Apa itu Motor Induksi Slip Ring dan Cara Kerjanya

Sebuah motor induksi adalah perangkat listrik yang mengubah energi listrik menjadi energi mekanik. Ini paling banyak digunakan untuk aplikasi industri karena atributnya yang mulai sendiri (self-starting). Motor induksi slip ring adalah salah satu jenis motor induksi 3 fasa dan merupakan jenis motor rotor wound.

Karena berbagai keuntungan seperti arus awal yang rendah, torsi awal yang tinggi, dan faktor daya yang ditingkatkan, ini digunakan dalam aplikasi yang membutuhkan torsi, derek, dan elevator yang tinggi.

Gulungan rotor terdiri dari lebih banyak jumlah gulungan, tegangan induksi yang lebih tinggi, dan arus yang lebih sedikit dibandingkan dengan rotor sangkar-tupai. Gulungan terhubung ke resistansi eksternal melalui cincin slip, yang membantu mengontrol torsi / kecepatan motor.

Apa itu Motor Induksi Slip Ring?

Definisi: Motor induksi slip ring disebut sebagai motor asinkron karena kecepatan operasinya tidak sama dengan kecepatan sinkron rotor. Rotor dari motor jenis ini adalah tipe wound. Ini terdiri dari inti baja laminasi silinder dan alur semi-tertutup di batas luar untuk mengakomodasi rangkaian belitan berinsulasi 3-fasa.

Seperti yang terlihat pada gambar di atas, rotor dililitkan (wound) agar sesuai dengan jumlah kutub pada stator. Tiga terminal rotor dan tiga terminal start yang menghubungkan melalui cincin selip (slip ring) dihubungkan ke poros. Tujuan poros adalah untuk menyalurkan tenaga mekanik.

Konstruksi

Sebelum kita membahas tentang prinsip kerja motor induksi slip ring, mengetahui konstruksi motor induksi slip ring adalah hal yang penting. Jadi mari kita mulai dengan konstruksi yang mencakup dua bagian: Stator dan Rotor.

Stator
Rotor

Stator

Stator motor ini terdiri dari berbagai slot yang disusun untuk mendukung pembangunan rangkaian belitan 3 fasa yang menghubungkan ke sumber AC 3 phase.

Rotor

Rotor motor ini terdiri dari inti silinder dengan laminasi baja. Selain itu, rotor memiliki slot paralel untuk mengakomodasi belitan 3 fasa. Belitan di slot ini diatur pada 120 derajat satu sama lain. Pengaturan ini bisa mengurangi kebisingan dan menghindari jeda motor yang tidak teratur.

Cara Kerja Motor Induksi Slip Ring

Motor ini berjalan berdasarkan prinsip hukum Faraday induksi elektromagnetik. Ketika belitan stator dieksitasi dengan suplai AC, belitan stator menghasilkan fluks magnet. Berdasarkan hukum faraday induksi elektromagnetik, belitan rotor diinduksi dan menghasilkan arus fluks magnet. EMF yang diinduksi ini mengembangkan torsi yang memungkinkan rotor berputar.

Namun, perbedaan fasa antara tegangan dan arus tidak memenuhi persyaratan untuk menghasilkan torsi awal yang tinggi karena torsi yang dikembangkan tidak searah. Resistansi eksternal bernilai tinggi dihubungkan dengan rangkaian untuk meningkatkan perbedaan fasa motor.

Akibatnya, reaktansi induktif dan perbedaan fasa antara I dan V berkurang. Akibatnya, pengurangan ini membantu motor menghasilkan torsi yang tinggi. Slip ring diagram motor induksi ditunjukkan di bawah.

Mengapa Slip Ring digunakan dalam Motor Induksi?

Slip didefinisikan sebagai perbedaan antara kecepatan fluks dan kecepatan rotor. Agar motor induksi dapat menghasilkan torsi, setidaknya ada beberapa perbedaan antara kecepatan medan stator dan kecepatan rotor.

Perbedaan ini disebut 'slip'. Slip Ring adalah perangkat elektromekanis yang membantu dalam mentransmisikan daya dan sinyal listrik dari stasioner ke komponen yang berputar.

Cincin selip (slip ring) juga dikenal sebagai antarmuka listrik putar, sambungan putar listrik, putar, atau cincin kolektor. Terkadang, berdasarkan aplikasinya, slip ring membutuhkan bandwidth yang lebih tinggi untuk mengirimkan data.

Cincin selip meningkatkan efisiensi dan kinerja motor dengan meningkatkan operasi sistem dan menghilangkan kabel yang menggantung dari sambungan motor.

