MAKALAH

MOTOR LISTRIK Rabu, 10 Oktober 2013

DISUSUN OLEH :

AHMAD KADAFI HUSIN 12312366

SEKOLAH TINGGI MANAJEMEN ILMU KOMPUTER

PERGURUAN TINGGI TEKNOKRAT

2013

1. Pengertian Motor Listrik

Motor listrik adalah alat untuk mengubah energi listrik menjadi energi mekanik. Alat

yang berfungsi sebaliknya, mengubah energi mekanik menjadi energi listrik disebut

generator atau dinamo. Motor listrik dapat ditemukan pada peralatan rumah tangga seperti

kipas angin, mesin cuci, pompa air dan penyedot debu. Pada motor listrik tenaga listrik

diubah menjadi tenaga mekanik. Perubahan ini dilakukan dengan mengubah tenaga listrik

menjadi magnet yang disebut sebagai elektro magnit. Sebagaimana kita ketahui bahwa :

kutub-kutub dari magnet yang senama akan tolak-menolak dan kutub-kutub tidak senama,

tarik-menarik. Maka kita dapat memperoleh gerakan jika kita menempatkan sebuah magnet

pada sebuah poros yang dapat berputar, dan magnet yang lain pada suatu kedudukan yang

tetap.

Motor listrik merupakan sebuah perangkat elektromagnetis yang mengubah energi

listrik menjadi energi mekanik. Energi mekanik ini digunakan untuk : memutar impeller

pompa, fan atau blower, menggerakan kompresor, mengangkat bahan, dll. Motor listrik

digunakan juga di peralatan rumah tangga seperti : mixer, bor listrik, kipas angin dan di

industri.

2. Jenis-Jenis Motor Listrik

MOTOR LISTRIK AC

1. Motor Listrik Asinkron

Motor asinkron adalah motor yang mempunyai kecepatan putar medan magnet

dengan kecepatan putar rotor berbeda atau terjadi slip. Motor induksi merupakan motor

yang paling umum digunakan pada berbagai peralatan industri. Popularitasnya karena

rancangannya yang sederhana, murah dan mudah didapat, dan dapat langsung

disambungkan ke sumber daya AC.

A. Komponen Motor Listrik Asinkron

1. Rotor

Motor induksi memiliki 2 jenis rotor yaitu Rotor kandang tupai dan Lingkaran rotor yang

memiliki gulungan tiga fase, lapisan ganda dan terdistribusi. Rotor kandang tupai terdiri

dari batang penghantar tebal yang dilekatkan dalam petak-petak slots paralel. Batang-

batang tersebut diberi hubungan pendek pada kedua ujungnya dengan alat cincin

hubungan pendek. Sedangkan lingkaran rotor yang memiliki gulungan tiga fase, lapisan

ganda dan terdistribusi. Dibuat melingkar sebanyak kutub stator. Tiga fase digulungi

kawat pada bagian dalamnya dan ujung yang lainnya dihubungkan ke cincin kecil yang

dipasang padabatang as dengan sikat yang menempel padanya.

2. Stator

Stator dibuat dari dari sejumlah stampings dengan slots untuk membawa gulungan tiga

fase. Gulungan ini dilingkarkan untuk sejumlah kutub yang tertentu. Gulungan diberi

spasi geometri sebesar 120 derajat.

B. Jenis Motor Listrik Asinkron :

Motor Listrik 1 Phase

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 Split Phase

Motor jenis ini bekerja berdasarkan perbedaan fasa antara kumparan bantu

berupa induktor dengan resistor dengan kumparan utama. Jika kumparan bantu ini

ditempatkan secara paralel dengan belitan utama maka nilai R/XL1 dari belitan bantu

dapat diatur sedemikian rupa sehingga dihasilkan perbedaan fasa dibawah 900. Dengan

menaikkan nilai R maka dihasilkan perbandingan R/XL1 yang lebih tinggi sehingga

perbedaan fasa lebih mendekati 900 dan torka starting yang dihasilkan lebih besar.

