1

5/12/2018 1 - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/15571fe6849795991699b524d 1/61

1. Pengertian

Motor induksi merupakan motor listrik arus bolak balik (ac) yang paling luas

digunakan Penamaannya berasal dari kenyataan bahwa motor ini bekerja berdasarkan induksi

medan magnet stator ke statornya, dimana arus rotor motor ini bukan diperoleh dari sumber

tertentu, tetapi merupakan arus yang terinduksi sebagai akibat adanya perbedaan relatif antara putaran rotor dengan medan putar (rotating magnetic field ) yang dihasilkan oleh arus stator.

Motor induksi sangat banyak digunakan di dalam kehidupan sehari-hari baik di

industri maupun di rumah tangga. Motor induksi yang umum dipakai adalah motor induksi 3-

fase dan motor induksi 1-fase. Motor induksi 3-fase dioperasikan pada sistem tenaga 3-fase

dan banyak digunakan di dalam berbagai bidang industri, sedangkan motor induksi 1-fase

dioperasikan pada sistem tenaga 1-fase yang banyak digunakan terutama pada penggunaan

untuk peralatan rumah tangga seperti kipas angin, lemari es, pompa air, mesin cuci dan

sebagainya karena motor induksi 1-fase mempunyai daya keluaran yang rendah.

2. Prinsip Kerja

Motor induksi bekerja berdasarkan induksi elektromagnetik dari kumparan stator

kepada kumparan rotornya. Garis-garis gaya fluks yang diinduksikan dari kumparan stator akan memotong kumparan rotornya sehingga timbul emf (ggl) atau tegangan induksi dan

karena penghantar (kumparan) rotor merupakan rangkaian yang tertutup, maka akan mengalir arus pada kumparan rotor. Penghantar (kumparan) rotor yang dialiri arus ini berada dalam

garis gaya fluks yang berasal dari kumparan stator sehingga kumparan rotor akan mengalami

gaya Lorentz yang menimbulkan torsi yang cenderung menggerakkan rotor sesuai denganarah pergerakan medan induksi stator.Pada rangka stator terdapat kumparan stator yangditempatkan pada slot-slotnya yang dililitkan pada sejumlah kutup tertentu. Jumlah kutup ini

menentukan kecepatan berputarnya medan stator yang terjadi yang diinduksikan ke rotornya.Makin besar jumlah kutup akan mengakibatkan makin kecilnya kecepatan putar medan stator

dan sebaliknya. Kecepatan berputarnya medan putar ini disebut kecepatan sinkron.



a. Satu FasaPada dasarnya, prinsip kerja motor induksi 1-fasa sama dengan motor induksi 2-

fasa yang tidak simetris karena pada kumparan statornya dibuat dua kumparan (yaitukumparan bantu dan kumparan utama) yang mempunyai perbedaan secara listrik dimana

antara masing-masing kumparannya tidak mempunyai nilai impedansi yang sama dan

umumnya motor bekerja dengan satu kumparan stator (kumparan utama). Khusus untuk motor kapasitor-start kapasitor-run, maka motor ini dapat dikatakan bekerja seperti halnyamotor induksi 2-fasa yang simetris karena motor ini bekerja dengan kedua kumparannya

(kumparan bantu dan kumparan utama) mulai dari start sampai saat running (jalan).Motor induksi 1-fase yang bekerja dengan satu kumparan stator pada saat running

(jalan) dapat dikatakan bekerja bukan berdasarkan medan putar, tetapi bekerja berdasarkangabungan medan maju dan medan mundur. Bila salah satu medan tersebut dibuat lebih

besar maka rotornya akan berputar mengikuti perputaran medan ini. Bentuk gambaran proses terjadinya medan maju dan medan mundur ini dapat dijelaskan dengan

menggunakan teori perputaran medan ganda.

b. Sumber 3-faseSumber 3-fase ini biasanya digunakan oleh motor induksi 3-fase. Motor induksi 3-

fase ini mempunyai kumparan 3-fase yang terpisah antar satu sama lainya sejarak 1200 listrik yang dialiri oleh arus listrik 3-fase yang berbeda fase 1200 listrik antar fasenya,

sehingga keadaan ini akan menghasilkan resultan fluks magnet yang berputar sepertihalnya kutup magnet aktual yang berputar secara mekanik. Bentuk gambaran sederhana

hubungan kumparan motor induksi 3-fase dengan dua kutup stator.

3. Pengaturan Putaran Motor InduksiA. Metode Pengaturan frekuensi

Telah dilakukan rancang bangun alat pengatur kecepatan motor induksi dengan

mengubah frekuensi. Motor induksi mempunyai kecepatan yang hampir konstan, banyak digunakan di dalam industri yang kadang-kadang memerlukan perubahan kecepatan putar.

Cara pengubahan kecepatan putar motor induksi yang paling baik adalah dengan mengubahfrekuensi catu dayanya, walaupun sedikit sulit dan mahal. Dalam rancang bangun ini

dilakukan dengan cara menyearahkan sumber tegangan PLN dengan frekuensi 50 Hz, laludiubah menjadi tegangan bolak-balik kembali dengan frekuensi yang bisa diatur dan

selanjutnya dipakai sebagai suplai ke motor ,Rangkaian alat terdiri dari komponen penyearah,penapis, inverter, osilator dan transformator. Dari pengujian diketahui bahwa

peralatan dapat berfungsi dengan baik walaupun ditemukan beberapa kesulitan namun, aruske motor cukup stabil meskipun kecepatan putar diubah-ubah. Putaran motor bisa diatur

dengan mengubah frekuensi atau secara tidak langsung dengan tahanan basis RB padaosilator. Jangkau putaran yang dapat dicapai sangat lebar yaitu dari 133 rpm denganfrekuensi 12 Hz sampai dengan 2200 rpm pada frekuensi 70 Hz pada keadaan tanpa beban.

Sedangkan perubahan putaran motor dapat halus, rata-rata 21,4 rpm/Hz

B. Satu Fasa



1. Metodet Tegangan InputPengendalian kecepatan putar motor induksi dapatdilakukan dengan beberapa

metode/cara antara lain: dengan mengatur/mengubah frekuensi input, mengubah/ mengatur nilai tegangan input serta mengubah jumlah kutub motor induksi. Prinsip kerja dari motor

induksi secara umum adalah adanya tegangan yang disuplai ke terminal motor induksi

tersebut (stator bagian yang tidak bergerak) peristiwa tersebut akan menimbulkan induksi pada rotor (bagian yang bergerak) sehingga mampu berputar/ beroperasi, kecepatan putar motor induksi dapat dirumuskan :

Ns = (120 f) / p ( 1 )

Dimana:

Ns = kecepatan putar dari medan putar stator (rpm)

f = frekuensi (Hz) p = jumlah kutubJika melihat dari persamaan (1) bahwa kecepatan medan putar stator berbanding

lurus dengan nilai frekuensi artinya semakin besar nilai frekuensi maka akan diikutikenaikan nilai kecepatan putar medan stator, tetapi nilai ini akan berbanding terbalik

dengan nilai jumlah kutub dari motor induksi.

Gambar 1. Simbol Triac



Gambar 2. Rangkaian Pengendali

2. Metode Voltage Regulator

Motor kapasitor merupakan salah satu jenis motor induksi yang paling banyak digunakan dalam industri. Konstruksinya sederhana dengan daya kecil dan bekerjadengan tegangan suplai PLN 220 V, oleh karena itu menjadikan motor kapasitor ini

banyak dipakai dalam industri. Persoalan yang dihadapi oleh motor kapasitor itusendiri yaitu kecepatan putar motor yang konstan. Hal ini menyebabkan pemakaian

daya yang besar untuk beban lebih, sehingga kurang efektif dan disamping itu apabila proses produksi di industri tersebut memerlukan kondisi yang stabil dari awal sampai

akhir produksi, maka hal tersebut sangat tidak menguntungkan untuk proses produksi.Dalam penelitian ini menggunakan metode pengaturan nilai tegangan input karena

dinilai lebih mudah dibanding dengan metode pengaturan frekuensi input, alat pengendali yang digunakan mengatur nilai tegangan menggunakan komponen

elektronika daya jenis Triac dan Diac. Dari hasil analisis pengujian tegangan inputmulai 10 Volt - 180 Volt, pada saat 10 ± 40 Volt motor kapasitor masih berhenti, pada

saat tegangan input 50 Volt motor kapasitor mulai berputar dengan kecepatan 410Rpm, pada saat tegangan input 60 ± 150 Volt kenaikan kecepatan putar motor

kapasitor sangat signifikan, kecepatan putar motor kapasitor pada saat 160 keatasmulai menunjukkan kecilnya perubahan kecepatan putarKenaikan nilai tegangan input

(dari tegangan yang diujikan) akan diikuti dengan kenaikan kecepatan putar motor induksi sehingga putaran motor kapasitor semakin cepat pula.

C. Tiga fasa1. Metode Kontrol Vektor

Pengendalian motor induksi tiga phasa dengan kontrol vektor adalah suatu cara

yang digunakan untuk memperbaiki unjuk kerja motor. Unjuk kerja yang buruk menyebabkan penggunaan motor menjadi terbatas. Seperti diketahui motor induksi

relatif murah, kokoh dan mudah perawatannya namun mempunyai masalah dalam pengaturan kecepatannya . Metoda kontrol vektor dilakukan dengan cara



mengestimasi fluks rotor dan posisi rotor , untuk mengendalikan fluks rotor dankecepatan rotor digunakan pengendali PI. Hasil simulasi menunjukkan kontrol vektor

dapat mengendalikan tanggapan kecepatan motor dengan baik, yaitu untuk putarankecepatan 100 radial/detik (955.4 rpm) terjadi overshoot 1.75 % dan sistem menjadi

tunak pada detik ke 0,.2 , Gangguan dilakukan dengan pembebanan yang berubah-

ubah dapat diatasi oleh sistem, dimana keadaan tunak rata-rata dicapai 0.3 detik setelah gangguan. Kata kunci : kontrol vektor, fluks rotor, kecepatan rotor, pengendaliPI.

2. Metode Tegangan Input

Pengaturan kecepatan pada motor induksi tiga fasa dapat dilakukan dengan

beberapa cara, salah satunya adalah mengubah tegangan atau frekuensi input. Untuk perubahan tegangan bukanlah hal yang sulit untuk dilakukan, namun untuk mengubah

frekuensi input jelas lebih rumit karena frekuensi input dari jala-jala adalah konstan.Oleh sebab itu tujuan dari penelitian adalah merancang Voltage Source Inverter yang

dapat digunakan untuk mengontrol kecepatan dan arah putaran motor induksiterkendali mikrokontroler dengan mengubah frekuensi. Adapun metode yang

digunakan adalah constant voltage frequency cvvf. Pada rancangan voltage SourceInverter terdiri atas tiga bagian yaitu rangkaian mikrokontroler AT89S51, rangkaian

penggerak transistor dan rangkaian inverter. Dari penelitian ini diperoleh hasilrancangan yang dapat mengatur kecepatan melalui perubahan frekuensi, dimana

terdapat 20 pilihan frekuensi dengan arah putaran Forward dan Reverse. Perubahanfrekuensi dari 31 Hz sampai dengan 50 Hz menghasilkan kecepatan mulai dari 1852

rpm hingga 2988 rpm.

Motor Induksi

Motor induksi merupakan motor listrik arus bolak balik (ac) yang paling luas digunakan

Penamaannya berasal dari kenyataan bahwa motor ini bekerja berdasarkan induksi medan

magnet stator ke statornya, dimana arus rotor motor ini bukan diperoleh dari sumber tertentu,tetapi merupakan arus yang terinduksi sebagai akibat adanya perbedaan relatif antara putaran

rotor dengan medan putar (rotating magnetic field) yang dihasilkan oleh arus stator.

Motor induksi sangat banyak digunakan di dalam kehidupan sehari-hari baik di industri maupundi rumah tangga. Motor induksi yang umum dipakai adalah motor induksi 3-fase dan motor

induksi 1-fase. Motor induksi 3-fase dioperasikan pada sistem tenaga 3-fase dan banyak digunakan di dalam berbagai bidang industri, sedangkan motor induksi 1-fase dioperasikan pada

sistem tenaga 1-fase yang banyak digunakan terutama pada penggunaan untuk peralatan rumahtangga seperti kipas angin, lemari es, pompa air, mesin cuci dan sebagainya karena motor

induksi 1-fase mempunyai daya keluaran yang rendah.3.1 Konstruksi Motor Induksi



Motor induksi pada dasarnya mempunyai 3 bagian penting sebagai berikut.

1. Stator : Merupakan bagian yang diam dan mempunyai kumparan yang dapat menginduksikanmedan elektromagnetik kepada kumparan rotornya.

2. Celah : Merupakan celah udara: Tempat berpindahnya energi dari startor ke rotor.

3. Rotor : Merupakan bagian yang bergerak akibat adanya induksi magnet dari kumparan stator yang diinduksikan kepada kumparan rotor.

Konstruksi stator motor induksi pada dasarnya terdiri dari bahagian-bahagian sebagai berikut.

1. Rumah stator (rangka stator) dari besi tuang.

2. Inti stator dari besi lunak atau baja silikon.

3. Alur, bahannya sama dengan inti, dimana alur ini merupakan tempat meletakkan belitan(kumparan stator).

4. Belitan (kumparan) stator dari tembaga.

Rangka stator motor induksi didisain dengan baik dengan empat tujuan yaitu:

1. Menutupi inti dan kumparannya.

2. Melindungi bagian-bagian mesin yang bergerak dari kontak langsung dengan manusia dandari goresan yang disebabkan oleh gangguan objek atau gangguan udara terbuka (cuaca luar).

