Pengertian Motor Induksi

8/16/2019 Pengertian Motor Induksi

1/9

BAB II

ISI

A. Definisi 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 eld) 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 -fase dan motor induksi !-fase. Motor induksi -fase dioperasikan

pada sistem tenaga -fase dan banyak digunakan di dalam berbagai bidangindustri, sedangkan motor induksi !-fase dioperasikan pada sistem tenaga !-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 !-fase mempunyai daya keluaran yang rendah.

"elitan stator yang dihubungkan dengan suatu sumber tegangan tiga fasa

akan menghasilkan medan magnet yang berputar dengan kecepatan sinkron (ns #

!$%f&$p). Medan putar pada stator tersebut akan memotong konduktor-konduktor

pada rotor, sehingga terinduksi arus' dan sesuai dengan ukum ent*, rotor pun

akan ikut berputar mengikuti medan putar stator.

Perbedaan putaran relati+e antara stator dan rotor disebut slip.

"ertambahnya 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. adi , bila beban motor bertambah,

putaran rotor cenderung menurun.

". onstruksi Motor nduksi

Motor induksi pada dasarnya mempunyai bagian penting sebagai berikut.

!. /tator 0 Merupakan bagian yang diam dan mempunyai kumparan yang dapatmenginduksikan medan elektromagnetik kepada kumparan rotornya.

$. 1elah 0 Merupakan celah udara0 2empat berpindahnya energi dari startor ke rotor.

. 3otor 0 Merupakan bagian yang bergerak akibat adanya induksi magnet dari

kumparan stator yang diinduksikan kepada kumparan rotor.

Page $


2/9

onstruksi stator motor induksi pada dasarnya terdiri dari bagian-bagian sebagai

berikut.

!. 3umah stator (rangka stator) dari besi tuang.

$. nti stator dari besi lunak atau baja silikon.

. 4lur, bahannya sama dengan inti, dimana alur ini merupakan tempat meletakkan

belitan (kumparan stator).

5. "elitan (kumparan) stator dari tembaga.

3angka stator motor induksi didisain dengan baik dengan empat tujuan yaitu0

!. Menutupi inti dan kumparannya.

$. 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).

. Menyalurkan torsi ke bagian peralatan pendukung mesin dan oleh karena itu

stator didisain untuk tahan terhadap gaya putar dan goncangan.

5. "erguna sebagai sarana rumahan +entilasi udara sehingga pendinginan lebih

efektif.

"erdasarkan bentuk konstruksi rotornya, maka motor induksi dapat dibagi menjadi

dua jenis .

!. Motor induksi dengan rotor sangkar (s6uirrel cage).

$. Motor induksi dengan rotor belitan (wound rotor)

a) 3angka /tator

b) 3otor "elitan

c) 3otor /angkar

7iantara stator dan rotor terdapat celah udara yang merupakan ruangan antara

stator dan rotor. Pada celah udara ini lewat 8uks induksi stator yang memotong

kumparan rotor sehingga meyebabkan rotor berputar. 1elah udara yang terdapatantara stator dan rotor diatur sedemikian rupa sehingga didapatkan hasil kerja

motor yang optimum. "ila celah udara antara stator dan rotor terlalu besar akan

mengakibatkan esiensi motor induksi rendah, sebaliknya bila jarak antara celah

terlalu kecil&sempit akan menimbulkan kesukaran mekanis pada mesin.

Motor induksi terdiri atas dua bagian utama yaitu rotor dan stator. 4da dua jenis

rotor yaitu rotor sangkar dan rotor belitan. /tator dibuat dari sejumlah stampings

Page


3/9

dengan slots untuk membawa gulungan tiga fase. 9ulungan ini dilingkarkan untuk

sejumlah kutub yang tertentu.

/tator merupakan bagian yang diam dari motor induksi tiga fasa, pada bagian

stator terdapat beberapa slot yang merupakan tempat kawat (konduktor) dari tiga

kumparan tiga fasa yang disebut kumparan stator, yang masing-masing kumparanmendapatkan suplai arus tiga fasa, maka pada kumparan tersebut segera timbul

medan putar. 7engan adanya medan magnet putar pada kumparan stator akan

mengakibatkan rotor berputar, hal ini terjadi karena adanya induksi magnet dengan

kecepatan putar rotor sinkron dan kecepatan putar stator

4da dua macam jenis 3otor pada motor induksi yaitu rotor sangkar dan rotor

belitan. 3otor sangkar (s6uirrel cage rotor)' kawat rotor terdiri dari batang-batang

tembaga yang berat, aluminium atau alloy yang dimasukkan ke dalam inti rotor.

