Upload
aharisma
View
132
Download
15
Embed Size (px)
Citation preview
MOTOR INDUKSI
Motor induksi satu fasa sering disebut dengan motor asinkron atau motor tak
serempak, karena putaran medan stator tidak sama dengan putaran medan rotor.
Putaran sinkron stator (ns) selalu mendahului atau lebih cepat dari putaran medan
rotor (nr). Putaran medan stator dihasilkan karena adanya medan putar (fluks yang
berputar) yang dihasilkan oleh kumparan stator atau rotor dari motor. Medan putar
akan terjadi bila kumparan stator atau rotor dialiri arus listrik dengan fase
banyak, misalnya dua fasa, tiga fasa dan sebagainya.
Motor induksi satu fasa bila dihubungkan dengan sumber tegangan bolak balik
tidak akan menghasilkan medan putar pada kumparan statornya, tetapi malah
medan pulsasilah yang akan terjadi. Medan pulsasi adalah suatu medan yang punya
dua besaran yang sama besar, tetapi berlawanan arah dengan
kecepatan sudut yang sama pula. Kedua
komponen tersebut akan bergerak berlawanan arah dan dengan kecepatan sudut
yang sama, sehingga kedudukannya terhadap ruang seolah‐olah tetap (diam).
Kedua komponen ini tentunya akan menghasilkan kopel yang sama besar dan
berlawanan arah pula. Pada dasarnya, kopel yang dihasilkan mempunyai
kemampuan untuk menggerakkan motor dengan arah maju atau mundur, akan
tetapi dalam gerak mulanya kemampuan gerak maju dan gerak mundur sama besar
oleh sebab itu motor akan tetap diam. Apabila dengan suatu bantuan gerak mula yang
diberikan pada arah maju atau arah mundur, maka motor akan berputar sesuai
dengan arah gerak yang diberikan. Oleh karena ada penambahan kumparan bantu
pada belitan di stator.
Konstruksi
Motor kapasitor start terdiri dari stator, rotor, dan kapasitor start.
a) Rotor
Rotor merupakan bagian yang bergerak dari motor induksi. Rotor ini yang
merupakan poros yang digunakan untuk menanggung beban. Motor induksi 1
fasa kapasitor start hanya menggunakan rotor sangkar (Squirrel cage).
Gambar 1. Rotor Sangkar Tupai
Konstruksi rotor sangkar berbentuk silinder sangat. Inti rotor dilengkapi dengan
beberapa alur (slot) dan dalam alur tersebut ditempatkan batang tembaga atau
aluminium dengan penampang yang besar dan tidak berisolasi. Ujung batang
tersebut dihubung singkatkan oleh cincin dengan bahan yang sama sehingga
merupakan suatu kurungan (ends ring). Bentuk susunan batang penghantar dalam
alur rotor tersebut dibedakan atas dua macam, yakni alur lurus (direct bars) dan
alur miring (skewed bars). Namun yang banyak digunakan adalah susunan alur
miring, karena mempunyai pengaruh dan kebaikan sebagai berikut.
a. Tidak bising disaat motor beroperasi
b. Dapat memberikan kopel yang merata pada berbagai posisi rotor
c. Dapat memperbesar perbandingan transformasi efektif antara rotor dan stator
motor
d. Batang lebih panjang, sehingga gaya gerak listrik (ggl) rotor
bertambah besar
e. Impedansi motor besar pada slip tertentu
f. Slip kecil pada kopel tertentu
b) Stator.
Stator merupakan bagian diam didalam motor yang digunakan untuk
membentuk medan magnet. Stator dibuat dari sejumlah stampings dengan slots
untuk membawa belitan. Stator terdiri dari : badan motor, inti stator, belitan
stator, bearing, dan terminal box.
Gambar 3. Konstruksi stator
Gambar 5. Bentangan kumparan stator
Gambar 6. Kutub stator menonjol (Salient pole)
Gambar 7. Kutub stator tidak menonjol (non‐salient pole)
Pada motor satu fasa memiliki dua belitan stator, yaitu belitan fasa utama dan belitan
fasa bantu. 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 belitan utama. Konstruksi motor
induksi lebih sederhana dibandingkan dengan motor DC, dikarenakan tidak ada
komutator dan tidak ada sikat arang. Sehingga pemeliharaan motor induksi hanya
bagian mekanik saja, dan konstruksinya yang sederhana motor induksi sangat
handal dan jarang sekali rusak secara elektrik. Bagian motor induksi yang perlu
dipelihara rutin adah pelumasan bearing, dan pemeriksaan kekencangan baut-baut
kabel pada terminal box karena kendor atau bahkan lepas akibat pengaruh getaran
secara terus-menerus.