3. Menyalurkan torsi ke bagian peralatan pendukung mesin dan oleh karena itu stator didisainuntuk tahan terhadap gaya putar dan goncangan.

4. Berguna sebagai sarana rumahan ventilasi udara sehingga pendinginan lebih efektif.

Berdasarkan bentuk konstruksi rotornya, maka motor induksi dapat dibagi menjadi dua jenis

seperti yang diperlihatkan pada gambar 3.1, yaitu.

1. Motor induksi dengan rotor sangkar (squirrel cage).

2. Motor induksi dengan rotor belitan (wound rotor)

a) Rangka Stator b) Rotor Belitan c) Rotor Sangkar

Gambar 3.1 Bentuk konstruksi dari motor induksi

Konstruksi rotor motor induksi terdiri dari bahagian-bahagian sebagai berikut.



1. Inti rotor, bahannya dari besi lunak atau baja silikon sama dengan inti stator.

2. Alur, bahannya dari besi lunak atau baja silikon sama dengan inti. Alur merupakan tempatmeletakkan belitan (kumparan) rotor.

3. Belitan rotor, bahannya dari tembaga.

4. Poros atau as.

Diantara stator dan rotor terdapat celah udara yang merupakan ruangan antara stator dan rotor.Pada celah udara ini lewat fluks induksi stator yang memotong kumparan rotor sehingga

meyebabkan rotor berputar. Celah udara yang terdapat antara stator dan rotor diatur sedemikianrupa sehingga didapatkan hasil kerja motor yang optimum. Bila celah udara antara stator dan

rotor terlalu besar akan mengakibatkan efisiensi motor induksi rendah, sebaliknya bila jarak antara celah terlalu kecil/sempit akan menimbulkan kesukaran mekanis pada mesin. Bentuk

gambaran sederhana penempatan stator dan rotor pada motor induksi diperlihatkan pada gambar

3.2.

Gambar 3.2 Gambaran sederhana motor induksi dengan satu kumparan stator dan satu kumparan

rotor

Tanda silang (x) pada kumparan stator atau rotor pada gambar 3.2 menunjukkan arah arus yang

melewati kumparan masuk ke dalam kertas (tulisan ini) sedangkan tanda titik (.) menunjukkan bahwa arah arus keluar dari kertas.

Belitan stator yang dihubungkan dengan suatu sumber tegangan akan menghasilkan medan

magnet yang berputar dengan kecepatan sinkron (ns =, 120f/2p). Medan putar pada stator

tersebut akan memotong konduktor-konduktor pada rotor, sehingga terinduksi arus; dan sesuaidengan Hukum Lentz, rotor pun akan turut berputar mengikuti medan putar stator. Perbedaan putaran relatif antara stator dan rotor disebut slip. Bertambahnya beban, akan memperbesar kopel

motor yang oleh karenanya akan memperbesar pula arus induksi pada rotor, sehingga slip antaramedan putar stator dan putaran rotor pun akan bertambah besar. Jadi. Bila beban motor

bertambah, putaran rotor cenderung menurun.3.2. Prinsip Kerja Motor Induksi

Motor induksi bekerja berdasarkan induksi elektromagnetik dari kumparan stator kepada

kumparan rotornya. Garis-garis gaya fluks yang diinduksikan dari kumparan stator akanmemotong kumparan rotornya sehingga timbul emf (ggl) atau tegangan induksi dan karena

penghantar (kumparan) rotor merupakan rangkaian yang tertutup, maka akan mengalir arus padakumparan rotor. Penghantar (kumparan) rotor yang dialiri arus ini berada dalam garis gaya fluks

yang berasal dari kumparan stator sehingga kumparan rotor akan mengalami gaya Lorentz yangmenimbulkan torsi yang cenderung menggerakkan rotor sesuai dengan arah pergerakan medan

induksi stator. Pada rangka stator terdapat kumparan stator yang ditempatkan pada slot-slotnyayang dililitkan pada sejumlah kutup tertentu. Jumlah kutup ini menentukan kecepatan berputarnya medan stator yang terjadi yang diinduksikan ke rotornya. Makin besar jumlah kutup

akan mengakibatkan makin kecilnya kecepatan putar medan stator dan sebaliknya. Kecepatan



berputarnya medan putar ini disebut kecepatan sinkron. Besarnya kecepatan sinkron ini adalahsebagai berikut.

wsink = 2pf (listrik, rad/dt) (3.1)

= 2pf / P (mekanik, rad/dt)

atau:

Ns = 60. f / P (putaran/menit, rpm) (3.2)

yang mana :

f = frekuensi sumber AC (Hz)

P = jumlah pasang kutup

Ns dan wsink = kecepatan putaran sinkron medan magnet stator

Prinsip kerja motor induksi berdasarkan macam fase sumber tegangannya dapat dijelaskan lebihlanjut sebagai berikut dibawah ini.

1. Sumber 3-fase

Sumber 3-fase ini biasanya digunakan oleh motor induksi 3-fase. Motor induksi 3-fase ini

mempunyai kumparan 3-fase yang terpisah antar satu sama lainya sejarak 1200 listrik yangdialiri oleh arus listrik 3-fase yang berbeda fase 1200 listrik antar fasenya, sehingga keadaan ini

akan menghasilkan resultan fluks magnet yang berputar seperti halnya kutup magnet aktual yang berputar secara mekanik. Bentuk gambaran sederhana hubungan kumparan motor induksi 3-fase

dengan dua kutup stator diperlihatkan pada gambar 3.3.

F1

S3

F2

F3

S1

S2

q

Fm



F

Gambar 3.4 Fluks yang terjadi pada motor induksi 3-fase dari gambar 3.3

Bila dimisalkan nilai fluks maksimum yang terjadi pada salah satu fasenya disebut fm , maka

resultan fluks fr pada setiap saat diperoleh dengan melakukan penjumlah vektor dari masing-masing fluks f1 , f2 dan f3 akibat pengaruh 3-fasenya. Bila nilai fr dihitung setiap 1/6 periodadari gambar 3.4a dengan mengambil titik-titik 0, 1, 2 dan 3 maka akan diperoleh bentuk

gambaran perputaran fluks stator seperti yang diperlihatkan pada gambar 3.5.

Bentuk perhitungan hingga terjadinya perputaran fluks magnet stator dari gambar 3.5 dapat

diterangkan dengan memperhatikan kembali titik-titik 0, 1, 2 dan 3 pada gambar 3.4 sehinggadidapatkan sebagai berikut.

(i) Saat q = 00 pada gambar 3.4a akan diperoleh :

f1 = 0, f2 = ± [()/2] x fm , f3 = [()/2] x fm

Penjumlahan vektor dari ketiga vektor f1 ,f2 dan f3 ini menghasilkan vektor fr seperti yangdiperlihatkan pada gambar 5(i) dengan perhitungan :

fr = 2 x [()/2] x fm x cos (600/2) = x [()/2] x fm = (3/2) fm

(ii) Saat q = 600 pada gambar 3.4a akan diperoleh :

f1 = [()/2] x fm , f2 = ± [()/2] x fm , f3 = 0

Penjumlahan vektor dari ketiga vektor f1 ,f2 dan f3 ini menghasilkan vektor fr seperti yangdiperlihatkan pada gambar 5(ii) dengan perhitungan :


Di sini dapat dilihat bahwa resultan fluks yang dihasilkan adalah tetap sebesar (3/2) fm dan berputar searah jarum jam dengan besar sudut sebesar 60 0.

60 0

60 0

60 0

60 0

Fr = 1,5 Fm

Fr = 1,5 Fm



Fr = 1,5 Fm

Fr = 1,5 Fm

F2

F3

-F2

F1

-F2

F1

-F3

-F3

(iv) q = 180 0

(i) q = 0 0

(iii) q = 120 0

(ii) q = 60 0

Gambar 3.5 Bentuk perputaran fluks stator dari gambar 3.4

(iii) Saat q = 1200 pada gambar 3.4a akan diperoleh :

f1 = [()/2] x fm , f2 = 0 , f3 = ± [()/2] x fm

Penjumlahan vektor dari ketiga vektor f1 ,f2 dan f3 ini menghasilkan vektor fr seperti yang

diperlihatkan pada gambar 2.4(iii) dengan perhitungan :


Di sini dapat dilihat bahwa resultan fluks yang dihasilkan adalah tetap lagi sebesar (3/2) fm dan

berputar lagi searah jarum jam dengan besar sudut sebesar 600 atau 1200 dari saat awal.

(iv) Saat q = 1800 pada gambar 3.4a akan diperoleh :

f1 = [()/2] x fm , f2 = ± [()/2] x fm , f3 = 0



Penjumlahan vektor dari ketiga vektor f1 ,f2 dan f3 ini menghasilkan vektor fr seperti yangdiperlihatkan pada gambar 5(iv) dengan perhitungan :


Di sini dapat dilihat bahwa resultan fluks yang dihasilkan adalah tetap lagi sebesar (3/2) fm dan berputar lagi searah jarum jam dengan besar sudut sebesar 600 atau 1800 dari saat awal.

Dari uraian yang telah dijelaskan di atas, maka dapat disimpulkan sebagai berikut.

1. Resultan fluks yang dihasilkan konstan sebesar (3/2) fm yaitu 1,5 kali fluks maksimum yang

terjadi dari setiap fasenya.

2. Resultan fluks yang terjadi berputar disekeliling stator dengan kecepatan konstan sebesar 60.f /P (telah dijabarkan sebelumnya).

Besarnya fluks konstan yang terjadi pada motor induksi 3-fase juga dapat dibuktikan secaramatematik. Dengan cara mengambil salah satu fase-1 sebagai referensi maka didapatkan

sebagaiberikut.

Misalkan fluks yang dihasilkan oleh kumparan a-a (fasa 1) pada saat ³t´ dapat dinyatakan dalamkoordinat polar, yaitu :

f1 = fa cos f (3.3)

Dan fluks yang dihasilkan oleh kumparan b-b (fasa 2) dan c-c (fasa 3) masing-masing adalah :

f2 = fb cos (f ± 120°) (3.4)

f3 = fc cos (f ± 240°) (3.5)

Karena amplitudo fluks berubah menurut waktu secara sinusoid, maka amplitudo fa, fb dan fc

dapat dituliskan:

fa = fmaks cos wt (3.6)

fb = fmaks cos (wt ± 120°) (3.7)

fc = fmaks cos (wt ± 240°) (3.8)

Fluks resultan adalah jumlah ketiga fluks tersebut dan merupakan fungsi tempat (f) dan waktu

(t).

ft(f,t) = fm cos wt cos f + fm cos (f ± 120°) cos (wt ± 120°) + fm cos (f ± 240°) cos (wt ± 240°)

Dengan memakai transformasi trigonometri dari :



cos a cos b = ½ cos (a ± b) + ½ cos (a + b) (3.9)

didapat :

ft(f,t) = ½fm cos (f ± wt) + ½fm cos (f + wt) + ½fm cos (f ± wt) +

½fm cos (f + wt ± 240°) + ½fm cos (f ± wt) + ½fm cos (f + wt ± 480°)

Suku kedua, keempat, dan keenam saling menghapuskan, maka diperoleh:

ft(f,t) = 1,5 fm cos (f ± wt) (3.10)

2. Sumber 2-fasa atau 1-fasa

Pada dasarnya, prinsip kerja motor induksi 1-fasa sama dengan motor induksi 2-fasa yang tidak simetris karena pada kumparan statornya dibuat dua kumparan (yaitu kumparan bantu dan

kumparan utama) yang mempunyai perbedaan secara listrik dimana antara masing-masingkumparannya tidak mempunyai nilai impedansi yang sama dan umumnya motor bekerja dengan

satu kumparan stator (kumparan utama). Khusus untuk motor kapasitor-start kapasitor-run, makamotor ini dapat dikatakan bekerja seperti halnya motor induksi 2-fasa yang simetris karena motor

ini bekerja dengan kedua kumparannya (kumparan bantu dan kumparan utama) mulai dari startsampai saat running (jalan).

Motor induksi 1-fase yang bekerja dengan satu kumparan stator pada saat running (jalan) dapat

dikatakan bekerja bukan berdasarkan medan putar, tetapi bekerja berdasarkan gabungan medanmaju dan medan mundur. Bila salah satu medan tersebut dibuat lebih besar maka rotornya akan

berputar mengikuti perputaran medan ini. Bentuk gambaran proses terjadinya medan maju dan

medan mundur ini dapat dijelaskan dengan menggunakan teori perputaran medan ganda sepertiyang diperlihatkan pada gambar 3.6.

-Fm

+Fm

Fm/2

Fm/2

Fm/2

Fm/2

Fm sin q

+q



-q

-q

+q

Gambar 3.6 Teori perputaran medan ganda pada motor induksi 1-fase

Gambar 3.6 memperlihatkan bahwa fluks sinusoidal bolak balik dapat ditampilkan sebagai dua

fluks yang berputar, dimana masing-masing fluks bernilai setengah dari nilai fluks bolak- baliknya yang berputar dengan kecepatan sinkron dengan arah yang saling berlawanan. Gambar

3.6a memperlihatkan bahwa fluks total yang dihasilkan sebesar Fm adalah akibat pengaruh darimasing-masing komponen fluks A dan B yang mempunyai nilai sama sebesar Fm / 2 yang

berputar dengan arah yang berlawanan. Setelah fluks A dan B berputar sebesar +q dan -q (padagambar 3.6b) resultan fluks yang terjadi menjadi 2 x (Fm/2) sin (2q/2) = Fm sin q. Selanjutnya

setelah seperempat lingkaran resultan fluks yang terjadi (gambar 3.6c) menjadi nol karena

masing-masing fluks A dan B mempunyai harga yang saling menghilangkan. Setelah setengahlingkaran (gambar 3.6d) resultan fluks A dan b akan menghasilkan ±2 x (Fm/2) = ± Fm (arah berlawanan dengan gambar 3.6a). Selanjutnya setelah tigaperempat lingkaran (gambar 3.6e)

resultan fluks A dan B yang terjadi kembali nol karena masing-masing fluks yang salingmenghilangkan. Proses pada gambar 3.6 ini akan terus berlangsung sehingga terlihat bahwa

medan fluks yang terjadi adalah medan maju dan medan mundur karena pengaruh fluks magnet bolak balik yang dihasilkan oleh sumber arus bolak balik.

