Motor induksi tiga fasa: medan putar, slip, kurva torsi, dan efisiensi

Motor 1,5 kW pompa sirkulasi air panas di sebuah laundry terbakar pada hari sibuk. Gudang hanya menyimpan motor cadangan 5,5 kW, dan teknisi memasangnya dengan dudukan adaptor karena "lebih besar lebih kuat dan lebih awet". Pompa kembali bekerja, debitnya bahkan sedikit bertambah. Dua minggu kemudian pemilik bertanya: tang ampere membaca sekitar 5,5 A per fasa, padahal motor lama hanya menarik sekitar 3,0 A untuk pompa yang sama, penunjuk faktor daya di PHB turun, dan setiap kali laundry beralih ke genset, lampu meredup jelas saat pompa mulai berputar. Semua pengamatan itu mengikuti dari cara motor induksi bekerja.

Batas pembahasan

Bab ini membahas motor induksi tiga fasa rotor sangkar dan rotor belit yang dicatu tegangan sinus 50 Hz dengan tegangan nominal 230/400 V. Kecepatan sinkron, slip, dan pelat nama diperkenalkan di Bab 52; di sini mekanismenya diperdalam tanpa mengulang cara membaca pelat nama. Jenis tugas, kelas isolasi, pendinginan, dan penurunan rating ada di Bab 41, pencocokan dengan beban dan waktu asut di Bab 43, metode asut di Bab 53, setelan proteksi di Bab 47, dan penggerak frekuensi variabel (VFD) di Bab 67. Pengukuran pada sistem bertegangan hanya dilakukan personel kompeten dengan alat berkategori ukur yang sesuai dan APD (Bab 14).

Medan putar dari tiga belitan yang bergeser 120°

Stator motor tiga fasa memuat tiga belitan yang sumbunya berjarak 120° di sekeliling celah udara. Setiap belitan sendirian menghasilkan medan yang arahnya tetap tetapi besarnya berdenyut mengikuti arus sinus. Karena ketiga arus juga bergeser 120° dalam waktu, ketiga medan itu bergabung menjadi medan putar (rotating magnetic field), yaitu medan yang besarnya tetap dan arahnya berputar: dari keadaan arus 0° ke 120°, 240°, dan 360°, kutub utara-selatan bergeser 120° setiap langkah.

Saat arus fasa 1 di puncak dan dua arus lain minus setengah puncak, medan belitan 2 dan 3 masing-masing menyumbang $\mathcal{F}_\text{m}/4$ ke sumbu belitan 1, sehingga resultannya $\mathcal{F}_\text{m}+2\times\mathcal{F}_\text{m}/4=1{,}5\,\mathcal{F}_\text{m}$; pada saat lain besarnya sama, hanya arahnya yang bergeser:

$$\mathcal{F}(\theta, t) = \tfrac{3}{2}\,\mathcal{F}_\text{m}\cos(\theta - \omega t)$$

dengan $\mathcal{F}_\text{m}$ gaya gerak magnet puncak satu belitan (ampere-lilitan), $\theta$ sudut listrik sepanjang celah udara, dan $\omega=2\pi f$: gelombang yang berjalan mengelilingi celah udara. Pada belitan $p$ kutub medan menempuh $2/p$ putaran mekanis setiap periode, sehingga lahir kecepatan sinkron $n_\text{s}=120f/p$ dari Bab 52. Arah putar mengikuti urutan belitan yang memuncak, sehingga menukar dua konduktor suplai membalik arah, seperti dibuktikan di Bab 8.

Resultan yang tetap mensyaratkan tegangan setimbang. Bila satu fasa hilang, dua belitan tersisa dialiri arus sefasa dan medannya berdenyut di satu sumbu. Motor yang sedang berjalan dapat terus berputar dengan arus jauh di atas normal, sedangkan motor yang diam hanya berdengung dengan arus mendekati arus rotor terkunci; pengamanannya ada di Bab 47 tentang proteksi motor.

