Mesin Listrik Dke Rahmat

5/11/2018 Mesin Listrik Dke Rahmat - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/mesin-listrik-dke-rahmat 1/12

MESIN LISTRIK

1. PENDAHULUAN

Motor listrik merupakan sebuah mesin yang berfungsi untuk merubah energi listrik

menjadi energi mekanik atau tenaga gerak, di mana tenaga gerak itu berupa putaran dari

pada rotor

Energi mekanik ini digunakan untuk, misalnya, memutar impeller pompa, fan atau blower,

menggerakan kompresor, mengangkat bahan, dll. Motor listrik digunakan juga di rumah

(mixer, bor listrik, fan angin) dan di industri. Motor listrik kadangkala disebut ―kuda

kerja‖ nya industri sebab diperkirakan bahwa motor-motor menggunakan sekitar 70% beban

listrik total di industri.

2. JENIS MOTOR LISTRIK

Motor berdasarkan bermacam-macam tinjauan dapat dibedakan atas beberapa jenis.

Gambar 1. Klasifikasi Jenis Utama Motor Listrik



3. MOTOR ARUS BOLAK BALIK ( MOTOR AC)

Motor listrik memiliki dua buah bagian dasar listrik: "stator" dan "rotor" seperti

ditunjukkan daalam Gambar 2. Stator merupakan komponen listrik statis. Rotor

merupakan komponen listrik berputar untuk memutar as motor.

Motor induksi merupakan motor yang paling populer di industri karena kehandalannya dan

lebih mudah perawatannya. Motor induksi AC cukup murah (harganya setengah atau kurang

dari harga sebuah motor DC)

Gambar 2 Stator dan Rotor

Motor AC dibedakan atas:

1. Motor Asinkron ( Motor Induksi )

2. Motor Sinkron

3.1. MOTOR INDUKSI

Pada dasarnya motor asinkron terdiri dari dua bagian utama :

(a) Stator .(bagian yang diam).

Suatu bagian yang dilengkapi dengan alur-alur untuk penempatan lilitan stator, yang

disusun berbentuk gelang

(b) Rotor (bagian yang bergerak).



Gambar 3 Bentuk lengkap motor induksi

Apabila belitan-belitan stator disuplai dengan arus , maka menghasilkan medan

magnet atau fluksi yang mana adalah pada harga tetap asal saja berputar pada kecepatan

sinkron (Ns). Dalam hal hubungannya :

p

f N s

120

Ns = Kecepatan sinkron dalam rpm.

f = frekwensi

p = jumlah kutub.

Slip

Slip suatu motor adalah tergantung dari besar atau kecilnya beban motor, makin besar

beban makin besar pula slip.

Slip adalah perbedaan antara kecepatan sinkron Ns dan kecepatan sebenamya N, dapat

dituliskan :

Slip = Ns - N.

Ns — N adalah disebut slip kecepatan.

Persentase slip dirumuskan sebagai :

% slip s = N

N Ns x 100 %.



Frekwensi dari arus rotor:

Apabila motor diam, frekuensi arus rotor adalah sama seperti frekuensi penyedia.

Tapi apabila rotor start atau jalan, maka frekuensi tergantung atas kecepatan relatif atau

kecepatan slip. Frekuensi yang dibangkitkan pada belitan rotor adalah f ’ ’ , pada suatu

kecepatan slip hubungannya dapat dituliskan sebagai berikut :

Ns — N = p

f 120,atau N = Ns -

p

f 120di mana Ns =

p

f 120

Dapat pula ditulis :

f

f

s

s

N

N N = s, jadi f

’= s f , dimana f = frekuensi medan putar stator.

Rugi-rugi dan Efisiensi Motor Induksi

Gambar 4 : Rugi-rugi daya motor induksi

Motor induksi gambar-4 memiliki rugi rugi yang terjadi karena dalam motor induksi

terdapat rugi-rugi tembaga, rugi inti dan rugi karena gesekan dan hambatan angin.

Besarnya rugi tembaga sebanding dengan I 2 .R, makin besar arus beban maka rugi tembaga

makin besar juga. Daya input motor sebesar P1, maka daya yang diubah menjadi daya output

sebesar P2.

Persamaan menghitung rugi-rugi motor induksi :

Rugi-rugi motor = P1 – P2

Persamaan menghitung efisiensi motor induksi :



Rugi besi stator tergantung atas frekuensi penyedia dan rapat fluksi dalam inti besi. Rugi –

rugi besi rotor diabaikan sebab kecil sekali dibanding rugi Cu

Rugi Cu rotor total = 3 2

2

2 R I

Klasifikasi motor induksi

Motor induksi dapat diklasifikasikan menjadi dua kelompok utama:

Motor induksi satu fase. Motor ini hanya memiliki satu gulungan stator, beroperasi

dengan pasokan daya satu fase, memiliki sebuah rotor kandang tupai, dan memerlukan

sebuah alat untuk menghidupkan motornya. Sejauh ini motor ini merupakan jenis motor

yang paling umum digunakan dalam peralatan rumah tangga, seperti fan angin, mesin

cuci dan pengering pakaian, dan untuk penggunaan hingga 3 sampai 4 Hp. Motor induksi tiga fase. Medan magnet yang berputar dihasilkan oleh pasokan tiga fase

yang seimbang. Motor tersebut memiliki kemampuan daya yang tinggi. Diperkirakan

bahwa sekitar 70% motor di industri menggunakan jenis ini, sebagai contoh, pompa,

kompresor. Tersedia dalam ukuran 1/3 hingga ratusan Hp.