Motor jenis ini memiliki torka starting yang rendah. Karakteristik dan rangkaian ekuivalen

motor jenis ini diperlihatkan pada gambar 3.1. Pada kumparan bantu juga dipasang

saklar sentrifugal untuk memutuskan arus listrik pada kumparan bantu bila putaran

motor mencapai 75% dari putaran nominal.

Motor ini terdiri dari kumparan utama dan kumparan bantu yang berbeda sekitar 90

0 listrik dengan tahanan dan reaktansi yang berlainan sehingga arus yang mengalir tidak

sefasa. Perbedaan arus kumparan utama dan kumparan bantu akan menyebabkan

terjadinya perbedaan fluks medan utama dan fluks medan bantu pada stator, akibatnya

akan menghasilkan medan putar yang menimbulkan kopel mula pada motor. Dengan

adanya kopel mula ini, maka motor akan berputar. Saklar (S) dilepaskan dengan gaya

sentrifugal pada 75 % putaran normal. Kopel start dari motor split fasa 150% dari kopel

beban penuh (Ist = 1,5 If).

Shaded Pole Motor

Shaded pole adalah salah satu jenis dari motor induksi AC baik daya listrik satu

fase maupun tiga fase. Pada dasarnya motor ini adalah motor sangkar bajing yang

kumparan bantunya diberi cincin tembaga yang melingkar di setiap kutubnya. Kumparan

bantu ini disebut juga dengan kumparan bayangan. Arus terinduksi kedalam kumparan

dengan menunda fase medan magnet dari fluks magnetik pada kutub bayangan(shaded

pole) sehingga cukup untuk membentuk medan yang berputar untuk memutar rotor.

Arah dari medan putar pada motor shaded pole adalah dari kutub utama ke kutub

bayangannya. Karena perbedaan sudut fase antara kutub utama dengan kutub

bayangannya sangat kecil, menyebabkan motor ini hanya menghasilkan torsi yang kecil.

Motor kutub bayangan hanya mempunyai satu buah kumparan, stator dibagi

menjadi 2 bagian yaitu kutub utama dengan kutub bayangan. Lalu pada kutub bayangan

diberi cincin tembaga yang melingkar yang mengakibatkan keterlambatan medan

magnet pada bagian kutub bayangan(shaded pole). Pada kutub bayangan(shaded pole)

diberi cincin tembaga yang melingkar sehingga mengakibatkan medan magnet pada

daerah shaded pole mengalami perbedaan sudut fase dengan kutub utama(unshaded

pole). Kemudian medan putar akan timbul dan mempunyai arah dari kutub utama ke

kutub bayangannya. Motor ini tidak memiliki kapasitor, saklar sentrifugal atau alat bantu

starting lainnya.Karena torsi pada saat startnya kecil. Maka motor ini digunakan pada

rumah tangga seperti menggerakkan kipas angin, blender, hair dryer dan beban-beban

lain yang mudah untuk digerakkan

Motor Listrik 3 Phase

Motor listrik AC 3 phase bekerja dengan memanfaatkan perbedaan fasa sumber

untuk menimbulkan gaya putar pada rotornya. Jika pada motor AC 1 phase untuk

menghasilkan beda phase diperlukan penambahan komponen kapasitor, pada motor 3

phase perbedaan sudah didapat langsung dari sumber arus 3 phase.

Motor induksi 3 phase memiliki dua komponen dasar yaitu stator dan rotor, bagian

rotor dipisahkan oleh celah udara yang sempit dengan jarak antara 0,4 mm sampai

dengan 4 mm.

Apabila sumber tegangan 3 fase dipasang pada kumparan stator, akan timbul medan

putar. Medan putar strator tersebut akan memotong batang konduktor pada rotor.

Akibatnya batang konduktor dari rotor akan timbul GGL induksi. Karena batang

konduktor merupakan rangkaian yang tertutup makan GGL akan menghasilkan arus (I).