3.3 Slip

Apabila rotor dari motor induksi berputar dengan kecepatan Nr, dan medan magnet stator

berputar dengan kecepatan Ns, maka bila ditinjau perbedaan kecepatan relatif antara kecepatanmedan magnet putar stator terhadap kecepatan rotor, ini disebut kecepatan slip yang besarnyasebagai berikut.

Kec.slip = Ns ± Nr (3.11)

Kemudian slip (s) adalah :

S = (3.12)

Frekuensi yang dibangkitkan pada belitan rotor adalah f2 dimana

f2 = (3.13)

dengan: p = jumlah kutup magnet stator.

Sedangkan frekuensi medan putar stator adalah fl, di mana

f1 = (3.14)



Dari persamaan±persamaan di atas akan diperoleh

= f2 = sf1 (3.15)

Apabila, slip = 0 (karena Ns=Nr) maka f2 = 0. Apabila rotor ditahan slip = 1 (karena Nr= 0)

maka f2 = f1. Dari persamaan f2 = sf1, diketahui bahwa frekuensi rotor dipengaruhi oleh slip.Oleh karena GGL induksi dan reaktansi pada rotor merupakan fungsi frekuensi maka besarnya juga turut dipengaruhi oleh slip. Besarnya GGL induksi efektif pada kumparan stator adalah :

E1 = 4,44 f1 N1 fm (3.16)

Selanjutnya, besarnya GGL induksi efektif pada kumparan rotor adalah :

E2S = 4,44 f2 N2 fm (3.17)

= 4,44 s f1 N2 fm

= s.E2

dimana :

E2 = GGL pada saat rotor diam (Nr = Ns)

E2S = GGL pada saat rotor berputar.

Selanjutnya karena kumparan rotor mempunyai reaktansi induktif yang dipengaruhi olehfrekuensi, maka dapat dibuatkan :

X2S = 2p f2 L2 (3.18)

= 2p s.f1 L2

= sX2

dengan :

X2S = reaktansi pada saat rotor berputar.

X2 = reaktansi pada saat rotor diam. (Nr = Ns).

3.4 Arus Rotor

Lilitan rotor dihubung singkat dan tidak mempunyai hubungan langsung dengan sumber, arusnyadiinduksikan oleh fluks magnet bersama (f) antara stator dan rotor yang melewati celah udara,

sehingga arus rotor ini bergantung kepada perubahan-perubahan yang terjadi pada stator.



Apabila tegangan sumber V1 diberikan pada stator, pada stator timbul tegangan E1 yangdiinduksikan oleh fluks-fluks tersebut yang juga menimbulkan tegangan E pada rotor, (E2 = E1

pada saat rotor ditahan dan s E2 = E1 pada waktu motor berputar dengan slip s). Besarnya arusrotor I2 akan diimbangi dengan arus stator tapi dengan arah berlawanan agar fluks magnet

bersama (fm) tetap konstan seperti yang diperlihatkan pada gambar 3.7.

Gambar 3.7: Diagram vektor motor induksi dengan tinjauan sederhana

Pada slip s, arus rotor ditentukan oleh s E2 (GGL rotor) dan Z2 (impedansi rotor), sehingga akandiperoleh:

I1== ± I2 = (3.19)

I1 ketinggalan sebesar j2 terhadap V1, dengan:

j2 = arc tan (3.20)

3.5. Rangkaian Pengganti Motor Induksi 3-fasa

Motor induksi 3-fasa mempunyai kumparan stator dan kumparan rotor. Rangkaian pengganti

rotor motor induksi ideal digambarkan pada gambar 3.8.

Gambar 3.8 Rangkaian pengganti rotor motor induksidengan tinjauan sederhana.

GGL induksi pada rotor adalah sE2 = E1, jika dibuat El = E2 maka semua unsur yang ada di

rotor harus dibagi dengan ³s´, sehingga r2 menjadi dan s.X2 menjadi X2. Selanjutnya dapat jugadibuatkan :

(3.21)

dengann arus rotor I2 tetap sama dengan I2 sebelumnya. Bila dinamakan tahanan stator = r1 dan

reaktansi induksi dari fluks bocor kumparan stator = X1, akan dapat dibuatkan rangkaian pengganti motor induksi 3-fasa perfasanya seperti gambar 3.9. Selanjutnya, bila rotor dilihat dari

sisi stator akan diperoleh gambar 3.10 dengan rm (tahanan karena pengaruh rugi-rugi inti) danXm (reaktansi induktif magnet) pada inti. Gambar 3.10 merupakan gambar rangkaian

pendekatan (ekivalen) motor induksi 3-fasa perfasa yang sudah merupakan standar untuk menganalisa rangkaian karena sisi rotor dilihat dari sisi stator.

Gambar 3.9. Rangkaian pengganti motor induksi 3-fasa perfasa

E2¶=E1

Gambar 3.10 Rangkaian pengganti dengan rotor disesuaikan terhadap stator.

Gambar 3.10 memperlihatkan bahawa untuk menggabungkan rangkaian stator dan rangkaian

rotor, rangkaian rotor harus disesuaikan dengan rangkaian stator. Apabila rangkaian rotor



disesuaikan terhadap rangkaian stator maka rangkaian rotor dianggap mempunyai nilai yangsama dengan bayangan dari rangkaian stator itu sendiri, sehingga E1 = E2¶. Selanjutnya untuk

parameter-parameter yang lain pada sisi rotor juga diberik tanda ( µ ) seperti yang diperlihatkan pada gambar 3.10.

3.6. Daya Motor Induksi

Dengan memperhatikan gambar 3.8 sampai dengan gambar 3.10 dapat dibuatkan besarnya daya

aktif makanik yang ditransfer dari stator melalui celah udar ke rotor (Pg) sebesar.

Pg = I22 . = I22. () (3.22)

= (I2¶)2 . = I2¶2. ()

dan rugi-rugi daya aktif pada kumparan rotor (Pr2) sebesar:

Pr2 = I22 r2 = (I2¶)2.r2 (3.23)

Selanjutnya daya aktif mekanik yang bermanfaat untuk menggerakkan rotor (Pm) sebesar:

Pm = I22 . = (I2¶)2 . (3.24)

Bila dibuatkan perbandingan antara ketiga daya tersebut, dengan asumsi rugi-rugi putar

diabaikan, maka dapat dibuatkan perbandingan sebagai berikut.

Pm : Pr2 = (1-s) : s (3.25)

Pg : Pm : Pr2 = 1: (1 - s) : s (3.26)

Kemudian rugi-rugi daya aktif pada kumparan primer motor induksi 3-fasa perfasa (P1) dapat

dibuatkan sebagai berikut.

P1 = I12 r1 (3.27)

Daya masukan motor induksi 3-fasa perfasa menjadi:

Pin = P2 + Pg (3.28)

Selanjutnya daya 3-fasanya dapat dibuatkan sebagai berikut.

Pin (3ph) = 3. Pin(3ph) (3.29)

Pin (3ph) = VL. IL. Cos (3.30)

Dengan = perbedaan sudut antara VL dan IL.



3.7 Torsi Motor Induksi

Torsi berhubungan dengan kemampuan motor untuk mesuplai beban mekanik. Oleh karena ituTorsi (T) secara umum dapat dirumuskan sebagai berikut.

T = (3.31)

Dengan : wr = kecepatan sudut (mekanik) dari rotor.

Dari persamaan (3.12) dapat dibuat bahwa Nr = Ns (1-s), sehingga diperoleh pula:

wr = ws (1-s) (3.32)

Bila dilihat torsi mekanik yang ditransfer pada rotornya (perhatikan gambar 3.10) akan diperoleh

sebagai berikut.

Tg = (3.33)

Dimana:

k =

a =

Ttorsi start yang dibutuhkan pada motor induksi dapat dihitung dengan memasukkan nilai s = 1

pada persamaan (3.33). Selanjutnya dengan memperhatikan persamaan 3.26, torsi mekanik yang bermanfaat untuk memutar rotor menjadi:

Tm = (3.34)

Torsi maksimum dicapai pada , maka dari persamaan (3.33), maka diperoleh:

a (s2 + a2) ± s.a (2s) = 0

s2 + a2 ± 2 s2 = 0

s2 = a2

s = ± a (3.35)

Dari keadaan ini akan diperoleh torsi maksimum (Tmx) sebesar:

Tmx = (3.36)

Torsi maksimum (1/2k) tersebut dicapai pada slip positif (mesin bertindak sebagai motor induksi) dan pada slip negatif (mesin bertindak sebagai generator induksi).



Hubungan antara torsi dan slip dinyatakan pada gambar 3.11.

Gambar 3.11 Hubungan antara torsi dan slip motor induksi

Dengan memperhatikan gambar 3.11 dapat dilihat bahwa:

- Pada kecepatan hipersinkron (kecepatan melebih kecepatan sinkron), slipnya negatif (biasanya

kecil), mesin beroperasi sebagai generator induksi dengan torsi bekerja dengan arah yang berlawanan dengan putaran medan putar.

- Saat mesin bekerja pada kecepatan di antara standstill dan kecepatan sinkron, dengan slip

positif antara 1 dan 0: Mesin berputar pada keadaan tanpa beban sehingga slipnya kecil sekali,GGL rotor juga kecil sekali, Z2 (rotor circuit impedance) hampir R murni dan arus cukup untuk

membangkitkan torsi dan memutar rotornya.

- Selanjutna beban mekanik dipasang pada poros sehingga putaran rotor makin lambat, slip naik,

GGL rotor naik (besar maupun frekuensinya), menghasilkan arus dan torsi yang lebih besar.

- Jika motor induksi diputar berlawanan dengan arah putaran medan putar maka masih akandihasilkan torsi yang bertindak sebagai rem dan terjadi penyerapan tenaga mekanik: Misalnya

mesin dalam keadaan berputar dengan slip ³s´, kemudian arah medan putar tiba-tiba di balik,maka akan terjadi rotor mempunyai slip (2 - s), kecepatan turun menuju nol dan dapat dibawa ke

kondisi standstill. Cara ini adalah cara pengereman motor yang disebut dengan plugging.

3.8. Hubungan Antara Torsi dan Slip

Dari persamaan (34) terlihat bahwa untuk s = 0, T = 0 sehingga kurva dimulai dari titik 0. Pada

kecepatan normal (mendekati kecepatan sinkron, harga (s.X2) sangat kecil dibanding hargar2-nya, sehingga T = untuk r2 konstan.

Gambar 3.12. Grafik T = f(s) untuk bermacam-macam nilai r2 pada motor induksi

Apabila slip terus dinaikkan (dengan menambah beban motor) torsi (T) terus meningkat dan

mencapai harga maksimum pada saat s = , torsi ini disebut pull - out atau break - down torque.Dengan bertambahnya beban, slip makin besar, putaran motor makin turun maka lama-lama X2

meningkat terus sehingga ³r2´ dapat diabaikan bila dibandingkan terhadap (s.X2) sehingga bentuk kurva torsi - slip sesudah mencapai titik maksimum berobah dalam setiap penambahan

beban motor dimana torsi yang dihasilkan motor akan terus merosot, akibatnya putaran semakin

pelan dan akhirnya berhenti. Pada prinsipnya daerah kerja dari motor berada di antara slip, s = 0dan s = saat mencapai torsi maksimum, perhatikan gambar 3.12. Dari gambar 3.12 terlihat bahwanilai Tmaks tergantung dari ³r2´, makin besar harga ³r2´ makin besar pula nilai slip untuk

mencapai Tmaks.

3.9 Membalik Arah Putaran Motor Induksi 3-fasa



Untuk membalik putaran motor dapat dilaksanakan dengan menukar dua di antara tiga kawatdari sumber tegangannya seperti yang diperlihatkan pada gambar 3.13.

Gambar 3.13 Cara membalik arah putaran motor induksi 3-fasa

3.10 Memilih Motor Listrik

Setiap motor listrik sebagai alat penggerak sudah mempunyai klasifikasi tertentu sesuai denganmaksud penggunaannya menurut kebutuhan yang diinginkan. Klasifikasi tiap motor listrik bisa

dibaca pada papan nama (name plate) yang dipasang padanya sehingga untuk berbagai keperluan bisa dipilih motor yang sesuai.

Di dalam pemakaian sederhana, klasifikasi motor hanya dikenal menurut::

1. Tenaga output motor (HP).

2. Sistem tegangan (searah, bolak-balik, ukurannya, fasenya).

3. Kecepatan motor (rendah, sedan, tinggi).

Dalam pemakaian yang sederhana ini belum dicapai hal-hal lain yang sangat penting dalammemilih motor yang sesuai. Jadi dapat disimpulkan bahwa klasifikasi motor ini sangatlah luas

mencakup dalam:

1. Hal-hal yang dibutuhkan oleh mesin-mesin yang digerakkan (driven machines) yang sesuai

dengan: tenaga dan torsi yang dibutuhkan

2. Karakteristik beban dan macam-macam kerja yang diperlukan

3. Konstruksi mesin-mesin yang digerakkan

Hal-hal yang demikian akan memberikan pula macam-macam variasi bentuk dari motor

termasuk alat-alat perlengkapannya (alat-alat pengusutan dan pengaturan).