Rotor sangkar, rotor belit, slip, dan frekuensi rotor

Rotor sangkar terdiri atas batang aluminium atau tembaga di dalam alur inti berlaminasi, yang ujung-ujungnya disatukan cincin hubung singkat; batang itu bukan lilitan kawat berisolasi dan tidak disambung ke luar. Rotor belit memiliki belitan tiga fasa berisolasi dengan jumlah kutub sama dengan stator, dan ujungnya dikeluarkan melalui tiga cincin geser (slip ring) dan sikat, sehingga resistansi luar dapat disisipkan saat asut atau untuk mengatur kecepatan. Karena itu PUIL 2020 Bagian 5-510, 5100.5.1.1 i), mensyaratkan pelat nama motor induksi rotor lilit mencantumkan tegangan kerja dan arus beban penuh sekunder, yaitu besaran rangkaian rotor.

Medan putar memotong batang rotor dan membangkitkan tegangan; karena batang membentuk lingkar tertutup, tegangan itu mengalirkan arus, dan arus di dalam medan mengalami gaya yang mendorong rotor searah medan. Rotor tidak pernah mengejar medan, karena pada kecepatan sinkron batang tidak lagi dipotong fluks dan tegangan induksi, arus rotor, serta torsi menjadi nol. Slip (slip) adalah selisih relatif kecepatan medan dan rotor, $s=(n_\text{s}-n)/n_\text{s}$ seperti di Bab 52, bernilai 1 saat rotor diam dan mendekati 0 tanpa beban. Frekuensi rotor ditentukan kecepatan relatif medan terhadap batang:

$$f_2 = s\,f_1, \qquad E_{2s} = s\,E_2, \qquad X_{2s} = s\,X_2$$

dengan $f_1$ frekuensi suplai dan $f_2$ frekuensi rotor (Hz), $E_2$ tegangan induksi dan $X_2$ reaktansi bocor rotor saat diam, serta $E_{2s}$ dan $X_{2s}$ nilainya pada slip $s$. Ketiganya sebanding dengan slip karena tegangan induksi sebanding dengan laju perubahan fluks dan reaktansi sebanding dengan frekuensi (Bab 11). Arus rotor per fasa, dengan $R_2$ resistansi rotor, adalah

$$I_2 = \frac{s\,E_2}{\sqrt{R_2^2 + (s\,X_2)^2}} = \frac{E_2}{\sqrt{(R_2/s)^2 + X_2^2}}$$

Saat asut, $s=1$ dan reaktansi rotor jauh lebih besar daripada resistansinya, sehingga arus rotor besar tetapi tertinggal jauh dari tegangannya dan sebagian besar tidak menghasilkan torsi. Saat jalan, $sX_2$ jauh lebih kecil daripada $R_2$, sehingga arus rotor hampir sefasa dengan tegangan induksinya dan besarnya kira-kira sebanding slip. Dengan efek kulit, batang dalam atau sangkar ganda mendesak arus rotor 50 Hz saat asut ke dekat permukaan, sehingga resistansi efektif rotor tinggi saat asut dan rendah saat frekuensi rotor tinggal beberapa hertz.

Kurva torsi-kecepatan

Dengan cabang magnetisasi dipindah ke terminal, rangkaian ekuivalen sederhana memberi torsi elektromagnetik dan slip pada torsi maksimum:

$$T = \frac{3\,U_\text{ph}^2}{\omega_\text{s}} \cdot \frac{R_2'/s}{\left(R_1 + R_2'/s\right)^2 + \left(X_1 + X_2'\right)^2}, \qquad s_\text{b} \approx \frac{R_2'}{\sqrt{R_1^2 + (X_1 + X_2')^2}}$$