Adanya arus dalam medan magnet akan menimbulkan gaya (F) pada rotor. Bila kopel

mula yang dihasilkan oleh gaya (F) pada rotor cukup besar besar untuk memikul kopel

beban, rotor akan berputar searah dengan medan putar strator. GGL induksi timbul

karena terpotongnya batang konduktor oleh medan putar stator.

Wound Rotor Motor

Motor rotor belitan (wound rotor motor) adalah tipe motor induksi yang memiliki

rotot terbuat dari lilitan yang sama dengan lilitan statornya.

Squirrel-cage Rotor Motor

Motor rotor sangkar tupai (squirrel-cage rotor motor) adalah tipe motor induksi

dimana konstruksi rotor tersusun oleh beberapa batangan logam yang dimasukan

melewati slot-slot yang ada pada rotor motor induksi, kemudian setiap bagian disatukan

oleh cincin sehingga membuat batangna logam terhubung singkar dengan batangan

logam lainnya.

2. Motor Listrik Sinkron

Motor sinkron adalah motor AC yang bekerja pada kecepatan tetap pada sistim

frekwensi tertentu. Motor ini memerlukan arus searah (DC) untuk pembangkitan daya dan

memiliki torque awal yang rendah, dan oleh karena itu motor sinkron cocok untuk

penggunaan awal dengan beban rendah, seperti kompresor udara, perubahan frekwensi dan

generator motor. Motor sinkron mampu untuk memperbaiki faktor daya sistim, sehingga

sering digunakan pada sistim yang menggunakan banyak listrik.

Pada motor sinkron, suplai listrik bolak-balik (AC ) membangkitkan fluksi medan

putar stator (Bs) dan suplai listrik searah (DC) membangkitkan medan rotor (Bs). Rotor

berputar karena terjadi interaksi tarik-menarik antara medan putar stator dan medan rotor.

Namun dikarenakan tidak adanya torka-start pada rotor, maka motor sinkron membutuhkan

prime-mover yang memutar rotor hingga kecepatan sinkron agar terjadi coupling antara

medan putar stator (Bs) dan medan rotor (Br)

Sebuah motor sinkron dapat dinyalakan oleh sebuah motor dc pada satu

sumbu.Ketika motor mencapai kecepatan sinkron, arus AC diberikan kepada belitan stator.

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

rotor. Beban sekarang boleh diberikan kepada motor sinkron. Motor sinkron seringkali

dinyalakan dengan menggunakan belitan sangkar tupai (squirrel-cage) yang dipasang di

hadapan kutub rotor. Motor kemudian dinyalakan seperti halnya motor induksi hingga

mencapai –95% kecepatan sinkron, saat mana arus searah diberikan, dan motor mencapai

sinkronisasi. Torque yang diperlukan untuk menarik motor hingga mencapai sinkronisasi

disebut pull-in torque.

Seperti diketahui, rotor motor sinkron terkunci dengan medan putar dan harus terus

beroperasi pada kecepatan sinkron untuk semua keadaan beban. Selama kondisi tanpa

beban (no-load), garis tengah kutub medan putar dan kutub medan dc berada dalam satu

garis (gambar dibawah bagian a). Seiring dengan pembebanan, ada pergeseran kutub rotor

ke belakang, relative terhadap kutub stator (gambar bagian b). Tidak ada perubahan

kecepatan. Sudut antara kutub rotor dan stator disebut sudut torque

MOTOR LISTRIK DC

1. Pengertian Motor Listrik DC

Motor DC merupakan jenis motor yang menggunakan tegangan searah sebagai

sumber tenaganya. Dengan memberikan beda tegangan pada kedua terminal tersebut,

motor akan berputar pada satu arah, dan bila polaritas dari tegangan tersebut dibalik maka

arah putaran motor akan terbalik pula. Sebuah motor DC terdiri dari komponen statis atau

disebut stator dan komponen yang berputar pada sumbunya yang disebut rotor. Berdasarkan

tipe mesinnya, baik stator maupun rotor mengandung konduktor untuk mengalirkan arus

listrik yang berbentuk lilitan. Biasanya stator dan rotor dibuat dari besi untuk meperkuat

medan magnet. Skema dari sebuah motor DC ditunjukkan pada gambar di bawah ini.