3.11 Motor Induksi 1-fasa

Motor induksi 1-fasa biasanya tersedia dengan daya kurang dari 1 HP dan banyak digunakanuntuk keperluan rumah tangga dengan aplikasi yang sederhana, seperti kipas angin motor pompa

dan lain sebagainya. Didasarkan pada cara kerjanya, maka motor ini dapat dikelompokan sebagai berikut :

1. Motor fase belah/fase bagi (split phase motor)

2. Motor kapasitor (capacitor motor)

a. Kapasitor start (capacitor start motor)



b. Kapasitor start-kapasitor jalan (capacitor start-capacitor run motor)

c. Kapasitor jalan (capacitor run motor)

3. Motor kutub bayangan (shaded pole motor)

Penjelasan dari jenis-jenis motor ini dijabarkan sebagai berikut di bawah ini.

3.11.1 Motor fase belah/fase bagi

Motor fase belah mempunyai kumparan utama dan kumparan bantu yang tersambung paralel dan

mempunyai perbedaan fasa antara keduanya mendekati 90o listrik. Gambaran konstruksi dan bentuk rangkaian sederhana pemasangan kumparannya diperlihatkan pada gambar 3.14.

c)

b)

a)

Gambar 3.14 Bentuk konstruksi dan hubungan kumparan motor induksi fasa belah

Gambar 3.14a memperlihatkan letak kumparan utama dan kumparan bantu yang diatur berjarak

90o listrik, gambar 3.14b memperlihatkan hubungan kumparan utama dan kumparan bantudalam rangkaiannya dan gambar 3.14c memperlihatkan hubungan arus dan tegangan yang terjadi

pada kumparan motor induksi fasa belah. Di dalam prakteknya diusahakan antara arus kumparan bantu dan kumparan utamanya berbeda fasa mendekati 90 o listrik. Dengan cara ini maka

kumparan motor menjadi seolah-olah seperti motor induksi dua fase yang akan dapatmenghasilkan medan magnet yang seolah-olah berputar sehingga motor induksi ini dapat

berputar sendiri (self starting).

Pada motor fase boleh, ³kumparan utama´ mempunyai tahanan murni rendah dan reaktansitinggi, sebaliknya ³kumparan bantu´ mempunyai tahanan murni yang tinggi tetapi reaktansinya

rendah. Tahanan murni kumparan bantu dapat dipertinggi dengan menambah R yang disambungsecara seri dengannya (disebut motor resistor) atau dengan menggunakan kumparan kawat yang

diameternya sangat kecil. Bila pada kumparan bantuk diberik kapasitor, maka motor ini disebutmotor kapasitor (capacitor motor). Motor fase belah ini biasanya sering disebut motor resistor

saja, sedangkan untuk motor kapasitor jarang disebut sebagai motor fase belah karena walaupun

prinsipnya adalah membagi dua fasa tetapi nilai perbedaan fasanya hampir mendekati 90o,sehingga kerjanya mirip dengan motor induksi 2-fasa dan umum disebut sebagai motor kapasitor saja. Untuk memutuskan arus, kumparan Bantu dilengkapi dengan saklar pemutus µS¶ yang

dihubungkan seri terhadap kumparan bantu. Alat ini secara otomatis akan memutuskan setelahmotor mencapai kecepatan 75% dari kecepatan penuh. Pada motor fase belah yang dilengkapi

saklar pemutus kumparan bantu biasanya yang dipakai adalah saklar sentrifugal. Khusus untuk penerapan motor fase belah ini pada lemari es biasanya digunakan rele.



3.11.2 Motor kapasitor

Motor kapasitor merupakan bagian dari motor fasa belah, namun yang membedakan keduamotor tersebut adalah pada saat kondisi start motor. Motor kapasitor ini menggunakan kapasitor

pada saat startnya yang dipasang secara seri terhadap kumparan bantu. Motor kapasitor ini

umumnya digunakan pada kipas angin, kompresor pada kulkas (lemari es), motor pompa air, dansebagainya. Pada lemari es umumnya memakai rele sebagai saklar sentrifugalnya. Berdasarkan penggunaan kapasitor pada motor kapasitor, maka motor kapasitor ini dapat dibagi dalam hal

sebagai berikut di bawah ini.

1. Motor kapasitor start (capacitor start motor)

Pada motor kapasitor, pergeseran fase antara arus kumparan utama (Iu) dan arus kumparan bantu

(Ib) didapatkan dengan memasang sebuah kapasitor yang dipasang seri terhadap kumparan bantunya seperti yang diperlihatkan pada gambar 3.15.

Gambar 3.15 Bagan rangkaian motor kapasitor dan diagram vektor Iu dan Ib

Kapasitor yang digunakan pada umumnya adalah kapasior elektrolik yang pemasangannya tidak

permanen pada motor (sebagai bagian yang dapat dipisahkan). Kapasitor start direncanakankhususnya untuk waktu pemakaian yang singkat, sekitar 3 detik, dan tiap jam hanya 20 kali

pemakaian. Bila saat start dan setelah putaran motor mencapai 75% dari kecepatan penuh, saklar sentrifugal (CS) otomatis akan terbuka untuk memutuskan kapasitor dari rangkaian, sehingga

yang tinggal selanjutnya hanya kumparan utama saja.. Pada sebahagian motor ini ada yangmenggunaan rele sebagai saklar sentifugalnya. Ada 2 bentuk pemasangan rele yang biasa

digunakan yaitu penggunaan rele arus dan rele tegangan seperti yang diperlihatkan pada gambar 3.16 dan gambar 3.17.

Gambar 3.16 Bentuk penggunaan rele arus dalam rangkaian

Arus start yang dihasilkan pada gambar 3.16 cukup besar sehingga medan magnet yangdihasilkan oleh rele sanggup untuk menarik kontak NO (normally open) menjadi menutup

(berhubungan), setelah motor berjalan dan mencapai kecepatan 75% kecepatan nominalnya,maka arus motor sudah turun menjadi kecil kontak NO yang terhubung tadi terlepas kembali

karena medan magnet yang dihasilkan tidak sanggup untuk menarik kontak NO sehinggakapasitor dilepaskan lagi dari rangkaian.

Gambar 3.17 Bentuk penggunaan rele tegangan dalam rangkaian

Tegangan awal saat start yang dihasilkan pada rele gambar 3.17 masih kecil sehingga medanmagnet yang dihasilkan oleh rele tidak sanggup untuk menarik kontak NC (normally close)

menjadi terbuka (memisah), setelah motor berjalan dan mencapai kecepatan 75% kecepatannominalnya, maka tegangan pada rele sudah naik menjadi normal sehingga kontak NC yang

terlepas tadi terhubung karena medan magnet yang dihasilkan rele sanggup untuk menarik kontak NC menjadi terbuka sehingga kapasitor dilepaskan lagi dari rangkaian.



Disamping itu, penggunaan kapasitor start pada motor kapasitor dapat divariasikan misalnyadengan tegangan tegangan ganda seperti yang diperlihatkan pada gambar 3.18.

Gambar 3.18 Motor kapasitor start tegangan ganda, putaran satu arah.

Untuk penggunaan tegangan rendah pada gambar 3.18, kumparan utama I dan kumparan utamaII diparalel dengan cara terminal 1 dikopel dengan 3, terminal 2 dikopel dengan 4, kemudianterminal 1 dan 2 diberikan untuk sumber tegangan. Untuk tegangan tingginya, kumparan utama I

dan kumparan utama II dihubungkan secara seri, kemudian terminal 1 dikopel dengan 4 danterminal 3 dan 2 untuk sumber tegangan.

Motor kapasitor start yang sederhana juga dapat diperlengkapi dengan pengaturan kecepatan dan pembalik arah putaran seperti yang diperlihatkan pada contoh berikut di bawah ini.

a. Motor kapasitor start dengan 3 ujung dengan arah putaran yang dapat dibalik (three leads

reversible capacitor start motor) diperlihatkan pada gambar 3.19.

Gambar 3.19 Motor kapasitor start dengan 3 ujung dengan pembalik arah putaran

b. Motor kapasitor start 2 kecepatan seperti yang diperlihatkan pada gambar 3.20.

Gambar 3.20 Motor kapasitor start 2 kecepatan.

Bila saklar diatur pada posisi low pada gambar 3.20, motor berputar lambat, sedangkan bila

saklar diatur pada posisi high, motor berputar lebih cepat, karena kumparan cepat (high run)mempunyai jumlah kutub sedikit sedangkan kumparan lambat (low run) mempunyai jumlah

kutub yang lebih banyak.

c. Motor kapasitor start dengan 2 kumparan dan menggunakan 2 buah kapasitor seperti yang

diperlihatkan pada gambar 3.21.

-

Gambar 3.21 Motor kapasitor start dengan 2 kecepatan dan menggunakan 2 buah kapasitor.

2. Motor kapasitor start dan jalan (capacitor start-capacitor run motor).

Pada dasarnya motor ini sama dengan capasitor start motor, hanya saja pada motor jenis ini

kumparan bantunya mempunyai 2 macam kapasitor dan salah satu kapasitornya selaludihubungkan dengan sumber tegangan (tanpa saklar otomatis). Motor ini menggunakan nilai

kapasitansi yang berbeda untuk kondisi start dan jalan. Dalam susunan pensaklaran yang biasa,kapasitor start yang seri dengan saklar start dihubungkan secara paralel dengan kapasitor jalan

dan kapasitor yang diparalelkan itu diserikan dengan kumparan bantu.

Penggunaan kapasitor start dan jalan yang terpisah memungkinkan perancangan motor memilihukuran optimum masing-masing, yang menghasilkan kopel start yang sangat baik dan prestasi



jalan yang baik. Tipe kapasitor yang digunakan pada motor kapasitor ini adalah tipe elektrolitdan tipe berisi minyak. Rancangan motor ini biasanya hanya digunakan untuk penggunaan motor

satu fasa yang lebih besar dimana khususnya diperlukan untuk kopel start yang tinggi.Keuntungan dari motor jenis ini adalah :

1. Mempertinggi kemampuan motor dari beban lebih.

2. Memperbesar cos j (faktor daya).

3. Memperbesar torsi start,

4. Motor bekerja lebih baik (putaran motor halus).

Motor jenis ini bekerja dengan menggunakan kapasitor dengan nilai yang tinggi (besar) pada saatstartnya, dan setelah rotor berputar mencapai kecepatan 75% dari kecepatan nominalnya, maka

kapasitor startnya dilepas dan selanjutnya motor bekerja dengan menggunakan kapasitor jalan

dengan nilai kapasitor yang lebih rendah (kapasitas kecil) agar motor dapat bekerja dengan lebih baik. Bentuk gambaran motor jenis ini diperlihatkan pada gambar 3.22. Pertukaran hargakapasitor dapat dicapai dengan dua cara sebagai berikut.

a) Dengan menggunakan dua kapasitor yang dihubungkan secara paralel pada rangkaian bantu,kemudian setelah saklar otomatis bekerja maka hanya sebuah kapasitor yang terhubung secara

seri dengan kumparan bantu (gambar 3.22a)

b) Dengan memasang sebuah kapasitor yang dipasang secara paralel dengan ototransformator step up (gambar 3.22b).

a) b)

Gambar 3.22 Cara mendapatkan pertukaran harga kapasitor

3. Motor kapasitor jalan (capacitor run motor).

Motor ini mempunyai kumparan bantu yang disambung secara seri dengan sebuah kapasitor yang terpasang secara permanen pada rangkaian motor. Kapasitor ini selalu berada dalam

rangkaian motor, baik pada waktu start maupun jalan, sehingga motor ini tidak memerlukansaklar otomatis. Oleh karena kapasitor yang digunakan tersebut selalu dipakai baik pada waktu

start maupun pada waktu jalan maka harus digunakan kapasitor yang memenuhi syarat tersebut

yaitu kapasitor yang berjenis kondensator minyak, atau kondensator kertas minyak. Padaumumnya kapasitor yang digunakan berkisar antara 2 sampai 20m F, bentuk hubungannya padarangkaian motor diperlihatkan pada gambar 3.23 dengan jenis dua arah putaran.

Gambar 3.23 Motor kapasitor jalan yang bekerja dengan 2 arah putaran (maju dan mudur)dengan kumparan utama sama dengan kumparan bantu.



Pada gambar 3.23, waktu putaran kanan, kumparan A diseri dengan kapasitor dan kumparan B bertindak sebagai kumparan utama, sedangkan pada waktu putaran kiri, kumparan B diseri

dengan kapasitor dan berfungsi sebagai kumparan bantu, sehingga kumparan A sekarang berfungsi sebagai kumparan utama. Selanjutnya pada gambar 3.24 diperlihatkan contoh

penerapan motor kapasitor jalan yang dapat diatur kecepatannya yang biasa diterapkan pada

kipas angin.

Gambar 3.24 Motor kapasitor jalan (permanen) dengan 2 kecepatan.

Untuk menentukan berapa besar kapasitor yang harus dipasang pada motor, secara umum

diterapkan diperlihatkan pada tabel 1.

