RINGKASAN

I. CARA PENGASUTAN ATAU STARTING

II. MOTOR INDUKSIA. Teori Motor InduksiMotor induksi sangat banyak digunakan di dalam kehidupan sehari-hari baik di industri maupun di rumah tangga. Motor induksi yang umum dipakai adalah motor induksi tiga phasa dan motor induksi satu phasa. Motor induksi tiga phasa dioperasikan pada sistem tigaphasa dan banyak digunakan didalam berbagai bidang industri, sedangkan motor induksi satu phasa dioperasikan pada sistem satu phasa yang banyak digunakan terutama pada penggunaan untuk peralatan rumah tangga seperti kipas angin, lemari es, pompa air, mesin cuci dan sebagainya karena motor induksi satu phasa mempunyai daya keluaran yang rendah.Bentuk fisik dari motor induksi tiga phasa dapat dilihat pada gambar berikut ini :

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.Belitan stator yang dihubungkan dengan suatu sumber tegangan tiga fasa akan menghasilkan medan magnet yang berputar dengan kecepatan sinkron. Medan putar pada stator tersebut akan memotong konduktor-konduktor pada rotor, sehingga terinduksi arus; dan sesuai dengan Hukum Lentz, rotor pun akan ikut berputar mengikuti medan putar stator.Perbedaan putaran relative 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, apabila beban motor bertambah, putaran rotor cenderung menurun.B. Tipe Motor InduksiBerdasarkan jenis rotor yang digunakan, motor induksi tiga phasa dapat dibedakan menjadi dua tipe yaitu :1. Rotor BelitanMotor induksi jenis ini mempunyai rotor dengan belitan kumparan tiga fasa sama seperti kumparan stator. Kumparan stator dan rotor juga mempunyai jumlah kutub yang sama. Rotor yang mempunyai tiga belitan yang mirip dengan belitan stator. Ketiga belitan tersebut biasanya terhubung bintang. Ujung ujung belitan tersebut dihubungkan dengan slipring yang terdapat pada poros rotor.Belitan belitan tersebut dihubung singkat melalui sikat (brush) yang menempel pada slipring. Jenis rotor belitan dapat dilihat pada gambar sebagai berikut :

2. Rotor SangkarMotor induksi jenis ini mempunyai rotor dengan kumparan yang terdiri atas beberapa batang konduktor yang disusun sedemikian rupa hingga menyerupai sangkar tupai. Rotor yang terdiri dari sederetan batang batang penghantar yang terletak pada alur alur sekitar permukaan rotor. Ujung ujung batang penghantar dihubung singkat dengan menggunakan cincin hubung singkat.maka jenis rotor sangkar dapat dilihat pada gambar berikut :

Adapun jenis konstruksi motor induksi terdiri dari :a.Stator, bagian yang diam.b.Rotor, bagian yang berputar.c.Celah udara, adalah ruang antara stator dan rotor.Konstruksi stator terdiri dari :a.Rumah stator dari besi tuang.b.Inti stator dari besi lunak atau baja silicon.c.Alur dan gigi materialnya sama dengan inti, alur tempat meletakan belitan.d.Belitan stator dari tembaga.Belitan sator dirangkai untuk motor induksi tiga fasa tetapi juga dapat di rangkai untuk motor induksi satu fasa, disamping itu juga dirangkai untuk jumlah kutub tertentu. Maka jenis stator motor induksi dapat dilihat pada gambar dibawah ini :

Konstruksi rotor terdiri dari :a.Inti rotor bahannya sama dengan inti stator.b.Alur dan gigi materialnya sama dengan inti, alur tempat meletakan belitan.c.Belitan rotor bahannya dari tembaga, dari konstruksi lilitan akan memberikan dua macam rotor yakni :- Motor induksi dengan rotor sangkar- Motor induksi dengan rotor belitand.Poros atau as.Rotor dan stator membentuk rangkaian magnetis, berbentuk silindris yang simetris dan diantaranya terdapat celah udara. Celah udara antara stator dan rotor, kalau terlalu luas maka effisiensi rendah, sebalikanya jika terlalu sempit menimbulkan kesukaran mekanis pada mesin. apabila ada beda perputaran maka akan menimbulkan slip.C. Frekuensi Arus RotorPada waktu rotor masih diam maka frekuensi arus rotor sama dengan frekuensi arus stator ( f ). Waktu rotor berputar maka frekuensinya ( f ) akan dipengaruhi oleh slip yang mengikuti persamaan :