Salah satu kesulitan dari motor DC adalah hampir seluruh peralatan elektronik bekerja

dengan arus AC. Jika hanya terdapat arus AC sementara kita perlu menjalankan motor DC, kita

harus menggunakan converter yang akan merubah arus AC menjadi arus DC.

2. Prinsip Kerja Motor Listrik DC

Prinsip kerja motor DC sangat mirip dengan mesin linier sederhana. Gambar dibawah

ini menunjukkan rangkaian motor DC.

Sumber tegangan DC VT dihubungkan dengan resistansi RA dan sebuah saklar yang

tertutup pada t=0 pada sepasang rel konduksi. Sebuah batang konduksi bergeser pada rel ini.

Dengan asumsi rel dan batang tidak memiliki resistansi, terbentuk medan magnet yang

mengarah ke dalam bidang gambar, tegak lurus dengan bidang rel dan batang.

Misalkan batang tersebut tidak bergerak ketika saklar ditutup pada t=0. Sesaat

setelah saklar ditutup, timbul arus iA yang mengalir searah jarum jam mengelilingi rangkaian.

Gaya listrik yang dihasilkan pada batang adalah

Arah gaya ini adalah ke kanan.

Gaya ini menyebabkan batang bergerak ke kanan. Karena batang meiliki kecepatan u

meotong garis-garis medan magnet, terbentuk tegangan induksi di sepanjang batang.

Tegangan ini besarnya positif pada ujung atas batang dan dinyatakan dengan persamaan

Rangkaian ekivalen untuk sistem ini ditunjukkan pada gambar dibawah ini.

Perlu diperhatikan bahwa tegangan induksi eA berlawanan arah dengan tegangan VT. Arus

yang dihasilkan akibat pengaruh tegangan induksi ini adalah

Dengan terbentuknya kecepatan pada batang, energi diserap melalui tegangan induksi eA,

dan energi ini ditunjukkan sebagai energi kinetik pada batang.

Pengoperasian sebagai Motor

Misalkan beban mekanik yang melawan gaya ke arah kiri dihubungkan dengan batang

tersebut. Batang ini akan melambat perlahan-lahan menghasilkan penurunan tegangan

induksi. Arus yang mengalir searah karum jam menghasilkan gaya induksi magnetik yang

mengarah ke kanan. Pada saat batang melambat sehingga gaya magnetik yang timbul

bernilai sama dengan gaya dari beban, sistem motor tersebut bekerja pada kecepatan yang

konstan. Pada keadaan ini, daya yang diberikan oleh tegangan VT sebagian dikonversi

menjadi panas pada resistansi RA dan sebagian lagi menjadi daya mekanik.

Pengoperasian sebagai Generator

Misalkan batang tersebut bergerak pada kecepatan konstan sehingga eA = VT dan arusnya

nol. Kemudian jika sebuah gaya diberikan pada batang agar bergerak semakin cepat, maka

kecepatannya akan bertambah dan tegangan induksi eA akan melebihi sumber VT dan arus

akan berbalik arah menjadi berlawanan dengan jarum jam. Keadaan ini ditunjukkan pada

gambar dibawah ini.

Karena arus berlawanan arah, maka gaya induksinya juga akan menjadi ikut melawan

arah semula yaitu mengarah ke kiri. Tegangan induksi ini akan memberikan daya sebesar ke

resistansi dan beterai. Dengan demikian, energi mekanik dikonversi menjadi energi listrik

yang menimbulkan rugi-rugi (panas) pada resistansi atau disimpan sebagai energi kimia pada

baterai. Pada umumnya rotor silinder yang mengandung banyak konduktor digunakan untuk

menghasilkan gaya yang lebih besar dengan desain yang minimal.