dengan $T$ dalam N·m, $U_\text{ph}$ tegangan belitan (V), $\omega_\text{s}=2\pi n_\text{s}/60$ (rad/s), $R_1$ dan $X_1$ resistansi dan reaktansi bocor stator, serta $R_2'$ dan $X_2'$ besaran rotor yang dirujuk ke stator (Ω per fasa). Asumsinya tegangan sinus setimbang, parameter tetap (efek kulit dan saturasi diabaikan), dan rugi inti tidak dihitung. Pada slip kecil suku $R_2'/s$ dominan, sehingga torsi kira-kira sebanding slip; besar torsi maksimum tidak bergantung pada $R_2'$, sehingga resistansi rotor luar menggeser letaknya ke kecepatan rendah tanpa menurunkannya; dan seluruh kurva sebanding dengan kuadrat tegangan.

IEC 60034-12:2024 mendefinisikan titik-titik kurva yang dibaca teknisi. Torsi rotor terkunci (locked-rotor torque) $T_\text{l}$ adalah torsi terkecil di ujung poros saat rotor ditahan pada tegangan dan frekuensi pengenal. Torsi minimum saat akselerasi (pull-up torque) $T_\text{u}$ adalah torsi asinkron tunak terkecil antara kecepatan nol dan kecepatan torsi maksimum. Torsi maksimum (breakdown torque) $T_\text{b}$ adalah torsi asinkron tunak terbesar tanpa kecepatan jatuh mendadak. Standar itu membagi motor sangkar ke dalam delapan desain, yaitu N (torsi asut normal) dan H (torsi asut tinggi) beserta varian Y untuk asut bintang-segitiga dan varian E untuk motor efisiensi tinggi, masing-masing dengan batas minimum torsi dan batas daya semu rotor terkunci. Contoh kerja memakai kurva ilustrasi motor desain normal 4 kutub berikut, dalam kelipatan nilai pengenal.

Arus bertahan tinggi di hampir seluruh akselerasi dan baru turun tajam setelah torsi maksimum, sehingga lama arus tinggi ditentukan waktu akselerasi. Pada kecepatan sinkron arus magnetisasi tetap mengalir dan membuat faktor daya motor tanpa beban rendah.

Titik kerja (operating point) adalah perpotongan kurva torsi motor dengan kurva torsi beban; selisih keduanya pada setiap kecepatan adalah torsi percepatan. Titik kerja stabil bila torsi motor turun lebih cepat daripada torsi beban ketika kecepatan naik, yang dipenuhi di daerah antara torsi maksimum dan kecepatan sinkron. Beban yang melampaui torsi maksimum membuat kecepatan jatuh dan motor macet dengan arus mendekati arus rotor terkunci. Bila torsi beban di kecepatan rendah melebihi torsi minimum akselerasi, motor tertahan di kecepatan rendah dengan arus asut terus-menerus sampai proteksi memutus. Bila tegangan turun sedangkan torsi beban tetap, slip dan arus naik.

Arus asut dan faktor daya saat asut

IEC 60034-12 mendefinisikan arus rotor terkunci (locked-rotor current) $I_\text{l}$ sebagai arus pada tegangan dan frekuensi pengenal dengan rotor ditahan, setelah lonjakan awal meluruh menjadi arus tiga fasa simetris. Lonjakan awal sengaja dikecualikan: komponen searah sementara pada beberapa siklus pertama dapat membuat puncak sesaatnya jauh lebih tinggi daripada $\sqrt{2}\,I_\text{l}$. Buku ajar menyebut arus asut langsung empat sampai delapan atau lima sampai enam kali arus nominal, yang menurunkan tegangan saluran; untuk motor tertentu, rasio $I_\text{l}/I_\text{N}$ diambil dari lembar data. Motor berefisiensi tinggi cenderung beresistansi rotor lebih rendah dan berasio arus asut lebih tinggi; IEC 60034-12 mengakuinya dengan desain E yang diizinkan berdaya semu rotor terkunci lebih besar, dan satu tulisan teknis pabrikan komponen kendali menyebut kenaikan rasio sampai sekitar 35 % pada motor IE3 di bawah 3 kW.

