biasanya diterapkan pada setelah motor telah mencapai
setengah kecepatan atau kurang Kecepatan yang lebih rendah pantas
Rangkaian Ekivalen
• Motor sinkron pada dasarnya adalah sama
p
y
dengan generator sinkron, kecuali arah aliran
daya pada motor sinkron merupakan kebalikan
dari generator sinkron Oleh karena arah aliran
dari generator sinkron. Oleh karena arah aliran
daya pada motor sinkron dibalik, maka arah
aliran arus pada stator motor sinkron juga dapat
p
j g
p
dianggap dibalik. Maka rangkaianekuivalen
motor sinkron adalah sama dengan rangkaian
ekuivalen generator sinkron kecuali arah arus Ia
ekuivalen generator sinkron, kecuali arah arus Ia
dibalik. Bentuk rangkaian ekuivalen motor
Contoh Soal
• Motor Sinkron 3
Φ
, 12 kutub, mempunyai impedansi
,
,
p
y
p
jangkar 100 ohm, dan reaktansi 0.5 ohm/fasa.
Beroperasi dengan 2000 V, 3
Φ
, 25 Hz. Bila pengaturan
80% dari kemampuan hitunglah daya maksimum dan
80% dari kemampuan, hitunglah daya maksimum dan
torsi dalam Nm sebelum mesin keluar dari sinkronisasi.
Jawab :
V
1= 2000 Volt dan E
b= 80% sehingga V2 = 1600 volt R=
0.5 Ohm dan Zs = 10 ohm
D
k i
dih
ilk
l h
i
i k
Daya maksimum yang dihasilkan oleh mesin sinkron :
2 2