3.11.3 Motor kutup bayangan

Motor kutub bayangan (Shaded pole) ini menggunakan kutup magnet stator yang dibelah dan

diberi cincin pada bagian kutup yang kecil yang disebut kutup bayangan, dan sisi kutup yang

besar disebut kutub pokok (Un shaded pole) dengan rotor yang biasa digunakan adalah rotor sangkar tupai seperti yang diperlihatkan pada gambar 3.25. Motor kutub bayangan ini biasanyaditerapkan untuk kapasitas yang kecil dan sering dijumpai pada motor-motor kipas angin yang

kecil.

a) bentuk kutup 4 b) kutup bayangan diberi cicin

Gambar 3.25 Kutub utama dan kutub bayangan motor kutub bayangan

Gambar 3.25b menunjukkan sebuah kutub dari motor kutub bayangan, kira-kira 1/3 dari kutub

diberi alur yang selanjutnya dilingkari (diberi cincin) dengan satu lilitan hubung singkat (CU

Coil) dan dikenal dengan kumparan bayangan (shading coil). Kutub yang diberi cincin inidikenal dengan nama kutub bayangan, dan bagian lainnya yang besar dikenal dengan kutup bukan bayangan (Un shaded pole). Medan putar yang dihasilkan pada motor jenis ini adalah

karena adanya induksi pada cincin hubung singkat yang terdapat pada kutub bayangan yang berasal dari pengaruhi induksi magnet pada kutup yang lainya, sehingga motor ini menghasilkan

fluks magnet yang berputar.

Berdasarkan karakteristik dari arus listrik yang mengalir, motor AC (Alternating Current, ArusBolak-balik) terdiri dari 2 jenis, yaitu:1. Motor listrik AC / arus bolak-balik 1 fasa

2. Motor listrik AC / arus bolak-balik 3 fasa

Pembahasan dalam artikel kali ini di titik beratkan pada motor listrik AC 1 fasa, yang terdiri dari: Motor Kapasitor

Motor Shaded Pole



Motor Universal

Sebelumnya akan lebih baik jika anda membaca artikel mengenai motor listrik di sini

Prinsip kerja Motor AC Satu Fasa

Motor AC satu fasa berbeda cara kerjanya dengan motor AC tiga fasa, dimana pada motor ACtiga fasa untuk belitan statornya terdapat tiga belitan yang menghasilkan medan putar dan pada

rotor sangkar terjadi induksi dan interaksi torsi yang menghasilkan putaran. Sedangkan padamotor satu fasa memiliki dua belitan stator, yaitu belitan fasa utama (belitan U1-U2) dan belitan

fasa bantu (belitan Z1-Z2), lihat gambar1.

Gambar 1. Prinsip Medan Magnet Utama dan Medan magnet Bantu Motor Satu fasa

Belitan utama menggunakan penampang kawat tembaga lebih besar sehingga memiliki

impedansi lebih kecil. Sedangkan belitan bantu dibuat dari tembaga berpenampang kecil dan jumlah belitannya lebih banyak, sehingga impedansinya lebih besar dibanding impedansi belitanutama.

Grafik arus belitan bantu Ibantu dan arus belitan utama Iutama berbeda fasa sebesar , hal ini

disebabkan karena perbedaan besarnya impedansi kedua belitan tersebut. Perbedaan arus bedafasa ini menyebabkan arus total, merupakan penjumlahan vektor arus utama dan arus bantu.

Medan magnet utama yang dihasilkan belitan utama juga berbeda fasa sebesar dengan medanmagnet bantu.



Gambar 2. grafik Gelombang arus medan bantu dan arus medan utama

Gambar 3. Medan magnet pada Stator Motor satu fasa

Belitan bantu Z1-Z2 pertama dialiri arus Ibantu menghasilkan fluks magnet tegak lurus,

beberapa saat kemudian belitan utama U1-U2 dialiri arus utama Iutama. yang bernilai positip.Hasilnya adalah medan magnet yang bergeser sebesar 45° dengan arah berlawanan jarum jam.

Kejadian ini berlangsung terus sampai satu siklus sinusoida, sehingga menghasilkan medanmagnet yang berputar pada belitan statornya.

Rotor motor satu fasa sama dengan rotor motor tiga fasa yaitu berbentuk batang-batang kawat

yang ujung-ujungnya dihubung singkatkan dan menyerupai bentuk sangkar tupai, maka seringdisebut rotor sangkar.

Gambar 4. Rotor sangkar

Belitan rotor yang dipotong oleh medan putar stator, menghasilkan tegangan induksi, interaksi

antara medan putar stator dan medan magnet rotor akan menghasilkan torsi putar pada rotor.



Motor Kapasitor

Motor kapasitor satu phasa banyak digunakan dalam peralatan rumah tangga seperti motor pompa air, motor mesin cuci, motor lemari es, motor air conditioning. Konstruksinya sederhana

dengan daya kecil dan bekerja dengan tegangan suplai PLN 220 V, oleh karena itu menjadikan

motor kapasitor ini banyak dipakai pada peralatan rumah tangga.

Gambar 5. Motor kapasitor

Belitan stator terdiri atas belitan utama dengan notasi terminal U1-U2, dan belitan bantu dengannotasi terminal Z1-Z2 Jala-jala L1 terhubung dengan terminal U1, dan kawat netral N terhubung

dengan terminal U2. Kondensator kerja berfungsi agar perbedaan sudut phasa belitan utamadengan belitan bantu mendekati 90°.

Pengaturan arah putaran motor kapasitor dapat dilakukan dengan (lihat gambar6): Untuk menghasilkan putaran ke kiri (berlawanan jarum jam) kondensator kerja CB

disambungkan ke terminal U1 dan Z2 dan terminal Z1 dikopel dengan terminal.

Putaran ke kanan (searah jarum jam) kondensator kerja disambung kan ke terminal Z1 dan U1dan terminal Z2 dikopel dengan terminal U1.

Gambar 6. Pengawatan motor kapasitor dengan pembalik putaran.

Motor kapasitor dengan daya diatas 1 KW di lengkapi dengan dua buah kondensator dan satu

buah saklar sentrifugal. Belitan utama U1-U2 dihubungkan dengan jala-jala L1 dan Netral N.Belitan bantu Z1-Z2 disambungkan seri dengan kondensator kerja CB, dan sebuah kondensator



starting CA diseri dengan kontak normally close (NC) dari saklar sentrifugal, lihat gambar 7.

Awalnya belitan utama dan belitan bantu mendapatkan tegangan dari jala-jala L1 dan Netral.Kemudian dua buah kondensator CB dan CA, keduanya membentuk loop tertutup sehingga rotor

mulai berputar, dan ketika putaran mendekati 70% putaran nominalnya, saklar sentrifugal akan

membuka dan kontak normally close memutuskan kondensator bantu CA.

Gambar 7. Pengawatan dengan Dua Kapasitor

Fungsi dari dua kondensator yang disambungkan parallel, CA+CB, adalah untuk meningkatkan

nilai torsi awal untuk mengangkat beban. Setelah putaran motor mencapai 70% putaran, saklar sentrifugal terputus sehingga hanya kondensator kerja CB saja yang tetap bekerja. Jika kedua

kondensator rusak maka torsi motor akan menurun drastis, lihat gambar 8.

Gambar 8. Karakteristik Torsi Motor kapasitor

MotorShaded Pole

Motor shaded pole atau motor phasa terbelah termasuk motor satu phasa daya kecil, dan banyak

digunakan untuk peralatan rumah tangga sebagai motor penggerak kipas angin, blender.Konstruksinya sangat sederhana, pada kedua ujung stator ada dua kawat yang terpasang dan

dihubung singkatkan fungsinya sebagai pembelah phasa.

Belitan stator dibelitkan sekeliling inti membentuk seperti belitan transfor mator. Rotornya



berbentuk sangkar tupai dan porosnya ditempatkan pada rumah stator ditopang dua buah bearing.

Gambar 9. motor shaded pole, Motor fasa terbelah.

Irisan penampang motor shaded pole memperlihatkan dua bagian, yaitu bagian stator dengan belitan stator dan dua kawat shaded pole. Bagian rotor sangkar ditempatkan di tengah-tengahstator, lihat gambar 10.

Gambar 10. Penampang motor shaded pole.

Torsi putar dihasilkan oleh adanya pembelahan phasa oleh kawat shaded pole. Konstruksi yang

sederhana, daya yang kecil, handal, mudah dioperasikan, bebas perawatan dan cukup di suplaidengan Tegangan AC 220 V, jenis motor shaded pole banyak digunakan untuk peralatan rumah

tangga kecil.

Motor Universal

Motor Universal termasuk motor satu phasa dengan menggunakan belitan stator dan belitanrotor. Motor universal dipakai pada mesin jahit, motor bor tangan. Perawatan rutin dilakukan

dengan mengganti sikat arang yang memendek atau pegas sikat arang yang lembek.Kontruksinya yang sederhana, handal, mudah dioperasikan, daya yang kecil, torsinya yang



cukup besar motor universal dipakai untuk peralatan rumah tangga.

Gambar 11. komutator pada motor universal.

Bentuk stator dari motor universal terdiri dari dua kutub stator. Belitan rotor memiliki dua belas

alur belitan dan dilengkapi komutator dan sikat arang yang menghubungkan secara seri antara belitan stator dengan belitan rotornya. Motor universal memiliki kecepatan tinggi sekitar 3000

rpm.

Gambar 12. stator dan rotor motor universal

Aplikasi motor universal untuk mesin jahit, untuk mengatur kecepatan dihubungkan dengantahanan geser dalam bentuk pedal yang ditekan dan dilepaskan.

Semoga bermanfaat.

Kategori: Mesin Listrik

Artikel Terkait Lainnya:

Mesin Listrik

y Kode IP (International Protection / Ingress Protection)



y Unduh Buku-Buku Teknik Elektro Gratis y Tap Changer (Perubah Tap) Pada Transformator

y Animasi Generator DC dan Generator AC

y Standarisasi Motor Listrik

y Perubahan Reaktansi Mesin Listrik Pada Saat Terjadi Gangguan y

Animasi Motor DC

Motor induksi merupakan motor listrik arus bolak balik (ac) yang paling luas digunakanPenamaannya berasal dari kenyataan bahwa motor ini bekerja berdasarkan induksi medan

magnet stator ke statornya, dimana arus rotor motor ini bukan diperoleh dari sumber tertentu,tetapi merupakan arus yang terinduksi sebagai akibat adanya perbedaan relatif antara putaran

rotor dengan medan putar (rotating magnetic field ) yang dihasilkan oleh arus stator.

Motor induksi sangat banyak digunakan di dalam kehidupan sehari-hari baik di industri maupundi rumah tangga. Motor induksi yang umum dipakai adalah motor induksi 3-fase dan motor

induksi 1-fase. Motor induksi 3-fase dioperasikan pada sistem tenaga 3-fase dan banyak digunakan di dalam berbagai bidang industri, sedangkan motor induksi 1-fase dioperasikan pada

sistem tenaga 1-fase yang banyak digunakan terutama pada penggunaan untuk peralatan rumahtangga seperti kipas angin, lemari es, pompa air, mesin cuci dan sebagainya karena motor

induksi 1-fase mempunyai daya keluaran yang rendah.

3.1 Konstruksi Motor Induksi

Motor induksi pada dasarnya mempunyai 3 bagian penting sebagai berikut.

1. Stator : Merupakan bagian yang diam dan mempunyai kumparan yang dapat menginduksikan medan

elektromagnetik kepada kumparan rotornya.

2. Celah : Merupakan celah udara: Tempat berpindahnya energi dari startor ke rotor.

3. Rotor : Merupakan bagian yang bergerak akibat adanya induksi magnet dari kumparan stator yang

diinduksikan kepada kumparan rotor.

Konstruksi stator motor induksi pada dasarnya terdiri dari bahagian-bahagian sebagai berikut.

1. Rumah stator (rangka stator) dari besi tuang.

2. Inti stator dari besi lunak atau baja silikon.



3. Alur, bahannya sama dengan inti, dimana alur ini merupakan tempat meletakkan belitan (kumparan

stator).

4. Belitan (kumparan) stator dari tembaga.

Rangka stator motor induksi didisain dengan baik dengan empat tujuan yaitu:

1. Menutupi inti dan kumparannya.

2. Melindungi bagian-bagian mesin yang bergerak dari kontak langsung dengan manusia dan dari

goresan yang disebabkan oleh gangguan objek atau gangguan udara terbuka (cuaca luar).

3. Menyalurkan torsi ke bagian peralatan pendukung mesin dan oleh karena itu stator didisain untuk

tahan terhadap gaya putar dan goncangan.

4. Berguna sebagai sarana rumahan ventilasi udara sehingga pendinginan lebih efektif.

Berdasarkan bentuk konstruksi rotornya, maka motor induksi dapat dibagi menjadi dua jenis

seperti yang diperlihatkan pada gambar 3.1, yaitu.

1. Motor induksi dengan rotor sangkar (squirrel cage).

2. Motor induksi dengan rotor belitan (wound rotor)

a) Rangka Stator b) Rotor Belitan c) Rotor Sangkar

Gambar 3.1 Bentuk konstruksi dari motor induksi

Konstruksi rotor motor induksi terdiri dari bahagian-bahagian sebagai berikut.

1. Inti rotor, bahannya dari besi lunak atau baja silikon sama dengan inti stator.



2. Alur, bahannya dari besi lunak atau baja silikon sama dengan inti. Alur merupakan tempatmeletakkan belitan (kumparan) rotor.

3. Belitan rotor, bahannya dari tembaga.

4. Poros atau as.

Diantara stator dan rotor terdapat celah udara yang merupakan ruangan antara stator danrotor. Pada celah udara ini lewat fluks induksi stator yang memotong kumparan rotor sehingga

meyebabkan rotor berputar. Celah udara yang terdapat antara stator dan rotor diatur sedemikianrupa sehingga didapatkan hasil kerja motor yang optimum. Bila celah udara antara stator dan

rotor terlalu besar akan mengakibatkan efisiensi motor induksi rendah, sebaliknya bila jarak antara celah terlalu kecil/sempit akan menimbulkan kesukaran mekanis pada mesin. Bentuk

gambaran sederhana penempatan stator dan rotor pada motor induksi diperlihatkan pada gambar 3.2.