Faktor daya saat asut rendah karena alasan yang sama dengan torsi asut yang terbatas: pada $s=1$ reaktansi bocor mendominasi impedansi. Arus besar yang tertinggal jauh dari tegangan menimbulkan susut tegangan besar pada kabel, trafo, atau genset yang impedansinya juga sebagian besar induktif, dan susut itu menurunkan torsi asut menurut kuadrat tegangan, sehingga akselerasi dan arus tinggi berlangsung lebih lama.

Pada akselerasi tanpa torsi beban, panas di rangkaian rotor kira-kira sama dengan energi kinetik yang akhirnya tersimpan di massa berputar, berapa pun lama asutnya, dan torsi beban menambahnya. Karena itu jumlah asut per jam dibatasi pabrik, dan drum washer-extractor yang berinersia besar memanaskan motor terutama saat mulai, seperti dihitung di Bab 43.

PUIL 2020 Bagian 3, 33.1, menyebut arus start di antara karakteristik peralatan yang harus dinilai karena dapat mengganggu suplai atau peralatan lain. Bagian 5-510, 5100.5.7.3.1, mensyaratkan kendali motor arus bolak-balik mampu memutus arus motor yang macet, dan 5100.5.7.4 menyebut instansi berwenang dapat menetapkan batas arus start bagi motor dengan daya pengenal tertentu.

Rugi dan efisiensi

Rugi tembaga stator $P_\text{Cu1}=3I_1^2R_1$ dan rugi inti $P_\text{Fe}$ (histeresis dan arus pusar di laminasi, Bab 11 dan Bab 12) diambil lebih dulu dari daya masukan. Sisanya menyeberangi celah udara sebagai daya celah udara (air-gap power) $P_\text{ag}$, lalu terbagi menurut slip:

$$P_\text{Cu2} = s\,P_\text{ag}, \qquad P_\text{mek} = (1 - s)\,P_\text{ag}, \qquad T = \frac{P_\text{ag}}{\omega_\text{s}}$$

Daya poros adalah daya mekanis dikurangi rugi gesek bantalan dan angin kipas serta rugi beban tambahan (additional load losses) dari fluks bocor dan harmonisa ruang; efisiensi $\eta=P_\text{out}/P_\text{in}$. Karena $P_\text{Cu2}=sP_\text{ag}$, motor yang diperlambat dengan memperbesar slip, misalnya dengan resistansi rotor luar, membuang fraksi $s$ dari daya celah udara sebagai panas, sedangkan VFD menurunkan kecepatan sinkron sehingga slip dan rugi rotor tetap kecil.

Sebagian rugi hampir tetap selama tegangan dan kecepatan tetap (inti, gesek, angin, dan rugi tembaga akibat arus magnetisasi), sebagian naik kira-kira dengan kuadrat beban, sehingga pada beban ringan rugi tetap mendominasi dan efisiensi turun. Lembar fakta efisiensi motor Departemen Energi Amerika Serikat menyebut kebanyakan motor dirancang bekerja pada 50 sampai 100 % beban, efisiensi maksimum biasanya dekat 75 % beban, efisiensi turun tajam di bawah sekitar 50 % beban, dan faktor daya turun lebih awal tetapi lebih landai. Faktor daya turun karena arus magnetisasi ditentukan tegangan dan ukuran motor, bukan beban, sedangkan arus aktif turun bersama beban. Kapasitor dapat menutup daya reaktif itu di hulu titik pasangnya, dengan batas di Bab 7 tentang perbaikan faktor daya.

Kelas efisiensi IE

IEC 60034-30-1 edisi 2 (Desember 2025) menetapkan kelas IE1 sampai IE5 bagi motor AC yang dicatu langsung dari jaringan, 0,12 sampai 1.000 kW, 2, 4, 6, atau 8 kutub, 50 atau 60 Hz, dan 50 sampai 1.000 V; IE5 baru diperkenalkan pada edisi ini.