3.2. MOTOR SINKRON

Konstruksi motor sinkron sama dengan konstruksi generator sinkron. Perbedaannya

terletak pada penggunaannya.

Generator sinkron diputar untuk menghasilkan tenaga listrik, sedangkan pada motor

sinkron dimasukkan tenaga listrik untuk menghasilkan putaran .

Motor sinkron terdiri dari:

Rotor.

Perbedaan utama antara motor sinkron dengan motor induksi adalah bahwa rotor

mesin sinkron berjalan pada kecepatan yang sama dengan perputaran medan magnet.

Hal ini memungkinkan sebab medan magnit rotor tidak lagi terinduksi. Rotor terdiri dari

belitan-belitan penguat, inti magnet dan slip ring/sikat. Slip ring/sikat ini berfungsi untuk

memasukkan listrik DC pada belitan penguat sehingga timbul kutub magnet pada rotor.

Stator.

Stator menghasilkan medan magnet berputar yang sebanding dengan frekwensi yang

dipasok



Gambar 5. Motor Sinkron

PRINSIP KERJA MOTOR SINKRON

Gambar 6: Konstruksi motor sinkron.

Gambar di atas adalah penampang dari sebagian dari stator dan rotor motor sinkron.

Belitan-belitan stator tidak digambarkan di sini, tetapi pada stator itu dibayangkan adanya

kutub-kutub kayal yang sedang berputar dengan arah tertentu dan dengan kecepatan:

P

f n

120

Banyaknya putaran tiap menit dari kutub-kutub kayal tersebut dinamakan kecepatan medan

putar atau kecepatan sinkron.

Pada rotor terdapat kutub-kutub magnet yang sesungguhnya. Apabila rotor dengan kutub-

kutub magnet itu berputar dengan kecepatan yang sama dengan medan putar, maka rotor

itu akan dapat berputar terus, mengikuti putaran kutub-kutub kayal.

Jadi motor serempak tak dapat berputar dengan sendirinya. Ini di-sebabkan kutub-kutub

rotor tidak dapat tiba-tiba mengikuti kecepatan medan putar pada waktu saklar motor

terhubung dengan jala-jala.

Gaya tarik antara kutub rotor dengan kutub kayal yang berhadapan, akan silih berganti

dengan gaya tolak dengan cepat sekali. Karena hal tersebut dan konyataannya rotor dengan

seluruh kutub-kutub magnet adalah berat, akibatnya justru tak ada kopel sama sekali. Rotor



hanya bergetar saja. Supaya rotor ini dapat berputar bersama-sama dengan medan putar,

maka rotor perlu diputar dahulu sampai mendapatkan kecepatan sinkron

Setelah dicapai kecepatan sinkron, barulah belitan-belitan stator itu dihubungkan dengan

jaIa-Jala.

Seperti telah kita ketahui, bahwa untuk terjadinya kutub magnet, diperlukan sumbcr DC. Jadi

motor sinkron untuk penguatannya harus tersedia sumber DC (baterai, accu, generator arus

searah).

CARA MENJALANKAN MOTOR SINKRON

1. Mesin DC dikopel dengan motor sinkron

Pada waktu start mesin DC berfungsi sebagai penggerak hingga motor sinkron mencapai

kecepatan sinkron. Setelah motor berjalan normal, mesin DC berfungsi sebagai generator DC

dan merupakan beban dari motor sinkron.

2. Motor induksi dikopel dengan motor sinkron

Jumlah kutub motor induksi lebih sedikit dibandingkan jumlah kutub motor sinkron

(biasanya berselisih dua), sehingga dengan adanya slip motor induksi masih mampu

menggerakkan sehingga mencapai putaran sinkronnya. Setelah motor berjalan normal motor

induksi dilepas.

4. MOTOR DC

Gambar 7. Sebuah motor DC

Motor DC tersedia dalam banyak ukuran, namun penggunaannya pada umumnya

dibatasi untuk beberapa penggunaan berkecepatan rendah, motor tersebut dibatasi hanya untuk



penggunaan di area yang bersih dan tidak berbahaya sebab resiko percikan api pada sikatnya.

Motor DC juga relatif mahal dibanding motor AC.

Mesin arus searah dapat berupa generator DC atau motor DC.. Generator DC

alat yang mengubah energi mekanik menjadi energi listrik DC. Motor DC alat yang

mengubah energi listrik DC menjadi energi mekanik putaran. Sebuah motor DC dapat

difungsikan sebagai generator, atau sebaliknya generator DC bisa difungsikan sebagai

motor DC.