Masing-masing ujung kawat dihubungkan singkat dengan :end-ring;.

Motor induksi dengan rotor belitan mempunyai rotor dengan belitan kumparan tiga

fasa sama seperti kumparan stator. umparan stator dan rotor juga mempunyai

jumlah kutub yang sama. Penambahan tahanan luar sampai harga tertentu, dapat

membuat kopel mula mencapai harga kopel maksimmnya. opel mula yang besar

memang diperlukan pada saat start. Motor induksi jenis ini memungkinkan

penambahan (pengaturan) tahanan luar. 2ahanan luar yang dapat diatur ini

dihubungkan ke rotor melalui cincin. /elain untuk menghasilkan kopel mula yang

besar, tahanan luar dapat diperlukan untuk membatasi arus mula yang besar pada

saat start. 7isamping itu dengan mengubah < ubah tahanan luar, kecepatan motor

dapat diatur.

C. Pinsip Kerja Motor Induksi Tiga Fasa

Perputaran motor pada mesin arus bolak < balik ditimbulkan oleh adanya medan

putar (8uks yang berputar) yang dihasilkan dalam kumparan statornya. Medan

putar ini terjadi apabila kumparan stator dihubungkan dalam fasa banyak umumnya

fasa . hubungan dapat berupa hubungan bintang atau delta.

4da beberapa prinsip kerja motor induksi0

4pabila sumber tegangan fasa dipasang pada kumparan medan (stator),

timbullah medan putar dengan kecepatan rpm dengan fs # frekuensi stator (/tatorline fre6uency) atau frekuensi jala-jala dan p # jumlah kutub pada motor. Medan

stator tersebut akan memotong batang konduktor pada rotor. 4kibatnya pda

kumparan jangkar (rotor) timbul tegangan induksi (ggl). arena kumparan jangkar

merupakan kumparan tertutup, ggl (=) akan menghasilkan arus (). 4danya arus ()

didalam medan magnet menimbulkan gaya (>) pada rotor. "ila kopel mula yng

dihasilkan oleh gaya (>) pada rotor besar akan memikul kopel beban, rotor akan

Page 5


4/9

berputar searah dengan medan putar stator. /eperti telah dijelaskan sebelumnya

bahwa tegangan induksi timbul karena terpotongnya batang konduktor (rotor) oleh

medan putar stator. 4rtinya agar tegangan terinduksi diperlukan adanya perbedaan

relatif antara kecepatan medan stator dengan kecepatan berputar rotor (nr).

Perbedaan kecepatan disebut slip (/) dinyatakan dengan bila tegangan tidak akan

terinduksi dan arus tidak mengalir pada kumparan jangkar rotor, dengan demikiantidak dihasilkan kopel. opel motor akan ditimbulkan apabila lebih kecil dari . 7ilihat

dari cara kerjanya, motor induksi disebut juga sebagai motor tak serempak atau

asinkron.

D. Prinsip Kerja Motor Induksi

Motor induksi bekerja berdasarkan induksi elektromagnetik dari kumparan stator

kepada kumparan rotornya. 9aris-garis gaya 8uks 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 8uks yang berasal dari kumparan

stator sehingga kumparan rotor akan mengalami gaya orent* yang menimbulkan

torsi yang cenderung menggerakkan rotor sesuai dengan arah pergerakan medan

induksi stator. Pada rangka stator terdapat kumparan stator yang ditempatkan pada

slot-slotnya yang dililitkan pada sejumlah kutup tertentu. umlah 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. ecepatan berputarnya medan putar

ini disebut kecepatan sinkron.