D. Slip Motor InduksiSlip timbul karena adanya perbedaan antara kecepatan medan putar (synchronous speed) dan kecepatan rotor (rotor speed). Slip dapat dihitung dengan persamaan berikut :

Slip dapat pula dinyatakan dalam persen, dan dinyatakan oleh persamaan :

Dimana kecepatan medan putar (synchronous speed) dinyatakan oleh persamaan :

Sedangkan kecepatan rotor dinyatakan oleh persamaan :

E. Rangkaian Ekivalen Motor InduksiKerja motor induksi seperti juga kerja transformator adalah berdasarkan prinsip induksi elektromagnet. Kerja motor induksi tergantung pada tegangan dan arus induksi pada rangkaian rotor dari rangkaian stator. rangkaian ekivalen motor induksi mirip dengan rangkaian ekivalen trafo.rangkaian tersebut dapat dilihat pada gambar dibawah ini :

Keterangan Gambar :X 2 : Reaktansi kumparan rotor dalam ohmRc : Tahanan inti besiXm : Reaktansi rangkaian penguat dalam ohm perphasaI : Arus yang mengalir pada kumparan stator bila motor tidak berbeban ( beban nol dalam Amper perphasa )I 2 : Arus rotor yang berpatokan pada statorE1 : Tegangan induksi pada kumparan stator dalam Volt perphasa

III. MOTOR ARUS SEARAHA. Pengertian Motor arus searah adalah suatu mesin yang berfungsi mengubah tenaga listrik arus searah ( Listrik DC ) menjadi tenaga gerak atau mekanik, dimana tenaga gerak tersebut berupa putaran dari pada motor.Dalam kehidupan kita sehari hari motor DC dapat kita lihat pada motor starter mobil, pada tape recorder, pada mainan anakanak dan pada pabrikpabrik motor DC digunakan untuk traksi, elevator, conveyor, dan sebagainya. dimana tidak ada perbedaan konstruksi antara motor DC dan generator DC .B. Dasar Dasar Motor DCBahan penting yang digunakan pada mesin mesin arus searah adalah bahan ferogmagnetik. Garisgaris gaya magnet cenderung untuk melewati bahan bahan yang termaksud jenis ini ( bahan yang permeabilitasnya jauh lebih besar dari 1 ) .Kutub-kutub magnet yang digunakan untuk mesin arus searah biasanya menggunakan magnet buatan yang dibuat dengan prinsip elektromagnetisme, yang pembuatanya adalah dengan melilitkan kawat email pada bahan feromagnetik yang kemudian di aliri arus searah.Prinsip dasar dari pembuatan kutub magnet buatan tersebut ialah hasil percoban oersted, yang menyatakan jarum kompas akan menyimpang apabila berada didekat kawat berarus. Jarum kompas akan menyimpang bila disekitarnya terdapaat medan magnet. Dari percobaan oersted dapat disimpulkan bahwa disekitar kawat berarus listrik terdapat medan magnet.Arah medan magnet yang terbentuk disekitar kawat yang berarus listrik diperoleh berdasarkan percobaan Maxwell. Bila arus listrik yang mengalir didalam kawat arahnya menjauhi pengamat ( maju ), maka medan yang terbentuk disekitar kawaat berarus arahnya searah dengan putaran arah jarum jam. Sebaliknya bilamana arus listrik yang mengalir didalam kawat arahnya mendekati kita ( mundur ) maka medan medan magnet yang berbentuk disekitar kawat arahnya berlawanan dengan arah jarum jam.Prinsip dasar dari motor arus searah adalah: apabila sebuah kawat berarus diletakan antara kutub magnet ( U S ), maka pada kawat itu akan bekerja suatu gaya yang menggerakan kawat itu. Arah gerak kawat itu dapat ditentukan dengan KAIDAH TANGAN KIRI yang berbunyi sebagai berikut :Apabila tangan kiri terbuka diletakan antara kutub U dan S, sehingga garis-garis gaya yang keluar dari kutub utara menembus telapak tangan kiri dan arus didalam kawat mengalir searah dengan keempat jari, maka kawat itu akan mendapat gaya yang arahnya sesuai dengan arah ibu jari. Lihat gambar berikut :

