Motor Induksi Rotor Lilin: Desain, Keuntungan, dan Aplikasi Kecepatan Variabel

Motor induksi rotor lilin memiliki stator yang identik dengan motor sangkar ekorli, tetapi rotornya berisi gulungan yang diisolasi yang keluar melalui cincin slip dan haritan. Meskipun daya tidak pernah diupply ke cincin slip, mereka memainkan peran penting saat start-up: mereka memungkinkan resistensi berseri untuk dimasukkan di seluruh gulungan rotor. Setelah motor mencapai kecepatan operasi, resistensi ini disingkat, membuat rotor berperilaku secara listrik seperti rotor sangkar ekorli.

Motor induksi rotor lilin

Mengapa resistensi dimasukkan secara berseri dengan rotor?

Motor sangkar ekorli besar dapat menarik 500–1000% arus beban penuh saat memulai. Resistensi tambahan secara dramatis mengurangi arus rotor terkunci dan, yang lebih penting, meningkatkan torsi awal. Saat resistensi rotor ditingkatkan dari R₀ ke R₁ ke R₂, puncak torsi breakdown geser ke kiri, mencapai maksimumnya pada nol kecepatan. Torsi tinggi ini saat diam sangat penting untuk memulai beban inersia tinggi.

Puncak torsi breakdown geser ke nol kecepatan dengan meningkatkan resistensi rotor

Meskipun resistensi berseri menurunkan torsi yang tersedia pada kecepatan penuh, resistensi dihilangkan setelah rotor telah berputar. Panas yang dihasilkan saat start-up kemudian diserap secara eksternal di resistansi memulai, menjaga badan motor tetap lebih dingin.

Satu kekurangan motor rotor lilin adalah kompleksitas tambahan dan pemeliharaan yang diperlukan untuk haritan dan cincin slip.

Konfigurasi motor ini ideal untuk memulai beban berat, inersia tinggi. Dengan resistansi memulai tinggi, puncak torsi pull-out tersedia segera pada nol kecepatan—tidak seperti motor sangkar ekorli, yang puncak torsinya hanya muncul dekat 80% kecepatan sinkron.

Kontrol Kecepatan

Dengan memasukkan kembali resistensi variabel ke dalam rangkaian rotor setelah start-up, kecepatan motor dapat dikontrol. Meningkatkan resistensi menurunkan arus rotor, mengurangi kecepatan. Namun, torsi awal tinggi dan puncak torsi breakdown yang geser hanya ada pada kecepatan rendah. Pada kecepatan lebih tinggi, motor berperilaku mirip dengan motor sangkar ekorli.

Nilai resistensi biasanya disebut R₀, R₁, R₂, dan R₃, dengan nilai yang meningkat dari nol ke maksimum. Resistensi lebih tinggi pada R₃ dapat mengurangi kecepatan lebih lanjut. Regulasi kecepatan terbaik dalam rentang 50–100% kecepatan penuh, dan berfungsi baik dengan beban kecepatan variabel seperti lift dan mesin cetak.

Resistensi rotor mengontrol kecepatan motor induksi rotor lilin

Generator Induksi Diberi Makan Ganda (DFIG)

Ketika motor rotor lilin diputar di atas kecepatan sinkron, ia dapat bertindak sebagai generator. Karena baik stator maupun rotor dapat diakses secara listrik, mesin ini dikenal sebagai generator induksi diberi makan ganda, berbeda dengan versi diberi makan tunggal yang hanya terhubung ke stator.

Resistensi rotor memungkinkan operasi kecepatan melebihi pada generator induksi diberi makan ganda

DFIG dapat mengubah kecepatannya dalam rentang ±30–50% relatif terhadap kecepatan sinkron. Dengan memasukkan resistensi ke dalam rangkaian rotor, energi berlebihan diserap ketika mesin kelebihan kecepatan, sementara resistensi negatif dapat menyediakan energi tambahan ketika kecepatan kurang. Dalam praktiknya, resistensi diganti oleh power-converter yang menyediakan atau mengekstrak energi dari rotor, meningkatkan efisiensi keseluruhan.

Converter memulihkan energi dari rotor generator induksi diberi makan ganda

Converter meminjam energi dari jalur listrik untuk rotor generator induksi diberi makan ganda, memungkinkan operasi efisien di bawah dan di atas kecepatan sinkron

Dalam konfigurasi ini, rotor dapat secara efektif “meminjam” atau menyediakan daya ke stator, memungkinkan generator untuk mempertahankan output 60 Hz meski kecepatannya menyimpang dari kecepatan sinkron. Secara teoritis, DFIG yang bebas kerugian akan memberikan tepat 100% daya mekanis ke jaringan; dalam praktiknya, kontribusi rotor dapat meningkatkan output terlihat menjadi sekitar 130% input mekanis, dengan energi tambahan diserap atau disediakan oleh converter.

Kualitas Utama Motor Induksi Rotor Lilin

• Torsi awal tinggi untuk beban berat, inersia tinggi.
• Arus awal lebih rendah dibandingkan motor sangkar ekorli.
• Kecepatan dapat diatur antara 50% dan 100% kecepatan penuh melalui resistensi rotor.
• Memerlukan haritan dan cincin slip, meningkatkan pemeliharaan dibandingkan desain sangkar ekorli.
• Ketika digunakan sebagai generator, mesin menjadi generator induksi diberi makan ganda (DFIG) dengan kecepatan variabel.

Lembar Kerja Terkait: Lembar Kerja Teori Motor AC