Kelas ditentukan dari efisiensi pada beban pengenal yang diukur menurut IEC 60034-2-1:2024 (edisi 3); motor yang dicatu konverter memakai IEC 60034-2-3:2024. Kelas IE tidak menyatakan efisiensi beban parsial, sehingga motor berkelas tinggi yang bekerja jauh di bawah bebannya kehilangan sebagian keunggulannya.

Regulasi ekodesain Uni Eropa 2019/1781, yang memakai batas IEC edisi sebelumnya, mencantumkan efisiensi minimum motor 4 kutub 5,5 kW 50 Hz sebesar 87,7 % untuk IE2, 89,6 % untuk IE3, dan 91,9 % untuk IE4. Regulasi itu berlaku di Uni Eropa, bukan di Indonesia. IEC 60034-1 edisi 15 (2026), yang mengatur rating dan kinerja, memberi toleransi terhadap nilai yang dinyatakan, sehingga motor individual boleh sedikit berbeda dari pelat nama.

Tegangan, frekuensi, dan torsi: jembatan ke VFD

Tegangan induksi belitan stator memenuhi hubungan yang sama dengan trafo di Bab 12, $E\approx 4{,}44\,fN\Phi_\text{m}$, sehingga fluks celah udara sebanding dengan $U/f$ bila susut di resistansi stator diabaikan; karena itu frekuensi diatur bersama tegangan yang sebanding supaya fluks tetap. Selama fluks tetap, kemampuan torsi tetap dan kurva torsi-kecepatan bergeser sepanjang sumbu kecepatan; untuk torsi yang sama, selisih kecepatan terhadap kecepatan sinkron dalam rpm kira-kira sama seperti pada 50 Hz.

Ada dua batas. Pada frekuensi rendah, susut di resistansi stator menjadi bagian besar dari tegangan terminal, sehingga pengendali menambah tegangan agar fluks tidak turun. Di atas frekuensi pengenal, tegangan keluaran tidak dapat melebihi tegangan suplai, sehingga $U/f$ dan fluks turun, torsi tersedia turun kira-kira sebanding $1/f$ (daerah daya tetap), dan torsi maksimum turun kira-kira sebanding $(U/f)^2$. Motor 60 Hz pada jaringan 50 Hz bertegangan sama bekerja dengan fluks sekitar 1,2 kali rancangannya, mendekati saturasi, seperti trafo 60 Hz di Bab 12. Pendinginan pada kecepatan rendah dibahas di Bab 41.

Contoh kerja

Angka dalam contoh di bawah adalah angka latihan, kecuali disebut asalnya. Pengukuran bertegangan dilakukan personel kompeten dengan alat berkategori ukur sesuai dan APD.

Contoh 1: kecepatan, slip, torsi, arus, dan asut motor 5,5 kW. Motor sangkar 4 kutub 400 V Δ, 50 Hz, 5,5 kW berdata 1.455 rpm, efisiensi 90,0 %, faktor daya 0,82, $I_\text{l}/I_\text{N}=7{,}0$, $T_\text{l}/T_\text{N}=2{,}3$, dan $T_\text{b}/T_\text{N}=3{,}0$; rugi gesek dan angin 60 W, rugi beban tambahan diabaikan. Dengan $n_\text{s}$ dari Bab 52 dan $T=P/\omega$:

$$n_\text{s} = \frac{120 \times 50}{4} = 1\,500\ \text{rpm}, \qquad s = \frac{1\,500 - 1\,455}{1\,500} = 0{,}030, \qquad f_2 = 0{,}030 \times 50 = 1{,}5\ \text{Hz}$$$$\omega = \frac{2\pi \times 1\,455}{60} = 152{,}4\ \text{rad/s}, \qquad T_\text{N} = \frac{5\,500}{152{,}4} = 36{,}1\ \text{N}\cdot\text{m}$$