E. Rangkaian ekivalen

Medan Putar

/ebelum kita membahas bagaimana rotating magnetic eld (medan putar)

menyebabkan sebuah motor berputar, marilah kita tinjau bagaimana medan putar

ini dihasilkan. 9ambar berikut menunjukkan sebuah stator tiga fasa dengan suplai

arus bolak balik tiga fasa pula

"elitan stator terhubung wye (?). 7ua belitan pada masing-masing fasa dililitkan

dalam arah yang sama. /epanjang waktu, medan magnet yang dihasilkan oleh

setiap fasa akan tergantung kepada arus yang mengalir melalui fasa tersebut. ikaarus listrik yang melalui fasa tersebut adalah nol (*ero), maka medan magnet yang

dihasilkan akan nol pula. ika arus mengalir dengan harga maksimum, maka medan

magnet berada pada harga maksimum pula. arena arus yang mengalir pada

system tiga fasa mempunyai perbedaan !$%o, maka medan magnet yang

dihasilkan juga akan mempunyai perbedaan sudut sebesar !$%o pula.

Page @


5/9

etiga medan magnet yang dihasilkan akan membentuk satu medan, yang akan

beraksi terhadap rotor. Antuk motor induksi, sebuah medan magnet diinduksikan

kepada rotor sesuai dengan polaritas medan magnet pada stator. arenanya, begitu

medan magnet stator berputar, maka rotor juga berputar agar bersesuaian dengan

medan magnet stator.

Pada sepanjang waktu, medan magnet dari masing-masing fasa bergabung untuk

menghasilkan medan magnet yang posisinya bergeser hingga beberapa derajat.

Pada akhir satu siklus arus bolak balik, medan magnet tersebut telah bergeser

hingga B%o, atau satu putaran. 7an karena rotor juga mempunyai medan magnet

berlawanan arah yang diinduksikan kepadanya, rotor juga akan berputar hingga

satu putaran. Penjelasan mengenai ini dapat dilihat pada gambar selanjutnya.

Putaran medan magnet dijelaskan pada gambar di bawah dengan CmenghentikanD

medan tersebut pada enam posisi. 2iga posisi ditandai dengan inter+al B%o pada

gelombang sinus yang mewakili arus yang mengalir pada tiga fasa 4,", dan 1. ika

arus mengalir dalam suatu fasa adalah positif, medan magnet akan menimbulkankutub utara pada kutub stator yang ditandai dengan 4;, ";, dan 1;.

Pada posisi 2!, arus pada fasa 1 berada pada harga positif maksimumnya.

Pada saat yang sama, arus pada fasa 4 dan " berada pada separuh harga negati+e

maksimumnya. Medan magnet yang dihasilkan terbentuk secara +ertical dengan

arah ke bawah, dengan kekuatan medan maksimum terjadi sepanjang fasa 1,

antara kutub 1 (utara) dengan 1; (selatan). Medan magnet ini dibantu oleh medan-

medan yang lebih lemah yang dihasilkan sepanjang fasa 4 dan ", dengan kutub-

kutub 4; dan "; menjadi kutub-kutub utara dan kutub-kutub 4 dan " menjadi kutub-

kutub selatan.

Pada posisi 2$, gelombang sinus arus telah berotasi sebanyak B%o listrik.

Pada posisi ini, arus dalam fasa 4 telah naik hingga harga negati+e maksimumnya.

4rus pada fasa " mempunya arah yang berlawanan dan berada pada separuh harga

maksimum positifnya. "egitu pula arus pada fasa 1 telah turun hingga separuh dari

harga maksimum positifnya. Medan magnet yang dihasilkan terbentuk ke kiri arah

bawah, dengan kekuatan medan maksimum sepanjang fasa 4, antara kutub-kutub

4; (utara) dan 4 (selatan). Medan magnet ini dibantu oleh medan-medan yang lebih

lemah yang timbul sepanjang fasa " dan 1, dengan kutub-kutub " dan 1 menjadi

kutub-kutub utara dan kutub-kutub "; dan 1; menjadi kutub-kutub selatan. 7i sini

terlihat bahwa medan magnet pada stator motor secara sik telah berputar

sebanyak B%o.

