Perbaikan dan Pemeliharaan

Mesin listik 2

Nandi Yulianto, S.Pd Muharmy Kurniawan, A.Md

B. Konsep Gulungan Stator Motor Induksi 3 Fasa

Stator dari motor tiga fasa di desain mempunyai tiga bagian besar kumparan yang

sama, baik jumlah kumparan, jumlah lilitan perkumparan, diameter kawat , jumlah alur yang

digunakan, dan langkah alur. Dimana setiap bagian biasa disebut kumparan satu fasa , jadi

lilitan motor tiga fasa mempunyai satu kumparan setiap fasanya. Maka motor tiga fasa

umumya mempuyai ujung (terminal) sebanyak 6 buah (kecuali motor dahlander), yang lazim

diberi tanda U, V, dan W sebagai pangkal kumparan dan X, Y dan Z sebagai ujung

kumapran. Kumparan fasa sekurangnya mempunyai dua kumparan (grup) yang berjarak

180°.

Gambar 5. Langkah Alur Kumparan

1. Bentuk Kumparan Stator

Bentuk kumparan stator dari motor induksi 3 fasa dapat dibagi menjadi 3 macam,

hal semacam ini adalah tergantung dari cara melilitkannya kedalam alur–alur stator.

Bentuk kumparan–kumparan yang dimaksud adalah sebagai berikut:

Perbaikan dan Pemeliharaan

Mesin listik 2

Nandi Yulianto, S.Pd Muharmy Kurniawan, A.Md

a. Kumparan jerat atau lilitan bertumpuk (Lap winding juga dapat dinamakan

dengan lilitan spiral (seperti gambar 6a).

b. Kumparan terpusat (concentric winding) seperti gambar 6b.

c. Kumparan gelombang (wave winding) seperti gambar 6c.

Gambar 6. Bemtuk Kumparan Stator

a. Bentuk kumparan jerat

b. Bentuk kumparan sepusat

c. Bentuk kumparan gelombang.

Fungsi dari ketiga jenis kumparan tersebut adalah sebagai berikut:

a. Kumparan jerat (spiral) benyak digunakan untuk motor–motor (generator) dengan

kapasitas yang relatif besar. Umumnya untuk kelas menengah keatas, walaupun secara

khusus ada mesin listrik dengan kapasitas yang lebih besar, kumparan statornya

menggunakan sistem kosentris.

b. Kumparan sepusat (concentric) pada umumnya sistem ini banyak digunakan untuk

motor dan generator dengan kapasitas kecil. Walaupun ada juga secara khusus motor–

motor dengan kapasitas kecil menggunakan kumparan dengan tipe spesial.

c. Kumparan gelombang/wave winding untuk motor dengan belitan sistem ini banyak

digunakan kapasitor besar.

a b c

Perbaikan dan Pemeliharaan

Mesin listik 2

Nandi Yulianto, S.Pd Muharmy Kurniawan, A.Md

2. Pengkutupan Pada Motor 3 Fasa

Motor 3 fasa umumnya mempunyai enam ujung (terminal) yaitu : U, V, dan W

sebagai pangkal kumparan dan X, Y dan Z ujung kumparan. Terminal – terminal ini akan

diatur sedemikian rupa sehingga terjadi sambungan bintang (Y) atau sambungan segitiga

(∆) sehingga dapat dilayani sumber tegangan tiga fasa (arus putar).

Sumber tegangan 3 fasa juga mempunyai pergeseran fasa sebesar 120° listrik terhadap

fasa lainnya seperti pada gambar berikut.

Gambar 7. Grafik Tegangan 3 Fasa

Jadi dalam mementukan pengkutupan pada motor 3 fasa pada bentangan stator

dilaksanakan dengan: dua fasa dalam keadaan teganagn positif (meninggalkan titik

pangkal terminal motor) dan satu teganagn dalam keadaan negatif (digambarkan menuju

terminal pangkal motor), seperi pada gambar 12 atau juga dapat digunakan dua fasa

dalam keadaan negatif dan satu dalam keadaan positif. Perlu ditambahkan penggulungan

Perbaikan dan Pemeliharaan

Mesin listik 2

Nandi Yulianto, S.Pd Muharmy Kurniawan, A.Md

atau pengutupan yang benar, arah arus pada sisi – sisi kumparan harus balance,

maksudnya jumlah sisi yang arahnya keatas harus sama dengan sisi yang arahnya

kebawah. Bila yang keatas kita sebut membentuk kutub U (utara) dan arahnya kebawah

kita sebut membentuk kutub S (selatan), maka sisi yang membentuk kutub U harus sama

dengan sisi yang membentuk kutub S seperti gambar 8.