Bentuk praktis $T=9\,550\,P/n$ (kW, rpm) memberi hasil yang sama. Seperti pada contoh pelat nama Bab 52, daya pelat nama adalah daya poros, sehingga

$$P_\text{in} = \frac{5\,500}{0{,}90} = 6\,111\ \text{W}, \qquad I_\text{N} = \frac{6\,111}{\sqrt{3} \times 400 \times 0{,}82} = 10{,}76 \approx 10{,}8\ \text{A}$$

dan rugi totalnya 611 W. Di rotor, dengan $\omega_\text{s}=157{,}1$ rad/s:

$$P_\text{mek} = 5\,500 + 60 = 5\,560\ \text{W}, \qquad P_\text{ag} = \frac{5\,560}{1 - 0{,}030} = 5\,732\ \text{W}, \qquad P_\text{Cu2} = 0{,}030 \times 5\,732 = 172\ \text{W}$$$$T_\text{em} = \frac{5\,732}{157{,}1} = 36{,}5\ \text{N}\cdot\text{m}, \qquad 611 - 172 - 60 = 379\ \text{W}$$

Torsi elektromagnetik sedikit di atas torsi poros karena sebagian melawan gesek dan angin, dan sisa rugi 379 W adalah rugi tembaga stator dan rugi inti. Pada asut langsung, dan bila genset membuat tegangan terminal turun 10 % selama asut:

$$I_\text{l} = 7{,}0 \times 10{,}76 = 75\ \text{A}, \quad T_\text{l} = 2{,}3 \times 36{,}1 = 83\ \text{N}\cdot\text{m}, \quad T_\text{b} = 3{,}0 \times 36{,}1 = 108\ \text{N}\cdot\text{m}; \qquad 83 \times 0{,}81 = 67\ \text{N}\cdot\text{m}, \quad 75 \times 0{,}9 = 68\ \text{A}$$

Titik kerja berada di daerah hampir linear, sehingga kenaikan beban 10 % hanya menaikkan slip ke sekitar 3,3 %; setelan proteksi tetap diambil dari arus pelat nama (Bab 47).

Contoh 2: motor terlalu besar pada beban parsial. Pompa pada kasus pembuka memerlukan daya poros sekitar 1,4 kW. Rugi, daya reaktif, masukan, dan faktor daya dimodelkan dengan fraksi beban $x$:

$$L = L_0 + k x^2, \qquad Q = Q_0 + k_Q x^2, \qquad P_\text{in} = P_\text{N} x + L, \qquad \lambda = \frac{P_\text{in}}{\sqrt{P_\text{in}^2 + Q^2}}$$

dengan $P_\text{N}$ daya pengenal. Untuk motor 5,5 kW, $L_0=250$ W (rugi hampir tetap) dan $k=361$ W sehingga rugi beban penuh 611 W, serta $Q_0=3\,300$ var (magnetisasi) dan $k_Q=966$ var (reaktansi bocor) sehingga faktor daya beban penuh 0,82. Motor pembanding 1,5 kW memakai $L_0=110$ W, $k=144$ W, $Q_0=880$ var, dan $k_Q=436$ var (efisiensi beban penuh 85,5 %, faktor daya 0,80). Kurva motor 5,5 kW:

Efisiensi maksimum terjadi saat $kx^2=L_0$, yaitu pada $x=\sqrt{250/361}=0{,}83$, dan arus pada beban 25 % masih separuh arus pengenal karena arus magnetisasi hampir tidak berkurang. Bila daya poros kedua motor dianggap sama, 1,4 kW, motor 5,5 kW bekerja pada $x=0{,}255$:

$$L = 250 + 361 \times 0{,}255^2 = 273\ \text{W}, \quad P_\text{in} = 1\,673\ \text{W}, \quad \eta = 0{,}837, \quad Q = 3\,300 + 966 \times 0{,}255^2 = 3\,363\ \text{var}$$$$\lambda = 0{,}446, \qquad I = \frac{\sqrt{1\,673^2 + 3\,363^2}}{\sqrt{3} \times 400} = 5{,}4\ \text{A}$$

sedangkan motor 1,5 kW bekerja pada $x=0{,}933$:

$$L = 235\ \text{W}, \quad P_\text{in} = 1\,635\ \text{W}, \quad \eta = 0{,}856, \quad Q = 1\,260\ \text{var}, \quad \lambda = 0{,}79, \quad I = 3{,}0\ \text{A}$$

