Electrical Department 1 MOTOR ARUHAN 3 FASA
Electrical Department 2 MOTOR ARUHAN 3 FASA Motor aruhan 3 fasa adalah motor yang paling banyak digunakan pada masa ini. Ini adalah kerana ia mempunyai kecekapan yang baik,faktor kuasa yang tinggi , ciri permulaan yang baik , harga yang murah dan lasak serta binaan yang ringkas. Motor ini terbahagi kepada 2 jenis iaitu; i.Asynchronous motor. a.Squirrel cage motor / motor sangkar tupai. b.Slip ring motor / motor rintangan rotor. ii.Synchoronous motor / motor segerak..
Electrical Department 3 MOTOR ARUHAN 3 FASA SANGKAR TUPAI 1. Motor ini mempunyai pemegun / stator yang berbelit iaitu satu belitan mewakili satu fasa. 2. Pemegun stator ini berfungsi sebagai; i. Tempat meletak belitan stator ii. Berfungsi sebagai teras besi pada motor. iii.Berlamina serta berlapis-lapis bagi mengurangkan arus pusar atau eddy current. iv.Arus pusar yang tinggi akan menyebabkan stator/pemegun menjadi panas dan menyebabkan belitannya terbakar. v. Sebagai teras sambungan bekalan daripada luar sama ada sambungan bintang atau delta. vi. Sebagai tempat untuk menghasilkan medan magnet berputar sebelum bertindakbalas dengan rotor.
Electrical Department 4 Apa yang dikatakan tentang Arus Pusar. Ia adalah arus yang terhasil apabila bekalan dibekalkan pada motor. Apabila bekalan dibekalkan pada motor arus lebihan akan wujud pada teras besi stator atau teras rotor. Arus ini adalah dalam bentuk pusaran dan berlegar-legar pada teras besi. Arus ini mestilah dikawal kerana ia akan merosakkan belitan pemegun atau belitan rotor. Ia juga akan menyebabkan kecekapan rotor berkurangan.
Electrical Department 5 CARA UNTUK MENGAWAL ARUS PUSAR Ie Ie Ie Ie Ie Ie Ie Ie Eddy current tidak terkawal pada teras besi stator atau rotor. Eddy current terkawal.Ruang untuk ia bergerak terhad.
Electrical Department 6 Cara mengawal arus pusar pada pemegun Stator/pemegun adalah dalam bentuk yang berlapisan dan bertebat diantara satu dgn lain bagi mengawal arus pusar Pemegun/Stator - Dibuat daripada high silicon steel yang mempunyai nilai kerintangan yang tinggi
Electrical Department 7 PEMUTAR / ROTOR ( motor sangkar tupai ) Rotor adalah merupakan bahagian yang berputar pada sesebuah motor.Tugas utamanya adalah untuk memutarkan aci atau shaft. Rotor adalah sentiasa bersambung dengan shaft bagi membawa beban yang tersambung. Bagi motor-motor yang kecil terdapat pengalir-pengalir aluminium yang dibelitkan pada rotor .Manakala motor-motor yang besar ia adalah berbentuk bar-bar pengalir yang sentiasa berlitar pintas. Pemutar adalah berbentuk silinder dan berpenubukan keluli atau berbentuk lapisan dan bertebat diantara satu sama lain. Pemutar bagi motor sangkar tupai adalah mempunyai batangbatang kuprum atau aluminium yang dipasang selari dengan shaft/aci.
Electrical Department 8 Ada juga pengalir-pengalir rotor yang tidak dipasang selari dengan aci/shaft tetapi melintang beberapa darjah.Ini bertujuan untuk mendapatkan daya kilas yang lebih sekata dan mengurangkan bunyi dengung magnet semasa motor mula berputar. Kedua-dua hujung plat / pengalir pada pemutar akan dipaterikan pada hujungnya agar ia sentiasa berlitar pintas.Ini bertujuan bagi menampung arus yang besar pada motor tersebut. Di pemutar,akan terhasilnya aruhan elektromagnet hasil aruhan saling oleh pemegun.Seterusnya ia akan berputar mengikut arah putar medan magnet pemegun. Secara tidak langsung tugas pemutar adalah tempat penghasilan medan magnet pemutar yang akan bertindak balas dengan medan magnet pemegun.