Gaya pada kawat berarus yang berada dalam medan magnet ini disebut gaya lorentz ,yang besarnya adalah :F = B L I Sin teta NewtonDimana :B adalah kerapatan fluk magnet dalam satuan weberL adalah pajang penghantar dalam satuan meterI adalah arus listrik yang mengalir dalam satuan ampereteta adalah sudut yang terbentuk antara arah medan magnet dengan arah arus yang mengalir pada kawat dalam satuan derajat ()Kalau sebatang kawat terdapat diantara kutub U S dengan garis garis gaya yang homogen ,sedangkan didalam kawat ini mengalir arus listrik yang arahnya menjauhi kita (+ ) , maka disebelah kanan kawat garis gaya kutub magnet dan garis gaya arus listrik sama arahnya dan disebelah kiri kawat arahnya berlawanan ,sehingga bentuk medan magnet akan berubah seperti Gambar 2.5.b. Kawat mendapat gaya yang arahya kekiri seperti yang terlihat pada gambar 2.5.a.

Kalau sebuah lilitan terletak dalam medan magnet yang homogen ,maka karena kedua sisi lilitan itu mempunyai arus yang arahnya berlawanan ,sehingga arah gerakan seperti ditunjukan pada perumusan masalah ditekankan pada bagian Gambar berikut :

Rotor pada motor arus searah mempunyai kumparan tidak hanya satu . rotornya terdiri dari kumparan dan komutator yang banyak untuk mendapatkan momen gaya yang terus menerus (continue)

Besarnya momen gaya pada rotor adalah :

Dimana :P adalah jumlah kutup.A adalah jumlah cabang parallel lilitan pada motor.Z adalah jumlah kawat penghantar pada kumparan lilitan rotor (sisi kumparan).Ia adalah arus yang mengalir pada rotor .

Dari persamaan diatas ternyata bahwa momen gaya motor dc sebanding dengan arus yang mengalir pada rotor dan fluks magnet yang melewati rotor ( Sumanto, 1991 ).C. Prinsip Kerja Motor Arus SearahPada motor DC, kumparan medan yang dialiri arus listrik akan menghasilkan medan magnet yang melingkupi kumparan jangkar dengan arah tertentu. Konverter energi baik energi listrik menjadi energi mekanik (motor) maupun sebaliknya dari energi mekanik menjadi energi listrik (generator) berlangsung melalui medium medan magnet. Energi yang akan diubah dari suatu sistem ke sistem yang lain, sementara akan tersimpan pad medium medan magnet untuk kemudian dilepaskan menjadi energi system lainya. Dengan demikian, medan magnet disini selain berfungsi sebagi tempat penyimpanan energi juga sekaligus proses perubahan energi, dimana proses perubahan energi pada motor arus searah dapat digambarkan pada gambar 2.1(Zuhal, 1991)

Gambar 2.1. Proses Konversi Energi pada Motor DCDengan mengingat hukum kekekalan energi, proses konversi energi listrik menjadi energi mekanik dapat dinyatakan sebagai berikut:Energi listrik sebagai input = Energi mekanik sebagai output + energi yang diubah menjadi panas + Energi yang tersimpan dalam medan magnet.kerja motor DC terjadi jika suatu lilitan jangkar dialiri arus listrik searah dengan arah i didalam medan magnet B, maka akan terbangkit gaya F[1] sebesar :

Arah gaya ini ditentukan oleh aturan tangan kiri, dengan ibu jari, jari telunjuk, dan jari tengah saling tegak lurus menunjukan masing masing arah , dan . Persamaan di atas merupakan prinsip dari sebuah motor arus searah, dimana terjadi proses perubahan energi listrik ( ) menjadi energi mekanik ( ). Bila jari-jari rotor adalah r, maka torsi yang akan dibangkitkan adalah :

dimana :l = panjang penghantarr = jari jari rotor .