Pada posisi 2, gelombang sinus arus berputar lagi B%o listrik dari posisi

sebelumnya hingga total rotasi pada posisi ini sebesar !$% o listrik. Pada posisi ini,

arus dalam fasa " telah naik hingga mencapai harga positif maksimumnya. 4rus

pada fasa 4 telah turun hingga separuh dari harga negati+e maksimumnya,

sementara arus pada fasa 1 telah berbalik arah dan berada pada separuh harga

Page B


6/9

negati+e maksimumnya pula. Medan magnet yang dihasilkan mengarah ke atas kiri,

dengan kekuatan medan maksimum sepanjang fasa ", antara kutub " (utara) dan

"; (selatan). Medan magnet ini dibantu oleh medan-medan yang lebih lemah

sepanjang fasa 4 dan 1, dengan kutub-kutub 4; dan 1; menjadi kutub-kutub utara

dan kutub-kutub 4 dan 1 menjadi kutub-kutub selatan. /ehingga terlihat di sini

bahwa medan magnet pada stator telah berputar B%o lagi dengan total putaransebesar !$%o.

Pada posisi 25, gelombang sinus arus telah berotasi sebanyak !E% derajat

listrik dari titik 2! sehingga hubungan antara arus-arus fasa adalah indentik dengan

posisi 2! kecuali bahwa polaritasnya telah berbalik. arena fasa 1 kembali pada

harga maksimum, medan magnet yang dihasilkan sepanjang fasa 1 kembali berada

pada harga maksimum, medan magnet yang dihasilkan sepanjang fasa 1 akan

memiliki kekuatan medan maksimum. Meskipun demikian, dengan arus yang

mengalir dalam arah yang berlawanan pada fasa 1, medan magnet yang timbul

mempunyai arah ke atas antara kutub 1; (utara) dan 1 (selatan). 2erlihat bahwa

medan magnet sekarang telah berotasi secara sik sebanyak !E%o dari posisi

awalnya.

Pada posisi 2@, fasa 4 berada pada harga positif maksimumnya, yang

menghasilkan medan magnet ke arah atas sebelah kanan. embali, medan magnet

secara sik telah berputar B%o dari titik sebelumnya sehingga total rotasi sebanyak

$5%o. Pada titik 2B, fasa " berada pada harga maksimum negati+e yang

menghasilkan medan magnet ke arah bawah sebelah kanan. Medan magnet pun

telah berotasi sebesar B%o dari titik 2@ sehingga total rotas adalah %%o.

4khirnya, pada titik 2F, arus kembali ke polaritas dan nilai yang sama seperti

pada Posisi 2!. arenanya, medan magnet yang dihasilkan pada posisi ini akanidentik dengan pada posisi 2!. 7ari pembahasan ini, terlihat bahwa untuk satu

putaran penuh gelombang sinus listrik (B%o), medan magnet yang timbul pada

stator sebuah motor juga berotasi satu putaran penuh (B%o). /ehingga, dengan

menerapkan tiga-fasa 41 kepada tigfa belitan yang terpisah secara simetris sekitar

stator, medan putar (rotating magnetic eld) juga timbul.

SLIP

ika arus bolak balik dikenakan pada belitan stator dari sebuah motor induksi,

sebuah medan putar timbul. Medan putar ini memotong batang rotor dan

menginduksikan arus kepada rotor. 4rah aliran arus ini dapat ditentukan denganmenggunakan aturan tangan kiri untuk generator.

4rus yang diinduksikan ini akan menghasilkan medan magnet di sekitar

penghantar rotor, berlawanan polaritas dari medan stator, yang akan mengejar

medan magnet pada stator. arena medan pada stator terus menerus berputar,

rotor tidak pernah dapat menyamakan posisi dengannya alias selalu tertinggal dan

Page F


7/9

karenanya akan terus mengikuti putaran medan pada stator sebagaimana

ditunjukkan pada gambar di bawah ini.r

7ari penjelasan di atas, terlihat bahwa rotor pada motor induksi tidak pernah

dapat berputar dengan kecepatan yang sama dengan kecepatan medan putar. ika

kecepatan rotor sama dengan keceparan medan putar stator, maka tidak ada gerakrelatif antara keduanya, dan tidak akan ada induksi =M> kepada rotor. 2anpa induksi

=M> ini, tidak akan ada interaksi medan yang diperlukan untuk menimbulkan gerak.

3otor, karenanya ahrus berputar dengan kecepatan yang lebih rendah dari

kecepatan medan putar stator jika gerak relatif tersebut harus ada antara

keduanya.