Electrical Department 9 GAMBARAJAH ROTOR / PEMUTAR
Electrical Department 10 PRINSIP KENDALIAN MOTOR ARUHAN SANGKAR TUPAI Seperti mana kita tahu belitan medan/belitan pemegun pada motor aruhan 3 fasa terdiri daripada 3 belitan bagi setiap fasa yang mana terpisah sebanyak 120°. Apabila bekalan 3 fasa dibekalkan pada belitan pemegun,medan magnet akan terbentuk pada setiap belitan dan membentuk satu medan magnet yang sentiasa berputar pada pemegun. Penghasilan medan magnet ini adalah disebabkan turun naiknya arus di pemegun mengikut gelombang frekuensi bekalan. Medan magnet berputar yang terhasil di pemegun akan mengaruhkan pengalir rotor/pemutar secara aruhan saling sepertimana yang berlaku pada pengubah/transformer.
Electrical Department 11 Ia akan menyebabkan pengalir rotor teraruh dan membentuk medan magnetnya sendiri . Medan magnet di pemegun akan memotong urat daya magnet di rotor dan hasilnya voltan akan wujud di rotor. Oleh kerana medan magnet di pemegun mengembang dan menguncup,ia seolah –olah memotong pengalir di rotor dan menghasilkan d.g.e balikan di rotor. Prinsip penghasilan ini menyebabkan voltan/d.g.e tersebut sebagai d.g.e pengubah. Dengan litar lengkap pengalir di pemutar( litar pintas ),arus akan mengalir melaluinya.Arus yang mengalir di rotor adalah kuat kerana litar selari ( berlitar pintas ) boleh menghasilkan medan magnet yang kuat . Kutub magnet pemutar ini akan ditarik oleh kutub magnet berputar di pemegun dan seterusnya pemutar akan berputar dan mengikut arah putaran medan magnet berputar.
Electrical Department 12 Putaran medan magnet yang terhasil di pemegun pada frekuensi bekalan dengan persamaan ini : Kelajuan rotor / beban penuh pada rotor disebut sebagai Nr tetapi kelajuan rotor tidak sama dengan kelajuan segerak, Ns lebih-lebih lagi apabila beban dipasang pada aci.Kelengahan @ perbezaan ini kelajuan rotor dan kelajuan segerak disebut sebagai slip atau kegelinciran… Ns = f x 120 P Dimana, f = frekuensi P = kutub Ns = laju segerak ( laju medan magnet berputar ) Slip, s = Ns – Nr x 100% Ns
Electrical Department 13 Kelajuan segerak / Ns adalah kelajuan medan magnet berputar.Kelajuan medan magnet ini dipengaruhi oleh: i. Bil kutub ii. Frekuensi. Jika, Bil. Kutub kurang kelajuan adalah tinggi( berkadar songsang ) Frekuensi tinggi kelajuan adalah tinggi ( berkadar terus ) Oleh itu , kita dapati; # Kelajuan putaran medan magnet adalah berkadar terus dengan frekuensi dan berkadar songsang dengan bil kutub.
Electrical Department 14 Ciri-ciri Motor 3 Fasa Aruhan Sangkar Tupai Mempunyai kelajuan yang tunggal dan kelajuan seakan-akan sama dengan ciri-ciri kelajuan motor medan magnet. Tork permulaan amat rendah dan power faktor permulaan amat rendah. Faktor kuasa ini akan bertambah sehingga beban penuh/full load dan nilainya mencapai tahap 0.85/0.90.
Electrical Department 15 Kebaikan Motor Aruhan 3 Fasa Sangkar Tupai Motor ini ringkas dan tahan lasak atau tidak mudah untuk dimusnahkan. Harganya murah dan penjagaan tanpa belitan tambahan. Motor ini boleh digerakkan tanpa belitan tambahan kerana motor 3 fasa tidak memerlukan belitan tambahan semasa hendak dimulakan.
Electrical Department 16 Kelemahan Motor Aruhan 3 Fasa Sangkar Tupai. Kelajuan motor ini tidak boleh diubah suai sesuka hati dan ia cuma boleh mengubah kecekapannya. Kelajuan motor ini akan berkurang dengan penambahan beban. Daya kilas permulaan motor ini adalah rendah dan sama dengan motor belitan medan pirau.