Perhitungan Resistansi Motor Induksi Slip Ring

Torsi puncak terjadi jika

r = Smax. X —— (I)

Dimana, Smax = Slip pada torsi pull-out

X = Induktansi rotor

r = resistansi belitan rotor

Menambahkan resistansi eksternal R ke persamaan (I),

r + R = (Smax) '. X —— (ii)

Dari persamaan (i) dan (ii),

R = r (S 'max/Smax - 1) —— (iii)

Berdasarkan definisi Smax, kita mendapatkan Smax = 1 - (Nmax/Ns) —— (iv)

Menempatkan S'max = 1 dalam persamaan (iii), kita dapatkan

R = r. (1/Smax-1) —— (v)

Misalkan, Ns = kecepatan sinkron 1000rpm dan torsi pull-out terjadi pada 900 rpm, persamaan (iv) direduksi menjadi Smax = 0,1 (yaitu, slip 10%)

Pengganti dalam persamaan (v),

R = r. (1/0,1 - 1)

R = 9. r

'r' diukur dengan menggunakan multimeter. Nilai resistansi 9 kali lebih tinggi daripada resistansi rotor cincin selip yang dihubungkan secara eksternal untuk mengalami torsi awal maksimum.

Kontrol Kecepatan Motor Induksi Slip Ring

Pengendalian kecepatan motor ini dapat dilakukan dengan dua cara yaitu sebagai berikut.

Pengaruh Menambahkan Resistansi Eksternal

Umumnya, inisiasi motor ini terjadi ketika ia menarik tegangan saluran penuh yang 6 hingga 7 kali lebih tinggi dari arus beban penuh. Arus tinggi ini dapat dikontrol oleh resistansi eksternal yang dihubungkan secara seri dengan rangkaian rotor.

Resistansi eksternal bertindak sebagai rheostat variabel selama motor kick-off dan menyesuaikan secara otomatis ke resistansi tinggi untuk mendapatkan arus start yang diperlukan.

Resistansi eksternal mengurangi resistansi tinggi segera setelah motor mencapai kecepatan normal dan meningkatkan torsi awal motor. Perubahan resistansi eksternal juga membantu dalam penurunan arus rotor dan stator tetapi meningkatkan faktor daya motor.

Menggunakan Rangkaian Thyristor

Rangkaian Thyristor On/Off adalah cara lain untuk mengontrol kecepatan motor. Dalam metode ini, arus AC rotor dihubungkan ke penyearah jembatan 3 phase dan dihubungkan ke resistansi eksternal lewat filter. Thyristor terhubung melintasi resistansi eksternal dan On/Off pada frekuensi tinggi.

Rasio on-time ke off-time memperkirakan nilai sebenarnya dari resistansi rangkaian rotor yang membantu dalam mengontrol kecepatan motor dengan mengontrol karakteristik torsi kecepatan.

Perbedaan Antara Motor Induksi Squirrel Cage dan Slip Ring

Perbedaan antara kedua motor ini dibahas di bawah.

Motor Slip Ring	Motor Sangkar Tupai
Ini memiliki rotor tipe wound	Rotornya bertipe sangkar tupai
Rotor yang memiliki inti silinder memiliki slot yang sejajar, di mana setiap slot memiliki batang	Slot tidak sejajar satu sama lain
Konstruksi rumit karena cincin selip dan sikat	Konstruksi sederhana
Rangkaian resistansi eksternal dihubungkan dengan motor	Tidak ada rangkaian resistansi eksternal karena batang rotor sepenuhnya ditempatkan
Torsi awal tinggi	Torsi rendah
Efisiensi rendah	Efisiensi tinggi

Kelebihan dan Kekurangan Motor Induksi Slip Ring

Keuntungannya adalah

Torsi awal yang tinggi dan sangat baik untuk mendukung beban inersia tinggi.
Ini memiliki arus awal yang rendah karena resistansi eksternal
Dapat mengambil arus beban penuh yaitu 6 hingga 7 kali lebih tinggi

Kekuranganya adalah

Termasuk biaya perawatan yang lebih tinggi karena sikat dan cincin selip dibandingkan dengan motor sangkar tupai
Konstruksi yang rumit
Kehilangan tembaga tinggi
Efisiensi rendah dan faktor daya rendah
Mahal dari motor induksi sangkar tupai 3 fasa

Aplikasi

Beberapa penerapan motor induksi slip ring adalah

Motor ini digunakan di mana torsi yang lebih tinggi dan arus awal yang rendah diperlukan.
Digunakan dalam aplikasi seperti elevator, kompresor, derek, konveyor, kerekan, dan banyak lagi

Pertanyaan

1). Apa itu slip pada motor listrik?

Slip didefinisikan sebagai perbedaan antara kecepatan sinkron dan kecepatan operasi, pada frekuensi yang sama.

2). Di mana motor induksi sangkar tupai digunakan?

Mereka digunakan dalam pompa sentrifugal, blower besar, dan kipas, untuk menjalankan ban berjalan, dll.

3). Apa itu motor induksi cincin selip?

Motor dengan rotor tipe lilitan dikenal sebagai motor induksi cincin selip. Juga, belitan rotor dihubungkan melalui cincin selip ke resistansi eksternal.

4). Sebutkan satu kelemahan motor induksi slip ring dan motor induksi sangkar tupai

Kerugiannya adalah rugi-rugi tembaga yang tinggi dan torsi yang rendah

5). Apa kegunaan resistan eksternal pada motor induksi slip ring?