Gambar 3.2 Gambaran sederhana motor induksi dengan satu kumparan stator dan satu kumparan

rotor

Tanda silang (x) pada kumparan stator atau rotor pada gambar 3.2 menunjukkan arah arus yangmelewati kumparan masuk ke dalam kertas (tulisan ini) sedangkan tanda titik (.) menunjukkan

bahwa arah arus keluar dari kertas.

Belitan stator yang dihubungkan dengan suatu sumber tegangan akan menghasilkan medan

magnet yang berputar dengan kecepatan sinkron (ns =, 120f/2p). Medan putar pada stator tersebut

akan memotong konduktor-konduktor pada rotor, sehingga terinduksi arus; dan sesuai dengan Hukum

Lentz, rotor pun akan turut berputar mengikuti medan putar stator. Perbedaan putaran relatif antara

stator dan rotor disebut slip. Bertambahnya beban, akan memperbesar kopel motor yang oleh

karenanya akan memperbesar pula arus induksi pada rotor, sehingga slip antara medan putar stator dan

putaran rotor pun akan bertambah besar. Jadi. Bila beban motor bertambah, putaran rotor cenderung

menurun.



3.2. Prinsip Kerja Motor Induksi

Motor induksi bekerja berdasarkan induksi elektromagnetik dari kumparan stator kepadakumparan rotornya. Garis-garis gaya fluks yang diinduksikan dari kumparan stator akan

memotong kumparan rotornya sehingga timbul emf (ggl) atau tegangan induksi dan karena

penghantar (kumparan) rotor merupakan rangkaian yang tertutup, maka akan mengalir arus padakumparan rotor. Penghantar (kumparan) rotor yang dialiri arus ini berada dalam garis gaya fluksyang berasal dari kumparan stator sehingga kumparan rotor akan mengalami gaya Lorentz yang

menimbulkan torsi yang cenderung menggerakkan rotor sesuai dengan arah pergerakan medaninduksi stator. Pada rangka stator terdapat kumparan stator yang ditempatkan pada slot-slotnya

yang dililitkan pada sejumlah kutup tertentu. Jumlah kutup ini menentukan kecepatan berputarnya medan stator yang terjadi yang diinduksikan ke rotornya. Makin besar jumlah kutup

akan mengakibatkan makin kecilnya kecepatan putar medan stator dan sebaliknya. Kecepatan berputarnya medan putar ini disebut kecepatan sinkron. Besarnya kecepatan sinkron ini adalah

sebagai berikut.

[sink = 2Tf (listrik, rad/dt) (3.1)

= 2Tf / P (mekanik, rad/dt)

atau:

Ns = 60. f / P (putaran/menit, rpm) (3.2)

yang mana :

f = frekuensi sumber AC (Hz)

P = jumlah pasang kutup

Ns dan [sink = kecepatan putaran sinkron medan magnet stator

Prinsip kerja motor induksi berdasarkan macam fase sumber tegangannya dapat dijelaskan lebih

lanjut sebagai berikut dibawah ini.

1. Sumber 3-fase

Sumber 3-fase ini biasanya digunakan oleh motor induksi 3-fase. Motor induksi 3-fase ini

mempunyai kumparan 3-fase yang terpisah antar satu sama lainya sejarak 1200

listrik yang dialiri oleh

arus listrik 3-fase yang berbeda fase 1200 listrik antar fasenya, sehingga keadaan ini akan menghasilkan

resultan fluks magnet yang berputar seperti halnya kutup magnet aktual yang berputar secara mekanik.



Bentuk gambaran sederhana hubungan kumparan motor induksi 3-fase dengan dua kutup stator


F1

S3 F2

F3

S1

S2

Gambar 3.3 Bentuk hubungan

kumparan motor induksi 3-fasedengan dua kutup stator

Berntuk gambaran fluk

yang terjadi pada motor induksi 3-

fasa diperllihatkan pada gambar

3.4 (fluks yang terjadi pada

kumparan 3-fase diasumsikan

sinusoidal seperti yang

diperlihatkan pada gambar 3.4a

dengan arah fluks positif seperti gambar 3.4b)

<![if mso & !supportInlineShapes & supportFields]> SHAPE \* MERGEFORMAT <![endif]>

q

Fm

F

<!±[if mso &

!supportInlineShapes & supportFields]> <![endif]±>

Gambar 3.4 Fluks yang terjadi pada motor induksi 3-fase dari gambar 3.3



Bila dimisalkan nilai fluks maksimum yang terjadi pada salah satu fasenya disebut Jm , maka resultan

fluks Jr pada setiap saat diperoleh dengan melakukan penjumlah vektor dari masing-masing fluks J1 , J2

dan J3 akibat pengaruh 3-fasenya. Bila nilai Jr dihitung setiap 1/6 perioda dari gambar 3.4a dengan

mengambil titik-titik 0, 1, 2 dan 3 maka akan diperoleh bentuk gambaran perputaran fluks stator seperti

yang diperlihatkan pada gambar 3.5.

Bentuk perhitungan hingga terjadinya perputaran fluks magnet stator dari gambar 3.5 dapat

diterangkan dengan memperhatikan kembali titik-titik 0, 1, 2 dan 3 pada gambar 3.4 sehingga

didapatkan sebagai berikut.

(i) Saat U = 00

pada gambar 3.4a akan diperoleh :

J1 = 0, J2 = [( )/2] x Jm , J3 = [( )/2] x Jm

Penjumlahan vektor dari ketiga vektor J1 ,J2 dan J3 ini menghasilkan vektor Jr seperti yang diperlihatkan

pada gambar 5(i) dengan perhitungan :

Jr = 2 x [( )/2] x Jm x cos (600/2) = x [( )/2] x Jm = (3/2) Jm

(ii) Saat U = 600


J1 = [( )/2] x Jm , J2 = [( )/2] x Jm , J3 = 0


pada gambar 5(ii) dengan perhitungan :


Di sini dapat dilihat bahwa resultan fluks yang dihasilkan adalah tetap sebesar (3/2) Jm dan

berputar searah jarum jam dengan besar sudut sebesar 600.

60 0

600

60 0



60 0

Fr = 1,5 Fm

Fr = 1,5 Fm

Fr = 1,5 Fm

Fr = 1,5 Fm

F2

F3

-F2

F1

-F2

F1

-F3

-F3

(iv) q = 180 0

(i) q = 00

(iii) q = 120 0

(ii) q = 60 0

Gambar 3.5 Bentuk perputaran

fluks stator dari gambar 3.4

(iii) Saat U = 1200

pada gambar

3.4a akan diperoleh :

J1 = [( )/2] x Jm , J2 = 0 , J3 =

[( )/2] x Jm

Penjumlahan vektor dari ketiga

vektor J1 ,J2 dan J3 ini

menghasilkan vektor Jr seperti

yang diperlihatkan pada gambar

2.4(iii) dengan perhitungan :


Di sini dapat dilihat bahwa resultan fluks yang dihasilkan adalah tetap lagi sebesar (3/2) Jm dan berputar

lagi searah jarum jam dengan besar sudut sebesar 600 atau 1200 dari saat awal.



(iv) Saat U = 1800


J1 = [( )/2] x Jm , J2 = [( )/2] x Jm , J3 = 0


pada gambar 5(iv) dengan perhitungan :


Di sini dapat dilihat bahwa resultan fluks yang dihasilkan adalah tetap lagi sebesar (3/2) Jm dan berputar

lagi searah jarum jam dengan besar sudut sebesar 600 atau 1800 dari saat awal.

Dari uraian yang telah dijelaskan di atas, maka dapat disimpulkan sebagai berikut.

1. Resultan fluks yang dihasilkan konstan sebesar (3/2) Jm yaitu 1,5 kali fluks maksimum yang terjadi dari

setiap fasenya.

2. Resultan fluks yang terjadi berputar disekeliling stator dengan kecepatan konstan sebesar 60.f

/P (telah dijabarkan sebelumnya).

Besarnya fluks konstan yang terjadi pada motor induksi 3-fase juga dapat dibuktikan

secara matematik. Dengan cara mengambil salah satu fase-1 sebagai referensi maka didapatkansebagaiberikut.

Misalkan fluks yang dihasilkan oleh kumparan a-a (fasa 1) pada saat t dapat dinyatakan dalam

koordinat polar, yaitu :

J1 = Ja cos J (3.3)

Dan fluks yang dihasilkan oleh kumparan b-b (fasa 2) dan c-c (fasa 3) masing-masing adalah :

J2 = Jb cos (J 120r) (3.4)

J3 = Jc cos (J 240r) (3.5)

Karena amplitudo fluks berubah menurut waktu secara sinusoid, maka amplitudo Ja, Jb dan Jc dapat

dituliskan:



Ja = Jmaks cos [t (3.6)

Jb = Jmaks cos ([t 120r) (3.7)

Jc = Jmaks cos ([t 240r) (3.8)

Fluks resultan adalah jumlah ketiga fluks tersebut dan merupakan fungsi tempat (J) dan waktu (t).

Jt(J,t) = Jm cos[t cos J + Jm cos (J 120r) cos ([t 120r) + Jm cos (J 240r) cos ([t 240r)

Dengan memakai transformasi trigonometri dari :

cos E cos F = ½ cos (E F) + ½ cos (E + F) (3.9)

didapat :

Jt(J,t) = ½Jm cos (J [t) + ½Jm cos (J + [t) + ½Jm cos (J [t) +

½Jm cos (J + [t 240r) + ½Jm cos (J [t) + ½Jm cos (J + [t 480r)

Suku kedua, keempat, dan keenam saling menghapuskan, maka diperoleh:

Jt(J,t) = 1,5 Jm cos (J [t) (3.10)

2. Sumber 2-fasa atau 1-fasa

Pada dasarnya, prinsip kerja motor induksi 1-fasa sama dengan motor induksi 2-fasa yang tidak

simetris karena pada kumparan statornya dibuat dua kumparan (yaitu kumparan bantu dan kumparan

utama) yang mempunyai perbedaan secara listrik dimana antara masing-masing kumparannya tidak

mempunyai nilai impedansi yang sama dan umumnya motor bekerja dengan satu kumparan stator

(kumparan utama). Khusus untuk motor kapasitor-start kapasitor-run, maka motor ini dapat dikatakan

bekerja seperti halnya motor induksi 2-fasa yang simetris karena motor ini bekerja dengan kedua

kumparannya (kumparan bantu dan kumparan utama) mulai dari start sampai saat running (jalan).



Motor induksi 1-fase yang bekerja dengan satu kumparan stator pada saat running (jalan) dapat

dikatakan bekerja bukan berdasarkan medan putar, tetapi bekerja berdasarkan gabungan medan maju

dan medan mundur. Bila salah satu medan tersebut dibuat lebih besar maka rotornya akan berputar

mengikuti perputaran medan ini. Bentuk gambaran proses terjadinya medan maju dan medan mundur

ini dapat dijelaskan dengan menggunakan teori perputaran medan ganda seperti yang diperlihatkan

pada gambar 3.6.

-Fm

+Fm

Fm/2

Fm/2

Fm/2

Fm/2

Fm sin q +q

-q

-q

+q

Gambar 3.6 Teori

perputaran medan

ganda pada motor

induksi 1-fase

Gambar

3.6

memperlihatkan

bahwa fluks

sinusoidal bolak

balik dapat

ditampilkan

sebagai dua fluks

yang berputar,

dimana masing-masing fluks bernilai setengah dari nilai fluks bolak-baliknya yang berputar dengan

kecepatan sinkron dengan arah yang saling berlawanan. Gambar 3.6a memperlihatkan bahwa fluks total

yang dihasilkan sebesar *m adalah akibat pengaruh dari masing-masing komponen fluks A dan B yang

mempunyai nilai sama sebesar *m / 2 yang berputar dengan arah yang berlawanan. Setelah fluks A dan



B berputar sebesar + U dan - U (pada gambar 3.6b) resultan fluks yang terjadi menjadi 2 x (*m/2) sin

(2 U/2) = *m sin U. Selanjutnya setelah seperempat lingkaran resultan fluks yang terjadi (gambar 3.6c)

menjadi nol karena masing-masing fluks A dan B mempunyai harga yang saling menghilangkan. Setelah

setengah lingkaran (gambar 3.6d) resultan fluks A dan b akan menghasilkan 2 x (*m/2) = *m (arah

berlawanan dengan gambar 3.6a). Selanjutnya setelah tigaperempat lingkaran (gambar 3.6e) resultan

fluks A dan B yang terjadi kembali nol karena masing-masing fluks yang saling menghilangkan. Proses

pada gambar 3.6 ini akan terus berlangsung sehingga terlihat bahwa medan fluks yang terjadi adalah

medan maju dan medan mundur karena pengaruh fluks magnet bolak balik yang dihasilkan oleh sumber

arus bolak balik.

3.3 Slip

Apabila rotor dari motor induksi berputar dengan kecepatan Nr , dan medan magnet stator berputar dengan kecepatan Ns, maka bila ditinjau perbedaan kecepatan relatif antara kecepatan

medan magnet putar stator terhadap kecepatan rotor, ini disebut kecepatan slip yang besarnyasebagai berikut.

Kec.slip = Ns ± Nr (3.11)

Kemudian slip (s) adalah :

S = (3.12)

Frekuensi yang dibangkitkan pada belitan rotor adalah f 2 dimana

f 2 = (3.13)

dengan: p = jumlah kutup magnet stator.