Electrical Department 17 Medan Magnet Berputar Kita tahu bahawa, medan magnet berputar terhasil adalah apabila bekalan 3 fasa di bekalkan pada belitan pemegun / stator. Medan magnet yang terhasil amat penting pada motor aruhan kerana ia akan menentukan arah putaran sesebuah motor itu. Kelajuan medan magnet dapat ditentukan oleh bilangan kutub dan frekuensi bekalan. # Ia bererti semakin besar frekuensi, semakin tinggi kelajuan rotor. Manakala semakin banyak bilangan kutub ,semakin rendah kelajuan rotor.Lihat jadual di bawah:
Electrical Department 18 Frekuensi 50 hertz Bilangan Kutub ( p ) Kelajuan ( Ns ) 2 3000 rpm 4 1500 rpm 6 1500 rpm 8 750 rpm Frekuensi 25 hertz Bilangan Kutub ( p ) Kelajuan ( Ns ) 2 1500 rpm 4 750 rpm 6 500 rpm 8 375 rpm Jadual Perkaitan Frekuensi gelombang bekalan dan Bilangan kutub yang mempengaruhi kelajuan segerak.
Electrical Department 19 Penghasilan Medan Magnet Berputar di Pemegun Belitan pemegun di bawah disambung mengikut bilangannya dan mempunyai 2 kutub bagi setiap fasa.
Electrical Department 20 Putaran medan magnet adalah bergantung kepada frekuensi gelombang bekalan seperti di bawah.
Electrical Department 21 Cara-cara penghasilan medan magnet berputar. Gelombang sinus yang tertera telah dibahagikan kepada beberapa ketika iaitu dari 1 hingga 19. Misalnya, kita bermula daripada 0 hingga 12 ketika.Setiap ketika akan ditunjukkan secara gambarajah litar arus dan medan yang terhasil. Pada ketika “o” arus pada fasa merah akan menurun daripada max (+ve) kepada “0” / sifar. Pada masa itu tiada arus pada fasa kuning, manakala pada fasa biru arus mula naik kepada max ( -ve ). Kesimpulannya,tiada medan magnet di fasa kuning kerana ketiadaan arus.
Electrical Department 22 Tetapi medan yang terhasil di fasa biru dan merah sama kuat tetapi ia bertindak dalam berlainan arah. Oleh kerana susunan belitan ini berada pada jarak 120° maka pengalir/gelung yang membawa arus yang sama arah akan membentuk satu kutub “U” dan “S”. Kutub-kutub inilah yang menjadi panduan samada medan magnet itu berputar atau tidak.
Electrical Department 23 Gambarajah Putaran medan magnet di pemegun
Electrical Department 24 Gambarajah Sambungan Belitan Pemegun dan arah arus yang masuk ke pemegun motor. R Y B Arah arus A B C A B C A B C A B C
Electrical Department 25 Mara dan songsang Motor 3 Fasa Arah putaran medan magnet berputar akan bertukar arah apabila bekalan/urutan fasa ditukarkan .Setiap fasa adalah sentiasa terpisah sebanyak 120° 120° 120° 120° Arah putaran RYB - RBY YBR - YRB BRY - BYR
Electrical Department 26 Kaedah Motor aruhan 3 fasa boleh bergerak i. Gambarajah belitan fasa pada setiap kutub bagi motor aruhan 3 fasa
Electrical Department 27 i. Kutub-kutub A dimagnetkan oleh fasa A
Electrical Department 28 ii.Kutub-kutub B dimagnetkan oleh fasa B
Electrical Department 29 iii.Kutub-kutub C dimagnetkan oleh fasa C
Electrical Department 30 iv. Kutub-kutub C dimagnetkan sekali lagi tetapi dalam keadaan bertentangan arah
Electrical Department 31 v.Kutub-kutub B dimagnetkan sekali lagi tetapi dalam keadaan bertentangan arah
Electrical Department 32 vi. Kutub-kutub C dimagnetkan sekali lagi tetapi dalam keadaan bertentangan dan telah melengkapkan satu kitaran/putaran.Begitu juga putaran rotor
Electrical Department 33 Gambarajah Motor aruhan 3 fasa Sangkar Tupai
Electrical Department 34 Jenis-jenis sambungan pada motor aruhan 3 fasa Sambungan Delta A B C A' B' C' A B C C' A' B'
Electrical Department 35 Jenis-jenis sambungan pada motor aruhan 3 fasa Sambungan Bintang R B Y
Electrical Department 36 Perkaitan sambungan bintang dan delta Sambungan Bintang IL = IP VL = Vp x √ 3 Sambungan Delta IL = IP x √ 3 VL = Vp
Electrical Department 37 Perbandingan sistem sambungan Bintang dan Delta Sambungan Bintang Sambungan Delta Sistem Bekalan: Voltan talian yang tinggi dan arus yang rendah; penggunaan saiz kabel yang kecil Sistem Bekalan: Arus tinggi, voltan rendah dan penebatan yang rendah Beban: a. Voltan berkadar yang rendah bagi komponen;penebatan kurang. b. Arus berkadar tinggi bagi komponen ; saiz pengalir yang besar Beban: a. Voltan berkadaran tinggi bagi komponen; penebatan yang lebih. b. Arus berkadar rendah bagi komponen; saiz pengalir yang kecil.