Gambar 8. Bentangan Stator Motor 3 Fasa 4 Kutub

3. Langkah – Langkah Kumparan Stator Motor 3 Fasa

a. Sistem kumparan satu jalan (single layer)

Untuk motor 3 fase, seluruh alur–alur stator dibagi tiga sama banyak sehingga

masing–masing fasa memiliki kumparan bagian sebanyak G/2.P.3 kumparan. Apabila

jumlah fasa = m fasa, maka masing fasa akan mempunyai kumparan sebanyak G/2.P.m

Perbaikan dan Pemeliharaan

Mesin listik 2

Nandi Yulianto, S.Pd Muharmy Kurniawan, A.Md

Cara memasang sisi kumparan yaitu apabila salah satu berada didepan kutub U,

maka sisi yang lain harus berada didepan kutub S. Hal tersebut dikarenakan masing–

masing fasa mempunyai kumparan bagian sebanyak G/2.P.m , maka pada tiap kutub

masing–masing fasa akan menempati alur sebanyak G/2.P.m alur. Apabila banyaknya

alur pada tiap kutub untuk masing–masing fasa diberikan tanda g, maka jumlah alur

perkutub perfasa yaitu: q = G/2.P.m alur.

Sedangkan cara menggulung kumparan stator motor 3 fasa pada prinsipnya sama

dengan motor 1 fasa, dua fasa, perbedaannya ialah pada jumlah belitannya

(kumparannya). Untuk motor 3 fasa masing–masing belitan ditempatkan saling

bergeseran tempat sejauh 120oel jadi 2/3 jarak kutub atau =

2/3 langkah belitan (Yg)

Untuk motor dengan ukuran 500 watt keatas akan lebih ekonomis apabila dibuat 3

fasa. Sebab apabila dilaksanakan dengan 2 atau 1 fasa, maka motor tersebut harus

menggunakan kondensator (capasitor) dengan kapasitas relatif besar. Jadi hal tersebut

akan sangat merugikan, akibat dari sifat–sifat kondensator. Untuk memperjelaskan

keterangan tersebut diatas.

b. Sistem kumparan dua jalan (double layer)

Bentuk kumparan dengan sistem dua jalan (double layer) mempunyai kelebihan

bila dibanding dengan kumparan sistem satu jalan (single layer). Salah satu

kelebihannya adalah kepala kumparan stator menjadi tidak terlalu tebal dan

mempunyai bentuk yang rapi, terutama untuk motor yang berdaya relatif besar, hal

tersebut dikarenakan selain jumlah belitannya banyak, juga ukuran disekitar kawatnya

relatif besar.

Perbaikan dan Pemeliharaan

Mesin listik 2

Nandi Yulianto, S.Pd Muharmy Kurniawan, A.Md

2p

G =pδ

G

rKAR

O360=

2p.m

G =q PKARKAL .=

2p

G =K

KALKp

O120=

p = ��.�

�

pδ = Langkah alur dari sisi kumparan 1 ke sisi kumparan 2

G = Jumlah alur

2p = Jumlah kutub � p = pasang kutub

q = Banyak kumparan tiap kelompok

n = Kecepatan putaran motor

f = Frekuensi

m = Jumlah fasa

KAR = Kisar alur dalam derajat radial

KAL = Kisar alur dalam derajat listrik

Kp = Kisar fasa

K = Jumlah sisi kumparan tiap kutub

Jika fasa pertama berangkat dari alur 1 maka langkah kumparan ialah :

1 + Ws (Ws = pδ )

fasa kedua berangkat dari alur

1 + �

� . pδ

Perbaikan dan Pemeliharaan

Mesin listik 2

Nandi Yulianto, S.Pd Muharmy Kurniawan, A.Md

dan fasa ketiga berangkat dari alur

1 + 2 �

� . pδ

Berikut ini ada beberapa contoh motor–motor 3 fasa yang akan dilakukan penggulungan

kembali.