Selisih daya aktifnya hanya 38 W, karena motor kecil secara bawaan juga berefisiensi lebih rendah. Andaian daya poros sama tidak berlaku bagi pompa sentrifugal. Pada torsi yang sama, motor 5,5 kW bekerja pada slip sekitar 0,8 % dan motor 1,5 kW (andaian 1.430 rpm pada beban pengenal) pada sekitar 4,3 %, sehingga pompa berputar kira-kira 1.488 rpm alih-alih 1.435 rpm, 3,7 % lebih cepat, dan daya pompa naik menurut pangkat tiga kecepatan:

$$1{,}4 \times 1{,}037^3 = 1{,}56\ \text{kW}$$

Masukan motor 5,5 kW menjadi sekitar 1.840 W, sekitar 205 W lebih besar daripada motor lama (sekitar 490 kWh per 2.400 jam), dengan arus sekitar 5,5 A dan daya reaktif sekitar 3.380 var, 2,1 kvar lebih banyak. Karena itu pedoman efisiensi motor menganjurkan motor pengganti pompa dan kipas dengan kecepatan beban penuh yang sama atau lebih rendah daripada motor lama. Arus asut naik dari sekitar 19 A (andaian $I_\text{l}/I_\text{N}=6$ untuk motor 1,5 kW) menjadi sekitar 75 A, yang menjelaskan lampu meredup saat catu genset. Selisih efisiensinya kecil; pemborosan datang dari kecepatan yang naik, daya reaktif, dan lonjakan asut, yang akibatnya pada kabel, PHB, dan tagihan dibahas di Bab 43.

Contoh 3: arus tanpa beban yang tampak besar. Setelah pompa laundry hotel diperbaiki, motor 5,5 kW Contoh 1 dijalankan dengan kopling dilepas, dan tang ampere membaca 4,8 A per fasa. Kurva ilustrasi memberi arus 0,45 kali arus pengenal pada kecepatan sinkron, dan model Contoh 2 memberi rugi tetap 250 W serta daya reaktif 3.300 var:

$$0{,}45 \times 10{,}76 = 4{,}8\ \text{A}, \qquad I_0 = \frac{\sqrt{250^2 + 3\,300^2}}{\sqrt{3} \times 400} = 4{,}8\ \text{A}, \qquad \lambda_0 = \frac{250}{3\,309} = 0{,}08$$

Arus hampir separuh arus pengenal itu arus magnetisasi, bukan tanda belitan rusak; yang diperiksa adalah keseimbangan arus ketiga fasa (Bab 44).

Contoh 4: konveyor tertahan saat asut dari genset. Motor yang sama mengasut langsung konveyor linen bermuatan bertorsi hampir tetap 1,4 kali torsi pengenal, dan saat catu genset tegangan terminal turun 20 %. Seluruh kurva turun menurut kuadrat tegangan:

$$0{,}8^2 = 0{,}64, \qquad T_\text{l} = 0{,}64 \times 2{,}3\,T_\text{N} = 53\ \text{N}\cdot\text{m}, \qquad T_\text{u} = 0{,}64 \times 2{,}0\,T_\text{N} = 46\ \text{N}\cdot\text{m}$$

Torsi beban $1{,}4\times 36{,}1=50{,}5$ N·m. Konveyor mulai bergerak karena $T_\text{l}$ lebih besar, tetapi tertahan di sekitar 20 % kecepatan karena $T_\text{u}$ lebih kecil, dengan arus sekitar $6{,}8\times 0{,}8=5{,}4$ kali arus pengenal sampai relai memutus. Konveyor diasut tanpa muatan, atau susut tegangan dan metode asutnya diperbaiki (Bab 53); setelan relai tidak dinaikkan.