Electrical Department 38 MOTOR ARUHAN 3 FASA ROTOR BERBELIT Motor ini juga dikenali sebagai motor gelang gelincir atau Slip ring motor dan wound Rotor Induction Motor. Binaannya adalah sama dengan motor aruhan 3 fasa jenis sangkar tupai cuma bahagian rotornya/pemutar disambungkan kepada 3 perintang luar menerusi gelang gelincir. Daraipada gelang gelincir/slip ring ini ia akan disambungkan ke litar luar dengan menggunakan 3 berus karbon sebagai perantaraan.
Electrical Department 39 PRINSIP KENDALIAN MOTOR ARUHAN 3 FASA ROTOR BERBELIT. Sepertimana yang berlaku pada motor aruhan 3 fasa sangkar tupai,apabila pemegun/stator mendapat bekalan 3 fasa ia akan menghasilkan medan magnet berputar di pemegun dengan kelajuan Ns. Dengan berlakunya proses aruhan saling diantara stator dan rotor, maka arus teraruh akan teraruh di rotor berbelit dan menyebabkan rotor mula berputar dengan kelajuan Nr. Sekiranya pada masa itu,perintang yang disambungkan pada rotor pada tahap maksima ,maka kadar putaran rotor adalah pada tahap paling minima tetapi kilas motor adalah tinggi.
Electrical Department 40 GAMBARAJAH LITAR MOTOR ARUHAN 3 FASA ROTOR BERBELIT Gelang Gelincir & Berus karbon R Y B Belitan Pemegun Belitan Pemutar Perintang Boleh laras
Electrical Department 41 Sebaliknya jika perintang boleh laras dikurangkan ia akan menyebabkan putaran rotor akan mula laju secara beransur-ansur. Kelajuan pemutar/rotor akan menjadi perlahan disebabkan nilai arus teraruh adalah kecil kerana penambahan nilai perintang boleh laras pada pemutar. Pemutar akan berputar pada tahap maksima apabila perintang boleh laras berada pada tahap minima . Pada praktiknya,apabila motor ini pada tahap kelajuan maksima,gelang gelincir akan dilitar pintaskan dan berus karbon akan diangkat dengan alat kawalan khas bertujuan untuk menjimatkan penggunaan berus karbon.
Electrical Department 42 Sambungan Lilitan Motor di dalam Motor aruhan jenis pemutar berbelit R Y B Belitan stator Belitan Rotor Gelang gelincir Perintang luar
Electrical Department 43 Binaan Motor Aruhan Rotor Berbelit 1 2 3 Gelang gelincir Berus Karbon Sambungan rotor/rotor connection
Electrical Department 44 Ciri-ciri Motor Jenis Pemutar Berbelit Kelajuan motor ini boleh dikawal kelajuannya dengan menggunakan perintang boleh laras yang disambung pada bahagian pemutar. Kelajuan pemutar tinggi – Nilai rintangan rendah. Kelajuan pemutar tinggi – Nilai rintangan tinggi. Kawalan kelajuan dengan menggunakan perintang boleh laras tidak berapa baik kerana banyak kehilangan kuasa berlaku pada perintang tersebut. Kelajuan kawalannya hanya 50% daripada kelajuan segerak motor. Kilas/tork motor ini adalah agak baik. Penyelenggaraan motor ini adalah agak mahal. Bagi menyongsangkan arah putaran motor,ia hanya dilakukan dengan menukarkan urutan fasa bekalan motor ini.