3. Jenis-Jenis Motor Listrik DC

A. Motor DC Shunt

Pada motor shunt, gulungan medan (medan shunt) disambungkan secara paralel dengan

gulungan dinamo (A). Oleh karena itu total arus dalam jalur merupakan penjumlahan arus

medan dan arus dinamo. Karakter kecepatan motor DC tipe shunt adalah :

Kecepatan pada prakteknya konstan tidak tergantung pada beban (hingga torque

tertentu setelah kecepatannya berkurang) dan oleh karena itu cocok untuk

penggunaan komersial dengan beban awal yang rendah, seperti peralatan mesin.

Kecepatan dapat dikendalikan dengan cara memasang tahanan dalam susunan seri

dengan dinamo (kecepatan berkurang) atau dengan memasang tahanan pada arus

medan (kecepatan bertambah).

B. Motor DC Seri

Motor DC Tipe Seri Dalam motor seri, gulungan medan (medan shunt) dihubungkan secara

seri dengan gulungan dinamo (A). Oleh karena itu, arus medan sama dengan arus dinamo.

Karakter kecepatan dari motor DC tipe seri adalah :

Kecepatan dibatasi pada 5000 RPM

Harus dihindarkan menjalankan motor seri tanpa ada beban sebab motor akan

mempercepat tanpa terkendali.

C. Motor DC Gabungan/Kombinasi

Motor DC Tipe Kompon/Gabungan Motor Kompon DC merupakan gabungan motor

seri dan shunt. Pada motor kompon, gulungan medan (medan shunt) dihubungkan

secara paralel dan seri dengan gulungan dinamo (A). Sehingga, motor kompon memiliki

torque penyalaan awal yang bagus dan kecepatan yang stabil.

Karakter dari motor DC tipe kompon/gabungan ini adalah, makin tinggi persentase

penggabungan (yakni persentase gulungan medan yang dihubungkan secara seri), makin

tinggi pula torque penyalaan awal yang dapat ditangani oleh motor ini.

D. Motor Servo

Motor servo adalah motor yang mampu bekerja dua arah (CW dan CCW) dimana

arah dan sudut pergerakan rotornya dapat dikendalikan hanya dengan memberikan

pengaturan duty cycle sinyal PWM pada bagian pin kontrolnya. Tipe dari Motor servo

menentukan kapasitas motor dalam menahan beban beban. Motor Servosecara garis

besar ada 2 jenis, yaitu Motor Servo Standar 180° danMotor Servo Continuous. Motor

Servo Standar 180° ini hanya mampu bergerak dua arah (CW dan CCW) dengan defleksi

masingmasing sudut mencapai 90° sehingga total defleksi sudut dari kanan – tengah –

kiri adalah 180°. Sedangkan Motor Servo Continuous ini mampu bergerak dua arah (CW

dan CCW) tanpa batasan defleksi sudut putar (dapat berputar secara kontinyu).

Pensinyalan Motor Servo

Motor Servo akan bekerja secara baik jika pada bagian pin kontrolnya

diberikan sinyal PWMdengan frekuensi 50Hz. Dimana pada saat sinyal dengan frekuensi

50Hz tersebut dicapai pada kondisi Ton duty cycle 1.5ms, maka rotor dari motor akan

berhenti tepat di tengah-tengah (sudut 0° / netral). Pada saat Ton duty cycle dari sinyal

yang diberikan kurang dari 1.5ms, maka rotor akan berputar ke arah kiri dengan

membentuk sudut yang besarnya linier terhadap besarnya Ton duty cycle, dan akan

bertahan diposisi tersebut. Dan sebaliknya, jika Ton duty cycle dari sinyal yang diberikan

lebih dari 1.5ms, maka rotor akan berputar ke arah kanan dengan membentuk sudut

yang linier pula terhadap besarnya Ton duty cycle, dan bertahan diposisi tersebut.