Persentase perbedaan antara kecepatan rotor dan kecepatan medan putar

disebut dengan slip. /emakin kecil slip, semakin dekat pula kecepatan rotor dengan

kecepatan medan putar. Persen slip dapat dicari menggunakan =6uation (!$-!).

dimana

G/# kecepatan sinkron (rpm) G3# kecepatan rotor (rpm)

ecepatan medan putar atau kecepatan sinkron dari suatu motor dapat dicari

dengan menggunakan =6uation (!$-$).

2or6ue

2or6ue motor induksi 41 tergantung kepada kekuatan medan rotor dan stator yang

saling berinteraksi dan hubungan fasa antara keduanya. 2or6ue dapat dihitung

dengan =6uation (!$-).

/elama operasi normal, , , dan cos adalah konstan, sehingga tor6ue berbanding

lurus dengan arus rotor. 4rus rotor meningkat dengan proporsi yang sama dengan

slip. Perubahan tor6ue terhadap slip menunjukkan bahwa begitu slip naik dari nol

hingga


8/9

motor pada kecepatan konstan, biasanya antara % < !%H. 9ambar berikut

menunjukkan karakteristik 2or6ue terhadap slip.

F. Motor Satu Fasa

ika dua belitan stator dengan impedansi yang tidak sama dipisahkan sejauh I%

derajat listrik dan terhubung secara parallel ke sumber satu fasa, medan yang

dihasilkan akan tampak berputar. ni disebut dengan pemisahan fasa (phase

splitting).

Pada motor fasa terpisah (split-phase motor), dipergunakanlah lilitan starting untuk

penyalaan. "elitan ini mempunyai resistansi yang lebih tinggi dan reaktansi yang

lebih rendah dari belitan utama. ika tegangan yang sama J2 dikenakan pada

belitan starting dan utama, arus pada belitan utama (M) tertinggal dibelakang arus

pada belitan starting (/). /udut antara kedua belitan mempunyai beda fasa yang

cukup untuk menimbulkan medan putar untuk menghasilkan tor6ue awal (starting

tor6ue). etika motor mencapai F% hingga E%H dari kecepatan sinkron, saklar

sentrifugal pada sumbu motor membuka dan melepaskan belitan starting. Motor

satu fasa biasanya digunakan untuk aplikasi kecil seperti peralatan rumah tangga

(contoh mesin pompa).

G. Motor Sinkron

Motor sinkron serupa dengan motor induksi pada mana keduanya mempunyai

belitan stator yang menghasilkan medan putar. 2idak seperti motor induksi, motor

sinkron dieksitasi oleh sebuah sumber tegangan dc di luar mesin dan karenanya

membutuhkan slip ring dan sikat (brush) untuk memberikan arus kepada rotor. Pada

motor sinkron, rotor terkunci dengan medan putar dan berputar dengan kecepatan

sinkron. ika motor sinkron dibebani ke titik dimana rotor ditarik keluar dari

keserempakannya dengan medan putar, maka tidak ada tor6ue yang dihasilkan,

dan motor akan berhenti. Motor sinkron bukanlah self-starting motor karena tor6ue

hanya akan muncul ketika motor bekerja pada kecepatan sinkron' karenanya motor

memerlukan peralatan untuk membawanya kepada kecepatan sinkron.

Motor sinkron menggunakan rotor belitan. enis ini mempunyai kumparan yang

ditempatkan pada slot rotor. /lip ring dan sikat digunakan untuk mensuplai arus

kepada rotor.

. Pen!alaan Motor Sinkron

/ebuah motor sinkron dapat dinyalakan oleh sebuah motor dc pada satu sumbu.

etika motor mencapai kecepatan sinkron, arus 41 diberikan kepada belitan stator.

Motor dc saat ini berfungsi sebagai generator dc dan memberikan eksitasi medan

dc kepada rotor. "eban sekarang boleh diberikan kepada motor sinkron. Motor

sinkron seringkali dinyalakan dengan menggunakan belitan sangkar tupai (s6uirrel-

cage) yang dipasang di hadapan kutub rotor. Motor kemudian dinyalakan seperti

Page I


9/9

halnya motor induksi hingga mencapai

Pengertian Motor Induksi

Documents

Transcript of Pengertian Motor Induksi