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
5/11/2018 Mesin Listrik Dke Rahmat - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/mesin-listrik-dke-rahmat 2/12
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).
5/11/2018 Mesin Listrik Dke Rahmat - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/mesin-listrik-dke-rahmat 3/12
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 %.
5/11/2018 Mesin Listrik Dke Rahmat - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/mesin-listrik-dke-rahmat 4/12
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 :
5/11/2018 Mesin Listrik Dke Rahmat - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/mesin-listrik-dke-rahmat 5/12
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
5/11/2018 Mesin Listrik Dke Rahmat - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/mesin-listrik-dke-rahmat 6/12
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
5/11/2018 Mesin Listrik Dke Rahmat - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/mesin-listrik-dke-rahmat 7/12
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
5/11/2018 Mesin Listrik Dke Rahmat - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/mesin-listrik-dke-rahmat 8/12
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
5/11/2018 Mesin Listrik Dke Rahmat - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/mesin-listrik-dke-rahmat 9/12
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
5/11/2018 Mesin Listrik Dke Rahmat - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/mesin-listrik-dke-rahmat 10/12
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.
5/11/2018 Mesin Listrik Dke Rahmat - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/mesin-listrik-dke-rahmat 11/12
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
5/11/2018 Mesin Listrik Dke Rahmat - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/mesin-listrik-dke-rahmat 12/12
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.