LAPORAN PRAKTIKUM

MOTOR SINKRON

Disusun Oleh:

Syahadah Rizka Anefi

3.39.11.0.23

LT-2D/ 26

syarizka.anefi@gmail.com

Dosen Pembimbing:

Djodi Antono, B.Eng

PROGRAM STUDI TEKNIK LISTRIK

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO

POLITEKNIK NEGERI SEMARANG

2014

MOTOR SINKRON

PERCOBAAN N.8

1. PENDAHULUAN

Motor Sinkron adalah motor arus bolak-balik (AC) yang bekerja dengan

penggerak mula sebagai pemutar awal pada rotornya hingga kecepatan putar sama

dengan kecepatan putar kutub khayal pada statornya. Pada keadaan ini motor pemutar

akan mati, sehingga putaran motor pada motor sinkron terjadi akibat gaya tarik-

menarik magnetik antara kutub-kutub khayal yang berputar di dalam stator.

Motor Sinkron menurut penggunaannya dapat didefinisikan sebagai motor yang

mendapatkan masukan dari tenaga listrik untuk menghasilkan putaran atau untuk

memperbaiki cos phi.

Komponen utama motor sinkron adalah:

1. Rotor

Perbedaan utama antara motor sinkron dengan motor induksi adalah bahwa rotor

mesin sinkron berjalan pada kecepatan yang sama dengan perputaran medan magnet.

Hal ini memungkinkan sebab medan magnit rotor tidak lagi terinduksi. Rotor

memiliki magnet permanen atau arus DC-excited, yang dipaksa untuk mengunci pada

posisi tertentu bila dihadapkan dengan medan magnet lainnya.

2. Stator

Stator menghasilkan medan magnet berputar yang sebanding dengan frekwensi yang

dipasok.

Stator

Rotor

Prinsip kerja Motor Sinkron, mula-mula lilitan stator pada motor sinkron diberi

arus dengan tegangan 3 phase sehingga akan membangkitkan medan magnet putar.

Walaupaun sudah ada medan magnet putar pada stator, akan tetapai medan magnet

tersebut tidak dapat menginduksi rotor karena adanya perbedaan kecepatan putar

antara rotor dan stator. Agar rotor dapat terinduksi oleh medan magnet stator dan

terjadi gaya tarik atau kopel antara stator dan rotor maka rotor dipicu gerakannya agar

dapat berputar mendekati kecepatan sinkron dari stator.

Beberapa cara untuk menstart motor sinkron agar putarannya mencapai kecepatan

adalah dengan menggunakan motor induksi pembantu kecil yang dipasangkan

sementara pada rotor sampai rotor mencapai kecepatan sinkron. Cara yang kedua

adalah dengan menggunakan lilitan sangkar tupai yang ditanamkan pada muka kutub

motor. Akan tetapi cara yang paling sering digunakan adalah dengan menggunakan

lilitan sangkar tupai yang ditanamkan pada muka kutub rotor. jadi motor distart

seperti motor induksi dan dipercepat mendekati kepesatan sinkron. Pada saat yang

tepat, arus medan DC dikenakan pada rotor dan motor menuju ke sinkronisme dimana

kecepatan putar rotor sama dengan stator.

Besarnya gaya tarik atau kopel yang dihasilkan oleh motor ketika menuju ke

sinkronisme disebut kopel masuk/ pull in torque. Besarnya kopel tarik yang dihasilkan

oleh motor sinkron bervariasi tergantung dari pemakaian motor tersebut. Selama

periode start, jika rotor diam atau mempunyai kecepatan yang kurang dari kecepatan

sinkron, maka medan magnet putar cepat memotong medan magnet DC dan

menginduksi GGL medan magnet DC. Karena kumparannya memiliki banyak lilitan,

maka GGL induksinya pun semakin besar. GGL induksi yang besar ini akan

membahayakan motor karena motor dapat terbakar. Untuk mengatasinya dapat diatasi

dengan cara menghubung-singkatkan lilitan melalui resistor pengosong medan.

Resistor ini dapat dilepas saat motor mendekati kepesatan sinkronnya.

Motor sinkron berkepesatan rendah yang dilengkapi dengan lilitan sangkar tupai

distart pada tegangan penuh. Sedangkan motor sinkron berkepesatan tinggi distart

pada tegangan tidak penuh dengan menggunakan auto-transformator. Dalam pen-start

motor sinkron, kontaktor saluran memberikan energi pada lilitan stator, kemudian

menghubung-singkatkan lilitan magnet melalui resistor pengosong medan selama

waktu start dan akan membuka setelah motor mendekati kepesatan sinkron. Setelah

motor mempercepat sampai 95% dari kepesatan sinkronnya, penyinkron dalam pen-

start memberi energi pada medan motor. Alat pelindung pada pen-start motor sinkron

akan memutus catu daya jika lilitan sangkar tupai menjadi panas karena waktu

penstartan yang terlalu lama dan jika motor harus dikeluarkan dari sinkronisme dan

terus berjalan sebagai motor induksi.