Sedangkan frekuensi medan putar stator adalah f l, di mana

f 1 = (3.14)

Dari persamaanpersamaan di atas akan diperoleh



= f 2 = sf 1 (3.15)

Apabila, slip = 0 (karena Ns=Nr) maka f 2 = 0. Apabila rotor ditahan slip = 1 (karena Nr= 0) maka f 2 = f 1.

Dari persamaan f 2 = sf 1, diketahui bahwa frekuensi rotor dipengaruhi oleh slip. Oleh karena GGL induksi

dan reaktansi pada rotor merupakan fungsi frekuensi maka besarnya juga turut dipengaruhi oleh slip.

Besarnya GGL induksi efektif pada kumparan stator adalah :

E1 = 4,44 f 1 N1 Jm (3.16)

Selanjutnya, besarnya GGL induksi efektif pada kumparan rotor adalah :

E2S = 4,44 f 2 N2 Jm (3.17)

= 4,44 s f 1 N2 Jm

= s.E2

dimana :

E2 = GGL pada saat rotor diam (Nr = Ns)

E2S = GGL pada saat rotor berputar.

Selanjutnya karena kumparan rotor mempunyai reaktansi induktif yang dipengaruhi oleh frekuensi,

maka dapat dibuatkan :

X2S = 2T f 2 L2 (3.18)

= 2T s.f 1 L2

= sX2

dengan :

X2S = reaktansi pada saat rotor berputar.



X2 = reaktansi pada saat rotor diam. (Nr = Ns).

3.4 Arus Rotor

Lilitan rotor dihubung singkat dan tidak mempunyai hubungan langsung dengan sumber,

arusnya diinduksikan oleh fluks magnet bersama (J) antara stator dan rotor yang melewati celah udara,

sehingga arus rotor ini bergantung kepada perubahan-perubahan yang terjadi pada stator.

Apabila tegangan sumber V1 diberikan pada stator, pada stator timbul tegangan E1 yang

diinduksikan oleh fluks-fluks tersebut yang juga menimbulkan tegangan E pada rotor, (E2 = E1 pada saat

rotor ditahan dan s E2 = E1 pada waktu motor berputar dengan slip s). Besarnya arus rotor I2 akan

diimbangi dengan arus stator tapi dengan arah berlawanan agar fluks magnet bersama (Jm) tetap

konstan seperti yang diperlihatkan pada gambar 3.7.

Gambar 3.7: Diagram vektor motor induksi dengan tinjauan sederhana

Pada slip s, arus rotor ditentukan oleh s E2 (GGL rotor) dan Z2 (impedansi rotor), sehingga akan

diperoleh:

I1== I2 = (3.19)

I1 ketinggalan sebesar N2 terhadap V1, dengan:

N2 = arc tan (3.20)



3.5. Rangkaian Pengganti Motor Induksi 3-f asa

Motor induksi 3-fasa mempunyai kumparan stator dan kumparan rotor. Rangkaian pengganti

rotor motor induksi ideal digambarkan pada gambar 3.8.

Gambar 3.8 Rangkaian pengganti rotor motor induksidengan tinjauan sederhana.

GGL induksi pada rotor adalah sE2 = E1, jika dibuat El = E2 maka semua unsur yang ada di rotor

harus dibagi dengan s, sehingga r2 menjadi dan s.X2 menjadi X2. Selanjutnya dapat juga dibuatkan :

(3.21)

dengann arus rotor I2 tetap sama dengan I2 sebelumnya. Bila dinamakan tahanan stator = r1 dan

reaktansi induksi dari fluks bocor kumparan stator = X1, akan dapat dibuatkan rangkaian pengganti

motor induksi 3-fasa perfasanya seperti gambar 3.9. Selanjutnya, bila rotor dilihat dari sisi stator akan

diperoleh gambar 3.10 dengan rm (tahanan karena pengaruh rugi-rugi inti) dan Xm (reaktansi induktif

magnet) pada inti. Gambar 3.10 merupakan gambar rangkaian pendekatan (ekivalen) motor induksi 3-

fasa perfasa yang sudah merupakan standar untuk menganalisa rangkaian karena sisi rotor dilihat dari

sisi stator.



Gambar 3.9. Rangkaian pengganti motor induksi 3-fasa perfasa

E2=E1

Gambar 3.10 Rangkaian pengganti dengan rotor disesuaikan terhadap stator.

Gambar 3.10 memperlihatkan bahawa untuk menggabungkan rangkaian stator dan rangkaian

rotor, rangkaian rotor harus disesuaikan dengan rangkaian stator. Apabila rangkaian rotor disesuaikan

terhadap rangkaian stator maka rangkaian rotor dianggap mempunyai nilai yang sama dengan bayangan

dari rangkaian stator itu sendiri, sehingga E1 = E2. Selanjutnya untuk parameter-parameter yang lain

pada sisi rotor juga diberik tanda ( ) seperti yang diperlihatkan pada gambar 3.10.

3.6. Daya Motor Induksi

Dengan memperhatikan gambar 3.8 sampai dengan gambar 3.10 dapat dibuatkan besarnya daya aktif

makanik yang ditransfer dari stator melalui celah udar ke rotor (Pg) sebesar.

Pg = I22

. = I22. ( ) (3.22)



= (I2)2

. = I22. ( )

dan rugi-rugi daya aktif pada kumparan rotor (Pr2) sebesar:

Pr2 = I22

r2 = (I2)2.r2 (3.23)

Selanjutnya daya aktif mekanik yang bermanfaat untuk menggerakkan rotor (Pm) sebesar:

Pm = I22

. = (I2)2

. (3.24)

Bila dibuatkan perbandingan antara ketiga daya tersebut, dengan asumsi rugi-rugi putar diabaikan,

maka dapat dibuatkan perbandingan sebagai berikut.

Pm : Pr2 = (1-s) : s (3.25)

Pg : Pm : Pr2 = 1: (1 - s) : s (3.26)

Kemudian rugi-rugi daya aktif pada kumparan primer motor induksi 3-fasa perfasa (P 1) dapat dibuatkan

sebagai berikut.

P1 = I12 r1 (3.27)

Daya masukan motor induksi 3-fasa perfasa menjadi:

Pin = P2 + Pg (3.28)

Selanjutnya daya 3-fasanya dapat dibuatkan sebagai berikut.

Pin (3ph) = 3. Pin(3ph) (3.29)

Pin (3ph) = VL. IL. Cos (3.30)

Dengan = perbedaan sudut antara VL dan IL.



3.7 Torsi Motor Induksi

Torsi berhubungan dengan kemampuan motor untuk mesuplai beban mekanik. Oleh karena itu

Torsi (T) secara umum dapat dirumuskan sebagai berikut.

T = (3.31)

Dengan : [r = kecepatan sudut (mekanik) dari rotor.

Dari persamaan (3.12) dapat dibuat bahwa Nr = Ns (1-s), sehingga diperoleh pula:

[r = [s (1-s) (3.32)

Bila dilihat torsi mekanik yang ditransfer pada rotornya (perhatikan gambar 3.10) akan diperoleh sebagai

berikut.

Tg = (3.33)

Dimana:

k =

E =

Ttorsi start yang dibutuhkan pada motor induksi dapat dihitung dengan memasukkan nilai s = 1 pada

persamaan (3.33). Selanjutnya dengan memperhatikan persamaan 3.26, torsi mekanik yang bermanfaat

untuk memutar rotor menjadi:

Tm = (3.34)



Torsi maksimum dicapai pada , maka dari persamaan (3.33), maka diperoleh:

E (s2 + E2) s.E (2s) = 0

s2

+ E2 2 s

2= 0

s2 = E2

s = s E (3.35)

Dari keadaan ini akan diperoleh torsi maksimum (Tmx) sebesar:

Tmx = (3.36)

Torsi maksimum (1/2k) tersebut dicapai pada slip positif (mesin bertindak sebagai motor induksi) dan

pada slip negatif (mesin bertindak sebagai generator induksi).

Hubungan antara torsi dan slip dinyatakan pada gambar 3.11.

Gambar 3.11 Hubungan antara torsi dan slip motor induksi



Dengan memperhatikan gambar 3.11 dapat dilihat bahwa:

- Pada kecepatan hipersinkron (kecepatan melebih kecepatan sinkron), slipnya negatif (biasanya

kecil), mesin beroperasi sebagai generator induksi dengan torsi bekerja dengan arah yang

berlawanan dengan putaran medan putar.

- Saat mesin bekerja pada kecepatan di antara standstill dan kecepatan sinkron, dengan slip positif

antara 1 dan 0: Mesin berputar pada keadaan tanpa beban sehingga slipnya kecil sekali, GGL

rotor juga kecil sekali, Z2 (rotor circuit impedance) hampir R murni dan arus cukup untuk

membangkitkan torsi dan memutar rotornya.

- Selanjutna beban mekanik dipasang pada poros sehingga putaran rotor makin lambat, slip naik,

GGL rotor naik (besar maupun frekuensinya), menghasilkan arus dan torsi yang lebih besar.

- Jika motor induksi diputar berlawanan dengan arah putaran medan putar maka masih akan

dihasilkan torsi yang bertindak sebagai rem dan terjadi penyerapan tenaga mekanik: Misalnya

mesin dalam keadaan berputar dengan slip s, kemudian arah medan putar tiba-tiba di balik,

maka akan terjadi rotor mempunyai slip (2 - s), kecepatan turun menuju nol dan dapat dibawa ke

kondisi standstill. Cara ini adalah cara pengereman motor yang disebut dengan plugging.

3.8. Hubungan Antara Torsi dan Slip

Dari persamaan (34) terlihat bahwa untuk s = 0, T = 0 sehingga kurva dimulai dari titik 0. Pada

kecepatan normal (mendekati kecepatan sinkron, harga (s.X2) sangat kecil dibanding harga r2-nya,

sehingga T = untuk r2 konstan.



Gambar 3.12. Grafik T = f (s) untuk bermacam-macam nilai r2 pada motor induksi

Apabila slip terus dinaikkan (dengan menambah beban motor) torsi (T) terus meningkat dan

mencapai harga maksimum pada saat s = , torsi ini disebut pull - out atau break - down torque.

Dengan bertambahnya beban, slip makin besar, putaran motor makin turun maka lama-lama X2

meningkat terus sehingga r2 dapat diabaikan bila dibandingkan terhadap (s.X2) sehingga bentuk kurva

torsi - slip sesudah mencapai titik maksimum berobah dalam setiap penambahan beban motor dimana

torsi yang dihasilkan motor akan terus merosot, akibatnya putaran semakin pelan dan akhirnya

berhenti. Pada prinsipnya daerah kerja dari motor berada di antara slip, s = 0 dan s = saat mencapai

torsi maksimum, perhatikan gambar 3.12. Dari gambar 3.12 terlihat bahwa nilai Tmaks tergantung dari

r2, makin besar harga r2 makin besar pula nilai slip untuk mencapai Tmaks.

3.9 Membalik Arah Putaran Motor Induksi 3-f asa

Untuk membalik putaran motor dapat dilaksanakan dengan menukar dua di antara tiga kawat dari

sumber tegangannya seperti yang diperlihatkan pada gambar 3.13.



Gambar 3.13 Cara membalik arah putaran motor induksi 3-fasa

3.10 Memilih Motor Listrik

Setiap motor listrik sebagai alat penggerak sudah mempunyai klasifikasi tertentu sesuai dengan

maksud penggunaannya menurut kebutuhan yang diinginkan. Klasifikasi tiap motor listrik bisa dibaca

pada papan nama (name plate) yang dipasang padanya sehingga untuk berbagai keperluan bisa dipilih

motor yang sesuai.

Di dalam pemakaian sederhana, klasifikasi motor hanya dikenal menurut::

1. Tenaga output motor (HP).

2. Sistem tegangan (searah, bolak-balik, ukurannya, fasenya).

3. Kecepatan motor (rendah, sedan, tinggi).

Dalam pemakaian yang sederhana ini belum dicapai hal-hal lain yang sangat penting dalam

memilih motor yang sesuai. Jadi dapat disimpulkan bahwa klasifikasi motor ini sangatlah luas mencakup

dalam:

1. Hal-hal yang dibutuhkan oleh mesin-mesin yang digerakkan (driven machines) yang sesuai dengan:

tenaga dan torsi yang dibutuhkan

2. Karakteristik beban dan macam-macam kerja yang diperlukan

3. Konstruksi mesin-mesin yang digerakkan



Hal-hal yang demikian akan memberikan pula macam-macam variasi bentuk dari motor termasuk alat-

alat perlengkapannya (alat-alat pengusutan dan pengaturan).

3.11 Motor Induksi 1-fasa

Motor induksi 1-fasa biasanya tersedia dengan daya kurang dari 1 HP dan banyak digunakan

untuk keperluan rumah tangga dengan aplikasi yang sederhana, seperti kipas angin motor pompadan lain sebagainya. Didasarkan pada cara kerjanya, maka motor ini dapat dikelompokan sebagai berikut :

1. Motor fase belah/fase bagi ( split pha se motor )

2. Motor kapasitor (ca pacitor motor )

a. Kapasitor start (capacitor start motor)

b. Kapasitor start-kapasitor jalan (capacitor start-capacitor run motor)

c. Kapasitor jalan (capacitor run motor)

3. Motor kutub bayangan ( shaded pole motor )

Penjelasan dari jenis-jenis motor ini dijabarkan sebagai berikut di bawah ini.