Contoh 5: slip dan daya pada VFD 30 Hz. Motor yang sama memutar konveyor pengumpan bertorsi pengenal melalui VFD pada 30 Hz. Untuk fluks tetap, tegangan $400\times 30/50=240$ V, dan selisih kecepatan tetap sekitar 45 rpm:

$$n_\text{s} = \frac{120 \times 30}{4} = 900\ \text{rpm}, \qquad s = \frac{45}{900} = 0{,}05, \qquad f_2 = 0{,}05 \times 30 = 1{,}5\ \text{Hz}$$

Frekuensi rotor sama dengan pada 50 Hz, dan rugi rotor $sP_\text{ag}=0{,}05\times 36{,}5\times 94{,}2=172$ W, sama dengan pada beban pengenal 50 Hz. Daya poros $36{,}1\times 2\pi\times 855/60=3{,}23$ kW, 59 % daya pengenal, sedangkan arus hampir sama dengan arus pengenal. Kipas poros berputar lebih pelan, sehingga pendinginannya diperiksa (Bab 41).

Contoh 6: IE3 atau IE4 untuk pompa air dingin hotel. Pompa bekerja 8.760 jam setahun dekat beban pengenal motor 4 kutub 5,5 kW. Dengan batas regulasi Uni Eropa:

$$\frac{5\,500}{0{,}896} - \frac{5\,500}{0{,}919} = 6\,138{,}4 - 5\,984{,}8 = 153{,}6\ \text{W}, \qquad 153{,}6 \times 8\,760 = 1\,346\ \text{kWh}$$

Selisih itu hanya berlaku dekat beban pengenal, dan kelas resmi mengikuti penandaan pabrik.

Kondisi berhenti

Hentikan pekerjaan dan jangan mengasut ulang motor bila salah satu keadaan berikut ditemukan; pemeriksaan dan perbaikannya diserahkan kepada personel kompeten.

1. Pengukuran pada sistem bertegangan akan dilakukan tanpa personel kompeten, alat berkategori ukur yang sesuai, atau APD.
2. Motor yang diam hanya berdengung, atau arus satu fasa jauh berbeda dari dua fasa lain, tanda satu fasa hilang atau suplai tidak setimbang; suplai dan belitan diperiksa lebih dulu (Bab 44 dan Bab 47).
3. Motor macet atau tertahan di kecepatan rendah saat asut, misalnya saat catu genset. Setelan relai tidak dinaikkan dan tetap diambil dari arus pelat nama; beban dilepas atau susut tegangan dan metode asutnya diperbaiki dulu (Bab 53).
4. Jumlah asut per jam yang diperlukan melebihi batas pabrik.
5. Motor ber-VFD bekerja lama pada kecepatan rendah dengan torsi mendekati pengenal tanpa pendinginannya diperiksa (Bab 41), atau di atas frekuensi pengenal tanpa batas mekanis dan bantalan dari data pabrik.

Salah tafsir yang sering terjadi

Hubungan dengan bab lain

Bab ini bertumpu pada Bab 52 (pelat nama dan slip dasar), Bab 6 (daya AC), Bab 8 (sistem tiga fasa), Bab 11 (magnet dan induksi), Bab 12 (transformator), dan Bab 16 (tang ampere dan pengukuran daya). Lanjutannya adalah Bab 41 sampai Bab 44 (data motor lanjutan, motor satu fasa, memilih motor untuk beban, serta kerusakan dan uji motor), Bab 47 (proteksi motor), Bab 53 (metode pengasutan), Bab 57 (soft starter), dan Bab 67 (VFD).

Latihan dan pembahasan

Tuliskan rumus, satuan, dan asumsi. Pengukuran bertegangan diandaikan dilakukan personel kompeten dengan alat berkategori ukur sesuai dan APD.

Referensi