Motor Sinkron. Dosen Pembimbing : Bpk. Chairul Hudaya. Kelompok : 8 Cakra Wirabuana Febi Hadi Permana Ihin Solihin

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

Universitas Indonesia

Kelompok 8

hi S lihi

Febi Hadi Permana

Ihin Solihin

0806365923

Febi Hadi Permana

0806365753

Cakra Wirabuana

0806365570

Handy Hermawan

0806365873

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

7. Contoh Soal

Overview

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

memperbaiki faktor daya sistem sehingga sering digunakan

pada sistem yang menggunakan banyak listrik.

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

=

P Jumlah kutub

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

•Setiap gulungan

p g

g

ditempatkan pada

masing masing slot.

Sumber DC disupplay

melalui cincin putar

melalui cincin putar

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

untuk umur pemakaian yang lama.

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 Type Excitation

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 exciter terpisah dengan kontrol perangkat. Beberapa kontrol eksitasi

g

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

• Metode eksitasi ini menghilangkan kebutuhan akan brushes atau

sikat, baik di exciter dan motor.

• Ketika motor mulai dinyalakan (Std Device #52) mesin breaker

Ketika motor mulai dinyalakan (Std Device #52), 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 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 “off” dan SCR1 merupakan p j 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

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

tegangan sistem dan dropnya tegangan pada terminal

motor.

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

setengah kecepatan atau kurang. Kecepatan yang lebih rendah pantas

mencegah pemakaian sepatu rem.

Rangkaian Equivalent Motor Sinkron

where,

a a

i

i di

S

R

voltage

excitation

phase

Per

E

voltage

input

phase

Per

V

:

:

s a

ce

reac

s

synchronou

phase

Per

X

ce

resis

winding

Stator

R

tan

:

tan

:

s a a a a a

E

I

R

jI

X

V

=

+

+

a a a

jX

R

E

V

I

or

−

=

a

jX

R

+

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 3Φ, 12 kutub, mempunyai impedansi

,

,

p y

p

jangkar 100 ohm, dan reaktansi 0.5 ohm/fasa.

Beroperasi dengan 2000 V, 3Φ, 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

2

2

1

Zs

R

V

Zs

V

V

Pd

=

−

Zs

Zs

• Pd maks dari ketiga fasa =

⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ − = ₂ 2 10 5 . 0 3 1600 3 10 1600 3 2000 x Pd _⎟ ⎠ ⎜ ⎝ 3 10 3 ⎝ 3 ⎠ 10 watt x x Pd 307200 200 1 1600 10 1600 2000 2 ₌ ⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ ⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ − =

Kecepatan mesin sinkron dengan 12 kutub

= 120 x 25/12 = 250 rpm

Tmaks pada kondisi daya maksimum :

x

x

T

x

T

_maks

307200

250

2

307200

=

π

ω

Nm

x

x

x

T

x

T

maks maks

11724

250

2

60

307200

307200

60

=

=

=

π

x

x

250

2

π

Daftar Pustaka

•

http://www kilowattclassroom com/Archive/

http://www.kilowattclassroom.com/Archive/

SyncMotors.pdf

• Zuhal Dasar Teknik Tenaga Listrik dan

• Zuhal. Dasar Teknik Tenaga Listrik dan

Elektronika Daya. Jakarta. PT Gramedia

Pustka Utama 1995

Pustka Utama. 1995.

•

http://www.tpub.com/content/neets/14177/

/14177 92 ht

css/14177_92.htm