Contoh 1.

Sebuah motor 3 fasa , 4 kutub mempunyai alur 12 alur, tentukan.

a. Banyak kumparan tiap kelompok

b. Langkah alur

c. Gambarkan bentuk bentangan stator

Penyelesaian.

Diket : m = 3

2p = 4

G = 12

Ditanya : q, pδ , bentuk bentangan stator

Jawab :

2.p.m

G =q

2.p

G =pδ

= ��

� � =

��

= 1 alur/kutub/fasa = 3 alur

Lebar kumparan Ws = pδ

Ws = 3 alur

Perbaikan dan Pemeliharaan

Mesin listik 2

Nandi Yulianto, S.Pd Muharmy Kurniawan, A.Md

Maka langkah gulungan fasa 1 :

1 + Ws

1 + 3 = 4

Langkah gulungan fasa 2 :

1 + �

� . pδ

1 + �

� . 3 = 3

Langkah gulungan fasa ke 3 :

1 + 2 �

� . pδ

1 + 2 �

� . 3 = 5

Daftar lilitan

Fasa 1 U Alur 1 – 4 X Alur 7 – 10

Fasa 2 V Alur 3 – 6 Y Alur 9 – 12

Fasa 3 W Alur 5 – 8 X Alur 11 – 12

Perbaikan dan Pemeliharaan

Mesin listik 2

Nandi Yulianto, S.Pd Muharmy Kurniawan, A.Md

Gambar 9. Bentangan Stator Motor 3 Fasa 4 Kutub

Lilitan motor diatas adalah lilitan satu lapis (single layer), artinya setiap alur diisi

satu sisi kumparan. Selain dari pada lilitan satu lapis ada juga motor yang digulung

dengan lilitan dua lapis (double layer)

Gambar 10. Bentangan Satu Fasa Double Layer dari Motor 3 Fasa

Perbaikan dan Pemeliharaan

Mesin listik 2

Nandi Yulianto, S.Pd Muharmy Kurniawan, A.Md

Gambar 11. Bentangan Motor 3 Fasa Double Layer

Contoh 2.

Motor AC dengan stator beralur 24, terdapat 2 pasang kutub, tiga fasa, frekuensi 50 Hz.

Dililit tahap tunggal

Penyelesaian:

64

24

2===

p

Gpδ Langkah 1 -7

23.4

24

..2===

mp

Gq 2 Kumparan tiap kelompok

64

24

.2===

p

GK 6 sisi kumparan tiap kutub

rrr

KAR ooo

1524

360

6

360 ===

KAL = KAR.p = 15 x 2 = 30o Listrik

430

120120 ===KAL

LKp

o

kisar fasa 1 - 5

Perbaikan dan Pemeliharaan

Mesin listik 2

Nandi Yulianto, S.Pd Muharmy Kurniawan, A.Md

Daftar Lilitan

1 - 7 13 - 19

2 - 8 14 - 20

5 - 11 17 - 23

6 - 12 18 - 24

9 - 15 21 - 3

10 - 16 22 - 4

Gambar bentangan stator

Gambar 12. Bentangan Stator Single Layer Motor 3 Fasa 24 Alur 2 Pasang Kutub

U

V

W

X

Y

Z

Perbaikan dan Pemeliharaan

Mesin listik 2

Nandi Yulianto, S.Pd Muharmy Kurniawan, A.Md

Jika kumparan double layer, maka:

1 - 7 14 - 8 13 - 19 2 - 20

2 - 8 13 - 7 14 - 20 1 - 19

5 - 11 18 - 12 17 - 23 6 - 24

6 - 12 17 - 11 18 - 24 5 - 23

9 - 15 22 - 16 21 - 3 10 - 4

10 - 16 21 - 15 22 - 4 9 - 3

Gambar bentangan stator

Gambar 13. Bentangan Stator Double Layer Motor 3 Fasa 24 Alur 2 Pasang Kutub

U

V

W

X

Y

Z

Perbaikan dan Pemeliharaan

Mesin listik 2

Nandi Yulianto, S.Pd Muharmy Kurniawan, A.Md

Contoh 3.