Setelah terjadi gaya tarik atau kopel antara rotor dan stator maka motor sinkron

dapat berputar. Jika motor stator menerima beban berlebih, maka sudut kopel akan

semakin besar dan tidak akan lagi terbentuk kopel atau gaya tarik antara stator dan

rotor akibatnya putaran motor sinkron langsung terhenti.

2. DASAR TEORI

Synchronous motor adalah motor AC tiga-fasa yang dijalankan pada kecepatan

sinkron, tanpa slip. Motor sinkron merupakan motor arus bolak-balik ( AC ) yang

penggunaannya tidak seluas motor asinkron. Secara umum penggunaan motor sinkron

difungsikan sebagai generator, akan tetapi motor sinkron tetap digunakan oleh

industri yang membutuhkan ketelitian putaran dan putaran konstan. Sebuah motor

sinkron selalu beroperasi pada kecepatan konstan, pada kondisi tidak berbeban. Tetapi

apabila motor diberi beban, maka motor akan selalu akan berusaha untuk tetap pada

putaran konstan. Dan motor akan melepaskan kondisi sinkronnya apabila beban yang

ditanggung terlalau besar ( Torsi Pull-out ). Motor sinkron memeiliki kekurangan

didalam melakukan start dengan sendirinya. Karena tidak memiliki torsi start awal,

oleh karena itu motor sinkron memerlukan beberapa alat bantu untuk membantu

didalam start awal sehingga masuk didalam kondisi sinkron. Pada sebuah induksi

motor, rotor harus memiliki slip. Kecepatan rotor harus kurang atau terlambat dari

perputaran fluks stator supaya arus diinduksikan ke rotor. Jika induksi rotor motor

tersebut itu bertujuan untuk mencapai kecepatan sinkron, maka tidak ada garis gaya

yang memotong melalui rotor, sehingga tidak ada arus yang akan diinduksikan ke

rotor dan tidak ada torsi yang akan dikembangkan.

Motor sinkron pada umumnya tidak dapat berputar sendiri pada waktu asutan,

tetapi harus diputar dahulu dengan motor bantu, sampai mendekati/mencapai

kecepatan sinkron; barulah kemudian eksitasi dimasukan.

Pada motor sinkron disamping sebagai motor penggerak, sering pula

dipergunakan sebagai perbaikan faktor daya; yaitu dengan jalan memberi penguatan

lebih pada motor tersebut.

Dimana hal ini dapat dilihat pada diagram V yaitu diagram yang terbuat dari arus

rotor sebagai fungsi arus eksitasi = f (Im) ; seperti terlihat pada gambar.

Diagram V

3. MEKANISME KERJA

3.1 DAFTAR PERALATAN

Adapun daftar peralatan dalam percobaaan motor sinkron adalah sebagai berikut:

DL 1013T2 DC filtered power supply 1 buah

DL 1023PS Shunt Dc drive motor 1 buah

DL1026A Three-phase alternator 1 buah

DL 2025DT Speed indicator 1 buah

DL 2031 Optical electronic generator 1 buah

DL 2108TAL Three-phase power supply unit 1 buah

DL 2108T01 Excitation voltage controller 1 buah

DL 2108T02 Power circuit breaker 1 buah

DL 2109T1A Moving-iron ammeter (1000mA) 2 buah

DL 2109T2A5 Moving-iron ammeter (2,5 A) 2 buah

DL 2109T1T Synkronization indicator 1 buah

DL 2109T2T Phase sequence indicator 1 buah

DL 2109T17/2 Double voltmeter 1 buah

Digital Multimeter 1 buah

Kabel Penghubung panjang 30 buah

Kabel Penghubung pendek 20 buah

Frequencymeter Yokogawa 1 buah

IA

Im

DC filtered power supply Ampere Meter

Shunt DC drive motor

Frekuensi meter

Three-phase alternator

Moving-iron ammeter (1000mA)

Kabel penghubung

Three-phase power supply unit

Frekuensi Excitation voltage controller

Volt Meter Ampere meter

GAMBAR RANGKAIAN PERCOBAAN

3.2 KESELAMATAN KERJA

3.2.1 Atur letak peralatan dan hubungkan kabel serapi mungkin.

3.2.2 Periksalah rangkaian Saudara pada Instruktor sebelum Saudara hubungkan

sumber tegangan.

3.3 LANGKAH KERJA

3.3.1 Siapkan alat dan bahan.

3.3.2 Rangkai peralatan sesuai gambar percobaan.

3.3.3 Nyalakan power supply.

3.3.4 Atur frekuensi hingga 50 Hz dengan mengatur kecepatan putaran motor

DC. Frekuensi 50 Hz akan tercapai saat putaran 3000 rpm.