3.11.1 Motor fase belah/fase bagi

Motor fase belah mempunyai kumparan utama dan kumparan bantu yang tersambung paralel danmempunyai perbedaan fasa antara keduanya mendekati 90o

listrik. Gambaran konstruksi dan

bentuk rangkaian sederhana pemasangan kumparannya diperlihatkan pada gambar 3.14.

c)

b)

a)



Gambar 3.14 Bentuk konstruksi dan hubungan kumparan motor induksi fasa belah

Gambar 3.14a memperlihatkan letak kumparan utama dan kumparan bantu yang diatur berjarak 90o

listrik, gambar 3.14b memperlihatkan hubungan kumparan utama dan kumparan bantu dalam

rangkaiannya dan gambar 3.14c memperlihatkan hubungan arus dan tegangan yang terjadi pada

kumparan motor induksi fasa belah. Di dalam prakteknya diusahakan antara arus kumparan bantu dan

kumparan utamanya berbeda fasa mendekati 90 o listrik. Dengan cara ini maka kumparan motor

menjadi seolah-olah seperti motor induksi dua fase yang akan dapat menghasilkan medan magnet yang

seolah-olah berputar sehingga motor induksi ini dapat berputar sendiri (self starting).

Pada motor fase boleh, kumparan utama mempunyai tahanan murni rendah dan reaktansi

tinggi , sebaliknya kumparan bantu mempunyai tahanan murni yang tinggi tetapi reaktansinya rendah.

Tahanan murni kumparan bantu dapat dipertinggi dengan menambah R yang disambung secara seri

dengannya (disebut motor resistor) atau dengan menggunakan kumparan kawat yang diameternya

sangat kecil. Bila pada kumparan bantuk diberik kapasitor, maka motor ini disebut motor kapasitor

(capacitor motor). Motor fase belah ini biasanya sering disebut motor resistor saja , sedangkan untuk

motor kapasitor jarang disebut sebagai motor fase belah karena walaupun prinsipnya adalah membagi

dua fasa tetapi nilai perbedaan fasanya hampir mendekati 90o, sehingga kerjanya mirip dengan motor

induksi 2-fasa dan umum disebut sebagai motor kapasitor saja. Untuk memutuskan arus, kumparan

Bantu dilengkapi dengan saklar pemutus S yang dihubungkan seri terhadap kumparan bantu. Alat ini

secara otomatis akan memutuskan setelah motor mencapai kecepatan 75% dari kecepatan penuh. Pada

motor fase belah yang dilengkapi saklar pemutus kumparan bantu biasanya yang dipakai adalah saklar

sentri f ugal . Khusus untuk penerapan motor fase belah ini pada lemari es biasanya digunakan rele.



3.11.2 Motor kapasitor

Motor kapasitor merupakan bagian dari motor fasa belah, namun yang membedakan kedua

motor tersebut adalah pada saat kondisi start motor. Motor kapasitor ini menggunakan kapasitor pada

saat startnya yang dipasang secara seri terhadap kumparan bantu. Motor kapasitor ini umumnya

digunakan pada kipas angin, kompresor pada kulkas (lemari es), motor pompa air, dan sebagainya. Pada

lemari es umumnya memakai rele sebagai saklar sentrifugalnya. Berdasarkan penggunaan kapasitor

pada motor kapasitor, maka motor kapasitor ini dapat dibagi dalam hal sebagai berikut di bawah ini.

1. Motor kapasitor start (capacitor start motor )

Pada motor kapasitor, pergeseran fase antara arus kumparan utama (Iu) dan arus kumparan bantu(I b) didapatkan dengan memasang sebuah kapasitor yang dipasang seri terhadap kumparan

bantunya seperti yang diperlihatkan pada gambar 3.15.

Gambar 3.15 Bagan rangkaian motor kapasitor dan diagram vektor Iu dan Ib

Kapasitor yang digunakan pada umumnya adalah kapasior elektrolik yang pemasangannya tidak

permanen pada motor (sebagai bagian yang dapat dipisahkan). Kapasitor start direncanakan khususnya

untuk waktu pemakaian yang singkat, sekitar 3 detik, dan tiap jam hanya 20 kali pemakaian. Bila saat

start dan setelah putaran motor mencapai 75% dari kecepatan penuh, saklar sentrifugal (CS) otomatis

akan terbuka untuk memutuskan kapasitor dari rangkaian, sehingga yang tinggal selanjutnya hanya

kumparan utama saja.. Pada sebahagian motor ini ada yang menggunaan rele sebagai saklar

sentifugalnya. Ada 2 bentuk pemasangan rele yang biasa digunakan yaitu penggunaan rele arus dan rele

tegangan seperti yang diperlihatkan pada gambar 3.16 dan gambar 3.17.



Gambar 3.16 Bentuk penggunaan rele arus dalam rangkaian

Arus start yang dihasilkan pada gambar 3.16 cukup besar sehingga medan magnet yang

dihasilkan oleh rele sanggup untuk menarik kontak NO (normally open) menjadi menutup

(berhubungan), setelah motor berjalan dan mencapai kecepatan 75% kecepatan nominalnya, maka arus

motor sudah turun menjadi kecil kontak NO yang terhubung tadi terlepas kembali karena medan

magnet yang dihasilkan tidak sanggup untuk menarik kontak NO sehingga kapasitor dilepaskan lagi dari

rangkaian.

Gambar 3.17 Bentuk penggunaan rele tegangan dalam rangkaian

Tegangan awal saat start yang dihasilkan pada rele gambar 3.17 masih kecil sehingga medan

magnet yang dihasilkan oleh rele tidak sanggup untuk menarik kontak NC (normally close) menjadi

terbuka (memisah), setelah motor berjalan dan mencapai kecepatan 75% kecepatan nominalnya, maka

tegangan pada rele sudah naik menjadi normal sehingga kontak NC yang terlepas tadi terhubung karena

medan magnet yang dihasilkan rele sanggup untuk menarik kontak NC menjadi terbuka sehingga

kapasitor dilepaskan lagi dari rangkaian.



Disamping itu, penggunaan kapasitor start pada motor kapasitor dapat divariasikan misalnya

dengan tegangan tegangan ganda seperti yang diperlihatkan pada gambar 3.18.

Gambar 3.18 Motor kapasitor start tegangan ganda, putaran satu arah.

Untuk penggunaan tegangan rendah pada gambar 3.18, kumparan utama I dan kumparan utama II

diparalel dengan cara terminal 1 dikopel dengan 3, terminal 2 dikopel dengan 4, kemudian terminal 1

dan 2 diberikan untuk sumber tegangan. Untuk tegangan tingginya, kumparan utama I dan kumparan

utama II dihubungkan secara seri, kemudian terminal 1 dikopel dengan 4 dan terminal 3 dan 2 untuk

sumber tegangan.

Motor kapasitor start yang sederhana juga dapat diperlengkapi dengan pengaturan kecepatan

dan pembalik arah putaran seperti yang diperlihatkan pada contoh berikut di bawah ini.

a. Motor kapasitor start dengan 3 ujung dengan arah putaran yang dapat dibalik ( three leads reversible

capacitor start motor ) diperlihatkan pada gambar 3.19.



Gambar 3.19 Motor kapasitor start dengan 3 ujung dengan pembalik arah putaran

b. Motor kapasitor start 2 kecepatan seperti yang diperlihatkan pada gambar 3.20.

Gambar 3.20 Motor kapasitor start 2 kecepatan.

Bila saklar diatur pada posisi low pada gambar 3.20, motor berputar lambat, sedangkan bila saklar

diatur pada posisi high, motor berputar lebih cepat, karena kumparan cepat (high run) mempunyai

jumlah kutub sedikit sedangkan kumparan lambat (low run) mempunyai jumlah kutub yang lebih

banyak.

c. Motor kapasitor start dengan 2 kumparan dan menggunakan 2 buah kapasitor seperti yang


-

Gambar 3.21 Motor kapasitor start dengan 2 kecepatan dan menggunakan 2 buah kapasitor.

2. Motor kapasitor start dan jalan (capacitor start-capacitor run motor ).



Pada dasarnya motor ini sama dengan capasitor start motor, hanya saja pada motor jenis ini

kumparan bantunya mempunyai 2 macam kapasitor dan salah satu kapasitornya selalu dihubungkan

dengan sumber tegangan (tanpa saklar otomatis). Motor ini menggunakan nilai kapasitansi yang

berbeda untuk kondisi start dan jalan. Dalam susunan pensaklaran yang biasa, kapasitor start yang seri

dengan saklar start dihubungkan secara paralel dengan kapasitor jalan dan kapasitor yang diparalelkan

itu diserikan dengan kumparan bantu.

Penggunaan kapasitor start dan jalan yang terpisah memungkinkan perancangan motor memilih

ukuran optimum masing-masing, yang menghasilkan kopel start yang sangat baik dan prestasi jalan yang

baik. Tipe kapasitor yang digunakan pada motor kapasitor ini adalah tipe elektrolit dan tipe berisi

minyak. Rancangan motor ini biasanya hanya digunakan untuk penggunaan motor satu fasa yang lebih

besar dimana khususnya diperlukan untuk kopel start yang tinggi. Keuntungan dari motor jenis ini

adalah :

1. Mempertinggi kemampuan motor dari beban lebih.

2. Memperbesar cos N (faktor daya).

3. Memperbesar torsi start,

4.

Motor bekerja lebih baik (putaran motor halus).

Motor jenis ini bekerja dengan menggunakan kapasitor dengan nilai yang tinggi (besar) pada

saat startnya, dan setelah rotor berputar mencapai kecepatan 75% dari kecepatan nominalnya, maka

kapasitor startnya dilepas dan selanjutnya motor bekerja dengan menggunakan kapasitor jalan dengan

nilai kapasitor yang lebih rendah (kapasitas kecil) agar motor dapat bekerja dengan lebih baik. Bentuk

gambaran motor jenis ini diperlihatkan pada gambar 3.22. Pertukaran harga kapasitor dapat dicapai

dengan dua cara sebagai berikut.

a) Dengan menggunakan dua kapasitor yang dihubungkan secara paralel pada rangkaian bantu,

kemudian setelah saklar otomatis bekerja maka hanya sebuah kapasitor yang terhubung secara seri

dengan kumparan bantu (gambar 3.22a)



b) Dengan memasang sebuah kapasitor yang dipasang secara paralel dengan ototransformator step up

(gambar 3.22b).

a) b)

Gambar 3.22 Cara mendapatkan pertukaran harga kapasitor

3. Motor kapasitor jalan (capacitor run motor ).

Motor ini mempunyai kumparan bantu yang disambung secara seri dengan sebuah kapasitor yang

terpasang secara permanen pada rangkaian motor. Kapasitor ini selalu berada dalam rangkaian motor,

baik pada waktu start maupun jalan, sehingga motor ini tidak memerlukan saklar otomatis. Oleh karena

kapasitor yang digunakan tersebut selalu dipakai baik pada waktu start maupun pada waktu jalan maka

harus digunakan kapasitor yang memenuhi syarat tersebut yaitu kapasitor yang berjenis kondensator

minyak, atau kondensator kertas minyak. Pada umumnya kapasitor yang digunakan berkisar antara 2

sampai 20Q F, bentuk hubungannya pada rangkaian motor diperlihatkan pada gambar 3.23 dengan jenis

dua arah putaran.



Gambar 3.23 Motor kapasitor jalan yang bekerja dengan 2 arah putaran (maju dan mudur)dengan kumparan utama sama dengan kumparan bantu.

Pada gambar 3.23, waktu putaran kanan, kumparan A diseri dengan kapasitor dan kumparan B

bertindak sebagai kumparan utama, sedangkan pada waktu putaran kiri, kumparan B diseri dengan

kapasitor dan berfungsi sebagai kumparan bantu, sehingga kumparan A sekarang berfungsi sebagai

kumparan utama. Selanjutnya pada gambar 3.24 diperlihatkan contoh penerapan motor kapasitor jalan

yang dapat diatur kecepatannya yang biasa diterapkan pada kipas angin.

Gambar 3.24 Motor kapasitor jalan (permanen) dengan 2 kecepatan.

Untuk menentukan berapa besar kapasitor yang harus dipasang pada motor, secara umum

diterapkan diperlihatkan pada tabel 1.

3.11.3 Motor kutup bayangan

Motor kutub bayangan (Shaded pole) ini menggunakan kutup magnet stator yang dibelah dan

diberi cincin pada bagian kutup yang kecil yang disebut kutup bayangan, dan sisi kutup yang besar

disebut kutub pokok (Un shaded pole) dengan rotor yang biasa digunakan adalah rotor sangkar tupai

seperti yang diperlihatkan pada gambar 3.25. Motor kutub bayangan ini biasanya diterapkan untuk

kapasitas yang kecil dan sering dijumpai pada motor-motor kipas angin yang kecil.



a) bentuk kutup 4 b) kutup bayangan diberi cicin

Gambar 3.25 Kutub utama dan kutub bayangan motor kutub bayangan

Gambar 3.25b menunjukkan sebuah kutub dari motor kutub bayangan, kira-kira 1/3 dari kutub

diberi alur yang selanjutnya dilingkari (diberi cincin) dengan satu lilitan hubung singkat (C U C oil ) dan

dikenal dengan kumparan bayangan (shading coil). Kutub yang diberi cincin ini dikenal dengan nama

kutub bayangan, dan bagian lainnya yang besar dikenal dengan kutup bukan bayangan (Un shaded pole).

Medan putar yang dihasilkan pada motor jenis ini adalah karena adanya induksi pada cincin hubung

singkat yang terdapat pada kutub bayangan yang berasal dari pengaruhi induksi magnet pada kutup

yang lainya, sehingga motor ini menghasilkan fluks magnet yang berputar.

1

Documents

Transcript of 1