Motor AC 3 fasa beralur 36, dibuat 3 pasang kutub, frekuensi 50 Hz, dililit tahap tunggal

(single layer)

Penyelesaian:

66

36

2===

p

Gpδ Langkah 1 -7

23.6

36

..2===

mp

Gq 2 Kumparan tiap kelompok

66

36

.2===

p

GK 6 sisi kumparan tiap kutub

rr

G

rKAR o

oo

1036

360360 ===

KAL = KAR.p = 10 x 3 = 30o Listrik

430

120120 ===KAL

LKp

o

--------> kisar fasa 1 - 5

Daftar Lilitan

1 - 7 13 - 19 25 - 31

2 - 8 14 - 20 26 - 32

5 - 11 17 - 23 29 - 35

6 - 12 18 - 24 30 - 36

9 - 15 21 - 27 33 - 3

10 - 16 22 - 28 34 - 4

U X

V Y

W Z

Perbaikan dan Pemeliharaan

Mesin listik 2

Nandi Yulianto, S.Pd Muharmy Kurniawan, A.Md

Gambar Bentangan

Gambar 15. Bentangan Stator Single Layer Motor 3 Fasa 36 Alur 3 Pasang Kutub

Jika dibuat tahap ganda (doubel layer)

Daftar lilitan

1 - 7 14 - 8 13 - 19 26 - 20 25 - 31 2 - 32

2 - 8 13 - 7 14 - 20 25 - 19 26 -32 1 - 31

5 - 11 18 - 12 17 - 23 30 - 24 29 - 35 6 -36

6 - 12 17 - 11 18 - 24 29 - 23 30 - 36 5 - 35

9 - 15 22 - 16 21 - 27 34 - 28 33 - 3 10 - 4

10 - 16 21 - 15 22 - 28 33 - 27 34 - 4 9 - 3

U

V

W

X

Y

Z

Perbaikan dan Pemeliharaan

Mesin listik 2

Nandi Yulianto, S.Pd Muharmy Kurniawan, A.Md

Gambar Bentangan

Gambar 16. Bentangan Stator Double Layer Motor 3 Fasa 36 Alur 3 Pasang Kutub

Contoh 4.

Sebuah motor 3 fasa mempunyai 24 jalur stator, akan digulung kembali dengan bentuk

kumparan sepusat (consentric) dan kumparan jerat (spiral), agar dapat menghasilkan

putaran rotor sebesar 3000 rpm pada frekuensi 50 Hz. Buatlah skema belitan dan

diagram bentangan dari kedua bentuk kumparan tersebut?

Penyelesaian.

p = ��.�

��

�� � �

���� = 1 pasang kutub

q = �

�.�.��

�

� � � � � = 4 kumparan tiap kelompok

δp = �

�.��

�

� � � = 12 langkah belitan

122

24

.2===

p

GK

sisi kumparan tiap kutub

rr

G

rKAR o

oo

3012

360360 ===

Perbaikan dan Pemeliharaan

Mesin listik 2

Nandi Yulianto, S.Pd Muharmy Kurniawan, A.Md

KAL = KAR.p = 30 x 1 = 30o Listrik

430

120120 ===KAL

LKp

o

kisar fasa 1 - 5

fasa 1 :

1 + Ws = 1 + 12 = 13

Fasa 2

1 + �

� . Ws = 1 +

�

� . 12 = 9

Fasa 3

1 + 2 . �

� . Ws = 1 + 2 .

�

� . 12 = 17

Daftar lilitan kumparan jerat (spiral)

1 – 13 3 – 15

2 – 14 4 – 16

9 – 21 11 – 23

10 – 22 12 – 24

17 – 5 19 – 7

18 – 6 20 – 8

U X

V Y

W Z

Perbaikan dan Pemeliharaan

Mesin listik 2

Nandi Yulianto, S.Pd Muharmy Kurniawan, A.Md

Gambar Bentangan kumparan jerat (spiral).

Gambar 17. Bentangan Stator Kumparan Sepusat Motor 3 Fasa 24 Alur 1 Pasang Kutub

Perbaikan dan Pemeliharaan

Mesin listik 2

Nandi Yulianto, S.Pd Muharmy Kurniawan, A.Md

Gambar Bentangan kumparan sepusat (consentric).

Gambar 17. Bentangan Stator Kumparan Sepusat Motor 3 Fasa 24 Alur 1 Pasang Kutub