Gambar 2.10 Arah Gaya pada Motor DCPada saat gaya F dibangkitkan, konduktor bergerak didalam medan magnet dan akan menimbulkan gaya gerak listrik (GGL) yang merupakan reaksi (lawan) terhadap tegangan penyebabnya. Agar proses konversi energi listrik menjadi energi mekanik (motor) dapat berlangsung, tegangan sumber harus lebih besar dari gaya gerak listrik lawan[1]. Torsi akan memutar rotor bila yang terbangkit telah memiliki torsi lawan dari motor dan beban.Telah diketahui bahwa untuk motor arus searah dapat diturunkan rumus sebagai berikut :Keterangan :Vt = Tegangan jangkar (V)Ea = Gaya gerak listrik lawan (V)Ia = Arus Jangkar (A)Ra = Tahanan jangkar )(n = Putaran (RPM) = Fluks / kutubk = KonstantaBerdasarkan rumus diatas dapat diturunkan rumus kecepatan putar (n), yaitu :

Dari persamaan diatas, dapat dilihat bahwa kecepatan putaran (n) motor DC dapat diatur dengan mengubah-ubah besarnya Vt (fluks magnet)[1].(tegangan jangkar), Ra (Tahanan Jangkar) ,dan Terdapat banyak jenis motor yang digunakan sebagai plant untuk sistem kontrol industri. Salah satu diantaranya adalah motor DC magnet permanent. Motor ini termasuk jenis motor DC penguat terpisah, dimana fluks magnetnya tidak tergantung pada arus jangkarnya, sehingga fluks magnet konstan Jadi motor ini tidak memerlukan sumber tegangan dari luar untuk membangkitkan fluks magnet. Berikut ini akan dijelaskan pengatur kecepatan motor DC dengan mengatur tegangan jangkar.Dengan mengatur tegangan jangkar dan fluks magnetnya tetap, diharapkan dapat menghasilkan torsi yang diinginkan agar menghasilkan output motor mendekati settling point.

Gambar 2.11 Rangkaian Ekivalen Motor DC Penguat TerpisahKeterangan gambar :Va /ea = tegangan jangkar (V)ia = arus Jangkar (A)Ra = tahanan kumparan jangkarLa = induksi kumparan jangkar (henry)n = kecepatan jangkar (rad/sec)Dalam aplikasinya seringkali sebuah motor digunakan untuk arah yang searah dengan jarum jam maupun sebaliknya. Untuk mengubah putaran dari sebuah motor dapat dilakukan dengan mengubah arah arus yang mengalir melalui motor tersebut. Secara sederhana seperti yang ada pada gambar 1, hal ini dapat dilakukan hanya dengan mengubah polaritas tegangan motor.

Berikut ini adalah gambar rangkaian driver motor DC putar kiri dan putar kanan dengan diode :

Pada gambar rangkaian diatas motor akan berputar kearah kanan ketika katoda D1 dan Anoda D2 dihubungkan dengan sumber positif tegangan (line hitam), sebaliknya motor akan berputar kearah kiri ketika katoda D1 dan Anoda D2 dihubungkan dengan sumber negative tegangan.Selain itu rangkaian motor DC dengan menggunakan penguat Op Amp (IC 741) dapat kita lihat pada pada rangkaian berikut :

Pada gambar rangkaian diatas kita dapat melihat penggunaan IC 741 pada motor DC, selain menggunakan IC diatas putaran motor juga dapat diatur dengan menggunakan potensiometer.Dengan menggunakan potensiometer kita dapat mengatur arah putaran motor DC tersebut. Dari hasil praktikum pada saat potensiometer diputar kearah kanan (nilai potensiometer maksimum) maka motor akan berputar kearah kanan, sebaliknya ketika potensiometer diputar kearah kiri (nilai potensimeter minimum) maka motor akan berputar kekiri. Untuk rangkaian motor DC dengan potensiometer maka potensiometer sebaiknya dilepas dari mekaniknya karena pemasangan potensiometer pada mekanik membuat putaran motor menjadi berat bahkan tidak dapat berputar, olehnya itu untuk menjalankan putaran motor DC dengan control dari potensiometer, maka potensiometer yang digunakan sebagai control dilepaskan dari mekanik motor