Electrical Department 45 Penebatan Lilitan di Motor Penebatan lilitan motor adalah penting kerana ia merupakan bahagian utama yang akan mengalami kesan suhu yang tinggi pada motor.terdapat 5 kelas penebatan yang biasanya didapati iaitu: i. Penebatan kelas A ( suhu maksima 105°C ) jarang digunakan. ii. Penebatan kelas E (suhu maksima 120°C iii. Penebatan kelas B (suhu maksima 130°C ) iv. Penebatan kelas F (suhu maksima 155°C ) v. Penebatan kelas H (suhu maksima 180°C ) vi. Penebatan kelas C (suhu maksima ialah lebih daripada180°C ) vii.Penebatan kelas Y(suhu maksima ialah sampai 90°C )
Electrical Department 46 MOTOR ARUHAN 3 FASA DWI-SANGKAR TUPAI Binaan motor ini adalah sama dengan binaan motor aruhan sangkar tupai, cuma ia berbeza pada rotornya iaitu ia mempunyai 2 lapisan rotor sangkar. Rotor sangkar dalam mempunyai rintangan yang rendah berbanding dengan rotor sangkar luar. Ini adalah kerana rotor sangkar luar paling awal diaruhkan oleh belitan primer/stator atau belitan pemutar. Pengenalan
Electrical Department 47 PRINSIP KENDALIAN MOTOR ARUHAN 3 FASA DWI-SANGKAR TUPAI Apabila bekalan dibekalkan pada pemegun motor medan magnet berputar akan terhasil sepertimana motor aruhan yang lain. Dengan proses aruhan saling yang berlaku,pemutar mendapat arus teraruhnya dan seterusnya membentuk medan magnetnya sendiri. Sangkar tupai luar akan teraruh dahulu diikuti oleh sangkar tupai dalam. Arus teraruh yang terhasil adalah banyak pada sangkar tupai luar berbanding sangkar tupai dalam. Medan magnet yang terhasil adalah lebih baik berbanding motor aruhan satu sangkar tupai.
Electrical Department 48 Semakin laju putaran rotor maka semakin bertambah frekuensi arus gelinciran dalam pemutar dan regangan sangkar tupai dalam akan berkurang. Oleh itu arus lebih besar akan teraruh dan seterusnya akan mengambil alih pengendalian pemutar. Pada keadaan diam atau pegun ,ulangan arus yang mengalir di dalam rotor adalah sama dengan frekuensi bekalan.( 50 hertz ). Setelah berlakunya aruhan saling, arus ulangan tinggi akan teraruh pada rotor sangkar luar dan menyebabkan arus akan mengalir pada pengalir rotor tersebut. Ia adalah kerana permukaan rotor sangkar luar adalah paling hampir dengan pemegun dan keratan rentas yang kecil.
Electrical Department 49 Setelah rotor atau motor bertambah laju , ulangan arus yang berlaku dalam lilitan rotor sangkar tupai dalam akan berkurang sebaliknya akan bertambah pada lilitan rotor sangkar dalam. Rintangan berkesan akan berlaku pada lapisan rotor sangkar luar apabila ulangan arus yang tinggi berlaku pada lapisan tersebut. Apabila arus ulangan tinggi mula mengalir pada permukaan rotor sangkar dalam,rintangan berkesan yang berlaku akan berkurang. Ini telah menyebabkan daya kilas adalah dalam keadaan normal. Kilas motor ini adalah tinggi dan boleh dipertingkatkan walaupun keadaan rotornya sedemikian rupa. Tetapi untuk pergerakan yang berterusan , daya kilasnya akan berkurang sedikit berbanding dengan motor aruhan 3 fasa satu sangkar tupai.
Electrical Department 50 Rotor sangkar tupai yang menghasilkan daya kilas yang tinggi pada motor aruhan dwi-sangkar tupai dibina dengan menggunakan sangkar tupai jenis trislot. Lilitan rotor sangkar tupai adalah sentiasa dalam keadaan selari. Kecekapan dan faktor kuasa motor pada keadaan beban penuh akan turut berkurang walaupun motor ini dalam keadaan putaran normal. Daya kilas akan kendalian pada keadaan beban penuh / full load akan dapat dicapai walaupun rintangan rotor sangkar agak rendah. i.Rotor sangkar tupai luar mempunyai rintangan yang tinggi dan regangan yang rendah Ini adalah kerana ciri-ciri belitan rotornya iaitu; ii.Rotor sangkar tupai dalam mempunyai rintangan yang rendah dan regangan yang tinggi.