Gambar 8 : Stator Mesin DC dan Medan Magnet Utama

dan Medan Magnet Bantu

Secara fisik mesin DC tampak jelas ketika rumah motor atau disebut stator

dibongkar terdapat kutub-kutub magnet bentuknya menonjol gambar8. Mesin DC yang

sudah dipotong akan tampak beberapa Komponen yang mudah dikenali. Bagian yang

berputar dan berbentuk belitan kawat dan ditopang poros disebut sebagai rotor atau

jangkar gambar-9.

Gambar 9 : Fisik Mesin DC

Bagian rotor mesin DC salah satu ujungnya terdapat komutator yang merupakan

kumpulan segmen tembaga yang tiap-tiap ujungnya disambungkan dengan ujung belitan



rotor . Komutator merupakan bagian yang sering dirawat dan dibersihkan karena bagian ini

bersinggungan dengan sikat arang untuk memasukkan arus dari jala-jala ke rotor.

Gambar 10 : Pemegang Sikat Arang

Salah satu kelemahan dari mesin DC adalah kontak mekanis antara komutator dan sikat arang

yang harus terjaga dan secara rutin dilakukan pemeliharaan. Tetapi mesin DC juga memiliki

keunggulan khususnya untuk mendapatkan pengaturan kecepatan yang stabil dan halus. Motor

DC banyak dipakai di industri kertas, tekstil, kereta api diesel elektrik, dsb

Prinsip Umum Generator DC

Prinsip dasar mesin diperlihatkan pada Gambar 11. Bila arus searah disalurkan ke

segmen komutator 1 dan 3 dengan polaritas seperti yang diperlihatkan, mesin tersebut akan

bekerja sebagai motor dan berputar searah jarum jam bila dilihat dari ujung komutator

Gambar 11. Prinsip dasar mesin dc



Percobaan untuk mengecek apakah belitan jangkar berfungsi dengan baik, tidak ada yang

putus atau hubungsingkat dengan inti jangkarnya periksa gambar-12. Poros jangkar

ditempatkan pada dudukan yang bisa berputar bebas.

Alirkan listrik DC melalui komutator,

dekatkan sebuah kompas dengan

angkar, lakukan pengamatan jarum

kompas akan berputar ke arah jangkar.

Hal ini membuktikan adanya medan

elektromagnet pada jangkar, artinya

belitan jangkar berfungsi baik. Tetapi jika

arum kompas diam tidak bereaksi,

Gambar 12 : Pengecekan sifat

elektromagnetik pada Jangkar

Konstruksi Generator DC

Potongan melintang memperlihatkan konstruksi generator DC gambar-13. Generator

DC terdiri dua bagian, yaitu stator bagian mesin DC yang diam, dan bagian rotor bagian

mesin DC yang berputar.

Bagian stator terdiri atas : rangka motor, belitan stator, sikat arang, bearing, terminal box.

Bagian rotor terdiri : komutator, belitan rotor, kipas rotor, poros rotor.

Gambar 13 : Bentuk Fisik Generator DC

Bagian yang harus menjadi perhatian untuk perawatan secara rutin adalah sikat arang

yang akan memendek dan harus diganti secara periodik.



Generator dan motor dc terdiri dari 4 bagian utama, yakni

1. gandar (Yoke)

2. kutub

3. jangkar

4. komutator dan sikat

a. Gandar (Yoke)

Gandar mesin secara sederhana terdiri dari kerangka luar; tetapi sebagai mana

terlihat pada Gambar 2(c), gandar tersebur juga membentuk bagian rangkaian

medan magnet.

b. Kutub

Kutub-kutub dirancang agar menghasilkan fluksi paling besar di dalam celah-celah

yang berisi penghantar-penghantar jangkar. Setiap rakitan kutub terdiri dari inti

kutub yang di atasnya disekrupkan sebuah gulungan medan. Inti tersebut dibaut ke

gandar. Celah antara permukaan-permukaan kutub dan inti jangkar dipertahankan

sekecil mungkin , untuk mengurangi gaya gerak maknit (ggm).

c. Jangkar

Celah-celah untuk penempatan kumparan-kumparan jangkar adalah bersisi paralel.

Pasak sering dipasang untuk mempertahankan konduktor-konduktor ini pada

posisinya.

Gambar 14 Belitan Jangkar



GAMBAR 15. Perincian konstruksi mesin arus searah. (a) Hubungan jangkar ke komutator.(b) Kumparan jangkar terdiri dari banyak gulungan. (c) Sistem medan 4 kutub dan inti

jangkar.

d. Komutator dan Roda Gigi Sikat (Brush Gear)

Sikat-sikat yang melakukan kontak dengan komutator, untuk mengumpulkan arus

dari generator ataupun disalurkan ke sebuah motor. Sebuah kotak sikat menampung masing-

masing pasangan sikat. Sikat-sikat dihubungkan ke terminal oleh gumpalan timbal fleksibel

dan sering dimiringkan agar menghasilkan permukaan kontak yang lebih luas.

Mesin Listrik Dke Rahmat

Documents

Transcript of Mesin Listrik Dke Rahmat