3.3.5 Atur tegangan hingga 380 V, dengan megatur eksitasi mesin sinkron.

3.3.6 Cek urutan fasa dengan sequence, Jika urutan fasa sudah benar, lampu

pada sequence indikator akan menyala pada arah anak panah ke kanan.

3.3.7 Pastikan sudut fasa rangkaian sama, Kesamaan sudut fasa dapat diketahui

dari putaran nyala lampu, jika lampu sudah menyala hijau yang

menandakan sudut fasa sudah sama, tekan saklar untuk mensinkronkan

generator saat hijau.

3.3.8 Matikan power supply DC untuk merubah fungsi mesin ( motor

generator ) lalu sambungkan dengan beban.

3.3.9 Naikan beban, catat arusnya, kemudian catat besarnya beban yang diukur.

3.3.10 Kembalikan alat seperti semula.

3.4 GAMBAR DASAR DIAGRAM RANGKAIAN

4. DATA PERCOBAAN

Nilai tegangan setelah dibebani (menjadi generator DC + motor sinkron) adalah :

210 V.

No. Beban (k) Arus (A)

1 0,301 0,625

2 0,429 0,5

3 0,6 0,45

4 0,876 0,425

5 1,501 0,38

6 2,107 0,375

5. PEMBAHASAN

ANALISA DATA

Data yang diperoleh dalam tabel diatas merupakan data arus serta hambatan

pada beban yang diberikan pada mesin setelah dilakukan proses sinkronisasi serta

pengubahan fungsi mesin yaitu motor DC menjadi generator DC dan generator

sinkron menjadi motor sinkron.

Pada saat awal beban dipasang, nilai arus yang terukur adalah 0,625 A,

sedangkan -nilai beban terukur 301 . Pada saat beban kedua nilai arus terukur 0,5 A,

sedangkan nilai beban terukur 429 . Pada saat beban ketiga nilai arus terukur 0,45

A, dan nilai beban terukur 0,6 . Pada saat beban keempat nilai arus terukur 0,425 A

dan nilai beban terukur 876 . Pada saat beban kelima nilai arus terukur 0,38 A dan

nilai beban terukur 1.501 . Pada saat beban keenam nilai arus terukur 0,375 A dan

nilai beban terukur 2.107 . Nilai arus 0,625 A adalah nilai arus maksimal yang

diijinkan dalam praktikum. Data tersebut menunjukkan bahwa nilai beban berbanding

terbalik dengan nilai arus. Semakin besar nilai beban maka semakin kecil arusnya.

Ketika dilakukan penambahan beban maka perlu diamati suara dari mesin yang

bekerja. Jika mesin berdengung itu menunjukkan bahwa putaran mesin kurang kuat

untuk menanggung beban. Untuk itu arus eksitasi pada motor sinkron harus dinaikkan

agar mesin kuat mengangkat beban.

6. KESIMPULAN

1) Syarat sinkronisasi yaitu besar tegangan sama dengan frekuensi begitupula juga

dengan besar beda fasanya (tegangan = frekuensi = beda fasa).

2) Pembebanan pada motor sinkron harus memperhatikan nilai beban dan arus

eksitasi.

3) Semakin besar beban, maka semakin besar pula arus eksitasi yang dibutuhkan.

4) Semakin besar nilai beban maka semakin kecil arus yang mengalir

5) Motor sinkron tidak dapat berputar dengan sendirinya. Ada tiga macam cara untuk

menjalankan motor sinkron yaitu:

1. Mengurangi kecepatan dari medan magnet stator pada suatu harga

yang cukup rendah, sehingga rotor dapat mempercepat dan mengunci

medanmagnet stator selama setengah cycle dari perputaran medan magnet. Ini

dapat dilakukan dengan mengurangi frequency dari daya yang dipakai.

2. Menggerakkan penggerak mula dari luar untuk mempercepat motor sampai

kecepatan sinkron.

3.Menggunakan kumparan peredam(domper winding) dilakukan dengan

cara memasang penghantar-penghantar pada rotor dari motor sinkron yang

satudengan yang lainnya dihubung singkat dan ditempatkan pada tiap-tiapsepatu

kutub.

3) Motor sinkron dieksitasi oleh sebuah sumber tegangan dc di luar mesin dan

karenanya membutuhkan slip ring dan sikat (brush) untuk memberikan arus

kepada rotor.

4) Mesin sinkron hanya dapat bekerja pada kecepatan sinkronnya, jika tidak maka

generator tidak menghasilkan tegangan dan motor tidak dapat bergerak.

REFERENSI

1. [1] Delorenzo,Electrical Power Enginering ( Alternator and parallel operation DL

GTU101.1 )

2. Sunarlik, Wahyu. Prinsip Kerja Generator Sinkron.

3. http://rubingan.blogspot.com/2009/08/2-motor-ac.html

4. http://affrins.blogspot.com/2012/05/motor-sinkron.html

5. http://ujangaja.wordpress.com/2008/03/30/motor-sinkron/