Prinsip Kerja
Saat belitan utama dan belitan bantu dihubungkan ke sumber tegangan maka arus mengalir
ke belitan utama dan bantu dengan berbeda fase. Perbedaan fase antara kedua arus (arus
pada belitan utama dan arus pada belitan bantu) diperoleh melalui sebuah kapasitor yang
dipasang seri dengan belitan bantu sehingga arus pada belitan bantu mendahului (leading
900) terhadap arus pada belitan utama.
Kondisi tersebut menyebabkan terbentuk medan magnet putar / fluks. Medan magnet putar ini
memotong batang-batang konduktor dari belitan rotor yang menyebabkan pada ujung-ujung
belitan rotor timbul gaya geral listrik (ggl). Karena belitan rotor merupakan rangkaian tertutup
sehingga menghasilkan arus pada 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 dengan arah pergerakan medan induksi stator. sehingga timbul momen putar yang
menyebabkan rotor berputar.
F = B . I. L
B = Kerapatan medan magnet
I = Arus
L = Panjang penghantar
Motor kapasitor start hanya memiliki 1 kapasitor, yaitu kapasitor start (Cs) digunakan untuk
starting saja. Saklar sentrifugal akan bekerja memutuskan arus pada kapasitor start dan belitan
bantu secara otomatis jika putaran motor mencapai 70 –80 % dari kecepatan nominal. Belitan
bantu hanya digunakan saat starting pula untuk meningkatkan torsi starting.
Pada awalnya, Belitan bantu Z1-Z2 pertama dialiri arus Ibantu menghasilkan fluks magnet Φ 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
medan magnet yang berputar pada belitan statornya.
Karakterisitik
Kapasitor dipakai untuk membuat beda fasa antara arus kumparan utama dan kumparan
bantu, disamping itu juga berfungsi untuk memperbaiki kopel dengan mengurangi arus
mula (arus
start). Beda fasa kumparan utama dan kumparan bantu sebesar 900 listrik. Kopel
mula yang dihasilkan jauh lebih besar, 250% ‐ 450% dari kopel beban penuh.
Penurunan torsi terjadi karena yang bekerja hanya kumparan utama, akibatnya
saklar sentrifugal melepas pada saat kecepatan mencapai 75% sehingga
kecepatan mengalami sinkronisasi dimana T = 0, karena ns = nr, yang seolah olah
mesin menjadi mati.
Perbandingan Motor kapasitor start dengan motor lain.
Parameter perbandingan ini ditinjau dari segi :
1. Efisiensi
Menurut tabel diatas dapat dilihat bahwa ternyata motor kapasitor memiliki efisiensi yang
paling baik daripada motor induksi 1 fasa lainnya. Hal ini juga dibuktikan grafik efisiensi
diatas. Pada saat daya output nominal yang sama antar motor, ternyata motor kapasitor
memiliki efisiensi yang paling baik daripada motor induksi 1 fasa lainnya. Efisiensi motor
kapasitor hanya kalah dengan motor sinkron 3 fasa dan motor induksi 3 fasa.
2. Power factor
Meskipun ada penambahan kapasitor pada motor ini ternyata tidak berpengaruh
terhadap cos θ saat starting yang bagus. Menurut grafik power factor diatas, ternyata
motor kapasitor start memiliki power factor paling kecil saat start daripada motor
lainnya. Namun saat daya output nominal motor, power factor motor kapasitor lebih baik
daripada motor shaded pole. Kapasitor pada motor kapasitor hanya digunakan untuk
membentuk perbedaan fasa 900 antara arus belitan utama dengan arus belitan bantu
dan digunakan untuk menaikkan torsi starting.
3. Kecepatan Motor
Menurut grafik diatas dapat dilihat bahwa ternyata motor kapasitor memiliki kecepatan
yang relative konstan terhadap besarnya P out daripada motor induksi 1 fasa lainnya.
Pada saat daya output nominal yang sama antar motor, ternyata motor kapasitor
memiliki kecepatan yang paling baik daripada motor induksi 1 fasa lainnya, kecuali
motor sinkron.